物聯(lián)網(wǎng)助推青島低碳發(fā)展的對策*

■ 周婷婷 戴玉才 任 龍

城市是人類生產(chǎn)和生活的中心，在經(jīng)濟社會發(fā)展中起著舉足輕重的作用。當前世界上一半以上的人口居住在城市中，城市的人均能耗是農(nóng)村地區(qū)的3.5倍，而超過75%的溫室氣體從城市產(chǎn)生。而且隨著城市化的發(fā)展又產(chǎn)生一系列嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，特別是在經(jīng)濟增長和工業(yè)發(fā)展過程中所產(chǎn)生的人口膨脹、居住擁擠、交通堵塞、污染加劇、能源緊張以及生物多樣性銳減等問題。為了解決上述問題，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展，學(xué)術(shù)界也提出了各種解決方案。物聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù)，在2010年已經(jīng)被納入國家戰(zhàn)略，目前許多省市已經(jīng)借助物聯(lián)網(wǎng)推動了城市的低碳發(fā)展，青島也正在積極探討利用物聯(lián)網(wǎng)并結(jié)合其他省市相關(guān)經(jīng)驗，大力促進青島城市低碳發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)的提出和發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)是指利用紅外感應(yīng)器等各類傳感設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)將任何物品連接起來，獲取物與物、物與人之間的各種信息，從而實現(xiàn)對物品的高智能化應(yīng)用 （圖1）。

1999年物聯(lián)網(wǎng)的概念由Ashton教授在研究RFID時最早提出，但是在此之前，施樂公司已經(jīng)利用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展了網(wǎng)絡(luò)可樂販售機。在隨后的短短十幾年里物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，并逐漸上升為許多國家的國家發(fā)展戰(zhàn)略，應(yīng)用十分廣泛 （表1）。

物聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

自2005年以來，物聯(lián)網(wǎng)逐漸被各國重視，并都從國家戰(zhàn)略高度推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。在2010年的政府工作報告中，指出要大力推動我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這充分表明了我國政府對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展重視。我國各個城市在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的同時，也已此為工具助推低碳發(fā)展，并都已取得成效。

深圳市利用智能電網(wǎng)，每年減少40萬千瓦伏高峰期負荷，相當于少建一個500千伏安的變電站，節(jié)省5-6億元人民幣。在黑龍江建三江農(nóng)場，農(nóng)民運用手機通過部署在大棚里的傳感器即可查看大棚作物生長狀況，通過大棚里的無線控制器，遙控通風(fēng)、灌溉和微噴等操作，減少了損耗、節(jié)約了勞動力。福建、江西等省利用中國電信的 “環(huán)保e通”，通過布設(shè)在水陸空中的傳感器對污染源、環(huán)境質(zhì)量、核輻射等點源進行多元化監(jiān)測感知，實現(xiàn)遠程控制和智能管理，幫助政府更高效率的實現(xiàn)減排。濟南舉辦園博園期間，利用ZigBee無線路燈照明節(jié)能環(huán)保技術(shù)對于園區(qū)所有的功能性照明實行無線路燈控制，根據(jù)客流量控制路燈開關(guān)和亮度。此外，青島海爾集團提出了u-home概念，即將有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，通過傳感設(shè)施將家中的電器與網(wǎng)絡(luò)連接，用戶即使身在外，也可以通過打電話或發(fā)短信來控制家中電器的運行，實現(xiàn)節(jié)約用電（表2）。

這些城市和企業(yè)借助物聯(lián)網(wǎng)推動低碳展所取得的成果給青島提供了很好的借鑒，青島可以吸取這些省市的經(jīng)驗，結(jié)合自身發(fā)展情況，利用物聯(lián)網(wǎng)推動青島低碳發(fā)展。

