中国的商用和民用城市基础设施不完善、城市治理和管理系统效率低下,以及紧急事件响应不到位等问题亟需解决。城市是经济活动的核心,智慧的城市可以带来更高的生活质量、更具竞争力的商务环境和更大的投资吸引力。
其实物联网在智慧城市领域的应用早已开始并普遍存在,如数字城管、安防与消防联网、安监与应急指挥、环保监测、节能管理、智能建筑、智能家居,等等。全国各地响应温总理号召开展的“物联城市”、
“感知城市”、“智慧城市”建设往往是“数字城市二期工程”的延续和提升。数字城市的概念已慢慢被智慧城市(Smarter City)所取代。
智慧城市建设的五大战略要点
数据基础设施总体规划,这是智慧城市城市建设的战略准备;全方位物联网与M2M建设,这是智慧城市建设的战略核心;基础数据采集与传输,这是智慧城市建设的战略基础;加速数字生产、数字流通、数字消费建设,这是智慧城市建设的战略主导;家庭智能生活建设,这是智慧城市建设的战略启动。
在物联网理念未受到广泛关注以前,一个城市的“物联”应用一般由各委办局负责,例如,交管局负责智能交通建设,环保局负责环保监控,城管局负责市政管理等,形成了众多“物联网信息孤岛”,在物联网大集成理念指导下,各地已开始规划实现这些系统的互联互通。 例如,北京市已开始规划实现全市50多万个摄像头的互联和统一集成,这些摄像头以前都分属于交管局、公安局、环保局等委办局,没有政府对物联网理念的大力推动,尤其是政策、法规等方面的协调(技术实现不是主要障碍),是不可能实现“物联大集成”的。
目前中国物联网的发展主要是政府推动型,许多地级市乃至县级市都把物联网作为“一把手”工程,由书记和市长亲自抓,无锡、北京、重庆等领先的城市都在争夺国内物联网产业“制高点”,并通过应用带动物联网相关产业的发展,打造更加“智慧”的城市。
目前国外物联网业务也大多数围绕“智慧城市”的建设展开,“智慧地球”概念来自IBM。总体说来美国更务实,主要由工业界推动,走“自下而上”的模式(M2M Expo自2004年就开始,VNO/MMO运营商在1998年已出现(Aerisnet和JasperWireless),MNO也开始介入),奥巴马总统提出了“智慧地球”理念,但只是一个倡议,不是一个国家战略。欧盟、中国及日韩基本上都是“自上而下”的模式, 欧盟2005年至2010年出台了许多关于IoT产业发展和政策的报告,但具体行动力度似乎不够大,成果不多。日本提出从2004年开始到2010年实现U-Japan,韩国自2007年开始推动U-Korea计划,都与建设智慧城市相关。
美国物联网产业的发展及服务对象是企业应用和服务,而中国物联网应用的主要服务对象和商业机会在于公共设施及服务的建设,也就是智慧城市,或者说是各地“数字城市二期工程”的建设,因此我们说智慧城市是中国物联网产业的靶心,而后文描述的绿色智能建筑是智慧城市的最基本单元(工厂、地铁及高铁车站等都是建筑物),是靶心的靶心。不过,物联网要全面走向、面向公众的消费和服务(如物联智能家居(国外也叫Domotics)等业务,微软1999年提出的Venice计划未获成功,韩国三星、LG,我国的TCL、同方等企业都在多年前就开始探索这些业务,成效不显著),还需要较长的市场培育期。
3.1.2 绿色智能建筑
早期的楼宇自动化系统(BACS)通常只有以HVAC楼宇设备为主的自控系统,随着通信与计算机技术,尤其是互联网技术的发展,其他楼宇中的设备也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中,如消防自动报警与控制、安防、电梯、供配电、供水、智能卡门禁、能耗监测等系统,实现了基于IT的物业管理系统、办公自动化系统等与控制系统的融合,形成智能建筑综合管理系统IBMS)。现代智能建筑综合管理系统是一个高度集成、和谐互动、具有统一操作接口和界面的“高智商”的企业级信息系统,为用户提供了舒适、方便和安全的建筑环境,“智能建筑”概念由此大约于20世纪80年代初形成。
在1973年石油危机之前,美国的建筑物往往采用宽敞夸张的设计,尤其在通风方面,基本不考虑能耗方面的可持续性。建筑节能的概念在危机之后开始在美国得到关注, 一批厂家开始推出基于DDC、PLC、DCS、HMI、SCADA等技术的能耗管理系统(EMS),对建筑物的HVAC系统实施自动排程等管理,这也成为推动BACS发展的关键因素,由此可见,EMS一直是BACS和IBMS系统的关注点。
