智能电网_交通-智能电网_交通.ppt

物联网技术第第1515章章 智能电网智能电网隆克平隆克平 教授教授/院长，院长，皇甫伟皇甫伟 副教授副教授北京科技大学北京科技大学计算机与通信工程学院计算机与通信工程学院北京科技大学物联网技术2水是生命之源知识回顾内容回顾内容回顾内容回顾p第10-14章介绍了管理服务层p数据库系统p海量信息存储p搜索引擎p智能决策p信息安全与隐私保护北京科技大学物联网技术3章节导入p物联网丰富的内涵催生出更加丰富的外延应用。p本篇重点介绍物联网的应用，包括智能电网，智能交通，智能物流，智能绿色建筑和环境监测，突出更透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能化的特点。北京科技大学物联网技术4本章将介绍物联网的典型应用领域智能电网智能电网。本章内容物联网技术515.1 智能电网的起源和发展15.3 智能电网的未来前景15.2 智能电网和物联网北京科技大学 智能电网的起源与发展智能电网的起源与发展15.1北京科技大学物联网技术6内容提要p电力系统和电力网络概览p智能电网简介p智能电网的发展与前景p智能电网有哪些特征？国家发展智能电网的方向是什么？北京科技大学物联网技术7智能电网的起源和发展北京科技大学物联网技术8典型的电力系统组成部分电力系统和电力网络p电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。p电力网络为电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分（输电、变电和配电）。p电力系统和电力网络的出现，使电能得到了广泛的应用，推动了社会生产各个领域的变革，开创了电力新时代。北京科技大学物联网技术9什么是智能电网p智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。p智能电网主要具备9大特征：电网自愈，用户交互，设备兼容，质量管理，系统安全，信息集成，管理优化，资产优化，市场协调。北京科技大学物联网技术10智能电网的特征北京科技大学物联网概论11p美国的智能电网主要在配网层，特别强调的是用电智能化，智能电表系统的构建是重中之重。p欧洲的智能电网主要强调分布式能源的接入，包括新能源和储能系统的使用，电力电子技术的发展是关键。p中国的智能电网覆盖面更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大环节的整体升级。欧美智能电网的特征北京科技大学物联网概论12美国智能电网特征欧美智能电网的特征北京科技大学物联网概论13欧洲智能电网特征智能电网最新进展北京科技大学物联网概论14p美国的智能电网主要在配网层，特别强调的是用电智能化，智能电表系统的构建是重中之重。p欧洲的智能电网主要强调分布式能源的接入，包括新能源和储能系统的使用，电力电子技术的发展是关键。p中国的智能电网覆盖面更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大环节的整体升级。智能电网与物联网智能电网与物联网 15.2 .北京科技大学物联网概论15内容提要p新能源发展与利用p输变电检测与监控p配用电管理p实时的电力调度p电网安全p智能电网中应用了那些物联网技术？有哪些典型应用？北京科技大学物联网技术16新能源发展与利用p新能源下游应用分为并网发电、离网发电与可再生燃料等领域。北京科技大学物联网概论17并网发电北京科技大学物联网概论18离网应用北京科技大学物联网概论19输变电检测与控制北京科技大学物联网概论20p长期以来我国电力系统采用定期检修方式。p状态检修，即根据设备运行状态决定检修时机，可以克服定期维修的局限性，提高检修的针对性。p在线监测技术（实时检测设备运行状态）是物联网在电网系统中的重要应用，是状态检修的基础。p油色谱在线监测系统是集控制、测量分析技术于一体的精密设备。配用电管理北京科技大学物联网概论21p配用电管理的目标是节省电能的无效开销。p电能表是电能计量的法定计量器具，分为机械表和电子表两大类。p用电子表代替机械表，载波通信是主流发展方向，也是节省开销的重要环节。配用电管理北京科技大学物联网概论22配用电管理北京科技大学物联网概论23智能电表应用实时电力调度北京科技大学物联网概论24p实时电网调度自动化系统是一个总称，由于各个电网的具体情况不同，可以采用不同规格、不同档次、不同功能的电网调度自动化系统。p智能调度是物联网技术的又一重要应用。理想的智能调度与现有的调度自动化相比有六大特点：数字化、集成化、网络化、标准化、市场化、智能化。电网安全北京科技大学物联网概论25p传感器网络作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，在电力系统中有广阔的应用空间。p传感器网络在安全监控领域的应用可以更高效的保护电网的安全。如在部署杆塔和防护线路解决线路故障问题的同时，通过在线路上配置传感设备检测线路的实时情况保证设备安全和电到位等。