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基于智慧灯杆的城市物联网信息平台——2018神灯奖优秀技术

基于智慧灯杆的城市物联网信息平台——2018神灯奖优秀技术

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  • 品牌:方大
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综合介绍或申报理由:

浙江方大智控科技有限公司是一家致力于物联网和云计算创新研发产业化的国家高新技术企业、软件企业。公司研发并推广的智慧城市照明智能管理系统,是智慧城市建设中智慧照明平台搭建的重要组成部分和节能减排的重要手段,该系统多项技术位于世界前列,已经推广到全球八十余个国家和二百多个城市,公司与美国卡内基-梅隆大学、浙江大学紧密合作,建有“智能小镇应用示范项目”,智慧灯杆研发中心,并连同美国、澳大利亚、沙特阿拉伯等地建设国际科技合作平台,推进一带一路智慧城市建设。

主要技术参数:

(1)集成LTE或NB-IoT或LoRa微基站的LED灯具;

(2)系统兼容电力载波、无线RF、RS485、2G通信、NB-IoT通信等解决方案;

(3)系统提供WiFi热点覆盖功能;

(4)系统支持环境信息采集、监控探头、告示板/广告板等传感设备和系统的集成;

(5)系统集成智能充电桩;

(6)系统提供应急报警等功能;

(7)硬件支持远程配置、升级与维护;

(8)系统基于云平台架构,支持高并发数据访问;

(9)分布式部署系统,可任意扩展系统容量;

(10)磁贴式功能扩展,并支持第三方系统快速无缝接入;

(11)多种系统安全防护策略,保证软件安全稳定运行;

(12)支持各种大型数据库及数据库集群,数据自动备份;

(13)开机自运行服务,支持全球时区适配及国际化支持;

(14)云服务技术支援及维护。

与国内外同类产品或同类技术的比较情况:

(一)同类项目国内外研究现状和水平
如何更好地管理路灯设施是国内外城市管理的共同课题,随着通信技术的不断发展,路灯管理方式在不断优化改进,从第一代的三遥监控管理,到第二代的单灯监控管理,管理方式从粗放逐渐走向精细。

目前从国外来看,单灯控制已经有一定范围的应用,但因为国外路灯多采用24小时供电方式,不需要三遥系统的支持,而国内路灯采用晚上送电白天断电方式,需要三遥系统支持,所以国外的方案不适用国内。北美的路灯统一采用NEMA接口的光控,单灯控制方案也是以NEMA接口的无线控制为主。 智慧灯杆的研究和试用,国内外几乎是同步。

智慧灯杆,作为智慧城市实现信息采集、信息发布、信息传输不可缺少的最佳载体,具有不可估量的市场前景,不但吸引了传统照明企业(飞利浦、GE、上海亚明、三思等),也得到了IT巨头和电信运营商(爱立信、华为、中兴)的青睐。但是智慧照明和智慧灯杆的研究,方兴未艾,尚处于初级阶段,有不少问题亟待解决:

(1)现有的路灯智能管理系统存在互不兼容、与其他公共设备难以融合的情形,使得用户在考虑采用智能照明控制系统时顾虑重重,直接影响了智慧照明及智慧灯杆的大规模应用。必须研究开放性的标准协议接口,让系统具有标准化、可兼容、可扩展、适用范围广等特点,这样无线Wi-Fi、充电桩、视频监控、环保监测、市民应急报警、雨雪、尘雾、光感传感器等都可以自由接入融合网管设备和智能控制平台,或者与其他功能系统共存于灯杆中,相互联动但互不影响。
(2)目前常用的通信技术包括近距离的WIFI、ZigBee、Bluetooth等无线技术,存在覆盖范围小,可靠性差,移动性差等不足;2G/3G/4G模块,存在芯片成本高,功耗高,连接数少等缺陷;电力载波等私有技术存在速率受限、可靠性和互联互通等问题;
(3)目前各个试点所采用的智慧灯杆,都只是各个应用模块的简单集成,成本居高不下,外形和性能也得不到优化,每个设备都各自带电源,既增加了系统的整体功耗,又降低了智慧灯杆的可靠性。
(4)目前市场上存在一些系统平台使用时需要安装各种设备的软件,比如当灯杆需要摄像、广告、气象功能时,他们就需要安装摄像头的软件,广告屏的软件,气象站的软件等等,客户在使用这些功能模块时,软件需要从一个应用跳到另外一个应用,客户体验效果不理想。

