1、智慧城市統一感知中心研究1城市感知中心的整體架構    城市傳感網要賦予城市靈敏、高效、泛在的感知能力，需要建立覆蓋城市的信息采集、信息交換和信息服務的感知系統，構筑感知網，建設數據采集與匯聚軟硬件體系，傳感網信息采集與交換平臺，制定物聯網信息交換標準。    智慧城市統一感知中心總體架構如圖1所示。    1.1覆蓋城市區域的傳感器網絡    建設城市傳感網，滿足智慧交通、智慧環保、智慧城管、智慧公安、智慧物流、智慧旅游等城市功能的需求，覆蓋公共室外區域、公共室內

2、區域和私領域，監測公共區域的環境，感知人、車的活動。    1.2數據采集與匯聚體系    城市傳感網數據采集與匯聚體系，支持不同廠商、不同用途的傳感器。傳感器數據的采集和輸出接口千差萬別，需要研制高效率和低成本的傳感器網關設備，實現感知數據向數據中心的匯聚。    1.3物聯網信息采集與交換平臺    建立統一的物聯網信息采集與交換平臺，支持感知信息的應用系統間共享服務，為應用系統內部和應用系統之間的信息融合和協同運作，提供數據支撐。 

3、0;  1.4數據采集與交換標準    在海量異構數據的采集與交換中，標準發揮很重要的作用。通過匯聚異構、多維、海量、多時相和多觀測模型的信息，實現各種通信標準的互聯互通，以及不同數據格式的轉換，利于對數據實現分類管理。    2感知中心的關鍵技術    智慧城市統一感知中心主要有信息獲取層、信息傳遞層、信息服務標準層和應用服務層構成，每一層都有相應的關鍵技術支撐中心的運行和維護。    2.1信息獲取層  

4、0; 信息獲取層對應城市物聯網的感知層，物聯網的皮膚和五官即識別物體，采集信息。首先通過傳感器、數碼相機等設備采集外部物理世界的數據，然后通過工業現場總線、藍牙、紅外等傳輸技術傳輸數據。感知層所需要的關鍵技術包括檢測技術、短距離無線通信技術等。    城市傳感網的信息獲取層可以分為專用感知、視頻感知、ETC感知、手機感知等。    （1）專用感知    傳感器技術。傳感技術同計算機技術與通信技術一起被稱為信息技術的三大支柱。按仿生學觀點，傳感器就是“感覺器官”。微型無線傳感技術以及以此組成的傳感

5、網是物聯網感知層的重要技術手段。    射頻識別技術（RFID）。屬于物聯網的信息采集層技術。在國內，RFID已經在身份證件、電子收費系統和物流管理等領域有了廣泛的應用。雖然RFID技術市場應用成熟，且標簽成本低廉，但RFID一般不具備數據采集功能，多用來進行物品的身份甄別和屬性的存儲，且在金屬和液體環境下應用受限。    微機電系統（MEMS）。微機電系統（MicroElectroMechanicalSystems，簡稱MEMS）是指利用大規模集成電路制造工藝，經過微米級加工，得到的集微型傳感器、執行器以及信號處理和控制電路、接口電

6、路、通信和電源于一體的微型機電系統。    MEMS技術近幾年的飛速發展，為傳感器節點的智能化、小型化、功率的不斷降低制造了成熟的條件，目前已經在全球形成百億美元規模的龐大市場。近年更是出現了集成度更高的納米機電系統（Nano-ElectromechanicalSystem，簡稱NEMS）。具有微型化、智能化、多功能、高集成度和適合大批量生產等特點。MEMS技術屬于物聯網的信息采集層技術。    全球定位系統GPS。GPS（GlobalPositioningSystem）是具有“海、陸、空”全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航

7、與定位系統。GPS由空間星座、地面控制和用戶設備等三部分構成。GPS測量技術能夠快速、高效、準確地提供點、線、面要素的精確三維坐標以及其他相關信息，具有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，廣泛應用于軍事、民用交通(船舶、飛機、汽車等導航、大地測量、攝影測量、野外考察探險、土地利用調查、精確農業以及日常生活(人員跟蹤、休閑娛樂)等不同領域。GPS作為移動感知技術，是物聯網延伸到移動物體采集移動物體信息的重要技術，也是物流智能化、可視化和智能交通的重要技術。    （2）視頻感知    智能視覺物聯網它是未來物聯網中重要組