青島市運用物聯(lián)網(wǎng)助力低碳發(fā)展的現(xiàn)狀及SWOT分析

（一）青島市運用物聯(lián)網(wǎng)助力低碳發(fā)展的現(xiàn)狀

1.物聯(lián)網(wǎng)助力的低碳綠色交通

青島汽車保有量已由2006年的542857輛，增加到2010年的93.7萬輛。如果每輛車按照每年行駛1.5萬公里，那么平均每輛車每年排放二氧化碳27.75kg。因此青島汽車保有量的直線上升嚴重增加了二氧化碳的排放 （圖2）。強勁的汽車消費風(fēng)讓青島汽車“圍城”，導(dǎo)致道路擁堵，尾氣排放加重，空氣污染嚴重。據(jù)研究，駕駛者在等待紅綠燈和遇到擁堵情況是，頻踩油門和剎車是平常耗油的3倍。因此如果能夠保證司機以正常速度行駛，盡量減少踩油門和剎車，就能夠?qū)崿F(xiàn)低碳減排。

圖1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)圖

表1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程

表2物聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

圖2青島汽車保有量和每年尾氣排放量

圖3低碳綠色交通示意圖

青島市目前應(yīng)用的ETC系統(tǒng) （又稱為電子不停車收費或不停車收費系統(tǒng)），就是利用物聯(lián)網(wǎng)來減少剎車和踩油門，達到交通通暢、綠色交通的目的。通過 “車載電子標簽” （一般安裝在中央后視鏡上，不影響美觀）加上魯通卡，與ETC專用車道內(nèi)的微波設(shè)備進行通訊，實現(xiàn)車輛不停車繳納高速公路通行費功能的全自動收費，具有提高通行能力、降低管理成本、降低噪聲和廢氣排放等優(yōu)點。據(jù)測算，使用ETC通行高速公路收費道口時，單車油耗和尾氣排放可以降低約50%，同時道口通行能力提升4-6倍，從而既方便了市民出行又促進了青島低碳經(jīng)濟發(fā)展。

在城市主干道上布置攝像頭，安置檢測線圈也可以實現(xiàn)減少汽車碳排放的目標。通過這些裝置，可以隨時采集路面信息，實時分析路況，車速、車距，然后可以通過傳感設(shè)置和網(wǎng)關(guān)傳到服務(wù)器。服務(wù)器通過分析車流信息，控制紅綠燈變化。同時，服務(wù)器也可以對安裝了導(dǎo)航設(shè)備的車倆提供路徑規(guī)劃，通過無線網(wǎng)路為駕駛者選擇最便捷的道路。從而縮短了道路運行時間，平衡交通流量，改善道路運行狀況，減少踩油門和剎車次數(shù)，降低碳排放 （圖3）。同時可以在道路上安裝尾氣檢測傳感器，通過這些傳感器可以對車輛尾氣進行檢測，為政府采取減排措施提供支持。

2.物聯(lián)網(wǎng)促進智能垃圾處理

青島市作為我國東部沿海重要的經(jīng)濟中心城市，擁有眾多企業(yè)，常住人口已經(jīng)由2000年的749.42萬人上升到2010年的871.51萬人，增長了16.29%。因此垃圾處理問題日益成為影響青島快速發(fā)展，促進低碳發(fā)展的制約因素。如何更好更快更低碳的處理垃圾成為擺在青島人面前的急需解決的問題。2014年青島將舉辦世界園藝博覽會，屆時會有大量游客來青島旅游。及時處理垃圾，保持青島整潔是保證青島名片和低碳濟發(fā)展的重要方面。