针对上述问题,我们在深入分析智慧照明和智能灯杆的基础上,研究开放的基于灯杆的城市物联网信息管理云平台,实现:
(1)便于第三方合作伙伴的接入;采用灵活组网、高性能、开放构架的IOE物联网解决方案,兼容电力载波、无线RF、RS485、2G通信、NB-IoT通信,LoRa通信等解决方案。
(2)其中值得一提的是,新增的NBIOT通信属于5G的范畴。 NBIOT(窄带蜂窝物联网)是由3GPP(《第三代伙伴计划协议》)标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术,因此得名,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。因其低功耗、低成本、广覆盖、大容量、高稳定性的特点,最近在行业内可谓是风生水起。我们率先在平台上兼容NBIOT,可以说已经在NBIOT的等技术应用的开发上领先于市场。
(3)平台支持智慧城市相关设备接入,便于统一设备和数据管理;研发集成各种信息设备技术创新复合应用的智慧灯杆,包括智慧照明、WIFI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、电动汽车智能充电桩、DSRC车辆监控模块,用于提升交通安全水平等多种功能,研发单一电源给灯杆上所有设备供电,优化设计,实现城市的智慧管理。
(4)我们研发的基于智慧灯杆的城市物联网信息平台采用分布式处理和存储的大数据构架,可扩展系统容量,支持高并发数据访问,实现上亿物联网节点的接入和数据交互。强大的并发数据访问承载能力,使得这套系统平台完全可以承载智慧城市的各项管理功能。
(5)大数据可视化分析:智慧灯杆所采集的各项数据汇总到城市物联网信息平台,可以满足城市管理、公安安全和智能服务等领域的重大应用需求,本项目提出了融合空间信息与抽象信息的自适应视觉感知计算模型和可视化方法,建立起高维信息的视觉转换机制和有效性评测方法;通过构建沉浸式三维时空分析环境来提高人机信息交流带宽和交互的自然性;采用整体理解的思想,形成城市场景临场式分析与推理的计算新模式;支持群体式协同演绎推理,按需主动捕获和分析信息,不断增强准全息计算模型的完整性和精细度;推进人类智能与机器智能的深度耦合,提高对事件分析和预测的精准性。

经济评价分析:

客户收益:
1.城市综合管理
本项目整个系统平台是开放性的,将各项升级扩建的应用子系统进行集成调试,统一接入到基于智慧灯杆的城市物联网信息平台,包括:地理信息、资产管理、工程管理、电缆偷盗报警、视频监控、智能监测报警、车辆GPS定位管理调度等系统。并且预留接口给数字化信息中心,以便日后将智慧照明作为数字化城管建设的一个应用子平台,协助各单位、部门、个人等办公主体高效、有序、全程共享地处理城市照明维护管理日常业务中的各种事件。
2.完善网络信息化建设
智慧照明系统建设利用遍布城市各个角落的路灯杆来实现:城市无线WIFI无死角覆盖、语音广播系统、报警求助系统和电子信息发布平台便于民生信息的发布。
3.空气质量实时监控及多点数据采集
智慧照明系统建设以配电柜作为每个环境监测的数据采集点,通过GPRS技术将城市各个区域的环境、气象信息进行实时监测和采集。
4.城市交通引导及信息查询
集合DSRC车辆监控模块,搭建智慧交通的物联网信息平台,用于提升交通安全水平,改善劣况天气出行、协调车辆行驶、避开紧急状况以及优化出行。
5.市政领域管理
奖井盖、桥梁、防汛、地下管网、自来水、户外广告、停车收费、工地等市政管理区域统一到一个平台上做管理,做到及时响应。
6.城市公共服务平台
与微博、微信等社交网络联动,实现城管网站、热线电话、市民城管通、短信服务、城管岗亭、城管广播集合到一个平台,对市民服务做到一体化管理。
7.智能城市照明管理
采用了智慧照明监控系统,实现节能控制、视频监控、回路控制、单灯控制、节能调光、景观亮化监控,。提高维护效率,减少财政支出,系统建成后,照明设施发生故障会主动告警,不需要管理单位派遣人员进行巡逻排查。由“人找故障”转化为“故障找人”大大减少人员车辆等运维开支。

