新型智慧城市大脑规划建设方案.pptx

新型智慧城市大脑规划建设方案.pptx

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,面向服务,城市安全运行,先进物联网技术,城市大脑,新型智慧城市大脑规划建设方案,1,背景,2,建设思路及原则,3,框架设计,4,试点项目内容,5,特色优势,O,N,N内,TE容,TS大纲,01政策背景,02案例背景,03技术发展背景,一、背景,一、背景-新一代物联网的关键技术优势,人工智能,“它呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放和自主智能的新特点”。

新一代的人工智能主要是大数据基础上的人工智能。

泛在网络,短距离技术与低功率广域网的发展显著提升物联网的泛在连接能力。

LPWAN构建泛在网络。

NB-IoTLoRa,新征求意见470510频段限单频点使用，有可能不用于组网应用。

故基于城市安全运行应用，依托移动NB-IoT组网。

智能化终端/网关,MEMS引领物联网传感和芯片技术产业变革。

MEMS具备的体积小、质量轻、低功耗、高精度、设计制造灵活、集成度高等优势。

智能化终端/网关采用MEMS技术。

物联网MCU加速向高性能、低功耗、高集成度方向发展。

城市大数据,大数据分析与传统量化分析不一样，是以数据驱动的方式、是先有数据再考虑（问题），所以这是一个新的发展趋势。

唯一性原则：

结合新城的地方特色、打造独特的经济、社会、人文优势,聚焦主体,柔性整合,超前顶层设计,分步实施,顶层设计原则,顶层设计思路,目标定位：

通过信息化手段，建设世界一流的可持续发展的智慧新城，打造“生态、低碳、活力、宜居、和谐”的生态之城！

可持续性原则：

优化资源利用，兼顾生态和谐，适度超前顶层设计，体现未来5-15年的经济、社会、环境发展要求领先性原则：

发挥后发优势，借鉴国际先进案例，打造一流新城可操作性原则：

以顶层设计为导向，分阶段实施，确保新城建设真正实现“智慧”落地,一、建设目标,城市和谐发展,信息资源共享,生活品质提升,产业优化升级体制机制创新,一、城市大脑设计定位,智慧民生,智慧政务,智慧产业,提升生计发展能力,公共管理层,社会生产层,社会生活层,城市设施智慧基础设施层,资源,提升生存载体品智慧环境环境质,层,保障信息安全,发展信息产业,绿色行政高敁庪能透明参不高敁,绿色经济繁荣可续敁能活力创新,绿色生活安庩和谐安全健庩便捷,绿色城市有序管控协调平稳敁率,绿色设施智能运行稳定高速安全,智慧办公/政务监察/公共管理/行政执法,智慧工业/农业/,服务业,智慧医疗/教育/居家/就业,智慧市政/交通/能源/安全,网络/数据中心/部件管理,智慧气象/国土/水务,城市大脑总体架构,01建设理念,02建设思路,03建设原则,二、建设思路及原则,03建设步骤,二、建设思路及原则-建设理念,神经网络（传输层）,脑核（数据基础层）,皮质层（决策层）,小脑（执行层）,遵循“城市大脑”理念，打造智慧XXX安全运行物联网试点项目，建成一套完善的“感”“传”“知”“用”城市大脑架构。

末梢神经（感知层）,城市大脑,VS,人工智能算法决策,人工决策,智慧城市,二、智慧XXX城市安全运行试点-建设思路6+4个1,面向“城市运行管理”、“消防”、“交通”、“环境”、“街道社区”、“环卫”6大领域形成服务城市安全运行热点的物联网创新应用。

融合各领域间的数据交互壁垒（政务专网、网格图像专网、NB-IoT），构筑一张融合的城市安全运行神经网络。

符合智慧城市顶层设计理念，对各领域内容进行统筹，实现各领域的数据交互、开发、共享，落实创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。

