绿色信息技术与绿色城市构建——基于IEEE 1888的绿色ICT实践

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引子 绿色发展 ................................................................................................................... 1

01 发展篇

IEEE 1888 标准所具有的开放性、可扩展性、兼容性、可管可控性等优点赋予了其广阔的应用空间，在楼宇节能、区域能源管理、环境监测、工业监测以及智能表计等领域均可有深入应用，商业价值和市场潜力巨大，而中国无疑是全球最大的市场。

第1 章 绿色ICT 发展趋势 ............................................................................................ 10

1.1 国际绿色ICT 发展趋势 .................................................................................... 10

1.1.1 欧盟：建设“绿色知识社会” ............................................................. 10

1.1.2 美国：打造“21 世纪智慧能源网络” ................................................ 13

1.1.3 日本：执行i-Japan 战略 ....................................................................... 16

1.1.4 国际组织：力推绿色ICT 全球化 ......................................................... 19

1.2 我国绿色ICT 发展趋势 .................................................................................... 25

1.2.1 加快发展战略性新兴产业 ..................................................................... 25

1.2.2 全面推进两化深度融合 ......................................................................... 26

1.2.3 积极探索绿色生态城市 ......................................................................... 27

1.2.4 香港特区：利用绿色ICT 促进节能减排 ............................................ 31

1.2.5 台湾：ICT 产业的绿色制造 .................................................................. 32

02 需求篇

通过充分发挥绿色ICT 节能标准的支撑和引领作用，以及基于标准的产品研发、示范应用和商用推广，将显著降低工厂、楼宇、家庭、数据中心等的能耗，有助于全球范围内节能减排目标的实现。

第2 章 绿色ICT 国际标准 ............................................................................................ 35

2.1 总线控制标准发展成熟 .................................................................................... 35

2.1.1 BACnet .................................................................................................... 36

2.1.2 LonWorks ................................................................................................ 37

2.1.3 Modbus .................................................................................................... 38

2.1.4 KNX ......................................................................................................... 38

2.2 绿色ICT 标准蓬勃发展 .................................................................................... 39

2.2.1 智能电网标准 ......................................................................................... 40

2.2.2 绿色数据中心标准 ................................................................................. 41

2.2.3 智能建筑节能标准 ................................................................................. 43

2.2.4 泛在绿色社区网络标准 ......................................................................... 46

2.3 IEEE 1888 构建泛在绿色社区 ......................................................................... 47

2.3.1 运营商绿色节能信息化实践 ................................................................. 47

2.3.2 国家产业发展的需要 ............................................................................. 49

2.3.3 国际化发展的需要 ................................................................................. 51

03 标准篇

IEEE 1888 描述了数字社区、智能建筑群以及数字城域网的远程控制架构，规范了设备和系统之间的交互数据格式，并针对数字社区网络的设备、数据通信接口和交互信令制定了标准的通用定义。

第3 章 IEEE 1888 标准进程 ......................................................................................... 57

3.1 IEEE 引领全球绿色ICT 国际标准化 .............................................................. 57

3.2 IEEE 1888 的标准化历程 ................................................................................. 59

3.3 IEEE 1888 标准化最新进展 ............................................................................. 60

第4 章 IEEE 1888 系统概述 ......................................................................................... 64

4.1 IEEE 1888 系统的目标愿景 ............................................................................. 64

4.1.1 构建中小规模园区楼宇绿色应用 ......................................................... 64

4.1.2 构建绿色家庭应用 ................................................................................. 67

4.2 IEEE 1888 系统的设计思路 ............................................................................. 68

4.2.1 泛在绿色社区控制网络体系架构 ......................................................... 69

4.2.2 泛在绿色社区节能服务体系架构 ......................................................... 71

4.3 IEEE 1888 系统的关键基础技术与系统创新 ................................................. 74

4.3.1 关键基础技术 ......................................................................................... 74

4.3.2 系统创新 ................................................................................................. 76

第5 章 IEEE 1888 系统的原理及技术构建方法 ......................................................... 78

5.1 IEEE 1888 系统的体系架构 ............................................................................. 78

5.1.1 网络架构 ................................................................................................. 78

