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關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)在智慧水務(wù)中的應(yīng)用分析
物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。從技術(shù)架構(gòu)上來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。
在水務(wù)行業(yè)中，可以通過(guò)數(shù)采儀、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)感知城市供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且采用可視化的方式有機(jī)整合運(yùn)營(yíng)調(diào)度部門與供水管網(wǎng)設(shè)備，形成統(tǒng)一的智慧水務(wù)平臺(tái)，并可將及時(shí)采集到的各種管網(wǎng)運(yùn)行、水質(zhì)、外業(yè)人員信息進(jìn)行及時(shí)分析與處理，并做出相應(yīng)的處理結(jié)果與輔助決策建議，從而支持水務(wù)企業(yè)的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)概述
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給我們的生活帶來(lái)了巨大的變化，然而在網(wǎng)絡(luò)世界中，很難感知現(xiàn)實(shí)世界，時(shí)代呼喚著新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)正是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它綜合了傳感器、低功耗、通訊及微電子等技術(shù)，主要解決物品與物品(T2T)，人與物品(H2T)，人與人(H2H)之間的互連，與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)不同的是，H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接，從而使得物品連接更加的簡(jiǎn)化，而H2H是指人之間不依賴于PC而進(jìn)行的互連。同時(shí)引申出來(lái)的還有M2M的概念，可以解釋成為人到人、人到機(jī)器、機(jī)器到機(jī)器之間的互聯(lián)。
這種通過(guò)局部網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人員和物等通過(guò)新的方式聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)，也就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的物聯(lián)網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)特征
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)為整合發(fā)電、輸電、配電及用戶的先進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)，從技術(shù)的根本看來(lái)，智能電網(wǎng)由4大技術(shù)層層架迭而成。底層為能源的轉(zhuǎn)換、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用，傳感器和致動(dòng)器層為感知環(huán)境和控制;通信層類為傳輸感知和控制信號(hào)的系統(tǒng);決策智慧層則相當(dāng)于中心，導(dǎo)入大量再生能源并網(wǎng)發(fā)電、結(jié)合智能型電表進(jìn)行需求面管理，減少二氧化碳排放、抑制尖峰負(fù)載及節(jié)約能源。建置智能型電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1) 跨網(wǎng)絡(luò)的整合通訊技術(shù)；
(2) 先進(jìn)的控制方式；
(3) 感測(cè)、讀表及量測(cè)；
(4) 先進(jìn)的電力設(shè)備及電網(wǎng)組件；
(5) 決策支持及人機(jī)接口。
能夠遠(yuǎn)程查看家電耗電情況控制家電開(kāi)關(guān)在配電網(wǎng)各處均有傳感器，能快速檢測(cè)故障問(wèn)題也為我們省去許多時(shí)間，也包含超導(dǎo)傳輸線以減少電能的傳輸損耗，另外具有整合新能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能等的能力，當(dāng)電能便宜時(shí)，消費(fèi)者可以開(kāi)啟某些家用電器，如洗碗機(jī)，工廠可以啟動(dòng)在任何時(shí)間段都可以進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程。在電能需求的高峰期，它可以關(guān)閉一些非必要的用電裝置來(lái)降低需求，對(duì)于家庭即公司來(lái)說(shuō)都是個(gè)節(jié)能減碳的好方法。傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 新技術(shù)革命的到來(lái)，使得世界正在從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向萬(wàn)物互聯(lián)的新時(shí)代過(guò)渡，彼時(shí)，不光人與人，人與物、物與物之間都能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，由此產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)將會(huì)徹底改變?nèi)藗兊纳睿踔林厮苷麄€(gè)商業(yè)社會(huì)。而這其中，以傳感器為核心的傳感技術(shù)是數(shù)據(jù)采集的入口，是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，是所有系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)信息的唯一方式和手段，也是實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)與核心。 