以网格化管理为基础，构建起1个具有城市数据综合运营、人工智能AI能力的城市安全运行智能运营、管理服务中心。

最终目标为提升城市服务水平，支撑“科技创新中心核心区”建设。

城市“大脑”最终产生的数据，服务于城市管理及广大群众。

6个领域,1张网络,1个平台,1个中心,1个目标,二、智慧XXX城市安全运行试点-应用场景,街道社区,“弱势”家庭安全。

消防安全,基于物联网的消火栓监测，基于物联网的消防水池监测。

交通,桥梁健康、路面积水监测。

城市空气质量、路面结冰。

环境,06环保,02消防安全,04环境,05街道社区,03交通,城市运燃气泄漏监测、有限空间及管线监测。

行管理01,城市运行管理,23个类型场景,环保,餐余垃圾回收。

二、智慧XXX城市安全运行试点-建设原则,示范性,性价比,规模性,覆盖全,可靠性,先进性,针对性,选择最紧迫的需求，提炼最优化的方案。

燃气、排水、自来水、电力、热力、“弱势”家庭、道路、空气、桥梁。

NB-IoT、Mems技术，打造人工智能神经元。

参考城市大脑模式。

一个平台，6个领域，23个场景。

成功案例，运营反馈效果好。

方案以最终用户业务需求出发，契合度高。

符合XXX区的科技创新战略。

二、智慧XXX城市安全运行试点-建设步骤,城市安全运行关系到每一位市民的人身安全，“智慧XXX”物联网城市安全运行试点项目应承担起“示范”作用。

城市安全运行物联网应用应由“重”到“轻”、由“简单”到“复杂”分阶段实施。

需树立顶层设计规划的总体目标、阶段目标，并建立长效机制、逐步落实。

阶段一：

示范性阶段，选择具备代表性的城市安全隐患，结合最先进的物联网技术，确立城市安全运行的物联网技术路线及机制。

阶段二：

重点隐患覆盖阶段，对全区重点隐患进行全面覆盖，采用先机的技术尝试对其它类型隐患进行预警，并进一步完善处置协调机制。

阶段三：

通过物联网技术，全面开展城市安全运行隐患预警、工作机制。

阶段四：

总结、挖掘、扩大城市安全运行的物联网应用效果，在细节上完善影响城市安全运行的因素，探索新的技术及理念。

01需求分析,02技术路线,03平台架构,04产品支撑,三、框架设计,三、框架设计-需求分析,城管委,燃气,电力,排水,自来水,环境,需求单位,涵洞路面、低洼路面积水。

桥梁健康。

交通,热力,城市公共服务单位希望借助物联网提升管理水平。

业务提升需求安全提升需求关注实施细节：

安装、维护、稳定性、业务对接。

政府业务单位路面结冰、积雪。

“弱势”家庭安全。

街道,环卫,三、框架设计-技术路线,先进传感器,泛在的物联网,统一的物联网,大数据分析、,面向服务,三、框架设计-系统架构,NB-IoT/4G/网格图像光纤,物联网基础平台,数据应用平台,智慧海淀城市安全运行物联网平台,城市公共服务企业,政府各业务单位,群众、社会媒体、社会服务企业资源等,社会资源信息、政府共享数据等,感,传,知,用,海淀网格图像系统,数据交换中心平台开发放算法平台,三、框架设计-产品支撑,市场成熟产品,有害气体传感器燃气泄漏传感器噪声传感器路面结冰传感器空气质量传感器,自主创新产品,液位传感器压力传感器燃气传感器紧急求助按钮垃圾桶空/满传感器垃圾回收登记终端统一物联网平台大数据挖掘算法,01燃气泄漏场景,02有限空间场景,03市政管线场景,04城市消防场景,05交通场景,06环境气候场景,07“弱势”家庭场景,四、试点项目内容,08餐余垃圾回收场景,四、试点项目内容-需求分析,井下作业有害气体中毒,燃气管泄漏至邻近电气管井引发爆炸,燃气管泄漏引发火灾,供水管泄漏引发路面塌陷,井盖丢失引发交通事故,暴雨引发雨水井偏移,四、试点项目内容-需求分析,消火栓无水,路面积水,路面结冰,空气质量,“弱势”家庭安全,塌陷,塌陷桥梁受损,沉降,撞击,四、试点项目内容-燃气泄漏场景,工作湿度：

