绿色信息技术与绿色城市构建——基于IEEE 1888的绿色ICT实践

== 图书版权 ==
宽带中国出版工程
绿色信息技术与绿色城市构建——基于IEEE 1888的绿色ICT实践
IEEE 1888研究组编著
ISBN 978-7-121-20910-9
2014年8月出版
定价：79.00元
408页
16开

== 内容提要 ==
《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。
== 目录 ==
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 ..................................................................173
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
== 前言 ==
21 世纪以来，城市化进程进一步加快，环境破坏和能源短缺问题日趋严峻，引起世界各国的高度关注，一场以低碳经济为特征的绿色革命浪潮正在席卷全球。在这股绿色浪潮中，信息通信技术因其自身具备低碳特性，同时可以助力其他领域实现控污减排和节能降耗，受到各国政府的高度重视。许多国家将新能源和可再生能源开发、节能减排等作为面向未来的发展战略。同样，我国在“十二五”规划中明确提出七大战略性新兴产业，其中节能环保和新一代信息技术被列为七大产业中的第一位和第二位，足见我国应对环境和能源问题以及发展新技术的策略和决心。
中国电信作为信息通信技术的主力军，在我国乃至世界的绿色革命中发挥积极作用，责无旁贷。近年来，物联网、云计算等新一代的信息技术快速发展，成为研究热点。然而，在绿色节能领域尚未有统一的标准。为此，2008 年中国电信携手天地互连等国内企业牵头成立了IEEE 1888 工作组，致力于研究节能环保及物联网领域的绿色标准，并于2011 年3 月被正式发布成为IEEE 1888 标准。IEEE 1888 标准是首个由中国发起的绿色ICT 标准，是中国创新技术通过国际合作成为全球标准的代表，是IEEE 在绿色节能和物联网领域具有标志性的全球标准。
为了帮助业界更好地了解IEEE 1888 标准，由中国电信北京研究院牵头，北京天地互连信息技术有限公司分工协作完成此书。作为首本介绍IEEE 1888 的书籍，本书分6 篇共16 章对IEEE 1888 标准做了系统阐述，并在附录中对IEEE 1888 系统的具体实现做了简单介绍，内容如下。
一、发展篇（第1 章）：介绍国内外的绿色ICT 发展趋势。国际方面，主要介绍欧盟、美国、日本的绿色ICT 发展战略，以及DESC、GeSI、WWF、AIIA、TGG 等国际组织在推动绿色ICT 发展的过程中所做的积极努力；国内方面，主要从战略角度对我国的绿色ICT 发展进行剖析，并介绍对绿色实践的探索，以及我国香港、台湾地区的战略举措。
二、需求篇（第2 章）：介绍业界发展对统一标准的需求。首先介绍当前比较成熟的总线控制标准，接下来介绍智能电网、绿色数据中心、智能建筑节能等绿色ICT标准，进而介绍IEEE 1888 泛在绿色社区网络标准，并从运营商进行绿色信息化实践以及国家产业发展和国际化发展需求等方面阐明制定IEEE 1888 标准的重要性。
三、标准篇（第3～6 章）：详细介绍IEEE 1888 标准的具体内容。首先介绍标准化的进展，其次概要描述1888 系统的目标愿景、设计思路以及相关的关键基础技术和系统创新点，最后对1888 系统的原理及技术构建方法进行详尽的介绍，包括系统的体系架构、通信协议、应用程序接口和数据结构，以及系统的开发与实现，为技术开发人员提供有力的技术支撑。
四、产品篇（第7～11 章）：介绍1888 系统的主要设备及其在整个系统中所起的作用。主要产品包括：各种形态和功能的终端设备，支持不同通信协议的泛在网关，不同存储方式的存储设备，各种应用分析平台，产品安全以及测试仪和测试平台等。
五、应用篇（第12～15 章）：介绍1888 系统在不同场景的应用。本篇主要从楼宇智能节能、绿色社区、智能电网、工业监测以及环境监测等五种应用场景进行介绍，体现1888 系统的通用性、开放性，便于读者对1888 体系有一个更为深刻的认识。
六、产业篇（第16 章）：在对产业链梳理的基础上，明晰IEEE 1888 产业链的构成及其业务形态和商业模式；以具有代表性的建筑领域为例，介绍IEEE 1888 产业的市场规模；概括产业发展现状及整个产业链未来的发展趋势；提出基于1888 构建绿色城市的展望。
七、附录IEEE 1888 实现（附录1 至附录4）：具体介绍应用程序、存储器、网关、协议栈等组件的研发实现，供开发人员参考借鉴。
本书在编写过程中得到了中国电信各级领导的指导与支持，在此表示衷心的感谢。作为介绍IEEE 1888 的首本著作，对1888 标准及体系的介绍难免会有遗漏和不足之处，恳请读者批评指正。
编者

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