目前，物聯(lián)網(wǎng)傳感器已經(jīng)滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)種植、商業(yè)服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域，從智慧城市到智能制造，從智慧醫(yī)療到智能家居，傳感器早已無(wú)處不在，并將隨著各個(gè)領(lǐng)域的逐漸普及，迎來(lái)更大的發(fā)展。 在工業(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，傳感器是必不可缺的基礎(chǔ)元器件，制造商要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，保障產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。而且如果能進(jìn)一步將傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)結(jié)合，還可能在設(shè)備出現(xiàn)故障之前就提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這即是所謂的"預(yù)測(cè)性維護(hù)"，由此，制造商可以從被動(dòng)服務(wù)變成主動(dòng)服務(wù)，并由此開(kāi)拓以服務(wù)為中心的新商業(yè)模式。 在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，人們獲取農(nóng)田信息的方式很有限，主要是通過(guò)人工測(cè)量，不但不夠及時(shí)、精確，還會(huì)消耗大量的人力。例如，人們從很早就注意到了二氧化碳濃度、溫濕度對(duì)食用菌等溫室作物生長(zhǎng)的影響，但基本沿用老辦法，讓工作人員每天去每個(gè)大棚里用檢測(cè)儀檢測(cè)二氧化碳濃度，然后開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，打開(kāi)側(cè)窗、天窗。但是現(xiàn)在，通過(guò)使用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可以有效快速獲取精確的作物環(huán)境和作物信息，如果能進(jìn)一步將系統(tǒng)與天窗、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，將大大節(jié)省人力，提高效率。此外，在監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣變化、畜禽舍環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測(cè)等方面，傳感技術(shù)正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 在智能穿戴領(lǐng)域，傳感器可以辨別方向，導(dǎo)航，輔助運(yùn)動(dòng)，通過(guò)傳感器隨時(shí)隨地測(cè)量、記錄和分析人體的活動(dòng)情況，用戶可以知道跑步步數(shù)、游泳圈數(shù)、騎車距離、能量消耗和睡眠時(shí)間，甚至分析睡眠質(zhì)量等。在醫(yī)療穿戴領(lǐng)域，健康預(yù)警、病情監(jiān)控，借助傳感器技術(shù)，醫(yī)生可以提高診斷水平，家人也可以與患者進(jìn)行更好的溝通。例如由血壓傳感器構(gòu)成的可穿戴醫(yī)療設(shè)備，可以對(duì)用戶身體數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤和監(jiān)測(cè)，分析提煉出醫(yī)學(xué)診斷模型，預(yù)測(cè)和塑造用戶的健康發(fā)展?fàn)顩r，為用戶提供個(gè)體化心血管專項(xiàng)貼身醫(yī)療及健康管理方案，同時(shí)也幫助家人關(guān)懷親人的健康狀況。 在智能家居領(lǐng)域，傳感器同樣發(fā)揮著巨大的作用。比如，熱紅外傳感器可以檢測(cè)到人體的存在，當(dāng)我們?cè)诳措娨暤臅r(shí)候，離開(kāi)電視機(jī)三分鐘后，傳感器檢測(cè)不到人體了，電視機(jī)就自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，再過(guò)兩分鐘要還沒(méi)有人，就可以自動(dòng)關(guān)機(jī)了。同理，傳感器也可以在智能空調(diào)中起到作用，它能判斷人在屋內(nèi)的位置，并把空調(diào)的風(fēng)向轉(zhuǎn)向相應(yīng)的對(duì)象。家庭安防也離不開(kāi)傳感器，在家里安裝一個(gè)超聲波傳感器后，一旦有人進(jìn)來(lái)，整個(gè)超聲波波形發(fā)生改變，接受器就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。 目前，業(yè)內(nèi)對(duì)傳感器都有著共同的需求，即智能化、小型化、微功耗和低成本。具體來(lái)說(shuō)： 智能化：在感知末端，傳感器不再僅僅是一個(gè)轉(zhuǎn)換元件，必須與MCU集成，能對(duì)采集信息進(jìn)行加工和處理，按照一定的策略對(duì)信息進(jìn)行采集、加工、判斷、傳輸，同時(shí)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，以滿足傳感器的互換性。 小型化：要求其能藏身設(shè)備當(dāng)中或不被人察覺(jué); 微功耗：部署位置和應(yīng)用的多樣性，要求傳感器需要自帶電源或者盡可能少消耗電源，所以，微功耗是物聯(lián)網(wǎng)傳感器的必備要求。 低成本：物聯(lián)網(wǎng)的海量連接超出大眾想象，只有低成本的傳感器，才可能進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用和部署。 以壓力傳感器和智慧城市場(chǎng)景為例，像城市供排水和消防監(jiān)測(cè)應(yīng)用，可用的工業(yè)壓力傳感器價(jià)格至少在15至25美元上下，對(duì)于海量應(yīng)用來(lái)說(shuō)其成本完全是不可接受的，在成本要求嚴(yán)苛的條件下，當(dāng)下只能是有限使用或作為試點(diǎn)工程。 