在今天节能减排的大趋势下,建筑物的可持续性(Sustainability)受到广泛关注,绿色智能建筑(Green Intelligent Buildings)的概念重新被提上日程。绿色智能建筑的可持续性概念不仅包含了节能,还包括减排,以及建筑物的选址、朝向等考量,周边环境、交通状况、水资源利用,以及建筑材料的精心选择和循环利用等(这些都是美国的USGBC提出的 LEED绿色建筑分级系统中列举的衡量指标),是一个系统工程。
中国的商用和民用城市基础设施不完善、城市治理和管理系统效率低下,以及紧急事件响应不到位等问题亟需解决。城市是经济活动的核心,智慧的城市可以带来更高的生活质量、更具竞争力的商务环境和更大的投资吸引力。
其实物联网在智慧城市领域的应用早已开始并普遍存在,如数字城管、安防与消防联网、安监与应急指挥、环保监测、节能管理、智能建筑、智能家居,等等。全国各地响应温总理号召开展的“物联城市”、
“感知城市”、“智慧城市”建设往往是“数字城市二期工程”的延续和提升。数字城市的概念已慢慢被智慧城市(Smarter City)所取代。
智慧城市建设的五大战略要点
数据基础设施总体规划,这是智慧城市城市建设的战略准备;全方位物联网与M2M建设,这是智慧城市建设的战略核心;基础数据采集与传输,这是智慧城市建设的战略基础;加速数字生产、数字流通、数字消费建设,这是智慧城市建设的战略主导;家庭智能生活建设,这是智慧城市建设的战略启动。
在物联网理念未受到广泛关注以前,一个城市的“物联”应用一般由各委办局负责,例如,交管局负责智能交通建设,环保局负责环保监控,城管局负责市政管理等,形成了众多“物联网信息孤岛”,在物联网大集成理念指导下,各地已开始规划实现这些系统的互联互通。 例如,北京市已开始规划实现全市50多万个摄像头的互联和统一集成,这些摄像头以前都分属于交管局、公安局、环保局等委办局,没有政府对物联网理念的大力推动,尤其是政策、法规等方面的协调(技术实现不是主要障碍),是不可能实现“物联大集成”的。
目前中国物联网的发展主要是政府推动型,许多地级市乃至县级市都把物联网作为“一把手”工程,由书记和市长亲自抓,无锡、北京、重庆等领先的城市都在争夺国内物联网产业“制高点”,并通过应用带动物联网相关产业的发展,打造更加“智慧”的城市。
目前国外物联网业务也大多数围绕“智慧城市”的建设展开,“智慧地球”概念来自IBM。总体说来美国更务实,主要由工业界推动,走“自下而上”的模式(M2M Expo自2004年就开始,VNO/MMO运营商在1998年已出现(Aerisnet和JasperWireless),MNO也开始介入),奥巴马总统提出了“智慧地球”理念,但只是一个倡议,不是一个国家战略。欧盟、中国及日韩基本上都是“自上而下”的模式, 欧盟2005年至2010年出台了许多关于IoT产业发展和政策的报告,但具体行动力度似乎不够大,成果不多。日本提出从2004年开始到2010年实现U-Japan,韩国自2007年开始推动U-Korea计划,都与建设智慧城市相关。
美国物联网产业的发展及服务对象是企业应用和服务,而中国物联网应用的主要服务对象和商业机会在于公共设施及服务的建设,也就是智慧城市,或者说是各地“数字城市二期工程”的建设,因此我们说智慧城市是中国物联网产业的靶心,而后文描述的绿色智能建筑是智慧城市的最基本单元(工厂、地铁及高铁车站等都是建筑物),是靶心的靶心。不过,物联网要全面走向、面向公众的消费和服务(如物联智能家居(国外也叫Domotics)等业务,微软1999年提出的Venice计划未获成功,韩国三星、LG,我国的TCL、同方等企业都在多年前就开始探索这些业务,成效不显著),还需要较长的市场培育期。
3.1.2 绿色智能建筑
