XX市智慧城市物联网综合解决方案.docx

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XX市智慧城市物联网综合解决方案

XXX市智慧城市建设综合解决方案

XX市智慧城市建设综合解决方案

1.项目背景

1.1项目建设宏观背景

XX市隶属于广东省深圳市，位于深圳经济特区西部，介于北纬22°24′-22°39′，东经113°53′-114°1′之间，行政区域东起车公庙与福田区相邻，西至南头安乐村、赤尾村与宝安区毗连，北背羊台山与宝安区接壤，南临蛇口港、大铲岛和内伶仃岛与香港元朗相望，总面积182平方公里。

XX市地处亚热带，滨临南海，属亚热带海洋性气候，四季温暖湿润，地势北高南低，平地、台地、山丘相间，由北向南逐级下降，主要山峰有羊台山、塘朗山、大南山等。

XX市是深圳的科研、教育、体育中心，是深圳大学、深圳大学城、深圳市高新技术产业园、深圳湾体育中心所在地。

XX市旅游资源丰富，有深圳华侨城、世界之窗、欢乐谷、锦绣中华，海上世界、新安古城、青青世界、深圳野生动物园、南头古城等主题公园和著名景点。

2016年5月，XX市成为国务院首批双创区域示范基地。

2017年12月，当选中国工业百强区和中小企业知识产权战略推进工程试点城市。

XX市需运用移动通信、物联网、大数据等手段，加快推进XX市的信息化建设和智慧城市建设，提高城市管理的科学化、精细化、智能化、法治化水平，推动物联网、云计算、大数据等新一代信息技术创新应用，进而提升辖区的综合发展能力和安全与服务水平，更好的服务特区。

1.2项目建设技术背景

XX市智慧城市建设项目是基于物联网、城市三维可视化、大数据等技术基础之上，正是新兴信息技术的不断成熟为本项目平台能够落地实施提供了可能。

1.2.1物联网

物联网是信息技术发展到一定程度的必然产物，也是经济社会发展到一定阶段的新要求，因此越来越受到全世界的广泛关注。

目前，我国已经具备了物联网发展的政策、经济和技术环境，未来，微型传感器、超高频芯片、云计算和信息安全等将成为技术发展重点，安防、交通、物流、家居、环保、电力等领域将成为重点应用领域，下图所示即为物联网应用领域示意图。

图12物联网应用领域

物联网是通过各种信息传感的设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合的一个巨大网络。

在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”而无需人的干预，其实质是利用射频自动识别技术通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享，其目的是实现物与物、物与人以及所有物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

射频识别技术是能够让物品“开口说话”的一种技术，在“物联网”的构思中，RFID标签中存储着规范而具有互动性的信息，通过无线数据、网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征：

首先，它是各种感知技术的广泛应用。

物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息格式不同。

传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息不断更新数据。

其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。

物联网技术的重要基础和核心仍然是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。

在物联网上的传感器定时采集信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和即时性，必须适应各种异构网络和协议。

另外，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。

物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术扩充应用领域。

从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理有意义的数据，以适应不同的需求，发现新的应用领域和应用模式。

本项目的主旨正是利用物联网技术构建新型城域物联专网，并实现多个领域的智慧应用，助力XX市的城市管理与服务的能力提升。

1.2.2城市三维可视化

城市地理信息系统正从二维发展到三维。

城市三维建模与可视化技术是一个研究热点，也是实现城市三维地理空间信息系统应用的关键技术。

城市三维可视化系统是指能对城市区域内空间对象进行三维描述和分析的地理空间信息系统；是一个可视现实和虚拟现实集成的系统。

随着GIS技术、BIM技术、数据库技术、网络技术、计算机图形显示技术和硬件的快速发展，三维可视化技术在城市规划、市政管理、公共交通、电力、水利、旅游等多个领域得到了广泛应用。