8、成部分，對視覺感知范圍內的人、車或其他物件等目標賦以“身份”標簽，并識別目標的實際“身份”。利用網絡化特點對大范圍中的目標標簽進行關聯，有效地分析目標標簽物體的實時狀態，感知各類異常事件，就異常事件的發生向相關受體提出自動警示。    其典型應用包括面向公共安全的物聯網“三網合一”人臉識別系統平臺（針對“人”類型的視覺標簽），其中“三網合一”融合電信網、互聯網、電視網，它支持移動終端、固定終端、視頻終端的視覺或圖像設備，實現反恐身份識別、電子商務、身份管理。在智能交通領域的應用（針對“車”類型的視覺標簽），包括車輛規章管理等。未來發展的更高境界是智能視覺物聯網綜合

9、應用系統平臺。    （3）ETC感知與車聯網    智能交通系統是利用現代信息技術為核心，利用先進的通訊、計算機、自動控制、傳感器技術，實現對交通的實時控制與指揮管理。交通信息采集被認為是ITS的關鍵子系統，是發展ITS的基礎，交通智能化的前提。無論是交通控制還是交通違章管理系統，都涉及交通動態信息的采集，交通動態信息采集也就成為交通智能化的首要任務。    （4）手機感知    基于便攜式移動終端的虛擬地理環境協同感知兼有傳統CSCW（Computer

10、SupportCooperativeWork）和MobileGIS的優點，不僅使群組協同方式有了更多、更靈活的選擇，同時也使得各用戶對虛擬地理環境的認知跳出了第一人稱（firstperson）視點的局限，在移動性的基礎上，為用戶提供了多樣化感知和適應技術，使得協作更加自然、流暢，實現人人都是傳感器，人人都是信息機。因此，基于便攜式移動終端的虛擬地理環境和社會性對協同感知與服務提出了更高的要求。    （5）其它    城市感知中心的信息獲取層除上述方式外，也存在專業部門或機構的車載機動信息獲取手段，如各類執法車，以下描述三類

11、執法車得數據采集方法。    路政執法車的數據采集    攝像及圖像采集系統：車頂配置攝像機，具有防水和紅外夜視和被變焦功能，在無光的條件下可以觀察景物，實現抓拍。對檢測現場實時監控，檢測全過程連續錄像及存儲、備份（預留專用接口、端子）。車載云臺攝像機：云臺控制可360度無限位旋轉，仰視角度無盲點，通過同軸電纜將采集的模擬視頻信號輸入到無線編碼器上。    流動執法車的數據采集    攝像設備采集視頻信號傳給筆記本電腦和車牌識別主機。當車輛經過激光測速儀時，測速儀判

12、斷是否超速，若超速，則控制攝像機進行違章證據捕捉。    另一路信號有車牌識別主機進行車牌識別功能，隨后將結果傳輸給執法軟件系統，系統記錄信息，并與數據庫中的車牌進行對比。    土地監察執法車的數據采集    由PDA（含CDMA無線上網模塊），高精度GPS移動站，實地可查軟件組成實地核查系統，能以土地利用現狀數據、地圖、遙感影像數據作為地圖數據，實現地類圖斑或宗地信息的快速采集、顯示及發送。由車載工業控制機，車載信息服務軟件實現對土地利用現狀數據，基本農田保護數據，土地利用規劃數據，遙感影像

13、數據等數據的采集。點擊查看原圖    2.2信息傳遞層（見圖2）    信息獲取層獲取的信息，首先要進入數據網絡。傳感器的數據傳輸通道千差萬別，但是在大規模應用條件下，都會通過網關設備，將專用通道上的數據送入公共數據網（IP網）的數據存貯服務器。比較重要的網關設備有無線傳感網的網關即WSN網關，由于通信技術、芯片技術的進步，很多的傳感器直接通過WiFi或者3G網絡，也可以快速將數據回傳。    若要實現不同感知網絡的協議接入和解析，按照應用的場景既可以是某種特定的協議，也可以是某幾種協議的組合，

14、甚至可以通過外插模塊實現多協議的擴展，達到融合接入的能力，這一點在公共服務應用領域尤為重要。    2.3信息服務標準層    在物聯網背景下，邊緣操作的設備正在從嵌入式系統演變為物理網絡，網絡使得物體綜合了計算過程和認知過程。認知裝置、嵌入式計算機和網絡，可以通過反饋回路監視和控制物理過程，反過來，物理過程也影響著計算和認知過程。這種物理計算和認知裝置的集合（無線傳感器網絡、移動電話、嵌入式系統、嵌入式計算機、微型機器人等），為網絡提供了新的設計機遇和挑戰，也需要一些新的研究以解決數據和信號處理技術問題。 