95%RH（无冷凝）；防护等级：

IP65（需升级至IP68）；,防爆等级：

ExdibIIBT5Gb,场景对象,监测内容,业务呈现,产品介绍,产品图片,产品参数测量范围：

0100%LEL；测量精度：

3%FS；电池续航时间：

6个月（60分钟采集上传一次）；数据采集周期：

60min（可在5min1440min之间配置）支持GPRS/433MHz/NB无线通讯；工作温度：

-2050；,城市燃气井（室）、临近燃气井的电力井。

有限空间内燃气浓度值。

当检测到燃气达到爆燃值时，自动启动应急预案，如通过微信公众号、短信、广播电台等途径通知群众。

（人工智能）,预警结果由平台自动推送给燃气单位。

（人工智能）,每小时检测1次空间内燃气浓度，根据燃气浓度的时间变化，计算分析出燃气浓度变化趋势。

（感知与分析）根据燃气浓度变化趋势，结合天气、历时数据，计算分析燃气浓度达到爆燃值时间。

（多维大数据分析）,四、试点项目内容-有限空间场景,场景对象,产品介绍,产品图片,产品参数工作环境：

温度：

-2050湿度：

（1595）%（不结露）压力：

（86106）KPa；输入电压AC220V15%，频率50Hz，功率70W；硫化氢（H2S）量程：

0-100ppm，误差：

5%FS；一氧化碳（CO）量程：

0-2000ppm，误差：

5%FS氧气（O2）量程：

0-25%VOL，误差：

5%FS；甲烷（CH4）量程：

0-100%VOL，误差：

5%FS；防水、防尘；市电供电（AC220V20%，50Hz）。

排污井、雨水井、电力井、燃气井等。

监测内容窖井内的有毒有害气体监测，包括：

硫化氢浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、甲烷浓度。

业务呈现,当检测到有害气体中甲烷浓度达到爆燃值时，自动启动应急预案，如通过微信公众号、短信、广播电台等途径通知群众。

（人工智能）,定时检测窖井内有害气体浓度，根据有害气体浓度的时间变化，计算分析出有害气体浓度变化趋势。

（感知与分析）根据有害气体浓度变化趋势，结合天气、历时数据，计算分析有害气体浓度达到警戒值时间。

（多维大数据分析）预警结果由平台自动推送给相应的排水、电力、燃气单位。

四、试点项目内容-有限空间场景,场景对象,业务呈现,产品介绍,产品图片,雨水井。

监测内容窖井内的水位高度监测。

产品参数水位量程：

0-7、10、20、35、70、100米；水位精度：

0.5%FS、0.1%FS（可选）；稳定性能：

0.05%FS/年；0.1%FS/年；存储容量：

4M、8M、16M、32M（可选）；电池容量：

20AH；电池寿命：

2-5年（视数据上报频率）；防护等级：

IP68；工作温度：

-1080；安装方式：

水位检测部分投入式，无线通信部分壁挂式。

定时检测雨水井内水位高度，根据水位高度的时间变化，计算分析水位高度变化趋势。

（感知与分析）根据水位高度变化趋势，结合天气、历时数据，计算分析水位高度达到警戒值时间。

（多维大数据分析）预警结果及报警结果由平台自动推送给相应的排水单位。

四、试点项目内容-有限空间场景,场景对象,业务呈现,产品介绍,产品图片,产品参数,各类市政窖井盖。

监测内容监测井盖是否发生位移、倾斜。

辅助功能：

井盖权属掌握、各单位通过井盖对管线进行资产管理。

伺机监测窖井盖位移、倾斜状态，当井盖发生位移或倾斜时，产生报警数据。

（人工作业前后需修改为“作业”状态）。

传感器将报警数据结果推送给物联网安全运行平台，平台将报警结果推送给窖井权属的公共服务单位。

水位量程：

0-7、10、20、35、70、100米；水位精度：