技术及工艺创新要点:

产品创新点:
1、系统平台可无缝兼容各种通信技术和协议,包括NBIOT/LoRa等无线通讯技术,GPRS和LTE,支持第三方系统快速无缝接入;
2、实现分布式数据处理和存储,可扩展系统容量,支持高并发数据访问,实现上亿物联网节点的接入和数据交互;
3、多种系统安全防护策略,保证软件安全稳定运行;支持各种大型数据库及数据库集群,数据自动备份;
4、集合智慧照明、WIFI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、电动汽车智能充电桩、DSRC车辆监控模块,用于提升交通安全水平等多种功能;
5、同时该系统可实现高达40%的节能率,不仅实现了智慧城市智慧照明,还能完成国家大力提倡的节能减排任务。


实际运用案例和用户评价意见:

国内项目:
Domestic project:
1.沈阳智慧灯杆落地——东北第一个智慧灯杆项目
Shengyang city start the first smart pole project in northeast of china. 
2.杭州下沙物联网应用示范街区
Hangzhou Xiasha district---IOT application demonstration community
NB-IoT网络覆盖,统一搭建平台,主要集成智慧照明、智慧消防、智慧停车位、智慧垃圾桶和智慧井盖系统。
NB-IoT network coverage, set up unified platform, integrate functions of smart lighting, smart fire protection, smart parking, smart garbage can, smart well lid system. 
3.嘉兴智慧城市建设项目
Jiaxing smart city project
项目在2015年互联网大会期间落地,国内最大的LED+智能控制系统改造项目,为嘉兴市打造城市物联网信息平台。
This project has finished during the internet conference in 2015.it is the biggest LED and smart control system renovation project in china, it built a IOT information platform for Jiaxing.
4.三亚“双修双城”
Sanya 
全国第一个双修双城试点城市,统一一个平台系统及监控中心建设,街道亮化控制,楼宇亮化控制,景观亮化控制。目前国内整体统一控制数量最多的城市。
Unify a platform system and monitoring center construction , street lighting control, building lighting control, landscape lighting control. Sanya has the largest control number in China. 
5.福州夜景亮化项目
Fuzhou night scene lighting project 
建设规模:579套柜子配备控制,301套柜子配备景观智慧网关,300套防盗设备,并着重将主城区原四个片区的夜景灯光工程统一对接至同一管理平台,实现“一把闸刀”控制管理(其中原四个片区夜景灯光包含灯光秀部分)
Construction scale:579 sets of electric box with equipmets,301 sets of electric box with smart gateways.300 sets of antitheft devices ,and connect the former night scene control system of Fuzhou main four districts’ to our system. 

国外项目:
Project abroad:
1.澳大利亚智慧路灯项目
Smart street lighting project in Australia
2016年同浙江方大智控科技有限公司在墨尔本合作了4万余盏体量的智慧路灯控制项目,使用智慧照明控制系统平台对路灯进行远程管理和控制,希望在灯杆上集合DSRC车辆监控模块,搭建智慧交通的物联网信息平台,用于提升交通安全水平、改善劣况天气出行、协调车辆行驶、避开紧急状况以及优化出行等功能。
Fonda have finished a project of 40000pcs lamps in Melbourne in 2016.this use fonda’s system to control and manage street lights remotely ,they hope the lamp could integrate DSRC vehicle monitoring module, build IOT information platform for smart traffic to improve the level of traffic safety and the condition of trip during bad weather. 
2.柬埔寨暹粒智慧城市项目
Smart city project in Cambodge 
3.印度尼西亚智慧城市项目
Smart city project in Indonesia?
采用能率的装置,根据道路的行人、车辆流量的需求分时段分区域进行控制,使得城市监控管理、规划管理、工程管理、维护管理实现数字化,以满足日益发展的城市管理的需求。
Control according to human and automobile traffic of different time and area , digitalize monitoring managing ,programming managing, project managing and maintenance managing to meet the demand of city development. 
4.沙特利雅得智慧城市项目
Smart city project in Saudi?Arabia
沙特利雅得是沙特第一大城市,全市在2013年-2015年间将全市6万余路灯全部安装了浙江方大智控科技有限公司城市管理云平台,该平台将这6万余路灯进行集中控制和管理,本次项目中将在原来的基础上升级系统平台为智慧城市物联网平台,并在灯杆上集合视频监控、WIFI、环境监测器、DSRC等功能模块。
Riyadh is the biggest city in Saudi?Arabia, they have installed Fonda SCCS cloud platform for the whole 60000 pcs lamps of their city. Fonda sccs platform could achieve central control and management of these 60000 pcs lamps, this project is to upgrade former platform into smart city IOT platform, and integrate monitoring ,wifi, environment monitoring, DSRC module etc. 