“感知環(huán)境、智能環(huán)保”是物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護、垃圾處理方面應(yīng)用的效果。在社區(qū)垃圾集合點和處理站布置相應(yīng)傳感設(shè)施，同時在主要景區(qū)例如世園會、五四廣場的垃圾桶處也安置傳感器，利用這些傳感器和太空中的衛(wèi)星，結(jié)合3G、寬帶和軟件技術(shù)對垃圾存量信息進行實時監(jiān)測、存儲和處理，傳輸?shù)骄C合應(yīng)用平臺上做分析和統(tǒng)計。根據(jù)統(tǒng)計信息可以及時調(diào)度垃圾車運送垃圾的頻率，對于垃圾產(chǎn)量多的地方，垃圾運送車的出動頻率可以相應(yīng)增加，而對于垃圾量較少的地方可以少用環(huán)衛(wèi)人員少出動垃圾車（圖4）。此舉可以幫助環(huán)衛(wèi)部門及時了解青島衛(wèi)生狀況，減少不必要的垃圾車出動頻率，實現(xiàn)低碳垃圾處理。

3.物聯(lián)網(wǎng)倡導(dǎo)低碳消費

居民消費也是二氧化碳產(chǎn)生大戶，讓居民消費低碳化可以大量減少溫室氣體排放和能源消耗，促進低碳經(jīng)濟更快發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的RFID和傳感器技術(shù)可以大力推進低碳居民消費。

將目前青島的 “琴島通”、 “校園通”等一卡通功能進行深化，將該技術(shù)應(yīng)用到手機中，形成手機一卡通，讓手機不僅作為一種通信工具，也作為一種消費工具。利用RFID技術(shù)將手機與各行各業(yè)結(jié)合，可以代替常用的“琴島通”，在即將建成的地鐵使用中，也可以代替地鐵票。同時也可以與各商家聯(lián)盟，將手機作為消費卡進行刷手機消費。二維碼技術(shù)也可以助推低碳消費和低碳經(jīng)濟發(fā)展。例如，極低海洋世界是青島客流量較大的景區(qū)。每天用于刷門票的紙張是很大的能源消耗。如果應(yīng)用電子二維碼技術(shù)，將門票信息用短信形式發(fā)發(fā)送到游客手機上，當游客進入極地海洋世界時，把這條二維碼的圖片調(diào)出來在入口的條碼掃描儀上照一下，就可以進入了。以上應(yīng)用都減少了紙張等的消耗，既方便了居民生活，又較少了能源消耗和二氧化碳排放，實現(xiàn)了低碳消費。

圖4運用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能垃圾處理示意圖

4.物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)低碳生產(chǎn)

青島具有眾多如海爾、海信等大型制造業(yè)，如何能利用物聯(lián)網(wǎng)控制制造企業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放也是在青島低碳發(fā)展過程中的一個重要方面。首先，在生產(chǎn)制造方面，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)對生產(chǎn)線上進行的原材料、半成品、成品進行跟蹤，減少出錯率，降低了碳排放。其次，在產(chǎn)品包裝方面，由于產(chǎn)品包裝的常用材料是木材，如不能合理利用這些包裝，將會產(chǎn)生極大浪費，并且最終焚燒時產(chǎn)生大量的二氧化碳。用物聯(lián)網(wǎng)可以在包裝上設(shè)置統(tǒng)一編碼，應(yīng)用智能技術(shù)進行統(tǒng)一掃描、歸檔、回收、重復(fù)利用、焚燒，從而可以大大減少包裝燃料時產(chǎn)生的二氧化碳。最后，低碳物流方面。利用物聯(lián)網(wǎng)可以幫助企業(yè)實現(xiàn) “零庫存”。企業(yè)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)對貨物信息的統(tǒng)計分心，及時反饋給運輸途中的車輛，降低空駛率。同時，消費需求發(fā)生變化時，物聯(lián)網(wǎng)可以及時反饋給運輸車輛，進行運輸路線和貨物的調(diào)整，減少不必要的運輸，提高運輸效率，降低碳排放。