早期的楼宇自动化系统(BACS)通常只有以HVAC楼宇设备为主的自控系统,随着通信与计算机技术,尤其是互联网技术的发展,其他楼宇中的设备也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中,如消防自动报警与控制、安防、电梯、供配电、供水、智能卡门禁、能耗监测等系统,实现了基于IT的物业管理系统、办公自动化系统等与控制系统的融合,形成智能建筑综合管理系统IBMS)。现代智能建筑综合管理系统是一个高度集成、和谐互动、具有统一操作接口和界面的“高智商”的企业级信息系统,为用户提供了舒适、方便和安全的建筑环境,“智能建筑”概念由此大约于20世纪80年代初形成。
在1973年石油危机之前,美国的建筑物往往采用宽敞夸张的设计,尤其在通风方面,基本不考虑能耗方面的可持续性。建筑节能的概念在危机之后开始在美国得到关注, 一批厂家开始推出基于DDC、PLC、DCS、HMI、SCADA等技术的能耗管理系统(EMS),对建筑物的HVAC系统实施自动排程等管理,这也成为推动BACS发展的关键因素,由此可见,EMS一直是BACS和IBMS系统的关注点。
在今天节能减排的大趋势下,建筑物的可持续性(Sustainability)受到广泛关注,绿色智能建筑(Green Intelligent Buildings)的概念重新被提上日程。绿色智能建筑的可持续性概念不仅包含了节能,还包括减排,以及建筑物的选址、朝向等考量,周边环境、交通状况、水资源利用,以及建筑材料的精心选择和循环利用等(这些都是美国的USGBC提出的 LEED绿色建筑分级系统中列举的衡量指标),是一个系统工程。
绿色智能建筑是构建智慧城市的基本单元,在许多行业如智能交通、市政管理、应急指挥、安防消防、环保监测业务的中,智能建筑都是“物联”的基本单元。国内外许多企业都在从事智能建筑业务,如华为、Honeywell、ohnson Controls等,在物联网、智慧城市热潮推动下,以思科为代表的企业提出了“智能互联建筑”的口号。绿色智能建筑业务包含建筑智能化和建筑节能两大部分,如图3-8所示,例如,同方泰德国际科技有限公司是国内绿色智能建筑领域领先的企业,在海外成功收购了加拿大Distech Controls和法国的Acelia 和Comtec几家公司,成为了该领域国际领先的全方位“绿色智能建筑软硬件产品和服务提供商”。
关于建筑智能化,是指综合运用现代通信技术、自动控制技术、计算机技术等现代技术,将建筑物建设或改造成为智能建筑的全部工程,工程内容包括信息设施系统(ITSI)、信息化应用系统(ITAS)、建筑设备管理系统(BMS)、公共安全系统(PSS)、智能化集成系统(IIS)、机房工程(EEEP)六大系统工程。目前,智能化系统已在我国建筑及住宅领域得到广泛应用,国际上本行业的技术领先者以霍尼韦尔、江森自控、西门子等大企业为主。国内建筑智能化行业的本土企业主要有:同方股份、浙大中控、泰豪科技等。我国目前既有建筑存量400亿平方米,每年将新建20亿平方米。2006年全国建筑业总投资超过2万亿元。其中,建筑智能化的投资约占建筑总投资的5%~10%。公共建筑类智能化系统投资在100~300 元/平方米左右,居住小区的智能系统建设投资在 60 元/平方米左右。综合推算,全国建筑智能化系统每年的投资接近 1000 亿元(数据来源于原国家建设部智能建筑专业委员会《智能建筑行业发展纲要》,2007年1 月)。CCID 统计则显示,2008 年国内智能建筑行业市场规模约为354亿元,同比增长22%。同时,CCID 还预测2009~2011 年,国内智能建筑行业年均增速均在20%以上。
传统的建筑智能化技术的通信手段以短距离的有线通信(即现场总线)技术为主,由于M2M/物联网和SCADA技术的融合,以及两大行业的从业人群在物联网理念和“大旗”的号召下越来越多的横向交流,无线通信技术在该领域得到越来越多的应用,图3-9展示了法国Comtec公司基于无源无线EnOcean技术的控制产品在楼宇自控中的应用。
未来建筑智能化及节能市场的需求驱动力主要来自两个方面:
其一,国家节能减排政策将促进建筑节能市场的快速发展;
其二,市场集中度的提高。目前低端市场的竞争将日趋激烈,规模较小不具备核心能力的解决方案提供商将会被淘汰,高端市场的增长将超过行业平均水平,但对进入者的资金实力和技术能力都将提出很高的要求,具备较强资本实力和技术能力的企业将能充分分享行业的成长,获得较快发展。预计未来三年国内建筑智能化及建筑节能市场整体有望保持30%左右的增速。
