物聯網助推青島低碳發展的對策*

■ 周婷婷 戴玉才 任 龍

城市是人類生產和生活的中心，在經濟社會發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村地區的3.5倍，而超過75%的溫室氣體從城市產生。而且隨著城市化的發展又產生一系列嚴重的生態環境問題，特別是在經濟增長和工業發展過程中所產生的人口膨脹、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，實現城市的可持續發展，學術界也提出了各種解決方案。物聯網作為新興技術，在2010年已經被納入國家戰略，目前許多省市已經借助物聯網推動了城市的低碳發展，青島也正在積極探討利用物聯網并結合其他省市相關經驗，大力促進青島城市低碳發展。

物聯網的提出和發展

物聯網是指利用紅外感應器等各類傳感設備，通過互聯網將任何物品連接起來，獲取物與物、物與人之間的各種信息，從而實現對物品的高智能化應用 （圖1）。

1999年物聯網的概念由Ashton教授在研究RFID時最早提出，但是在此之前，施樂公司已經利用物聯網發展了網絡可樂販售機。在隨后的短短十幾年里物聯網發展迅猛，并逐漸上升為許多國家的國家發展戰略，應用十分廣泛 （表1）。

物聯網在我國的發展現狀

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

深圳市利用智能電網，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，節省5-6億元人民幣。在黑龍江建三江農場，農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、灌溉和微噴等操作，減少了損耗、節約了勞動力。福建、江西等省利用中國電信的 “環保e通”，通過布設在水陸空中的傳感器對污染源、環境質量、核輻射等點源進行多元化監測感知，實現遠程控制和智能管理，幫助政府更高效率的實現減排。濟南舉辦園博園期間，利用ZigBee無線路燈照明節能環保技術對于園區所有的功能性照明實行無線路燈控制，根據客流量控制路燈開關和亮度。此外，青島海爾集團提出了u-home概念，即將有線網絡和無線網絡結合，通過傳感設施將家中的電器與網絡連接，用戶即使身在外，也可以通過打電話或發短信來控制家中電器的運行，實現節約用電（表2）。

這些城市和企業借助物聯網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驗，結合自身發展情況，利用物聯網推動青島低碳發展。

青島市運用物聯網助力低碳發展的現狀及SWOT分析

（一）青島市運用物聯網助力低碳發展的現狀

1.物聯網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）。強勁的汽車消費風讓青島汽車“圍城”，導致道路擁堵，尾氣排放加重，空氣污染嚴重。據研究，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，就能夠實現低碳減排。

圖1物聯網技術架構圖

表1物聯網發展歷程

表2物聯網在我國的發展現狀

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

青島市目前應用的ETC系統 （又稱為電子不停車收費或不停車收費系統），就是利用物聯網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專用車道內的微波設備進行通訊，實現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點。據測算，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濟發展。

在城市主干道上布置攝像頭，安置檢測線圈也可以實現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置和網關傳到服務器。服務器通過分析車流信息，控制紅綠燈變化。同時，服務器也可以對安裝了導航設備的車倆提供路徑規劃，通過無線網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，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.物聯網促進智能垃圾處理

青島市作為我國東部沿海重要的經濟中心城市，擁有眾多企業，常住人口已經由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展，促進低碳發展的制約因素。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展的重要方面。

“感知環境、智能環保”是物聯網在環境保護、垃圾處理方面應用的效果。在社區垃圾集合點和處理站布置相應傳感設施，同時在主要景區例如世園會、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星，結合3G、寬帶和軟件技術對垃圾存量信息進行實時監測、存儲和處理，傳輸到綜合應用平臺上做分析和統計。根據統計信息可以及時調度垃圾車運送垃圾的頻率，對于垃圾產量多的地方，垃圾運送車的出動頻率可以相應增加，而對于垃圾量較少的地方可以少用環衛人員少出動垃圾車（圖4）。此舉可以幫助環衛部門及時了解青島衛生狀況，減少不必要的垃圾車出動頻率，實現低碳垃圾處理。