各類傳感器的的出現(xiàn), 為我們帶來(lái)了全新的生活方式。而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，都有賴各類傳感器功能性融合和創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，要開(kāi)發(fā)出更精確，小型化，低功耗和成本的傳感器，才能滿足需求。 傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，相關(guān)企業(yè)將率先盈利，正如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)博興推動(dòng)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大發(fā)展一樣，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的擴(kuò)張也極大利好了傳感器行業(yè)。 最新研究報(bào)告顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在2018年至2023年間保持33.6%的年復(fù)合增長(zhǎng)率，整個(gè)市場(chǎng)收入規(guī)模將從52.8億美元猛增至224.8億美元。 業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè)，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，未來(lái)10年，物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場(chǎng)規(guī)模將增逾300%。北美地區(qū)目前依然是物聯(lián)網(wǎng)傳感器最大市場(chǎng)。不過(guò)，憑借在工業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)及消費(fèi)級(jí)終端里的物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用，亞太地區(qū)傳感器市場(chǎng)被認(rèn)為將在2018年至2023年間保持最高年復(fù)合增長(zhǎng)率。 物聯(lián)網(wǎng)之于智慧水務(wù)
物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。從技術(shù)架構(gòu)上來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。
1、感知層
在水務(wù)行業(yè)中，可以通過(guò)數(shù)采儀、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)感知城市供水管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且采用可視化的方式有機(jī)整合運(yùn)營(yíng)調(diào)度部門與供水管網(wǎng)設(shè)備，形成統(tǒng)一的智慧水務(wù)平臺(tái)，并可將及時(shí)采集到的各種管網(wǎng)運(yùn)行、水質(zhì)、外業(yè)人員信息進(jìn)行及時(shí)分析與處理，并做出相應(yīng)的處理結(jié)果與輔助決策建議，從而支持水務(wù)企業(yè)的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用。
2、網(wǎng)絡(luò)層
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和處理數(shù)據(jù)采集獲取的信息。水務(wù)企業(yè)可以采用各種傳感器，如水濁度傳感器、水位傳感器、水壓傳感器等來(lái)獲取設(shè)備的各類信息，通過(guò)設(shè)備控制臺(tái)或?qū)Ｓ每刂葡洌≒LC）來(lái)采集數(shù)據(jù)，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，可提前對(duì)異常狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警，如極限低水位報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)，高水位報(bào)警等。加裝攝像頭可以對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)和多角度的監(jiān)測(cè)，尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)和人不容易到現(xiàn)場(chǎng)查看的地方（包括水庫(kù)、污水井、狹窄空間等）。
3、應(yīng)用層
通過(guò)建立統(tǒng)一的智慧水務(wù)監(jiān)管平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供水設(shè)備、水處理設(shè)備的智能識(shí)別、監(jiān)控和管理，形成集設(shè)備在線能耗診斷、水量水質(zhì)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)為一體的設(shè)備檢測(cè)和監(jiān)測(cè)完備體系。隨著傳感器數(shù)量的增多，其數(shù)據(jù)收集量將更廣、更具代表性，對(duì)設(shè)備的橫向數(shù)據(jù)（不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)）與縱向數(shù)據(jù)（單一設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有助于設(shè)備制造單位和設(shè)備用戶進(jìn)行研究分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的集中檢測(cè)，推進(jìn)精細(xì)化管理，提升設(shè)備的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)安全水質(zhì)、不間斷供水的目標(biāo)。