图13城市三维可视化示例

可视化与数据建模密不可分，城市实体三维建模是实现城市三维可视化的关键，城市实体的三维表达与分析都是重要的技术组成。

构成数字城市的各种空间实体在几何结构、内部属性等方面都具有不规则性、不确定性和复杂性，整个城市实体就是一个三维、动态的开放系统。

表示地理信息空间数据的六大要素包括地貌、居民地、植被、水系、道路和境界，对于城市而言，其中重要的是地貌和居民地。

从实体建模的角度看，城市模型主要分为地形模型和地物模型两个大类，包括地形、地物以及实体空间位置的几何模型和描述地表覆盖、地物纹理信息等。

在建立并实现城市三维可视化的基础上，通过叠加物联感知信息，可实现城市规划建设、管理服务的全要素动态展现，这将对于城市管理工作模式带来变革。

城市三维可视化给城市管理工作带来以下优势。

（1）决策的科学性

城市规划管理是一个以土地空间使用为主要表征的多信息处理、复合过程，需要分析大量的信息以辅助规划决策，并且实时动态查看、修正的需求也极为频繁，需要决策者做出更具科学性、权威性的决策。

（2）先进的管理方式

城市的快速发展使规划管理部门的业务工作量不断增加，由各种数据、图形和文字资料综合而成的信息量也随之急剧膨胀，传统的管理手段和人工作业方式在现势性、准确性、科学性和效率方面已不能适应目前的需要，更不能满足将来的发展，一个高效、规范、自动化、智能化的城市规划管理信息系统能够有效的处理这些问题。

（3）实现标准化的工作模式

实现办案过程程序化和标准化、审批成果的规范化以及义务数据及图形数据的集成化管理，并使办公自动化达到先进水平，不仅使得审批项目环节上实现办公自动化，也建立起一整套完善的窗口和部门之间的网络联系，建立计算机程序化的工作汇报制、备案制、检查制。

1.2.3大数据

现在的社会是一个信息化､数字化的社会，互联网､物联网和云计算技术的迅猛发展，使得数据充斥着整个世界，与此同时，数据也成为一种新的自然资源，亟待人们对其加以合理､高效､充分的利用，使之能够给人们的生活工作带来更大的效益和价值。

在这种背景下，数据的数量不仅以指数形式递增，而且数据的结构越来越趋于复杂化，这就赋予了“大数据”不同于以往普通“数据”更加深层的内涵。

在科学研究、计算机仿真、互联网应用、电子商务等领域，数据量呈现快速增长的趋势。

美国互联网大数据平台（IDC）指出，互联网上的数据每年将增长50%以上，每2年便将翻一番，而目前世界上90%以上的数据是最近几年才产生的。

数据并非单纯指人们在互联网上发布的信息，全世界的工业设备、汽车、电表上有着无数的数码传感器，随时测量和传递有关位置、运动、震动、温度、湿度乃至空气中化学物质的变化等也产生了海量的数据信息。

物联网的应用产生大数据。

物联网（theInternetofthings）是新一代信息技术的重要组成部分，解决了物与物、人与物、人与人之间的互联。

本质而言，人与机器、机器与机器的交互，大都是为了实现人与人之间的信息交互而产生的。

在这种信息交互的过程中，催生了从信息传送到信息感知再到面向分析处理的应用。

人们接受日常生活中的各种信息，将这些信息传送到大数据平台，利用大数据平台的智能分析决策得出信息处理结果，再通过互联网等信息通信网络将这些数据信息传递到四面八方，而在互联网终端的设备利用传感网等设施接受信息并进行有用的信息提取，得到自己想要的数据结果。

目前，物联网在智能工业、智能农业、智能交通、智能电网、节能建筑、安全监控等行业都有应用。

巨大连接的网络使得网络上流通的数据大幅度增长，从而催生了大数据的出现。

本项目平台旨在为XX市构建城域物联专网，为物联网感知数据提供承载，也为XX市城市管理大数据提供有力支撑。

从“数据”到“大数据”，不仅仅是数量上的差别，更是数据质量的提升。

传统意义上的数据处理方式包括数据挖掘、数据仓库、联机分析处理（OLAP）等，而在“大数据时代”，数据已经不仅仅是需要分析处理的内容，更重要的是人们需要借助专用的思想和手段从大量看似杂乱、繁复的数据中，收集、整理和分析数据足迹，以支撑社会生活的预测、规划和决策支持等。