获奖、专利情况:

荣誉:
Honour:
质量管理体系认证证书
Quality management system certification
环境管理体系认证证书
Environmental management system certificate
计算机信息系统集成企业资质肆级
Computer information system integration enterprise qualification
3A信用企业
"AAA"grade credit enterprise
高新技术企业证书
High-tech enterprise certificate.
软件企业认定证书
Software enterprise certificate
浙江省科技型中小企业
Zhejiang Province High-tech SMEs
ROSH认证
Rosh certificate
CE认证
Ce certificate
国家高新技术企业
National high-tech enterprises
软件企业
Software Enterprises
国家科技部颁发全国最具潜力投资项目
The ministry of science and technology has awarded the most potential investment projects in China
国家科技部战略性国际科技创新合作重点专项项目
National science and technology department’s key project of strategic international science and technology innovation cooperation
国家火炬计划产业化示范项目
National demonstration project of torch plan industrialization.
浙江省科学技术厅2018年15项重大科技项目“智能小镇建设应用示范项目”
15 Key projects in 2018 of zhejiang?science and?technology?hall?“Demonstration project of smart town construction application”
浙江省信息经济进步奖 
Zhejiang province advancement award of economy and information.
浙江省“隐形冠军”企业 
Zhejiang province “hidden champion” enterprise
连续两届获得兴发娱乐 神灯奖 
Won Alighting?Award ?two?times?consecutively
OFweek2016最佳智能照明产品奖 
Ofweek2016 Best smart lighting product 
中国照明学会第四届中国LED首创奖 
China LED first prize of 4th China lighting society.
2016年度新产品、新技术和新材料一等奖 
First prize of new product, new technology and new material in 2016
2017中国物联网优秀解决方案成果奖 
Achievement award of China IOT outstanding solution to the in 2017
2017世界物联网博览会银奖 
Silver award at the world IOT fair in 2017
2017年中国通信工业协会“2017中国智慧城市优秀解决方案”奖
China smart city outstanding solution award by China Communication Industry Association
2017年浙商人工智能“最具创新性企业”
Most innovative companies. Award by Zheshang AI in 2017
2017年中国照明学会半导体照明技术与应用专业委员会
China illuminating institute semiconductor lighting technology and application committee.

已获得国内外专利100余项
More than 100 domestic and foreign patents have been obtained.
如发明专利:
patent?for?invention
1.一种电感镇流器气体放电灯的控制器(发明)
Controller of magnetic ballast gas disge lamp (invention)
2.一种电力载波的无源选频放大接收器
A kind of passive frequency-ing amplify receiver based on PLC.
3.一种基于无源选频载波通讯的电缆防盗监控系统
A kind of cable anti-theft monitoring system based on passive frequency-ing of PLC.
实用型专利:
utility patents
1.具有通讯功能的驱动电源以及智慧路灯
LED driver and and smart street lamp with communication function. 
2.一种用于智慧路灯的无线控制系统
A kind of wireless control system which applied in smart street lamp.
3.一种具有远程通信功能的智能驱动电源
A kind of smart driver which have remote communication function.
外观专利:
appearance patent
1.带图形用户界面的电脑(1)
graphical user interface on computer
2.控制器外壳(1)
Shell of controller
软著:
Software copyright
1.方大智控城市智能照明管理系统软件
Fonda city smart lighting management software.
2..软著--隧道照明智控管理云平台
Software copyright-tunnel lighting smart control management cloud platform. 
3.方大智控单灯控制器控制程序软件
Fonda control program software of single lamp controller.