• 孟春雷:物联网与大数据技术在交通节能减排中的应用
    2015-04-30 09:41:46   来源:Tranbbs.com    评论:0 点击:

    交通运输部公路科学研究院ITS中心副主任 孟春雷:各位代表,各位同行:上午好。现在已经到中午了,我尽量快一点,几天我报告的内容是物联网与大数据技术在交通节能减排中的应用。题目有点大,但是我试图从我们在整个行业的节能减排上,因为前面几位专家提了,就是从交通行业的节能减排涉及到的便很多,但是我想从几个解决具体工程技术的手段回归到我们如何能够支撑能够实现我们交通节能减排的目标。

    我的报告分成五个部分,背景情况、问题和优化的目标、物联网技术的应用、大数据技术的应用,最后是示范工程,原来我们第一个报告是请我们江西高速公路项目的一个示范工程的总经理刘先生,但是他临时因为工作上的安排来不了了,这样的话我就把他的示范内容放到我的PPT后面一并给大家讲解一下,这样至少我们的会议的内容减人不减量。

    首先我简单的说一下我的背景,我们部里面从“十二五”规划到最近这几年“四个交通”的提出,对于交通节能减排的需求目标和外延内涵,和“四个交通”的相互结合提出了非常明确的顶层需求和架构。具体的在我们第一个报告里面,我们北京交委的节能减排中心的刘主任已经非常好的诠释了。具体到我们地方政府对于交通节能减排是怎么做的,对于我们从做工程的角度,我们是一并的聚焦到若干方案,我们所有的需求最终都是靠一项一项的工程技术来实现的。

    我们在“十一五”的总结的时候,我们国家是19.01%,基本上完成了“十一五”的目标,“十二五”的时候又提出了16%,当时这个目标是有一定难度的,所以我们要不断的挖掘潜力,需要找到我们所有可能带来节能减排效果的技术措施。我们现在面临的问题我就不展开了,实际上前面两位专家都已经说了,我们交通行业带来的污染和排放应该说在整个社会的工业发展过程中的比例越来越大。

    聚焦到什么问题呢?我今天给大家要说的是要聚焦到我们天天都会接触到的,对于我们交通行业来说,尤其是我们公路交通行业来说比较棘手的问题,也就是远距离供电的问题,这个供电的问题现在传统的方式一般是低压直供,中压二次配电,还有一些其他的中远距离的供电方案。现在普遍存在的问题共是工程造价比较高,设计也比较复杂,线损、能耗也比较高,对于能耗、能效的状态,应该说我们的监测手段还不是非常的有效,还有就是我们本身用电设备的负载要考虑到,但是实际上传统方案的供电系统的能耗也在整个系统能耗里面占了很大的比例。

    所以我们就试图从三个方面考虑解决这个问题,一个是要考虑一个合理的电压,我们高速公路这个行业引电点都是在服务站或者是收费区,单一负载很小,在这种情况下我们要选择一个里合理的电压就非常的关键,因为不同的电压导致我们对于电缆的用量差异会非常的大,我们高速公路上传统的方案经常会用到三向电缆用到4×110,再往下是90×75,在中国一公里贵的要二三十万,便宜一点的也要几万远一公里,所以后面我会说通过我们的研究选择一个合理的电压,对于电缆了降低率可以达到70%到90%。

    第二个是选择一个合适的供电方式,因为我们的公路沿线,除了前面重庆院的周总说道的隧道里的风机类的设备是三向的,大部分的都是单向设备,我们隧道的照明监控、道路沿线的监控设备都是单向的,我们原来用三向的话还需要实现负载平衡之后再去供电。另外一个就是要提高我们供电系统的智能化水平,实际上我们就是借鉴了国内外的智能电网的很多技术来实现这个功能。这样我们就提出了一个概念,就是分布式指挥供电系统的构成,简单来说就是把我们电的三向变成单向,进行可调的出口电压,我们的几百米的沿线用电负载就可以直接对它进行一次配电,而不用进行二次配电,这个是整个这个系统的结构。

    这个里面因为时间关系我没有办法过于展开,在这里我就给大家汇报一下为什么我们叫物联网技术的应用,因为这个里面参考了2013年中国物联网发展报告的蓝皮书,蓝皮书里面有一位美国的专家在介绍国外的物联网技术的应用,其中有一篇文章我觉得总结的非常好,就是介绍美国智能电网的应用,他一共介绍了十项技术,智能电网里面包括了发电,从同的机电技术向数字技术发展,从单向通信向双向通信过度,传感器使用效率比较低向传感器网络,手动监控向自动监控过度,系统实效向自适应以及孤岛监测,有限控制到主动控制,有限服务可供客户选择向多种服务可供客户选择,这个报告就是把美国在智能电网里的应用整个总结了一下,我认为我们也是按照这个方向来做的。最终达到的目的实际上就是除了实现配电功能本身,我们还要通过大量的传感器的采集和数据的采集,实现数据的实时处理,并且实现双向通信,这样目的是什么呢?达到电能质量的改善,达到节能效果的提升,实际上还有一个额外的收获,因为电能质量改善之后,我们大大的奖励了设备的故障率。