大数据的技术架构如下图所示。

图1-4大数据架构

2.规范标准

本项目设计、施工、测试、验收等各个流程需，严格遵循以下国家和行业标准：

●《供配电系统设计规范》、YD/T1051-2000

●《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》YD5098-2005

●《通信局（站）在用防雷系统的技术要求和检测方法》YD/T1429-2006

●《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010

●《电磁辐射防护规定》GB8702-1988

●《微波和超短波通信设备辐射安全要求》GB12638-1990

●《建筑施工场界噪声限值》GB12523-1990

●《工业企业厂界噪声排放标准》GB12348-1990

●《中华人民共和国工程建设标准强制性条文》

●《电信建筑抗震设防分类标准》YD5054

●《工程建设强制性条文》（信息工程部分）（2007年版）

●《电信设备抗地震性能检测规范》（YD5083）

●《通信设备安装工程施工监理暂行规定》（YD5125）

●《电信工程制图与图形符号》（YD/T5015）

●广东省人民政府文件，粤府[2004]122号《关于进一步加强安全生产工作的决定》

●中华人民共和国电力行业标准《电力光纤通信工程验收规范》（DL/T5344-2006）

●GB50373《通信管道与通道工程设计规范》（含强制性条款）

●GB50374《通信管道工程施工及验收规范》（含强制性条款）

●《通信线路工程设计规范》（YD51020）

●《通信线路工程验收规范》（YD5121）

●《架空光（电）缆通信杆路工程设计规范》（YD5148）

●《通信线路工程设计规范》YD5102-2010

●《雷电防护通信线路》GB/T19856.1-2005

●《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2014

对本技术规范书中未予以详细列出的标准和规范，按照国家和行业标准执行。

若乙方在项目执行过程中与相关标准和规范发生冲突，按较高标准执行。

3.方案概述

3.1建设内容

XX市新型城域物联专网智慧信息平台项目内容主要集中在以下几个部分：

（一）建立无线城域专网宽窄带融合基础设施，基于LTE宽带无线接入技术+LoRa窄带物联网传感技术，实现对XX市的有效覆盖，完成传感数据、视频数据的安全接入、采集、汇聚和高效可靠传输。

（二）从提升XX市舒适度、安全性和便捷性角度，在区域内部署噪声与扬尘监测、PM2.5气象站、智慧抄表（水表、电表、气表）、独立式感烟火灾探测报警器、门磁传感器、智能井盖监测、垃圾桶监测、智慧充电桩、智慧路灯、智慧手环、消防栓回路压力监测、智慧电梯监测、地上停车监测、智慧公厕、河道水质水位监测、电气火灾监控探测、绿化带土壤监测、视频监控等17类物联网监测传感器和对应子系统，实现对XX市的全面感知，为智慧城市运转提供决策分析依据。

（三）助力XX市新型城域物联平台。

根据XX市的实际情况和应用需求，开发相应的智慧物联网应用管理平台，完成应用的接入、数据的存储和解析、建设设施维护管理模块和设施报警联动模块。

（四）建设新型城域物联专网智慧信息可视化平台，对XX市的中心运行态势与应急态势进行监测，根据XX市的应用需求进行专题分析展现，以仪表和三维可视化的方式直观地呈现给相关决策者，保障XX市各项工作的高效运转。

（五）建设基于1400MHzTD-LTE无线政务共网的多媒体指挥调度系统，将有效提升XX市管理部门的信息化水平和工作效能，提高信息保障能力、管理能力、对紧急事件快速反应和抵御风险的能力。