在上述智能建筑技术发展的描述中,处处体现“物联”的理念,早已存在的SCADA技术和理念,就已经初步实现了“两化融合”的物联网理念,与其说现在是在智能建筑中应用物联网理念和技术,还不如说智能建筑技术的发展丰富了物联网技术和理念。对物联网/M2M理念和技术的探索,始于2003年提出的ezIBS智能建筑综合集成软件的开发,在做了相关的研究以后,就采用了国外已提出的M2M(物联网)理念作为企业发展愿景..这是国内提出物联网理念最早的企业之一,并于2005年正式提出了物联网DCM产业发展的战略口号。 在ezIBS软件平台的基础上,我们开发了更通用的ezM2M物联网业务基础中间件及一系列行业套件产品,这正是因为物联网与智能建筑技术和理念有很多的共性。ezM2M平台的应用被延伸到轨道交通、消防安防、市政管理、管网监控、工业自控、节能减排、水资源管理、能源环境等领域,已用到国内外600多个项目中,包括奥运RFID票务管理、中国移动M2M平台、国家应急平台、中移动e物流、中影集团移动放映机管理、上海虹桥交通枢纽、央视新址智能建筑集成、伊朗地铁、新加坡UBS大楼管理等。同方在推动中国物联网产业发展过程中可以说起到了重要的作用,也因此在2009年底被推选为“中关村物联网产业联盟”理事长单位,随后成立了物联网产业本部。
3.2 物联网与节能减排
物联网技术可以在很多方面促进节能和减排,这可以从物联网的功能和特性自然而然地联想到, 这主要是指通过物联网无处不在的连接和监控技术,实现自动报警或自动调节及统计报表和决策支持来支持系统的高效运行,即通过管理手段实现节能减排。物联网技术可以为合同能源管理(Energy Performance Contracting)和智能电网(Smart Grid)业务提供很好的技术支撑,下面对这两项业务做简要介绍。
3.2.1 合同能源管理
合同能源管理的机制起源于美国,20世纪70年代在“世界能源危机”时出现并很快发展起来, 合同能源管理是英文EPC(Energy Performance Contracting)的中文翻译,它是一种以节省的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。节能服务公司ESCO(Energy Service Company),又称能源管理公司,在中国一般称为EMC Energy Management Company)或EMCO,是一种基于合同能源管理机制运作的、以营利为目的的专业化公司。
EMCO与愿意进行节能改造的客户签订节能服务合同,向客户提供能源审计、可行性研究、项目设计、项目融资、设备和材料采购、工程施工、人员培训、节能量监测、改造系统的运行、维护和管理等服务,并通过与客户分享项目实施后产生的节能效益、或承诺节能项目的节能效益、或承包整体能源费用的方式为客户提供节能服务,获得利润,滚动发展。
在美国,ESCO公司有三类:
} 空调设备和楼宇自控公司,比如大家熟悉的Honeywell、GE、Trane等, 都有ESCO部门和子公司从事EPC业务。
} 电力、燃气和其他能源公司,在20世纪90年代EPC高速发展时期,许多电力服务公司都收购了一批ESCO帮助发展EPC业务。
} 专门的ESCO, 一般从中小型的相关工程公司转型而来。
美国政府从1973年开始实施联邦能源管理计划(Federal Energy Management Program,EMP,旨在推动联邦政府,通过实施合理划算的能源管理和投资加强国家的能源和环境安全。1985 年以后,美国政府曾以25 亿美元的财政预算支持政府机构的节能项目,其目的是使政府在节能和环境保护方面起带头示范作用,效果是很明显的。凡是实施节能项目的政府楼宇,平均用能下降 15%,而且工作环境还得到了改善。
美国ESCO从1990年至2000年之间的年均收入增长率为20%,2000年至2004年降低到3%左右,2004年开始又恢复22%的增长率。1998年,中国政府与世界银行和全球环境基金(GEF) 共同开始实施“世行/GEF 中国节能促进项目”,示范和推广合同能源管理。 该项目分两期进行: 一期的主要任务是合同能源管理的示范,在北京、辽宁、山东建立了三个示范ESCO。
EPC涉及的领域很多,需要许多不同专业领域技术的支撑。能耗监测、计量和确认(Measurement