0.5%FS、0.1%FS（可选）；稳定性能：

0.05%FS/年；0.1%FS/年；存储容量：

4M、8M、16M、32M（可选）；电池容量：

20AH；电池寿命：

2-5年（视数据上报频率）；防护等级：

IP68；工作温度：

-1080；安装方式：

水位检测部分投入式，无线通信部分壁挂式。

井盖位移、倾斜报警后，平台自动启动应急预案，如推送给微信公众号、短信、广播电台等途径通知群众，直到井盖恢复。

（人工智能）,四、试点项目内容-市政管线场景,场景对象,业务呈现,产品介绍,产品图片,产品参数,热力及供水管线泄漏监测。

监测内容监测压力水管是否发生泄漏，并确定泄漏位置。

每天夜间上传1次管道泄漏监测数据，由平台分析管道是否泄漏及分析泄漏位置。

当平台判断管道发生泄漏时，平台将结果，平台将报警结果推送给窖井权属的公共服务单位。

支持GPRS/Lora无线通讯/NB；工作温度范围：

-2070；电源：

7.2V不可充电锂电池；测量噪声范围：

0-5000mg；探头安装方式：

磁铁吸附；工作时间：

3年（工作时长：

0.5小时/天，数据上传频率：

1次/天）；防护等级：

IP68。

四、试点项目内容-市政管线场景,漏点导航,确定大致漏点,确定精确位置,新一代相关仪,监测内容,业务呈现,热力及供水管线。

场景对象,相关仪和噪声记录仪功能的综合构成，通过检测漏水噪声，记录仪可以快速计算出漏点的确切位置。

作为压力水管日常巡检及应急泄漏精确定位的移动监测设备。

GPS直接导航至漏点，无需夜间工作，可精确测量泄漏点。

四、试点项目内容-市政管线场景,场景对象城市排污管、雨水管。

监测内容相关仪和噪声记录仪功能的综合构成，通过检测漏水噪声，记录仪可以快速计算出漏点的确切位置。

业务呈现作为排水管日常排水流量检测的移动设备。

可监测排水的流量，可用于水道流量评估及城市排水能力研究。

四、试点项目内容-城市消防场景,场景对象,业务呈现,产品介绍,产品图片,产品参数,城市消火栓、消防水箱。

监测内容监测消火栓压力是否正常，监测消防水箱液位是否过低。

定期监测消火栓、消防水箱压力及水位，监测到的数值实时传输给平台。

当监测到的数值低于预设阀值时，平台将报警信息推送给消防、自来水单位。

平台可计算出“故障”消火栓附件正常压力消火栓的位置信息，信息可通过微信公众号、软件平台开发对接形式提供给,消防单位。

无线网络：

NB-IoT；工作温度：

-3080；量程范围：

0-50Mpa；精度：

5%；电池：

DC3.6V/9Ah大容量锂电池；功耗：

30分钟进行一次数据上报，电池使用时长可达2年。

消防水箱液位过低时，可自动联动本地消防水泵启动注水。

（人工智能）,（人工智能）,四、试点项目内容-交通场景,场景对象,业务呈现,产品介绍,产品图片,产品参数,城市低洼路段、桥梁涵洞。

监测内容积水深度监测。

定时监测城市低洼路段、桥梁涵洞积水积水深度，根据积水深度的时间变化，计算分析出有积水深度的变化趋势。

通信网络：

GPRS/CDMA/4G网络、INTERNET公网（监测中心绑定固定IP）、网格图像光纤等；监测设备：

道路积水监测终端；现场仪表：

超声波水位计、电子水尺（投入式水位计）、LED情报板等。

根据积水深度的变化趋势，结合当前雨量变化趋势，结合历时数据，计算分析出积水深度达到预警值的时间。

（多维大数据分析）当平台计算出积水深度达到警戒值时，平台产生报警。

预警、报警信息。

（人工智能）平台可将报警、预警信息自动推送给城市排水、交通等单位，可联动网格图像系统弹屏显示附近实时画面，可推送给交通电台、相关微信号、导航地图等，提醒广大群众出行。