它是XX市日常管理、应急保障和突发事件快速处理的重要组成部分。

通过多媒体指挥调度系统，满足现代化运营管理及公共安全工作的需要，加强功能区的管理，便于调度中心人员的统一调度指挥，提高管理和工作效率。

（六）未来将采用基于1400MHzTD-LTE无线政务共网的eMTC（增强型机器类通信）技术，在XX市先行先试eMTC网络的部署及其物联应用。

eMTC是3GPP标准第13版中，除LoRa外的另一个全新的LTE物联网类别。

eMTC提供最广泛的物联网功能，实现高可靠性和低延迟的优化，支持移动性和VoLTE等更先进的特性。

eMTC可以在1400MHzTD-LTE频带内部署和共存。

3.2建设目标

根据XX市的特色和定位，通过部署XX市新型城域物联专网智慧信息平台和开展相应的功能应用，以为广大市民提供舒适、安全、便捷、低碳和高效的宜商、宜业、宜文、宜游的生活、工作和学习环境为目标，以促进民生和人民福祉为需求，最终实现XX市以人为本的服务功能和存在价值。

整个项目将围绕舒适体验目标、安全环境目标、便捷服务目标、高效运转目标、安全冗余等五个方面进行。

Ø舒适体验：

通过部署物联网关，监测XX市重要场所的PM2.5、PM10、噪声、绿化带的土壤墒情等指标是否达标，当出现超标情况时，及时知会相关部门做好应急预案；查找污染源，对超标噪声源进行制止；为环保部门提供数据接口和数据分析；对市民进行传播通告，及时做好防护，最终为广大市民提供干净整洁的自然舒适环境。

Ø安全环境：

此次项目部署主要围绕以监测安全通道、井盖为主要内容的智慧市政；以部署独立式感烟火灾探测报警器、消防栓回路压力监测、电气火灾监控探测器为主要内容的智慧消防；以保证河道内的水质浊度、电导率、PH值、氧化还原、溶解氧及水位情况安全的水质监测。

Ø便捷服务：

主要以智慧抄表、智慧路灯、智慧充电桩、智能手环、智慧公厕、垃圾桶监测和停车位监测为主要内容。

通过对三表（水表、电表、气表）智能抄送，降低人力物力的损耗。

通过对路灯的智能管理，实现自动巡检、损坏报警和节能管理。

通过建立城市智慧充电桩，实现新能源汽车路边停车+路边充电。

通过智慧手环，可以对孤寡老人和流浪汉进行定位和体侧，能够及时呵护。

通过智慧公厕通建设，推进厕所向方便、清洁、节能、美观方向发展，加强公厕精细化、常态化管理。

通过设备实时检测垃圾筒内垃圾高度情况，即时智能通知相关人员处理，使垃圾处理更及时、高效，避免人员来回检查垃圾情况造成的额外工作量，减轻人员工作量，实现城区垃圾的智能高效处理。

通过车位检测地磁传感器以及融合算法和人工智能（AI）算法，准确地检测到车位上是否有车辆停靠，并实现智能化车位管理。

Ø高效运转：

主要规划智慧物联网应用管理平台和可视化系统平台，建设设施维护管理模块和设施报警联动模块，对XX市的中心运行态势与应急态势进行监测，保障XX市各项工作的高效运转。

Ø安全冗余：

北讯LTE具有专用频率支撑、对称时隙配置、分级网管机制、独立安全保障等特点的新一代宽带融合网络；系统均需独立容灾,冗余配置等安全性，为政企提供更加安全、稳定、可靠、智能的系统平台。