智能电网的未来前景智能电网的未来前景15.3北京科技大学物联网概论26内容提要p更加深入的环境感知p更加全面的信息互通p更加智能的电网建设p智能电网的未来前景如何？北京科技大学物联网技术27智能电网的未来前景北京科技大学物联网概论28p更加深入的环境感知：设备嵌入包含其信息的可识别智能芯片，并利用无线/有线技术，对各设备进行联网，从而实现全面的在线监控。p更加全面的信息互通：物联网技术可将供电方、输配电管理方及电力用户有效连结，并通过互联网技术，实现电网系统中各参与者间的信息交换与共享，使分布式电网系统成为可能。智能电网的未来前景北京科技大学物联网概论29p更加智能的电网建设：基于互联网技术而建设的智能电网体系，可实现从能源接入、输配电管理、安全监控、继电保护到用户计费计量的全过程智能化网络化控制。智能电网的未来前景北京科技大学物联网概论30示例 电动汽车城市为充电汽车和充电设施制造企业提供验证环境，以测试其产品技术和设计的适应性；电力公司需要得到政府部门的支持，制定符合监管要求的投资和建设计划；制造企业和电力公司制定合理的成本结构，客观反映制造和使用成本并对最终用户有足够的吸引力，促进绿色消费。初期往往需要政府部门提供激励措施和环境；政府和公共部门还需要与电力公司协作，明确充电设施与网络的责任主体和收益分配机制；电动汽车使用的注册、计费和清算机制，需要跨行业（例如金融服务业）、跨地区的协作；随着效果的不断显现和规模扩大，需要在政府协调下，建立资金保障机制，并获得监管部门的支持，促进相关产业的健康发展。北京科技大学物联网概论31智能电网的未来前景2020年年2010年年2015年年“两纵两横”特高压交流后续工程开工建设，跨区直流工程投产规模达到1290万千瓦，配电网建设加大投入，智能化试点工程按期建成，关键技术研究、设备研制和标准制定取得新进展以特高压为核心的坚强国家电网初步形成，电网的信息化、自动化、互动化水平明显提升，满足大规模可再生能源接入和输送智能电能表广泛应用，电动汽车充放电站布局基本满足需要形成以“三华”特高压同步电网为受端，东北特高压、西北750千伏电网为送端，联接各大煤、水、核电、大型可再生能源基地的电网结构特高压及跨区电网输送能力满足各大能源基地接入和负荷中心用电需求北京科技大学物联网概论32智能电网的未来前景电网规划电网规划新能源领域新能源领域智能电网设备智能电网设备支持和引导电源结构优化调整，逐步提高水电、核电、风电、太阳能等非化石能源的装机比重与与ABBABB和西门子签署和西门子签署了智能电网设备合了智能电网设备合作谅解备忘录作谅解备忘录设立研究小组开展设立研究小组开展智能电网技术攻关智能电网技术攻关智能电网相关规划智能电网相关规划正在进一步制定中正在进一步制定中33谢谢谢谢谢谢谢谢THANKSTHANKSTHANKSTHANKS北京科技大学物联网概论物联网技术第第1616章章 智能交通智能交通隆克平隆克平 教授教授/院长，院长，皇甫伟皇甫伟 副教授副教授北京科技大学北京科技大学计算机与通信工程学院计算机与通信工程学院北京科技大学物联网技术35水是生命之源知识回顾内容回顾内容回顾内容回顾p第15章介绍了智能电网p智能电网的起源和发展p智能电网与物联网p智能电网的未来前景北京科技大学物联网技术36章节导入p物联网的应用，包括智能电网，智能交通，智能物流，智能绿色建筑和环境监测，突出更透彻的感知，更全面的互联互通和更深入的智能化的特点。北京科技大学物联网技术37本章将介绍物联网的典型应用领域智能交通智能交通。本章内容物联网技术3816.1 智能交通概述16.3 智能交通应用16.2 智能交通中的物联网技术北京科技大学 智能交通概述智能交通概述16.1北京科技大学物联网技术39什么是智能交通？北京科技大学物联网概论40四通八达的高速公路系统什么是智能交通？北京科技大学物联网概论41交通堵塞时拥挤的车辆什么是智能交通？北京科技大学物联网概论42p现代信息和通信技术在道路和车辆上的广泛应用带来了交通领域的巨大变革，并将孕育出新一代的智能交通系统。p智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。“智慧的地球”北京科技大学物联网概论43p在IBM提出的智慧地球概念中，智慧的交通需要具备以下特征：u环保的交通：大幅降低温室气体和其他各种污染物的排放量以及能源的消耗。u便捷的交通：通过泛在移动通信提供最佳路线信息和一次性支付各种方式的交通费用等服务，改善旅客体验u安全的交通：实时检测危险、事故并及时通知相关部门。“智慧的地球”北京科技大学物联网概论44u高效的交通：实时进行跨网络交通数据分析和预测，优化交通调度和管理，最大化交通流量。u可视的交通：将所有公共交通车辆和私家车整合到统一的数据管理，提供单个网络状态视图。u可预测的交通：持续进行数据分析和建模，改善交通流量和基础设施规划。