GIS技术适用于“能联网”的概述
1绪论
1.1研究背景
能源是一个国家经济发展的物质基础，虽然我国的能源总储量并不少，但从长远的发展来看，能源依旧是制约我国经济发展的重要因素之一，因此节能降耗是我国发展的一项长期战略措施，对保证我国经济的健康持续发展起着十分重要的作用。近年来，能源使用的不合理不仅造成了极大的浪费，还产生了严重的环境问题，比较突出的是温室气体的排放问题（碳排放）。目前，全球正在进行一场以低排放、高能效为核心的低碳革命;，旨在缓解能源与环境的压力。包括中国在内的多个国家共同协商签订了《京都议定书》，其目标是将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成危害;，它迫使各个国家政府不断出台新的政策和采取各种措施来抑制本国温室气体的排放，并缓解由化石燃料过度使用从而导致气候变化给自然以及人类生活环境带来的影响。
随着我国交通行业的快速发展以及能源使用量的不断增大，使得我国的交通能源消费量不断上升，从2000年2021年，我国交通能源消费增加了28倍，以平均每年的速度快速增长，远远超出了能源消费增长的平均水平。从世界范围来看，交通行业所排放的温室气体占世界温室气体排放量的比重已超过，并且这一比重仍呈上升趋势，它给全球的节能减排工作带来了巨大的压力。
在十二五;规划期间，随着我国经济的不断发展，各个地区间的交通联系必然会变得更加紧密。政府对高速公路、铁路、城市道路等的规划建设制定了一系列方案，并且逐步得到有效的实施，近年来，由于国家对道路规划投入了大量的资金，所以在未来的几年里，我国的高速公路、城市道路建设步伐将会逐渐加快。随着国家路网的不断进步和完善，交通运输也将会变得越来越快速、方便，与此同时，为了交通体系能够更快更好的发展，我国的交通行业的系统结构和服务功能也将发生一些根本性的变化。
1.2研究的目的和意义
交通行业是组成我国国民经济的一个主要产业，是促进我国经济快速发展的重要基础，也是一个能源消耗比较大的行业。在推行低碳发展这一大背景下，研究交通行业的节能减排工作具有重要的意义。目前实现节能减排主要的方式有两种：第一，在技术层面上，改进和完善能源设备，提高能源的利用效率，积极推进新能源的开发和使用，如提升汽车发动机的工作效率，积极推进对太阳能、风能等清洁能源的使用，以此达到节能减排的效果；第二，在管理层面上，努力完善能源结构，对能源的分配和使用进行合理的分配，从而使能源的浪费减少，如建立各个行业的能源管理系统，对各行业的能源进行有效管理以达到节能降耗的目的。本文就是研究如何利用能联网;技术和GIS技术，构建一个基于能联网;的以交通节能减排为目标的能源管理系统。
对能源进行科学有效的管理，是指利用科学的方法和手段，对能源系统中的各个子系统进行系统的研究和定量的分析，从而制定出相应科学有效的用能计划，到达对能源有规划、有组织的使用，以保证对能源使用和开发的科学性、有效性、经济性，实现用能行业的节能减排目标。而交通节能减排信息系统是交通行业实现对能源的科学管理的重要工具，它运用物联网、网络通讯、海量信息数据库、空间信息分析等先进技术，对交通行业的各种能源相关数据进行采集、存储、加工、分析处理，并生成各种实时的交通状况图，为交通行业的正确决策提供有力支持，为交通能源的科学管理提供重要保障。
目前在国内，能联网;在交通行业中还没有得到广泛的运用，大多数交通行业的能源管理还只是通过人工统计来完成的，缺少科学有效的分析手段，各种能源相关的数据采集获取途径较少且数据获取耗时较长，数据的实时性很差，从而造成交通行业的能源浪费现象严重。因此，本文研究出适用于交通行业的高效能源管理系统即交通节能减排信息系统，并在此系统基础上构建出交通实时的监测系统、交通节能的分析系统、交通节能减排信息系统的节能结果评估模型，这样就能掌握交通行业各个环节的能耗情况，把握好交通能耗的主要方向，帮助交通行业进行合理决策，对行业内的能源进行合理的分配，对能耗异常的环节进行监管并采取相应的及时有效的处理措施，以减少能源的不合理消耗，对交通行业实现节能减排具有重要意义。