4.方案特点

4.1授权频率

本方案网络建设采用1.4G专网，经工信部授权由北讯电信进行网络建设和运营。

采用TD-LTE组网技术，20MHz组网频段带宽，可有效满足客户视频监控、数据采集等方面的需求。

●频段唯一授权，相互独立，不会与其他用户产生干扰；

●采用对称时隙配比，满足行业用户上行数据大的实际需求；

●采用TD-LTE组网技术，支持向5G平滑演进；

●专线接入等不会受制公网；

4.2可复制

本方案充分考虑后续在XX市其他方面的扩展应用，从方案设计到网络建设充分考虑方案的可复制性。

●北讯电信eLTE无线宽带专网目前已实现整个深圳市的绝大部分覆盖，后续将扩展到整个深圳市，其他地区只需接入网络，无需另外建设专网，极大的方便其他智慧应用。

●本次项目施工完毕后，后续无需新建，只需扩容。

●采用融合通用平台，一次建设，后续项目只需扩容。

4.3可靠性

本方案中所涉及无线宽带网及物联网的建设和规划，根据XX市智慧城市的实际需求，进行传输链路环路保护、基站备份保护，可以保障在台风等恶略天气等情况下网络的可用性，保障各应用在特殊天气下网络和系统的可靠稳定。

4.4先进性

本方案无线宽带网组网采用我国自主知识产权的TD-LTE组网技术，物联网方案采用最新LoRa技术,系统的稳定性和可靠性都得到了大量实际应用的检验。

●采用TD-LTE最新技术，支持向5G平滑演进。

●LoRa物联网具有高容量、远距离、低功耗等一系列优点。

●终端产品丰富，产品成熟。

4.5融合性

本方案采用“无线+有线”相结合，具体情况具体分析，能够有效的衔接各个终端设备和应用平台，大大降低了施工难度，加快智慧城市建设速度。

4.6低成本

本方案客户无需承担网络基站建设投资。

●客户无需承担基站建设、光纤铺设投资等网络建设投资。

●节约网络建设成本和光纤施工成本可扩展其他业务应用，投资性价比高。

4.7全面性

本方案从城市整体角度出发，涵盖智慧城市建设的各方面应用。

●城市管理

●公共安全

●惠民服务

●智慧环保

●绿色节能

5.网络架构

5.1总体架构

本方案网络总体架构分为三部分，分别为接入层、网络层和平台层。

系统总体架构如下图所示：

总体网络架构图

接入层为高清视频监控终端、宽带集群终端和各种数据等物联网数据采集终端的接入层，实现各种业务终端的接入。

网络层由eLTE无线宽带网和LoRa组成，是整个系统的传输通道。

平台层由智慧信息可视化展示平台、智慧物联网应用管理平台和多媒体指挥调度平台等组成，是系统业务实现的业务平台。

5.2无线宽带专网简介

5.2.1无线宽带专网综述

无线宽带网采用模块化、可配置、可裁剪的设计思想，实现灵活应用，可通过网关与其它通信系统实现互联互通、进行数据业务应用，实现了不同业务的设备灵活配置。

调度控制和操作维护采用集中式平台，方便系统的控制、维护和管理。

无线宽带专网架构图

无线宽带专网采用20MHz带宽同频组网方案。

在TD-LTE组网中，采用同频组网优势明显，频谱利用率最高，节省频率资源，网络设计、建设高效经济，易于后续网络扩容。

而采用20MHz带宽能够减少系统开销，提高频谱利用率，提升建网经济性，在最大程度上发挥系统频谱利用率高的优势。

5.2.2组网频率

本方案中组网频率采用1.4G频段，采用1447-1467MHz频率，总计20MHz频段带宽，采用TD-LTE组网方式，可满足用户高清视频监控、数据采集回传等需求。

1.4G频段为国家规划用于无线政务网的频率，2017年7月国务院印发国务院办公厅公开发布《国务院办公厅关于印发国家突发事件应急体系建设“十三五”规划的通知》公文，通知指出加快城市基于1.4G频段的宽带数字集群专网系统建设，加强无线电频率管理，满足应急状态下海量数据、高宽带视频传输和无线应急通信等业务需要。

北讯电信为工信部批准的具有跨省运营无线宽带网资质的运营商，经工信部批准，北讯电信目前在广东省建设和运营基于1.4G频段的无线宽带网，本方案中eLTE网络采用北讯电信现有网络，核心网和基站均采用华为设备，已经完成XX市的绝大部分网络覆盖，无需额外进行投资建设，可有效节约项目成本。