（人工智能）,四、试点项目内容-交通场景,场景对象,产品介绍,产品安装图片,桥梁。

监测内容桥梁健康监测，包括：

结构变形监测、结构应力监测、结构动力性能监测、裂缝监测、环境参数监测。

业务呈现,对桥梁健康进行可视化（GIS+BIM）管理，显示桥梁日常状态或异常报警。

为桥梁日常维护提供信息检索、维修、数据采集、统计分析、巡检、预案、工单等业务支撑。

自动实时监测环境条件和桥梁响应并直观显示结果，尤其在突发事件中，能第一时间获取桥梁运营状态信息（及时）；识别结构损伤并对结构异常反应紧急报警（自动报警），启动应急处置预案；跟踪结构状态变化趋势为大桥养护管理决策提供依据，为桥梁全寿命周期安全管理提供大数据支撑（长期连续）；,四、试点项目内容-交通场景,西翠桥桥梁健康监测传感器安装位置示意图,产品布置图案例方案产品安装图片桥墩沉降监测、桥梁振动监测、桥梁挠度监测、桥梁载重监测、桥梁水位监测、桥梁环境监测、桥梁监测供电系统、桥梁视频监测、桥梁水位监测。

方案配置清单,四、试点项目内容-环境气候场景,业务呈现,场景对象冷点路面。

监测内容路面结冰。

实现方式利用网格图像（雪亮工程）基建设施（网+电+杆），加装“路面温度、湿度遥测传感器”。

根据“热谱地图”和“基准站路面温度”，推算巡线路网结冰状态。

将实时推算结果（绿色：

无结冰；黄色：

可能结冰；红色：

有结冰），在GIS地图上呈现。

推测到路面可能结冰，平台自动将预警结果（甚至网格图像）推送给环卫、交通等相关单位，可通过平台对接或微信公众号等方式实现。

（感知与分析）产生结冰预警后，如通过推送给微信公众号、短信、导航地图、广播电台、联动前端LED显示屏等途径通知群众，直到预警恢复。

（人工智能）产品安装实例,四、试点项目内容-环境气候场景,场景对象,业务呈现,城市空气质量。

监测内容PM2.5、臭氧、二氧化硫、PM10、二氧化氮、一氧化碳。

实现方式,定点监测：

采集点密度：

1个/km2。

高点部署、地面部署，形成立体监控数据，推导出污染物厚度。

移动监测：

场景一，在空气污染预警期间，针对建筑工地、生产企业、汽修厂等空气污染源的临时布控。

初期12小时完成监测装置部署与实时数据并网。

场景二，车载户外空气质量移动采集，实时绘制巡逻区域空气污染浓度分布地图，对于局部空气污染源进行高效排查和取证。

例如，夜间煤改电落实情况巡查等。

产品安装实例,四、试点项目内容-“弱势”家庭场景,监测内容,实现方式,场景对象业务呈现,“弱势”家庭。

紧急求助、厨房燃气泄漏、家庭火灾。

利用物联网紧急求助按钮，实现“弱势”家庭在医疗、生活方面的应急求助。

紧急报警按钮，具备三种类型事件求助，求助信息可推送至“弱势”家庭监护人手机，或推送至物业值班室居民求助显示屏上。

产品介绍,紧急求助按钮,可燃气体探测器,火灾烟感探测器,可燃气体探测器，检测到房间内烟雾浓度超标时，联动本地声音警报，并可联动家庭人员手机通知。

（人工智能）可燃气体探测器，检测到房间内烟雾浓度超标时，联动本地声音警报，并可联动家庭人员手机通知。

（人工智能）,利用物联网可燃气体探测器，监测“弱势”家庭是否存在燃气泄漏问题。

（感知与分析）利用物联网可燃气体探测器，本地监测家庭是否发生火灾险情。

（感知与分析）,（人工智能）,四、试点项目内容-餐余垃圾回收场景,场景对象餐余垃圾回收。

监测内容垃圾桶填满、回收过程登记。

实现方式,利用微波传感器，监测餐余垃圾是否装满。