5.物聯(lián)網(wǎng)在其他方面的應(yīng)用

通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以對企業(yè)的生產(chǎn)實行實時檢測，物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保設(shè)備的融合實現(xiàn)了對工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標的隨時檢測。在重點排污企業(yè)排污口安裝無線傳感設(shè)備，不僅可以實時檢測企業(yè)排污數(shù)據(jù)，而且可以遠程關(guān)閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生。青島目前大力治理海泊河等污染河流，而且青島作為山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)建設(shè)的龍頭城市，對于海洋保護應(yīng)該更加重視。因此青島在治理污染河域和發(fā)展海洋經(jīng)濟的過程中可以安裝相應(yīng)傳感設(shè)施，檢測企業(yè)或居民的排污情況，通過寬帶和數(shù)據(jù)處理平臺，及時對于亂排污企業(yè)進行處罰，盡快改善重點流域水環(huán)境質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)還可以在智能電網(wǎng)中發(fā)揮作用。過去發(fā)電單位是不知道用電部門什么時候用電，只能按照發(fā)電機的功率一直在發(fā)，發(fā)出來之后電能常被白白浪費，將來可以按照用戶端進行調(diào)控，有需才有供。另外有了智能電網(wǎng)，再生能源利用可以提高20%。物聯(lián)網(wǎng)也可以幫助青島實現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對大棚內(nèi)的作物進行監(jiān)控，并即時進行自動播種、噴灌、收割和調(diào)整大棚溫度，即減少了人力使用，又能減少水資源浪費，減少由于盲目調(diào)溫浪費的能源，促進低碳發(fā)展。

（二）青島市運用物聯(lián)網(wǎng)助力低碳發(fā)展的SWOT分析

青島市借助物聯(lián)網(wǎng)助推低碳發(fā)展的優(yōu)勢與壓力同在，機會與威脅并存。一方面以其技術(shù)依托，人才注入和經(jīng)驗豐富等優(yōu)勢，具有廣闊發(fā)展前景；另一方面成本和技術(shù)問題也在制約以物聯(lián)網(wǎng)為依托的低碳發(fā)展。

青島市借助物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有諸多優(yōu)勢。第一，青島建有動漫產(chǎn)業(yè)園、軟件園和高科園，這些高科技園區(qū)給物聯(lián)網(wǎng)這項新技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)依托和創(chuàng)新基地。第二，青島擁有眾多高校，高校中的科技人才給物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展源源不斷注入新的活力。第三，青島在低碳發(fā)展方面已經(jīng)取得初步成效，并積累相關(guān)經(jīng)驗，這些經(jīng)驗教訓(xùn)助推青島市更好地利用物聯(lián)網(wǎng)推動低碳發(fā)展。劣勢方面主要是市民的觀念問題。市民對于低碳經(jīng)濟發(fā)展認識不深，沒有形成低碳生活觀念。傳統(tǒng)的生活和生產(chǎn)觀念根深蒂固，對于政府花費資金安置物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備不解，甚至給于阻攔。低碳經(jīng)濟和物聯(lián)網(wǎng)作為新興概念，并沒有深入到普通市民心中，對于物聯(lián)網(wǎng)如何推動低碳經(jīng)濟發(fā)展不了解。青島市利用物聯(lián)網(wǎng)推動低碳發(fā)展具備多項機遇。第一，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人高度重視低碳經(jīng)濟的發(fā)展，胡錦濤在 《攜手應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)》的主旨演講中再次提到了 “大力發(fā)展綠色經(jīng)濟，發(fā)展低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟”，并且物聯(lián)網(wǎng)被列為國家七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，這些給青島市借助物聯(lián)網(wǎng)推動低碳發(fā)展提供了政策支持。第二，青島作為奧運會協(xié)辦城市，擁有后奧運會契機，更易引入新能源、新生態(tài)理念、新科技項目。第三，山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)已經(jīng)上升為國際戰(zhàn)略，作為龍頭的青島市必定會得到更多的資金和技術(shù)，這給青島借助物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展低碳帶來新的機遇。但是，這其中也存在威脅。一方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)處在發(fā)展階段，尚不成熟。尤其我國在核心關(guān)鍵技術(shù)上例如傳感器、芯片關(guān)鍵設(shè)備制造上，與發(fā)達國家有巨大差距。技術(shù)水平不統(tǒng)一、沒有形成統(tǒng)一的標準。另一方面，對于企業(yè)來說，實現(xiàn)低碳減排目標需要購置設(shè)備，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)進行低碳生產(chǎn)，需要采購相應(yīng)的傳感設(shè)施和安置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，這都會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。政府安置攝像頭、檢測線圈和垃圾存量傳感設(shè)施會增加政府的財政預(yù)算，加大政府支出。同時物聯(lián)網(wǎng)尚未形成成熟的商業(yè)模式，應(yīng)用成本較高。

