《物联网技术概论》课件第6章.ppt

1、第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.1 地球的呼唤地球的呼唤6.2 感知校园：总体规划感知校园：总体规划6.3 感知能耗与监控感知能耗与监控6.4 感知给水与监控感知给水与监控6.5 效果效果第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.1 地球的呼唤地球的呼唤在我们居住的这个星球上，人口在繁衍，财富在增加，资源在消耗，环境在恶化，气候在变暖，地球在呻吟。在20世纪的100年中，发达国家在工业化的进程中大约消费了全球50%以上的矿产资源和60%以上的能源。美国累计消耗了约350亿t石油，72亿t钢，2亿t铅，10

2、0亿t水泥。如果地球村的70亿人都按美国目前的生活方式消耗能源和其他资源，大约需要5个地球。下表是世界前5名二氧化碳排放大国统计数据。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 地球的变化，在某种意义上讲就是“燃烧”，烧掉的是资源，留下的是污染，产生了GDP。环境污染是人类面临的一个严重问题。数据显示，全世界每年排放的固体废弃物超过30亿t,废水超过6000亿t，废气中一氧化碳和二氧化碳排放4亿t。在我国，每年废水排放360亿t，导致436条河流受到污染，43个城市地下水受到污染，在2亿城市居民中仅有一半能有安全用水。每年排放二氧化碳

3、1500万t，氮氧化物400多万t，还有大片土地造成污染。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 科学发展，就是要消耗的资源越少越好，留下的污染越少越好，最好是零排放。前者叫资源节约，后者是环境友好。低碳经济是低排放、低污染、低消耗、高效率的经济模式。是人类社会继原始文明、农业文明、工业文明之后的又一大进步。低碳经济的核心是技术创新、制度创新、管理创新和发展观的改变，实现节能减排。当前，节能减排，保护地球的任务已摆在世界各国人民面前。否则，我们将面临生存危机。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 1.海洋酸化海洋酸化安全界限：全球海洋的平均碳酸钙饱和度2.75:1。工

4、业时代：3.44:1。目前水平：2.90:1。2.臭氧层空洞臭氧层空洞安全界限：臭氧层平均厚度276个多布森单位。目前水平：283个多布森单位。3.淡水枯竭淡水枯竭安全界限：每年消耗淡水4000立方千米。目前水平：每年消耗淡水2600立方千米。到本世纪中期，将接近安全界限。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 4.物种灭绝物种灭绝安全界限：每年物种灭绝率百万分之十。目前水平：每年灭绝率至少百万分之一百。远超安全水平。5.氮循环失衡氮循环失衡安全界限：每年固氮量3500万吨。目前水平：每年固氮量为1.21亿吨。远超安全水平。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.田

5、地匮乏田地匮乏安全界限：无结冰土地被用于农业种植的量15%。目前水平：已达12%。7.气候变温气候变温安全界限：大气中的二氧化碳浓度35010-6。工业革命前期水平：28010-6。目前水平：38710-6。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 8.气溶胶气溶胶“超载超载”安全界限：尚未认定。9.化学污染化学污染安全界限：尚未认定。挽救地球的出路在哪里？根本的就是依靠技术创新，依靠制度创新，依靠管理创新。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.2 感知校园：总体规划感知校园：总体规划 1.总体规划总体规划江南大学从2001年起到2005年，占地3000多亩的新校区

6、在太湖之滨初步建成。建筑面积100万m2，在校生35000人。如此规模的大校区，面临着水、电大量消耗的压力。学校从2006年初开始规划数字化、信息化、智能化的节能减排系统项目。经过几年的建设，已取得明显成效，得到教育部、建设部的高度肯定。在技术上，采用数字化、传感网、物联网系统工程技术，集成创新，顶层设计，达到感知校园、智慧监管的目的。所要实现的目标函数是：第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-1 目标函数第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 学校的能耗监控系统设有以下六个子系统：（1）校园3D地理信息系统；（2）校园电能计量管理系统；（3）校园给水管网监测系