新一代智能交通技术特点北京科技大学物联网概论45新一代智能交通技术特点北京科技大学物联网概论46新一代智能交通具有四个鲜明特点：u在系统建设方面，增强了系统集成和智能性与协作的灵活性；u在公众服务方面，更加强调服务的内容和个性化，以及服务模式的人性化、智能化；u在物联网大背景下，强调交通信息系统最大限度地与其他各类信息系统实现互联互通，进而催生全新的应用和服务方向；新一代智能交通技术特点北京科技大学物联网概论47新一代智能交通具有四个鲜明特点：u从未来看，新一代智能交通系统是作为战略性新兴产业的物联网与智能交通两大领域的重要交集，相当多的产业都将受益，传感设备、网络通信、汽车电子、车载终端、动态信息服务、移动计算等技术应用领域都将获得飞跃式发展。智能交通中的物联网技术智能交通中的物联网技术16.2北京科技大学物联网技术48内容提要p无线通信p计算技术p感知技术p视频车辆检测p全球定位系统p探测车辆和设备p了解几种典型的智能交通的物联网技术北京科技大学物联网技术49智能交通的物联网技术北京科技大学物联网概论50p无线通讯p短距离无线通信可使用IEEE 802.11系列协议来实现，其中美国智能交通协会以及美国交通部主推WAVE和DSRC两套标准。p长距离无线通信方案通过基础设施网络实现，如 WiMAX/GSM/3G。智能交通中的物联网技术北京科技大学物联网概论51智能交通中的物联网技术北京科技大学物联网概论52p无线通讯p如：目前车辆已经能够通过多种无线通信方式与卫星、移动通信设备、移动电话网络、道路基础设施、周围车辆等进行通信，并且利用广泛部署的WiFi、移动电话网络等途径接入互联网。智能交通中的物联网技术北京科技大学物联网概论53p计算技术p未来车辆将配备数量更少但功能更为强大的处理器。p新的嵌入式系统平台将支持更加复杂的软件应用，包括基于模型的过程控制、人工智能和普适计算，其中人工智能技术的广泛应用将有望为智能交通系统带来质的飞跃。智能交通中的物联网技术北京科技大学物联网概论54p感知技术p交通基础设施中的传感器嵌入在道路或者道路周边设施例如建筑之中。p车辆感知系统包括了部署道路基础设施至车辆以及车辆至道路基础设施的电子信标来进行识别通信，同时利用闭路电视技术和车牌号码自动识别技术对热点区域的可疑车辆进行持续监控。智能交通中的物联网技术北京科技大学物联网概论55p全球定位系统 GPSp车载嵌入式GPS接收器能接收多个不同卫星的信号并计算车辆当前位置，定位误差一般是几米。p由于GPS信号接收需要车辆具有卫星的视野，因此该技术在城市中心区域可能由于建筑物遮挡而受限。全球定位系统 GPS北京科技大学物联网概论56pGPS应用系统的典型结构图全球定位系统 GPS北京科技大学物联网概论57p据预测，全球导航系统的年需 求 将 由 2002年的430万套增加 到 2012年 的2,220万套。全球定位系统 GPS北京科技大学物联网概论58GPS在交通运输行业的应用实例在交通运输行业的应用实例 智能交通中的物联网技术北京科技大学物联网概论59p探测车辆和设备p探测车辆通常是出租车或政府所有的车辆，需配备无线通信设备。p探测车辆向交通运营管理中心汇报其速度和位置，管理中心整合分析得到广大范围内的交通流量情况以检测交通堵塞的位置。智能交通中的物联网技术北京科技大学物联网概论60p视频车辆监测p利用视频摄像设备进行交通流量计量和事故检测属于车辆监测的范畴。智能交通应用智能交通应用16.3北京科技大学物联网技术61内容提要p不停车收费系统p实时交通信息服务p智能交通管理p应用实例p智能交通的几个典型应用？北京科技大学物联网技术62智能交通应用北京科技大学物联网概论63p不停车收费系统p电子收费(Electronic toll collection,ETC)系统能够在车辆以正常速度驶过收费站的时候自动收取费用，降低了收费站附近产生交通拥堵的概率。p之前大部分电子收费系统都基于使用私有通讯协议的车载无线通讯设备。目前很多国际组织希望将此类协议标准化。智能交通应用北京科技大学物联网概论64p不停车收费系统不停车收费系统中的车载单元（电子标签）和龙门架不停车收费系统北京科技大学物联网概论65p挪威ETC系统应用p挪威政府启用AUTOPASS项目实现“开放式收费”，采用DSRC技术对车辆进行识别，并利用视频图像抓拍技术对没有安装电子标签或电子标签非法的车辆事后追讨通行费。p电子收费车道上安装有DSRC读写设备和摄像机，省略了传统的交通灯、收费显示牌和栏杆等装置，车辆通过速度可达60公里/小时。不停车收费系统北京科技大学物联网概论66p德国ETC系统应用p德国高速公路启用卫星卡车收费系统，几十万辆卡车装置了车上记录器(OBU)，这种记录器能够记录卡车行驶情况与自动缴费，需要依赖卫星才能运作。p该系统部署了300个高架控制桥的红外线监视系统，阅读车牌号码，同时有大量带有监视器和装置电脑的监控车来回巡逻。不停车收费系统北京科技大学物联网概论67p新加坡ETC系统应用p德新加坡的城市道路电子动态收费系统(Electronic Road Pricing,ERP)是专门的小范围无线信息系统，包括三个主要组成部分，车载单元，ERP显示牌，和控制中心。p“一卡通”系统的技术考虑包括国际标准的制定、服务车型的选择、发票的出具、交易的组织、如何利用和改建现有的收费站点以及成本的控制。