但總體而言，青島發(fā)展低碳經(jīng)濟具有外部機遇好、內(nèi)部優(yōu)勢大地特點，要依靠內(nèi)部優(yōu)勢抓住外部機遇，在最優(yōu)SWOT戰(zhàn)略組合選擇 （見表3）上應(yīng)側(cè)重SO戰(zhàn)略，即增長開拓型戰(zhàn)略；同時兼顧ST戰(zhàn)略，即多元經(jīng)營戰(zhàn)略；加強物聯(lián)網(wǎng)與低碳發(fā)展的融合，加快青島低碳發(fā)展。

利用物聯(lián)網(wǎng)推動青島低碳發(fā)展的對策建議

通過青島市利用物聯(lián)網(wǎng)推動低碳發(fā)展的現(xiàn)狀和SWOT分析，我們發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)對于青島的低碳發(fā)展具有重要作用。但是由于物聯(lián)網(wǎng)是一種新興技術(shù)，在其發(fā)展和與城市低碳發(fā)展的融合過程中存在一些問題，解決好這些問題將會加快青島市物聯(lián)網(wǎng)和低碳發(fā)展的結(jié)合，推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，最終助力低碳發(fā)展。

第一，要加大宣傳，普及物聯(lián)網(wǎng)和低碳經(jīng)濟的概念，加強規(guī)劃引導(dǎo)和政策引導(dǎo)，使市民理解物聯(lián)網(wǎng)，主動推進青島低碳經(jīng)濟發(fā)展，倡導(dǎo)低碳生活。

第二，加快突破核心關(guān)鍵技術(shù)，加大支持力度，形成較為完備的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，貫徹好溫家寶總理的指示，推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成熟。同時向發(fā)達國家積極學(xué)習(xí)先進技術(shù)，加強國際技術(shù)合作，積極探討利用物聯(lián)網(wǎng)推動低碳經(jīng)濟發(fā)展的良好對策。保持、擴大學(xué)校在物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域的優(yōu)勢，在高校設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專項科研項目。

第三，利用云計算等先進信息處理技術(shù)，實現(xiàn)云計算和物聯(lián)網(wǎng)的融合，以云計算為依托，促進物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)需要大量而快速的運算，需要與互聯(lián)網(wǎng)更高層次的整合，而云計算帶來的高效率的運算模式可以為物聯(lián)網(wǎng)提供良好的應(yīng)用基礎(chǔ)，并且云計算的創(chuàng)新性服務(wù)交付模式可以幫助物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模擴展技術(shù)資源處理能力。

表3物聯(lián)網(wǎng)助推青島低碳發(fā)展的SWOT分析

第四，推動利用物聯(lián)網(wǎng)促進低碳發(fā)展的示范作用。通過選取示范產(chǎn)業(yè)，確立以應(yīng)用帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，在應(yīng)用中對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行改進，汲取物聯(lián)網(wǎng)促進低碳發(fā)展的經(jīng)驗教訓(xùn)，最終形成城市物聯(lián)網(wǎng)低碳發(fā)展。

第五，給予企業(yè)技術(shù)支持和資金支持，引導(dǎo)加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游的運作。對于發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)給予鼓勵和支持，最終形成居民、企業(yè)和政府合力運用物聯(lián)網(wǎng)助推低碳發(fā)展的格局。

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