5.3LoRa物联网简介

5.3.1LoRa物联网综述

基于蜂窝的窄带物联网LoRa成为万物互联网的一个重要分支，LoRa构建于蜂窝网络，可直接部署GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

LoRa支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWA）。

LoRa在物联网应用中优势显著，为传统蜂窝技术及蓝牙、WIFI等短距离传输技术所无法比拟。

具有远距离、低功耗、多节点、低成本等特点。

四大优势：

Ø海量连接

比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升，LORA可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数

Ø深度覆盖

LoRa提升20dB增益，相当于即覆盖能力提升100倍，就算在地下信号难以到达的地方也能覆盖到。

Ø低功耗

LoRa引入eDRX省电技术和PSM省电态模式，可保障电池5年以上的使用寿命。

Ø低成本

芯片成本往往和芯片尺寸相关，尺寸越小，成本越低，模块的成本随之变低。

LoRa技术可满足城市管理、公共安全、创新孵化、惠民服务、智慧环保、绿色节能等等应用。

LoRa物联架构包括终端层、网络层、应用层，如下图所示：

LoRa物联架构图

5.4网络覆盖规划

本项目利用北讯电信现有和新建无线宽带专网基站，目前XX市已实现建设基站182个，由北讯电信负责整体投资、建设和后续运行维护。

客户无需进行网络覆盖投资。

本项目现有及规划站点如下图所示：

网络覆盖规划图

目前本项目所需覆盖整个XX市域，目前已经完成绝大部分网络覆盖，其它网络盲点正在部署中。

6.应用系统

6.1智慧信息可视化展示平台

6.1.1平台建设目标

智慧信息可视化展示平台包括面向不同使用者和不同操作终端的个性化展现与交互能力。

（1）适用多种使用场景

Ø城市中心运行态势与应急态势监测：

平台可视化呈现与决策分析，全方位展现城市中心数据运行态势，实现从基本数据运行状态的监视，到可以依据阀值体系自动报警的数据监测，直至可以进行数据交互控制反馈的数据监控过程。

图61监控态图

图62运行态图

Ø城市大数据分析：

平台支持对数据进行交互式分析，将数据按主题、成体系地加以呈现，统计数据既可以加载于综合页面之上，也可单独形成专门的数据统计分析主题页面，展示数据在不同维度下呈现的数据背后的规律，帮助用户从不同角度观察、分析数据，聚焦趋势规律。

帮助管理者、决策者获取多指标相关性、线索关系等相关信息。

如针对实时数据分析，进行行为合规统计；针对非实时数据挖掘，进行关系线索调查等等。

图63城市大数据分析图

（2）全时域数据跟踪

Ø关注现在：

面向平台运维状态，展现当前全局数据运行态势、详细数据及指标状况，并且可以针对关键指标数据设定阀值，实现出现异常时的自动预警和告警；亦可针对例外应急处突场景，关注重点小范围时空态势和各项数据状态，为应急处置提供数据支持和交互平台。

Ø回溯过去：

历史数据可回放，且支持全维度、时空统一的回放方式，即在一条时间线的回放过程中，全部数据维度、展现方式保持完全一致性，无论在任何一个时间点上，都可以针对这一时刻状态，进行全维度态势、指标、数据的观察和查询；确保责任随时可追查，各项处置措施有效性可回溯考评。

（3）高效的建设过程

Ø成果见效快：

平台建设规划综合考量现有数据建设基础，同时充分为未来业务需求留出升级空间，合理规划，既不做无法产生实际意义的空中楼阁，也不做仅能满足眼前需求的低水平建设。

同时整个建设过程应兼顾品质与效率，做到工期和系统功能性、稳定性都有保障。

Ø数据标准化：

在建设平台的同时，应同步完成建立面向数据智能决策的元数据标准，为各类数据源接入以及后续系统升级，打下良好的标准化基础，也为系统内各项业务功能开发，提供标