3.物聯網倡導低碳消費

居民消費也是二氧化碳產生大戶，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，促進低碳經濟更快發展。物聯網的RFID和傳感器技術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，將該技術應用到手機中，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技術將手機與各行各業結合，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盟，將手機作為消費卡進行刷手機消費。二維碼技術也可以助推低碳消費和低碳經濟發展。例如，極低海洋世界是青島客流量較大的景區。每天用于刷門票的紙張是很大的能源消耗。如果應用電子二維碼技術，將門票信息用短信形式發發送到游客手機上，當游客進入極地海洋世界時，把這條二維碼的圖片調出來在入口的條碼掃描儀上照一下，就可以進入了。以上應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，實現了低碳消費。

圖4運用物聯網實現智能垃圾處理示意圖

4.物聯網實現低碳生產

青島具有眾多如海爾、海信等大型制造業，如何能利用物聯網控制制造企業生產過程中的碳排放也是在青島低碳發展過程中的一個重要方面。首先，在生產制造方面，應用物聯網對生產線上進行的原材料、半成品、成品進行跟蹤，減少出錯率，降低了碳排放。其次，在產品包裝方面，由于產品包裝的常用材料是木材，如不能合理利用這些包裝，將會產生極大浪費，并且最終焚燒時產生大量的二氧化碳。用物聯網可以在包裝上設置統一編碼，應用智能技術進行統一掃描、歸檔、回收、重復利用、焚燒，從而可以大大減少包裝燃料時產生的二氧化碳。最后，低碳物流方面。利用物聯網可以幫助企業實現 “零庫存”。企業根據物聯網對貨物信息的統計分心，及時反饋給運輸途中的車輛，降低空駛率。同時，消費需求發生變化時，物聯網可以及時反饋給運輸車輛，進行運輸路線和貨物的調整，減少不必要的運輸，提高運輸效率，降低碳排放。

5.物聯網在其他方面的應用

通過應用物聯網技術，可以對企業的生產實行實時檢測，物聯網與環保設備的融合實現了對工業生產過程中產生的各種污染源及污染治理各環節關鍵指標的隨時檢測。在重點排污企業排污口安裝無線傳感設備，不僅可以實時檢測企業排污數據，而且可以遠程關閉排污口，防止突發性環境污染事故的發生。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濟區建設的龍頭城市，對于海洋保護應該更加重視。因此青島在治理污染河域和發展海洋經濟的過程中可以安裝相應傳感設施，檢測企業或居民的排污情況，通過寬帶和數據處理平臺，及時對于亂排污企業進行處罰，盡快改善重點流域水環境質量。物聯網還可以在智能電網中發揮作用。過去發電單位是不知道用電部門什么時候用電，只能按照發電機的功率一直在發，發出來之后電能常被白白浪費，將來可以按照用戶端進行調控，有需才有供。另外有了智能電網，再生能源利用可以提高20%。物聯網也可以幫助青島實現低碳農業生產。通過使用物聯網技術，對大棚內的作物進行監控，并即時進行自動播種、噴灌、收割和調整大棚溫度，即減少了人力使用，又能減少水資源浪費，減少由于盲目調溫浪費的能源，促進低碳發展。

（二）青島市運用物聯網助力低碳發展的SWOT分析

青島市借助物聯網助推低碳發展的優勢與壓力同在，機會與威脅并存。一方面以其技術依托，人才注入和經驗豐富等優勢，具有廣闊發展前景；另一方面成本和技術問題也在制約以物聯網為依托的低碳發展。