7、统；（4）校园智能照明管理系统；（5）校园网络预付费电能管理系统；（6）校园能源综合分析系统。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-2 能源感知框图第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-3 能源综合管理台 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-系统技术组成图第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 2.管理模式与队伍建设管理模式与队伍建设根据学科门类、各单位性质、事业发展状况、使用水电需求，科学合理定量。将水电消耗指标分配到各有关学院和部门。定额使用，超额自理。对运行情况实时进行监控跟踪分析，统筹协调，兼顾利益，量化管理，促

8、进节能减排长效管理机制的形成。管理机构与队伍组织如下：第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 学 校能 源管 理与 节能 领导 小组节能研究所能源监管控中心宏观节能政策跟踪低碳节能理论研究项目节能效益评估数字化监控系统开发监控、管理方式推广“云服务”平台构建水电托管专业队伍机关各职能部门水电管理员学院各单位水电管理员图6-5管理机构与队伍组织第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 3.建立校园建立校园3D地理信息管理系统地理信息管理系统图6-6 校园3D地理信息系统校园校园3D3D地理信息管理系统地理信息管理系统第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 4.给

9、水系统管网设计描述，如图给水系统管网设计描述，如图6-5所示。所示。图图6-5 地下管网系统图地下管网系统图 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 江南大学从2005年起狠抓数字化节约型校园的建设。在制定总体规划后，实施年度计划，逐级落实节约降耗目标责任制。建立节能降耗指标体系、监管体系和考核体系。配备干部，强化责任，加大投入，政策导向，创新机制，更新观念，抓好教育，发动群众，发挥师生员工的主力军的作用和职能部门的主导作用。校领导一致认为：这样做是着力提高高等教育质量这一总目标的一个必然选择。因为做好节能降耗工作是学校一场深刻变革，是贯彻“以人为本，德育为先”教育方针的重要内容，

10、是学校可持续发展的战略性任务。也是建设新型、和谐、数字后勤管理体系的工作重点与实际步骤。学校提出了做好节能降耗工作的总体思路，并配套科学体系与规章制度，以提高合理利用资源和工作效率。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.3 感知能耗与监控感知能耗与监控6.3.1明确任务明确任务 为了落实学校提出的做好节能降耗工作的总体思路，学校相继修订出台了江南大学水电管理办法、水电管理实施细则、水电使用协议、水电费收取办法以及空调使用申请制度、大型室外设备申请制度、装修施工安全用电制度、商业用电申请和外单位用电、用水申请等制度。把节能降耗置于制度管理之下。实行“水电承包，计量收费”、“谁使

11、用谁付费，收支两条线”的管理机制。学校还建立了统一协调的管理机构，在后勤管理处增设了水电管理科，成立了江南大学水电管理与节能工作领导小组，成立了江南大学节能研究所。实行全面统筹，综合决策，组织实施，监督检查的职能，妥善处理体制、资源、环境、教学、科研方面用水用电的矛盾，把节能降耗建设数字化节约型校园作为共同的追求目标。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 1.统筹兼顾，科学分配水电指标统筹兼顾，科学分配水电指标在学校统一领导下，以各学院、各部门、全体师生为主体，上下同心协力，全面贯彻执行教育部关于开展节能减排学校行动的通知和无锡市关于开展创建节约型机关活动的实施意见，落实江南大学

12、水电管理办法和管理机制。根据各单位的性质、事业发展情况，对不同用水用电类型、不同学科进行综合分析，按照统筹协调，兼顾利益，留有余地，挖掘潜力，科学合理定量，将水电消耗指标分配到各有关部门、学院，既强调共同承担责任，又承认差别合理性。既保证教学、科学、工作顺利进行，又对不合理的水电使用实行严格控制。现指标体系的运行情况表明，量化的管理方式进一步促进了节约水电长效管理机制的形成。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 学校在后勤管理过程中，涉及到电能管理、供水管理、关键设备管理、房产管理、家具资产管理、校园物业管理等各方面的诸多内容，传统的管理方式是难以奏效的。学校依托控制工程、物联网