5.1.2 管控对象 ................................................................................................. 80

5.1.3 典型通信过程 ......................................................................................... 81

5.1.4 系统模型和部署 ..................................................................................... 90

5.2 IEEE 1888 系统的通信协议 ............................................................................. 95

5.2.1 组件到组件的通信协议 ......................................................................... 95

5.2.2 组件与注册器的通信协议 ..................................................................... 99

5.3 IEEE 1888 系统的应用程序接口及数据结构 ............................................... 100

5.3.1 应用程序接口（API） ......................................................................... 100

5.3.2 数据模型 ............................................................................................... 106

5.3.3 数据结构 ............................................................................................... 109

第6 章 IEEE 1888 系统的开发与实现 ....................................................................... 125

6.1 概述 .................................................................................................................. 125

6.2 IEEE 1888 软件开发包SDK .......................................................................... 125

6.2.1 SDK 的便利之处 .................................................................................. 125

6.2.2 SDK 的概述及组成 .............................................................................. 126

6.3 基于IEEE 1888 SDK 的网关开发 ................................................................. 129

6.3.1 网关开发方法 ....................................................................................... 129

6.3.2 网关实际开发过程 ............................................................................... 130

6.4 基于IEEE 1888 SDK 的应用开发 ................................................................. 132

6.4.1 读取数据应用的开发 ........................................................................... 132

6.4.2 保存数据应用的开发 ........................................................................... 133

6.4.3 应用实际开发过程 ............................................................................... 134

04 产品篇

在产业界和学术界的共同大力推动下，已经开发出了涵盖整条产业链的一系列IEEE 1888产品，包括IEEE 1888 终端产品、多协议网关产品、存储系统、智能分析仪、可视化处理服务器、认证与安全系统产品等。

第7 章 终端 ................................................................................................................... 140

7.1 IEEE 1888 移动交互终端 ............................................................................... 140

7.2 IEEE 1888 能耗设备 ....................................................................................... 142

7.3 IEEE 1888 转换器 ........................................................................................... 143

7.4 IEEE 1888 传感设备 ....................................................................................... 145

7.4.1 概述及设计原理 ................................................................................... 145

7.4.2 硬件设计 ............................................................................................... 147

7.4.3 软件设计 ............................................................................................... 148

第8 章 网关 ................................................................................................................... 153

8.1 网关介绍 .......................................................................................................... 153

8.2 IEEE 1888 网关产品 ....................................................................................... 154

8.2.1 BACnet-to-1888 网关 ........................................................................... 155

8.2.2 LonWorks-to-1888 网关 ....................................................................... 156

8.2.3 ZigBee-to-1888 网关 ............................................................................. 158

8.2.4 SNMP-to-1888 网关 ............................................................................. 160

8.2.5 CSV-to-1888 网关 ................................................................................. 162

8.2.6 Wi-Fi-to-1888 网关 ............................................................................... 164

8.2.7 通用网关 ............................................................................................... 164

第9 章 存储器 ............................................................................................................... 167

9.1 存储产品在IEEE 1888 系统中的作用 .......................................................... 167

9.2 存储系统现状及发展趋势 .............................................................................. 168

9.2.1 存储系统介绍 ....................................................................................... 168

9.2.2 分布式存储系统 ................................................................................... 171

9.2.3 云存储系统 ........................................................................................... 171

9.3 IEEE 1888 存储产品 ....................................................................................... 172

9.3.1 大容量存储器 ....................................................................................... 172

9.3.2 高水平分析处理存储器 ....................................................................... 174

9.3.3 写字楼环境存储器 ............................................................................... 176

9.3.4 基于IEEE 1888 的云存储服务 ........................................................... 178

第10 章 应用分析平台 ................................................................................................. 181

10.1 应用分析平台在IEEE 1888 系统中 的位置和作用 .................................. 181

10.2 应用分析平台现状及发展趋势 .................................................................... 183

10.2.1 应用分析平台现状 ............................................................................. 183

10.2.2 应用分析平台发展趋势 ..................................................................... 183

10.3 基于IEEE 1888 的应用分析平台 ................................................................ 184