2能联网;基本理论
2.1能联网;概念
2.1.1互联网
互联网又被称为因特网，一般是指将两台或两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，是将广域网、城域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。
2.1.2物联网
目前，物联网是在计算机、互联网和移动通信网之后，成为信息产业的第四次浪潮。在突尼斯举行的年信息社会世界峰会上，国际电信联盟在大会上发布了《ITU 互联网报告 2005：物联网》这一重要报告，物联网;的概念被正式提出。物联网;的应用技术由原先的仅仅局限在无线射频技术这一单一技术扩展到了由无线射频技术、纳米技术、传感器技术和人工智能技术等多种技术组成的技术体系。
互联网在人们的日常生产生活中已经发挥了十分重要的作用，为推进人类的发展进步做出了巨大的贡献，然而互联网也有它的局限性，比如它在对现实世界的具体物品进行实时监控和数据获取的能力不足，导致人类对这些物品的监控和管理不够到位，因此物联网就被提出用来弥补互联网在这一方面的不足，帮助人类有效的解决这一方面问题。
从狭义上来说，物联网是建立在互联网的基础上的，它主要通过射频识别读写器、条形识读器、各种传感器、视频摄像头、全球定位系统等设备，按照约定好的协议将现实世界中的所有物品的相关信息数据传输到互联网上，实现对各种物品信息的采集与交换共享，从而实现对客观世界的各种物品的智能识别、实时的定位监控、快速有效的管理。从广义上来说，物联网主要是通过有线网络（局域网络、拨号网络、专线网络等）和无线网络（2G网络、3G网络、4G网络）来作为通讯方式，对客观世界的物品进行数据采集、数据分析处理并将分析结果反馈到具体物品应用上，以网络来作为各种物品数据信息的传输载体，从而实现物与物、人与物相互之间的信息交互和共享，为人类提供各种物品信息服务的智能化网络信息系统。
2.2能联网;的框架
能联网的结构图如图2-1所示，在各个能耗网点安装远程节能减排监控点，远程监控点通过互联网、有线网络和无线网络等将监测到的数据传到能联网管理中心和能联网信息中心，在能联网管理中心主要负责对整个网络编码、对用户和数据的授权和认证以及提供服务的计费功能，在能联网信息中心主要负责信息库的建立、数据挖掘、相关节能模型的构建、计算能力集等方面即负责对采集到的数据进行存储、管理、处理与分析。处理分析后得到的实时信息和决策提议就为政府企业与用户提供相应的节能减排服务，主要在交易中心和决策支持中具体应用。
能联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术等三个部分。
（1）感知层能联网感知层利用条码读识器、RFID读写器、各种传感器以及摄像头来实现能源设备和系统的对象识别和数据采集。能联网的感知层的关键技术包括传感器、无线射频技术、二维码、短距离无线通信和全球定位技术。
（2）网络层能联网网络层主要通过互联网、有线网络和无线网络（包括2G网络、3G网络、4G网络）来完成节能减排相关数据的传输，以达到对能源相关设备和系统的远程实时监控。
（3）应用层在应用层主要实现数据的存储、管理、分析处理、数据挖掘并给用户提供节能减排的反馈信息服务，是能联网的智能化中心，主要的关键技术有数据挖掘、云计算以及海量信息的智能化分析处理，为政府企业和用户提供服务和决策支持。
3交通节能减排信息系统的框架.....16