13、工程、电子信息工程、计算机工程、材料工程等学科，应用网络、通信、信息、控制、检测等前沿技术，自主创新、自主开发、自主设计了“数字后勤、资源整合”平台（FrontView）。为管理者提供了更好、更科学的决策支持，实现科学管理和高效管理。目前已建立了“一个窗口、一个平台、六大子系统”。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控“一个平台”即“数字后勤、资源整合”平台（FrontView）。该系统结合企业门户信息系统、工业级实时数据监控系统、海量数据存储发布等各系统的诸多优点和特性，构建了基于3W概念体系的后勤综合信息服务与领导决策支持系统。整合后的资源平台，管理者可以突破时空约束，实现不同

14、人、时、地的超越化管理；实现与管理者的多渠道信息交互；实现关键点的控制与决策支持，以达到资源的科学管理，科学利用；实现能、技术节能和管理节能。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控.突破难点，深化管理突破难点，深化管理学校的教室、走廊、学生公寓、浴室等公共部位是水电使用的重点，用量占到全校全年使用总量的60%以上，同时也是节能降耗的难点。我们抓住重点，攻克难点，深化管理。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控.狠抓公共照明节能狠抓公共照明节能根据水电使用的重点部位的情况，我们召集蠡湖校区建设指挥部、信控学院、有关专家和各相关部门召开了“蠡湖校区公共照明改造方案论证会”，

15、提出解决方案。在教学楼所有教室安装高灵敏度远红外+光敏的照明节电开关。做到“人来灯亮，人走灯灭”。仅此一项改造措施实施后，就使教学楼的电能消耗从原来的月均73000度下降到改造后的41000度，月均节电30000多度。教学楼和学生公寓的走廊、地下室、车库、卫生间安装一般要求的远红外+光敏照明节电开关，大大减少了无人灯现象，照明节电效果显著。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 江南大学学生宿舍原来安装的是接触式卡表，存在电卡、控电模块等预付费系统用电管理、卡管理、数据不透明等诸多问题。2009年下半年对新建成的53组团（溪苑）学生宿舍以及南北区商业街安装了网络预付费电表。网络预付

16、费系统，创新地采用了基于校园网络的实时通信与数据采集技术，结合后台大型分布式数据库，通过内嵌江南大学节能研究所专有通信协议的智能预付费电表构成系统。实现了网络化实时操作，实时计量监控，即时售退电、即时通断电的控制效果。提前为学校回笼了资金，为学生宿舍用电、商铺经营用电等提供了完善的 解决方案。具体的技术实现列出如下。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.3.2、技术实现、技术实现图6-6是感知能耗的简单结构图。具体的技术实现列出如图6-7-6-12所示。图6-8 感知能耗结构图 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-9 智能数据网关设备接入示意图 第六章第

17、六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-10 三级电能计量与远程抄表系统第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图图6-11 校园电能计量管理系统校园电能计量管理系统 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图图6-12 校园路灯智能管理系统校园路灯智能管理系统 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图图6-13 网络预付费电能管理系统网络预付费电能管理系统第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图图6-14 学生宿舍网络预付费电能管理系统实施学生宿舍网络预付费电能管理系统实施 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.

18、3.3 一卡通预付费自助售电一卡通预付费自助售电一卡通 服务架构如图6-15所示。一卡通系统自助售电界面接口调用预付费系统网络预付费管理XML及WebService接口接口认证业务操作图图6-15 一卡通预付费自助售电架构一卡通预付费自助售电架构 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-16 程序流程第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.3.4 实时运行状态实时运行状态 图6-17 学生桃园公寓用电状态（2008年9月）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-18 分户计量监管到的待机功耗状态（2009年3月）第六章第六章 感知校园：智慧监

19、控感知校园：智慧监控 图6-19 监管后消除了待机功耗的状态 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-20 学校综合能耗分析走势 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-21 部门逐日用电柱状图（2007年6月）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-22 建筑物用电监测图（2010年）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-23 帮助贵州大学建设项目分户用电状态图（2010年7月）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-24 技术推广用于无锡市市民中心大金VRV分户计量监管（2010年）第六章第六章 感