    通过我们的一个示范项目,我们做了一个对比,比如说就是给几个监控设备供电的方案,现在的方案无功功率比以前的老的方案无功功率降低了72%,这些是一些数据,大家都可以看一下。

    我们为什么要在设备里面设很多传感器呢?因为我们要知道供电设施的工作状态,同时我们还要知道用电设施的工作状态,我们是通过状态本身提高设备的效率和寿命,我们现在除了传统的在职能电网里面一般是做静态数据的采集,电流、电压等等,现在是做动态数据的采集,包括脉冲、浪涌都可以采集得多,然后我们还有补偿措施。

    这个就是我们整个示范项目的软件界面,把整个高速公路所有设施的信息状态、运行状态、使用状态都捕捉得到,这样便于我们进行统计。

    第四部分我介绍一下这个里面我们对于大数据的应用的思路,因为前面我说了,正是因为我们有大量的传感器,可以准确的把数据采集得到,这个应该说是我们建立了很多模型算法和底层的采集技术才能够实现这个功能,采集回来的这些数据恰恰符合大数据的特点,一个是数据体量非常的大,二个是数据类型非常的多,同时,它单一数据的价值密度是很低的,而且它的实时性要求是非常过的,对于这些数据传统的方式如果也想达到这个目标,那么它的建设成本就会比较高,我们现在能够用一个比较低的成本把这些数据采集得到。这样我们就可以除了进行实时的能耗的状态监测以外,还可以实现性能衰变规律的研究。

    同时,我们把机电系统的状态规律监测得到的同时,我们也还有对于车辆的运行状况、排放数据进行分析和采集,我们就是快速的车型、速度监测,同时我们建立了完善的数据库和模型,可以对于整个车辆的社会油耗进行状态监测。这个表就是我们对于车辆油耗加上系统能耗的综合状态监测的实现。这些功能的实现结合在一起,我们认为目前在全社会都在提“互联网+”的概念,恰恰我们有非常强的通信功能,我们有很强的数据采集功能,我们有很强的数据感知和处理的功能,我们原来这些数据都是局限在我们交通行业内的,我们现在有了这些基础之后,我们把数据经过处理之后,实时的面向社会开放,这样我们就可以利用互联网的平台,将我们行业内的数据有效的共享给社会用户。

    我今天没有展开介绍我们这个系统的实现方案,前几项我已经说了,数据采集能力是比较强的,感知能力也比较强,数据分析、互联互通和面向社会共享,同时实际上我们这个里面最大的一个技术突破是我们目前在国际上处于一个领先地位的,叫并联、均流、大功率。目前我们看到面向开放市场的宣传,现在单机在一百千瓦左右,我们现在通过突破并联均流技术我们现在可以实现多一千千万,目前我们在工程应用上已经有三百千万的实际单机案例,正是因为有了这几项技术,我们才在交通行业对于智能电网应用的将“互联网+”和“工业4.0”的概念比较完美的结合,解决我们交通行业的需求,同时面向社会行业。

    最后我简单的介绍一下示范工程,本来应该是前面来介绍的,实际上我们交通运输部从前年开始,在推广绿色低碳主题性试点工程,每一个项目里面大概有十几二十项的绿色低碳节能技术的应用,这个项目在江西是昌樟高速,是我们赣粤高速的一条主干线,它进行四车道改八车道的改扩建,这个项目一共80多公里,以两侧平宽为主,也有新建桥,这个主要是在土建、机电和管理方面,对于土建这里有多项技术的应用,目前正在实施,预计这个项目从工程造价能够降低,从节能效果上也能大大的提高。同时我们在这个项目上建立了比较完善的高速公路运营能耗监测和社会车辆油耗监测,这样我们整个这条路每年的平均能耗和能效状态我们就可以有效地掌握。

    很多相关的内容都已经进入到了我们正在编制的行业的一本标准规范《公路工程节能规范》,有很多的内容给我们积累了很多数据,现在也都进入了这一本《规范》,就像周总说的他们在制定隧道的交通工程规范,我们配合起来,就可以共同的提高我们整个行业的节能减排的效果和目的。

    最终我们认为是通过技术的应用可以达到投资降低、运营节能、智能高效、安全可靠,这样我们就是随着物联网和大数据技术不但的深入应用,我们必将会成为绿色交通和智慧交通的重要结合。我们相信我们部里面提出来的“四个交通”在我们行业内外共同努力下,将会变的更加环保、更加便捷、更加安全,谢谢大家。


    责任编辑:李泳材

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