利用“餐余垃圾回收智能巡检移动”终端，实现垃圾回收过程的登记工作。

“餐余垃圾回收智能巡检移动”终端具备：

GPS技术、视频拍照、语音记录、文字记录、NFC打卡等技术实现。

业务呈现在软件平台或智能终端设备上，实现对城区定点餐余垃圾桶的可视化管理，包括垃圾桶位置、垃圾桶空满、垃圾桶的倾倒及巡检登记（NFC/二维码+照片/文字/语音）等。

产品介绍,对垃圾桶数量、空/满、位置、倾倒、巡检等形成的大数据信息进行统计分析、深度挖掘，形成垃圾回收情况、异常情况、片区倾倒工作量等的信息主动推送与分析，为管理者提供决策数据支撑。

餐厅定点垃圾桶,垃圾高度传感器,登记,日常巡检,GPS,餐余垃圾回收综合管理平台,四、试点项目内容-软件界面,基于GIS的可视化四色预警,基于GIS的可视化预警、报警,各类管线的分层管理,数据的统计趋势分析,01窄带物联网,02微机电系统,03人工智能,五、特色优势,五、特色优势-窄带物联网,NB-IoT：

覆盖能力强，终端功耗低，能够较好的支持对广度、深度覆盖要求高、电池续航要求高的业务。

蜂窝物联网（NB-IoT）,相比于2G基站，覆盖能力强20dB，可以多穿透2堵墙。

2017年底在北京主要区域建设NB-IOT蜂窝物联网，覆盖总面积1961平方公里,网络覆盖情况,低功耗：

基于AA电池，使用寿命可超过10年,性能优势,大连接：

单个NB-IOT基站小区内可承载50K+用户,覆盖广：

解决传感器数据传输链路问题。

低功耗：

实现传感器通讯模块可通过电池供电。

信号强：

保障数据通讯可靠。

大接入：

适用于城市物联网大量的传感器接入。

五、特色优势-微机电系统,Mems力学传感器,Mems电学传感器,Mems磁学传感器,Mems热学传感器,Mems光学传感器,Mems声学传感器,Mems气体传感器,Mems湿度传感器,Mems离子传感器,Mems生理量传感,Mems生化量传感,Mems物理传感器,Mems化学传感器,Mems生物传感器,MEMS：

即微电子机械系统，微机电系统是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

体积小、重量轻：

利用MEMS技术，微传感器封装后尺寸为毫米级，重量几克几十克。

功耗低：

传感器能耗低，解决了传感器使用电池供电难题。

性能好：

不易受到外界干扰。

Mems传感器,五、特色优势-人工智能,人工智能,自主智能,群智开放,人机协同,深度学习,跨界融合,新一代人工智能发展规划中提到“它呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放和自主智能的新特点”。

新一代的人工智能主要是大数据基础上的人工智能，人工智能是指使用机器代替人类实现认知、识别、分析、决策等功能。

特点分析深度学习人工知识表达到大数据驱动的知识学习技术。

深度学习模型需要大量的训练数据，有些领域，采用传统的简单的机器学习方法，可以很好地解决了，没必要非得用复杂的深度学习方法。

跨界融合环境数据转向跨环境的认知、学习、推理。

指大数据的“多维度”与“时效性”，对跨环境数据的采集和计算预测。

人机协同人机、脑机相互协同和融合。

群智开放大数据的群体智能，它可以把很多人的智能集聚融合起来变成群体智能。

组建一个开放的专家库，根据各类业务及环境自动提供相应的决策。

自主智能拟人化的机器人转向更加广阔的智能自主系统。

城市大脑的发展趋势是不断的向系统自主运行，减少人工参与的方向发展。