20、知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 实践表明，2008年与2005年相比，学校科研经费总量扩大3.2倍，设备总额扩大1.5倍，空调台数扩大了4.5倍，但校园水电年度总开支却节省了230万元，用电量仅为2005年的75%。截至目前为止，已有三百多家兄弟高校、政府部门及企业单位前来考察学习。有关节能系统在教育部组织的鉴定中得到专家很高的评价。研发成果已向多家单位转化服务。江南大学实践数字化节约型校园建设的成果，已为社会提供了一种新的节能行动模式，起到了一定的示范带动作用，并得到多家媒体的肯定。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.4 感知给水与监控感知给水与监控6.4.1理念先行

21、理念先行 如前所述，在管理创新的指导思想下，学校建立“节约型校园目标责任制”，将节水、节电指标分解到二级单位，甚至学科组，级级担责，人人有责。将节能计划指标的执行情况纳入年终考核目标。实行“量化分解，定额使用，超额自负，奖罚分明”的管理机制。有效地化解了能耗增加的矛盾。科学制定各自然年度的能耗指标。学校并非以绝对的增减比例作为指标，而是认定全校能耗开支的数量必须大大低于学校各项事业发展的数量。将水电消耗指标分配到各有关学院部门，既强调共同承担责任，又承认差别的合理性，既保证教学、科研正常顺利进行，又严格防止浪费水资源。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 机制保障，制度创新。机制

22、保障，制度创新。学校全面贯彻教育部关于开展节能减排学校行动的通知。相继修订出台了一系列节能减排的管理办法。把节能降耗置于制度管理之下。实行“水电承包，计量收费”、“谁使用谁付费，收支两条线”的管理机制。在学校节能工作领导小组统一领导下，节能研究所，水电管理科，进行宏观节能政策跟踪，数字化能源监管系统开发，能源监管系统应用推广和“云服务云服务”平台构建。实行全面统筹，综合决策，组织实施和监督检查的职能，妥善处理体制、资源、环境、教学、科研各方面用水用电的矛盾。提高机制的保障能力，完善和推进制度的不断创新。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 节能减排，监管创新。节能减排，监管创新。

23、系统的智能化代替了手工抄报，网络化实现了分级监管。“给水管网监测系统”进行数据细化分析，提出优化方案，促进水电资源合理使用与最佳配置。在许多情况下，从看不见变成了看得见，从不可控制变成可控制。减少“跑冒滴漏”现象，提高了管理效益。各学院、各部门加强监管，措施得力，管理卓有成效。一些学院和部门出台办法，投入资金，建设本部门三级水电计量系统。强化了成本意识，大幅度地减少了设备待机能耗、非教学、非科研能耗。深化智慧监管，经过协商，妥善解决了重点学科科研用电、用水收费方式，制定外籍教师水电使用规定。青山湾校区经过反复商讨和管委会一年来的艰苦有效工作，改造管网管线，强化智慧监管，2009年水电费净支出比

24、2008年减少23.5%，其中用水量减少46%。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 智慧监管收效于智慧执行智慧监管收效于智慧执行。基础是增强节约意识，关键是协商合作，完善工作系统建设。正如陈坚校长明确提出的：“将江南大学建成特色鲜明的高水平大学过程中，学校必须树立成本意识与效率意识，精心地运作和管理学校的各种资源，把节约资源，控制和降低办学成本作为学校科学发展的重要抓手，贯穿学校各项工作始终。”智慧监管智慧监管就是要宣传落实校领导一系列指示和要求，上下结合，把思想工作、技术手段、系统建设，多元工作、多方力量协调配合，使节水工作取得明显效果。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校

25、园：智慧监控 勇于追求勇于追求 跨越发展。跨越发展。实现跨越发展，是节约型校园建设的一条重要经验。遵循学校总体部署和要求，把握科学发展思路，全面协调可持续发展理念，奠定在发展中实现新跨越的基础。从而提高节约型校园的文化价值、理念价值、生态价值，产生更好的工作效率和经济效益。通过主动加压，转化压力，坚定信心，努力做到：在困难和成绩面前，“不畏难”，“不松懈”，“不气馁”，“不停歇”。心中始终装着新目标，行动始终站在新起点上。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.4.2技术实现与运行技术实现与运行图图6-25 校园给水管网监测系统校园给水管网监测系统 第六章第六章 感知校园：智慧