15、60;  虛擬世界和支持Web驅動的物體的典型特征是具有設備模型異質性、通信和認知能力，這種異質性帶來了不同的執行模型：同步的、異步的、實時的和非實時的，也帶了同步和異步兩種通信模式，以及實時處理的調度方法。    2.4應用服務層    應用服務層提供標準化的接口為智慧城市的各類應用提供服務。可以接受任何安裝有協議驅動程序的設備發送的數據。在網絡應用層支持的協議包括BACnetI/P、Modbus（ASCII、RTU、TCP、UDP）、OPCDA、1-wire、SNMP、SQL、HTTP、POP3、NMEA018

16、3、MBus、DNP3、OpenV、網絡攝像、vmsta（虛擬內存統計），底層則支持眾多硬件供應商開發和使用的專有協議。甚至支持虛擬數據源，可用于生成基準數據或測試。另外，依據規則添加新的協議。    3城市感知中心的核心    3.1物聯網網關    傳感器信息交換與共享平臺主要包括協議轉換和控制模塊、協議適配模塊。協議轉換和控制層。這一層的模塊提供從感知網絡到電信網絡的協議轉換，將協議適配層上傳的標準格式的數據統一封裝，將廣域接入層下發的數據解包成標準格式數據；同時內建管理協議，實

17、現與管理平臺的協議對接，實現管理協議的解析并轉換為感知層協議可以識別的信號和控制指令。位置信息融合模塊，可以對多源的位置信息執行校準，也執行泛在信息與全息信息的融合，位置信息輸出模塊輸出統一的位置信息。    協議適配層。定義標準的感知層接入標準接口，保證不同的感知層協議能夠通過適配層變成格式統一的數據和信令。位置信息提取模塊可以提取感知信息中的位置信息。    3.2信息交換與共享平臺    城市感知中心收集的感知數據，必須通過數據處理和交換，以服務形式，提供給智慧城市的應用服務。 

18、   管理系統用戶分為管理員和普通用戶，管理員可以進行用戶管理以及其他模塊的管理，普通用戶只能擁有比管理員更小的權限。點擊查看原圖    信息交換與共享平臺的功能模塊結構圖如3所示。其主要功能包括，觀察列表：快速準確評估系統的狀態，可以查看點設備詳細信息。圖形視圖：通過上傳背景圖片，可以通過圖片來關聯點設備，顯示點設備信息。警報器：顯示用戶的操作，記錄用戶從登錄系統到退出系統的所有操作情況。報告：可以生成數據點的相關報，生成報告后，可以導出數據，導出事件，導出用戶注釋等。事件處理器：顯示新建的事件，包括點事件、定時事件、組件事件、數據源事件、發

19、布者事件、系統事件和審計事件。數據源：在這里可以先選擇協議，再建數據源，保存之后可以建數據點。    3.3物聯網控制臺    智慧城市統一感知中心必須配置基于統一服務的城市物聯網控制臺，是城市運行狀況的信息匯聚點，中心控制臺可以全景式顯示城市系統運行狀況，可視化圖形和增強現實技術在信息空間中，完整的實時重現城市的活動。可以與城市應急指揮中心按照需求對接，相互支撐，確保城市的健康、安全、平穩的運行。借助移動互聯網能夠，城市感知中心可以授權手機、平板電腦，成為分級分區域的移動控制臺接入點。點擊查看原圖  &

20、#160; 4城市感知中心的運維    科學規范的智慧城市傳感網運行維護體系（見圖4）是信息化建設健康發展的保障。運行維護平臺建設主要包括設備資產管理、運行環境管理、安全管理、網絡管理、應用系統管理和數據中心管理等六部分內容。    4.1設備資產管理系統    主要包括硬件設備與感知設備日常維護；設備遷移、添加、更改；硬件性能測試；故障診斷及排除等。    4.2運行環境管理系統    運行環境管理為全市傳感網信息化工程所涉及到的重要機房內的動力、空調、防雷、消防、監控、門禁等環境管理系統進行規范管理保障系統運行的高可靠性。    4.3安全管理系統    為在系統網絡上建立比較完整的安全防護體系，為業務應用系統提供安全可靠的網絡運維環境；實現多級的安全訪問控制功能；實現對重要信息的傳輸加密保護；建立安全監測監控系統；建立系統網絡全方位