3.1系统架构........16
3.1.1感知层......16
3.1.2网络层.......16
3.1.3应用层........16
4交通节能减排信息系统模型构建.......27
4.1能源消耗模型常用指标研究........27
4.1.1机动车保有量........27
5交通节能减排信息系统节能估算..........42
5.1交通道路动态信息生成与显示.......42
5交通节能减排信息系统节能估算
交通节能减排信息系统的构建是建立在健全的交通数据采集体系上的，目前我国交通数据采集体系还不够完善，交通数据采集设备的布设还没有达到要求，因此没有合适的我国交通道路数据来做实证研究。为了验证交通节能减排信息系统的节能结果，本文引用加利福尼亚州旧金山市的交通道路数据（包括道路监测系统获取的所有数据）来作为计算交通节能减排信息系统节约路程率的原始数据，通过处理分析生成实时的道路路况信息，然后通过节能路径分析，计算出系统的节约路程率，最后引用山东省年的统计数据作为指标值，利用构建出的交通节能减排信息系统能源节约模型来估算出交通节能减排信息系统的节能结果。
5.1交通道路动态信息生成与显示
对获取到的道路相关数据进行处理分析，将其转变为反应交通道路实时状况的信息，然后将生成的道路实时信息显示出来。
5.1.1交通道路实时拥堵状况生成与显示
由本文在第三章中数据挖掘的研究结果可知，可以用单位时间段通过监测点的汽车的平均速度来很好的反应出此时间段内该监测点对应路段的汽车拥堵状况。然后通过对所有监测点数据进行统计、计算，并将计算结果与交通道路线数据进行相应的关联，就能得到整个交通道路网的实时拥堵状况。
6总结与展望
6.1总结
交通行业是我国三大耗能产业之一，实现交通行业的节能减排对推动我国走低碳环保的发展道路具有重要的意义。交通节能减排信息系统是在能联网;概念、框架和关键技术的基础上构建出来的，其面向交通行业节能减排需求的能联网;理论、通信网络架构、数据采集体系、交通信息分析、信息共享、信息应用等都是需要进行进一步深入研究的。本文针对交通行业的节能减排，对交通节能减排信息系统的基本框架和技术实现进行了相应的研究，得出以下结论：
（1）集物联网、互联网、通信网络技术、节能技术、GIS技术、动态监测技术、计算机技术等多种技术手段于一体的交通节能减排信息系统，对现阶段使用的交通能源监控平台提供了发展方向，为交通能源监控平台的能力扩展提供了可靠的技术支持，为交通行业进行高效的能源管理提供了科学的方法，从而帮助交通行业实现节能减排，进而走上低碳环保的可持续发展道路。
（2）实时的动态监测体系是交通节能减排信息系统实现能源高效管理的重要前提，为交通节能减排信息系统的节能决策提供了有力的依据，为交通系统未来的数据采集系统指明了发展方向，为交通信息采集平台的构建和完善提供了技术支撑，为交通系统提供了更加实时全面的交通动态信息。
（3）在交通节能减排信息系统的基本框架中，加入GIS技术的应用，利用GIS强大的空间分析功能，对交通节能减排信息系统中的交通信息数据进行相应的空间分析处理，将得到的各种分析结果应用到相应的交通能源决策中，能够很好的辅助决策，提高交通能源的利用效率和交通能源管理体系的工作效率。交通节能减排信息系统与技术结合使用有助于推进GIS技术在能联网;中的应用发展。
（4）通过对能源消耗指标和能源消耗模型计算方法进行合理的选择，构建出适宜于交通节能减排信息系统的能源节约模型。我们不仅能通过这个能源节约模型估算出交通节能减排信息系统的交通节能结果，还能对能源节约模型、能源消耗模型以及它们的指标体系进行研究，此类研究有助于分析交通能源的能源结构，分析交通能耗的主要方式，分析哪些交通用能环节具有节能潜力，分析出比较高效节能的交通运行方式等。
参考文献（略）