26、监控感知校园：智慧监控 图6-26 用水状态跟踪图：预测低于指标（2009年）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-27 南区学生公寓用水状态出现问题第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-28 发现并排除漏水点 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-29 排除故障后供水正常（2008年）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-30 二教楼逐日用水状态图（2009年4月）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-31 全校两年用水比较图 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-32 物

27、联网工程学院用水监测图（2011年6月）第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 6.5 节能减排效益显著节能减排效益显著实践证明，江南大学的节能减排系统的投入使用，使水电运行和资产的管理开始逐步由传统经验型向科学技术型转变。使节能减排发挥了巨大作用。同时将影响学校碳排放最大的几项因素，如电力消耗、水电资源消耗等情况集中到全实时化的监测管理平台上来，进行综合分析与管理，从而为学校的“减碳排放”和“低碳发展”，提供了技术基础和平台支持。通过“电能计量管理系统”、“给水管网监测系统”，可以使各级管理人员无论何时何地都可以对学校各部门的用电用水情况进行监控与管理。2009年，通过“给水管网

28、监测系统”的实时监测发现并准确报告了累计8个地下管网漏失点，都在短期内迅速修复。根据该系统提供的数据，2010年我们又对学生公寓桃园和李园进行了雨水回用系统的建设，月节水9000吨以上。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 创新是建设数字化节约型校园的不竭动力，是校园的生命力所在。创新作为一种能力、责任、境界始终贯穿于校园建设的全过程。其工作运行、发展始终以创新为主要推动力。勇于实践勇于实践，就是有利于学校发展，有利于师生利益的事就要大胆实践，不怕挫折，敢于担责。凝心聚力，发挥团队合作精神和集体智慧。坚定服务宗旨，依靠各学院、各部门更多的帮助支持和资源支撑，上下结合、专家与群众结

29、合、巩固己有成果和发展新成果结合。学校的“数字化能源监管系统的研制与应用”项目建设，已通过了教育部组织的科技成果鉴定。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 能源利用效率江南大学各项指标环比增长一览表 图6-33 节约型校园建设考核评价结果第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-34 节能雷达图：效果在要求之内 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-35 碳中和测算图 第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 图6-33 综合能源监控平台第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧

30、监控 数字化节约型校园建设的初步成果，使江大与全国高校同行的交流搭建了平台。进三年来相继有300余所高校和单位来访交流。技术推广应用于40多所高校和机关。2011年学校将建立节能主题网站，以通过网络向全国同行展示建设节约型校园的成果。学校有幸参加了2010中国科协年会低碳学组论坛、2009日中低碳城市论坛、2010国际低碳城市论坛等国内国际高端交流。2011年1月在江南大学成功举办了住房和城乡建设部、教育部“高等院校节约型校园建筑节能监管平台示范建设”工作座谈会，成果获得与会代表的广泛好评。学校还先后被选为全国高校节能联盟副理事长单位及江苏高校能源专业委员会主任单位。第六章第六章 感知校园：智

31、慧监控感知校园：智慧监控 2008年，学校荣获江苏省节水型高校和江苏省节水型单位称号。学校代表无锡市通过了国家级节水型城市样板点考核评估。2009年，学校先后被评为“江苏省建筑节能先进单位”、“全国高校节能工作先进单位”。2010年学校还获得无锡市“公共机构节能先进单位”的荣誉称号，“后勤协作先进单位”。2010年学校还获得无锡市“公共机构节能先进单位”的荣誉称号。第六章第六章 感知校园：智慧监控感知校园：智慧监控 学校对数字化节约型校园能源监管平台的建设已取得阶段性成果。目前完成了教育部的科技成果鉴定，鉴定专家组一致认为该成果已经达到国际先进水平。江南大学作为“高等院校节约型校园建筑节能监管平台示范建设”首批示范试点高校，于2011年1月11日圆满通过了住房和城乡建设部建筑节能与科技司会同教育部发展规划司组织的专家验收，获得了专家组的高度评价。