10.3.1 简易监测（SCADA）应用 ............................................................... 184

10.3.2 数据加工分析应用 ............................................................................. 186

10.3.3 状态监测应用 ..................................................................................... 186

10.3.4 MS Excel 协作应用 ............................................................................ 187

10.3.5 电力随需应变控制应用 ..................................................................... 188

第11 章 安全与测试 ..................................................................................................... 189

11.1 安全 ................................................................................................................ 189

11.2 测试仪及测试平台 ........................................................................................ 193

05 应用篇

IEEE 1888 作为绿色节能领域的一个代表性的、充分融合信息通信技术与能源技术的通用技术标准，在设计之初就充分考虑了其适用的范围与应用领域。根据应用场景、业务目标、客户需求以及部署环境的不同，IEEE 1888 系统可以有针对性地进行扩充或裁减，从而搭建出适应于不同业务应用类别的绿色节能系统。

第12 章 楼宇智能节能应用 ......................................................................................... 199

12.1 楼宇节能概述 ................................................................................................ 199

12.2 楼宇节能整体解决方案 ................................................................................ 200

12.3 楼宇空调智能控制系统 ................................................................................ 201

12.4 绿色数据中心 ................................................................................................ 203

第13 章 绿色社区应用 ................................................................................................. 206

13.1 绿色社区概述 ................................................................................................ 206

13.2 供暖节能监控子系统 .................................................................................... 208

13.3 智能输配电管理子系统 ................................................................................ 209

13.4 电能计量管理子系统 .................................................................................... 210

13.5 供水管网监测子系统 .................................................................................... 212

13.6 综合管理子系统 ............................................................................................ 213

第14 章 智能电网应用 ................................................................................................. 215

第15 章 工业和环境监测应用 ..................................................................................... 225

15.1 工业监测应用 ................................................................................................ 225

15.2 环境监测应用 ................................................................................................ 228

06 产业篇

“技术专利化、专利标准化、标准产业化、产业国际化”是我国自主创新技术的产业化之路。IEEE 1888 作为我国自主创新的标准，与国际竞争技术相比，已率先完成国际标准化工作，并在产业化方面取得了领先优势。

第16 章 产业发展态势分析 ......................................................................................... 233

16.1 产业链构成 .................................................................................................... 233

16.2 商业模式和业务形态 .................................................................................... 236

16.3 产业发展现状 ................................................................................................ 240

16.3.1 市场规模 ............................................................................................. 240

16.3.2 IEEE 1888 产业链发展现状 .............................................................. 245

16.4 产业发展趋势 ................................................................................................ 248

16.4.1 IEEE 1888 产业链未来发展趋势 ...................................................... 248

16.4.2 构建绿色城市展望 ............................................................................. 250

附录 IEEE 1888 实现

附录A IEEE 1888 应用程序（APP）组件的研发实现 ........................................... 255

附录B IEEE 1888 存储器组件（Storage）的研发实现 ......................................... 336

附录C IEEE 1888 网关（Gateway）组件的研发实现 ........................................... 355

附录D IEEE 1888 协议栈组件的研发实现 ............................................................... 363

参考文献 ........................................................................................................................... 381

作者简介

《绿色信息技术与绿色城市构建——基于IEEE 1888的绿色ICT实践》从绿色ICT 的发展出发，对IEEE 1888 标准的需求、内容、产品、商业模式等各方面进行了详细阐述。首先，对目前国内外绿色ICT 的发展趋势以及当前较为成熟的绿色标准进行了概括介绍，并阐明了业界对绿色节能标准的需求。接下来，对IEEE 1888 标准的发展历程、目标愿景、设计思路、关键技术、构建方法、开发实现等均进行了详细介绍，并对IEEE 1888 系统的典型产品以及IEEE 1888 系统的典型应用进行了展现。最后，从产业链的视角出发，通过对产业链的梳理，对IEEE 1888 产业的商业模式和业务形态进行了概括，并对产业的现状和未来发展趋势进行了分析。在附录部分列出了IEEE 1888 开发实现的具体内容，以便使读者对IEEE 1888 有更深入的理解。

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