青島市借助物聯網發展具有諸多優勢。第一，青島建有動漫產業園、軟件園和高科園，這些高科技園區給物聯網這項新技術的發展提供了技術依托和創新基地。第二，青島擁有眾多高校，高校中的科技人才給物聯網的發展源源不斷注入新的活力。第三，青島在低碳發展方面已經取得初步成效，并積累相關經驗，這些經驗教訓助推青島市更好地利用物聯網推動低碳發展。劣勢方面主要是市民的觀念問題。市民對于低碳經濟發展認識不深，沒有形成低碳生活觀念。傳統的生活和生產觀念根深蒂固，對于政府花費資金安置物聯網相關設備不解，甚至給于阻攔。低碳經濟和物聯網作為新興概念，并沒有深入到普通市民心中，對于物聯網如何推動低碳經濟發展不了解。青島市利用物聯網推動低碳發展具備多項機遇。第一，黨和國家領導人高度重視低碳經濟的發展，胡錦濤在 《攜手應對氣候變化挑戰》的主旨演講中再次提到了 “大力發展綠色經濟，發展低碳經濟和循環經濟”，并且物聯網被列為國家七大戰略性新興產業之一，這些給青島市借助物聯網推動低碳發展提供了政策支持。第二，青島作為奧運會協辦城市，擁有后奧運會契機，更易引入新能源、新生態理念、新科技項目。第三，山東半島藍色經濟區已經上升為國際戰略，作為龍頭的青島市必定會得到更多的資金和技術，這給青島借助物聯網發展低碳帶來新的機遇。但是，這其中也存在威脅。一方面，物聯網技術處在發展階段，尚不成熟。尤其我國在核心關鍵技術上例如傳感器、芯片關鍵設備制造上，與發達國家有巨大差距。技術水平不統一、沒有形成統一的標準。另一方面，對于企業來說，實現低碳減排目標需要購置設備，應用物聯網進行低碳生產，需要采購相應的傳感設施和安置網絡服務器，這都會增加企業的生產成本。政府安置攝像頭、檢測線圈和垃圾存量傳感設施會增加政府的財政預算，加大政府支出。同時物聯網尚未形成成熟的商業模式，應用成本較高。

但總體而言，青島發展低碳經濟具有外部機遇好、內部優勢大地特點，要依靠內部優勢抓住外部機遇，在最優SWOT戰略組合選擇 （見表3）上應側重SO戰略，即增長開拓型戰略；同時兼顧ST戰略，即多元經營戰略；加強物聯網與低碳發展的融合，加快青島低碳發展。

利用物聯網推動青島低碳發展的對策建議

通過青島市利用物聯網推動低碳發展的現狀和SWOT分析，我們發現物聯網對于青島的低碳發展具有重要作用。但是由于物聯網是一種新興技術，在其發展和與城市低碳發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網和低碳發展的結合，推動物聯網的發展，最終助力低碳發展。

第一，要加大宣傳，普及物聯網和低碳經濟的概念，加強規劃引導和政策引導，使市民理解物聯網，主動推進青島低碳經濟發展，倡導低碳生活。

第二，加快突破核心關鍵技術，加大支持力度，形成較為完備的物聯網技術體系，貫徹好溫家寶總理的指示，推動物聯網技術成熟。同時向發達國家積極學習先進技術，加強國際技術合作，積極探討利用物聯網推動低碳經濟發展的良好對策。保持、擴大學校在物聯網研究領域的優勢，在高校設立物聯網專項科研項目。

第三，利用云計算等先進信息處理技術，實現云計算和物聯網的融合，以云計算為依托，促進物聯網發展。物聯網的實現需要大量而快速的運算，需要與互聯網更高層次的整合，而云計算帶來的高效率的運算模式可以為物聯網提供良好的應用基礎，并且云計算的創新性服務交付模式可以幫助物聯網大規模擴展技術資源處理能力。

表3物聯網助推青島低碳發展的SWOT分析

第四，推動利用物聯網促進低碳發展的示范作用。通過選取示范產業，確立以應用帶動產業的發展模式，在應用中對物聯網技術進行改進，汲取物聯網促進低碳發展的經驗教訓，最終形成城市物聯網低碳發展。

第五，給予企業技術支持和資金支持，引導加強產業鏈上下游的運作。對于發展物聯網的企業給予鼓勵和支持，最終形成居民、企業和政府合力運用物聯網助推低碳發展的格局。

參考資料

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