智能交通应用北京科技大学物联网概论68p实时交通信息服务p实时的交通信息服务是智能交通系统最重要的应用之一，能够为驾驶员提供实时的信息例如交通线路，交通拥堵可能造成的时间延误，交通事故，安全提示，天气情况，前方道路修整工程等。p智能交通系统还可以为乘客提供进一步的信息服务，例如车内的Internet访问服务以及音乐电影的下载和在线观看。智能交通应用北京科技大学物联网概论69p实时交通信息服务（续）p提供实时的交通信息服务包括三个主要的组成部分，信息的收集，信息的处理以及信息的散布。每一个部分都需要不同的平台和技术设备支持。p目前美国的车辆当中已经越来越普遍的配备了信息设备，2009年已经有28%的车辆携带有各类先进的信息设备，分析家预计到2012年这一比例可达到40%。智能交通应用北京科技大学物联网概论70p智能交通管理p智能交通管理主要包括交通控制设备例如交通信号、匝道流量控制和公路上的动态交通信息牌（为司机提供实时的交通流量和公路状态信息）。p同时一个城市或者一个省份交通管理中心需要得到整个地区的交通流量状况以便及时检测事故、危险天气事件或其它对车道具有潜在威胁的因素。智能交通应用北京科技大学物联网概论71p智能交通管理（续）p自适应的交通信号控制技术能够对交通信号进行动态控制，智能调整信号开关的时间。p如果交通信号装置能够检测到等待车辆的信息或者车辆能够与信号装置通信将此信息发送给信号装置，我们就能够优化交通信号的时间控制方案，并提高道路的交通流量，缓解交通拥堵状况。智能交通应用北京科技大学物联网概论72p智能交通管理（续）p智能的匝道流量控制也能够为交通管理带来巨大收益。p大概有20个美国的大城市已经使用各种形式的匝道流量控制技术。智能交通应用实例北京科技大学物联网概论73p电视监控系统p电子警察p智能公交调度系统p智能交通仿真系统p出租车智能信息系统智能交通应用实例北京科技大学物联网概论74电视监控系统电视监控系统智能交通应用实例北京科技大学物联网概论75电子警察电子警察智能交通应用实例北京科技大学物联网概论76智能交通应用实例北京科技大学物联网概论77智能交通应用实例北京科技大学物联网概论78智能交通应用实例北京科技大学物联网概论79智能交通应用实例北京科技大学物联网概论80智能交通应用实例北京科技大学物联网概论81安徽三联城市道路交通监控系统安徽三联城市道路交通监控系统智能交通应用实例北京科技大学物联网概论82北京文安交通流量统计系统北京文安交通流量统计系统智能公交系统北京科技大学物联网概论83智能公交调度系统北京科技大学物联网概论84卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论85p通讯设施接接受受预预定定卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论86p一个典型的工作程序接接受受预预定定卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论87p一个典型的工作程序系系统统搜搜寻寻德德士士卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论88p一个典型的工作程序系系统统搜搜寻寻德德士士卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论89p一个典型的工作程序邀邀请请竞竞标标卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论90p一个典型的工作程序计计算算距距离离卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论91p一个典型的工作程序 回回应应竞竞标标邀邀请请卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论92p一个典型的工作程序工工作作分分配配卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论93p一个典型的工作程序司司机机接接受受工工作作？卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论94p一个典型的工作程序工工作作详详情情卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论95p一个典型的工作程序德德士士车车号号卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论96p一个典型的工作程序司司机机开开往往接接车车点点卫星定位的士调度系统北京科技大学物联网概论97p一个典型的工作程序资资料料显显示示德国ETC系统应用北京科技大学物联网概论98p一个典型的工作程序资资料料显显示示99谢谢谢谢谢谢谢谢THANKSTHANKSTHANKSTHANKS北京科技大学物联网概论