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智慧灯杆系统解决方案



项目概述


发展历史

智慧灯杆是以灯杆为载体,通过挂载各类设备提供智能照明、移动通信、城市监测、交通管理、信息交互和城市公共服务等功能,可通过后台系统进行远程监测、控制、管理、校时、发布信息等网络通讯和信息化服务的道路灯杆。

智慧灯杆发展经历以下过程:

Ø 1.0时代

利用路灯本身的照明节能及控制功能,实现智能化运作。

Ø 2.0时代

集成各种智能化设备达到智慧城市入口的功能,是纳入智慧城市愿景的初步应用。

Ø 3.0时代

逐步将智能化功能向人工智能领域拓展。

背景

智慧灯杆是智慧城市的重要组成部分。而且智慧城市还处于初步阶段,系统构建太复杂,城市灯杆是最佳的一个落脚点。智慧灯杆可以融入信息交互系统和城市网络化管理的监控体系之中,而且作为重要的信息采集载体,灯杆网络可以延伸到综合管理网、安全监控网络、充电桩网络、信息发布网等,实现N+网络合一。

城市土地资源短缺

智慧城市建设,需整合城市空间与土地资源,提升城市环境品质,规范城市公用设施的规划、设计、施工及验收。

公用设施缺乏载体

智慧杆作为统筹性的城市智慧杆基础架构, 联动各行业建立起覆盖范围足够广、功能足够齐全的信息感知网,并充分考虑与城市风貌景观相融合,对杆体、机房、传输管线、电力管线和通信设施进行整网统筹,实现信息基础设施共建、共享、共治。


总体设计


系统架构

建设以智慧灯杆为载体的基础设施系统网络,向网络化、系统化、智能化的转变,实现信息化基础设施的共建、共享、共治。

智慧灯杆系统网络构成

智慧灯杆系统网络由杆体、综合机箱、综合机房、供电系统、接入光缆以及配套管道等设施构成,用以支撑智慧城市信息感知的基础设施网络,通过统一的运维管理平台进行管理,满足智慧城市照明、5G通信、安防监控等各种应用对设备挂载、供电、传输接入等建设需求和维护管理需求。其中:

Ø 智慧杆杆体由杆体、悬臂等部分组成,作为挂载设备的安装载体;

Ø 综合机箱包括杆箱一体化底座式或独立式机箱,内部含光缆终端盒、智能网关、监控单元及交、直流配电单元等设备;

Ø 综合机房为集中放置供电设备、光缆交接设备、各业务需求的接入设备等提供运行环境的场所,可为挂载设备提供集中供电、集中传输接入等服务;

Ø 供电系统由交、直流电源供电设备和供电线路组成,可为机房设备、挂载设备提供交、直流电源和备电服务;

Ø 接入光缆是指杆体至机房接入段的光缆线路,可为智能网关或挂载设备提供上联网络的光纤传输线路;

Ø 配套管道包括布放外电电缆、传输光缆所需要的管道及手孔资源;

Ø 运维管理平台主要对智慧杆及挂载设备进行管理、运行监控、数据运维等。

智慧杆系统网络服务区块

智慧杆系统网络引入服务区块划分的概念,服务区块是智慧杆系统网络的基本组成单元,服务区块可结合城市总体规划及市政道路分布等因素进行划分。每个服务区块由1个专用变压器、1个综合机房以及其管辖的杆件、综合机箱、供电系统、接入光缆、管道等设施构成,可为服务区块内的各种应用设备提供集中安装、集中供电、集中接入传输。

智慧杆系统网络架构示意图如下图所示:

智慧灯杆系统网络架构示意图

智慧灯杆结构

杆体结构

杆体采用分层设计,杆体结构采用以下4个层次进行分层设计:

Ø 第一层(底部):用于充电桩、多媒体交互、一键求助、检修门、配套设备等设施,高度约2.5m以下;

Ø 第二层(中部):用于路名牌、小型标志标牌、人行信号灯、摄像头、公共广播、LED大屏等设施,高度约2.5m5.5m

Ø 第三层(上部):用于机动车信号灯、交通视频监控、交通标志,分道指示标志牌、小型标志标牌、公共WLAN等设施,高度约5.5m8m

Ø 第四层(顶部):用于气象监测、环境监测、移动通信、智能照明、物联网基站等设施,高度8m以上。



挂载方式

智慧灯杆挂载设备方式分为抱箍式、固定式、滑槽式、机架式,有条件地区采用滑槽式。

拓展性

杆体设计充分考虑了未来拓展性,预留有后期功能扩展接口,便于设备的加装、更换、拆卸维护。


挂载设备


挂载设备设计

Ø 挂载设备优化整体设计,采用小型化、减量化设备,颜色与杆体颜色协调统一。

Ø 挂载设备自身防护要求、性能技术要求符合规范要求。

Ø 挂载设备通过连接件与杆体连接,连接件使用滑槽方式,更加稳固、耐用、防盗。

Ø 挂载设备布局充分考虑之间相互影响和干扰,保证各设备正常运行以及数据采集、传输的准确度和安全性。

应用场景配置

智慧灯杆设备挂载充分考虑实际应用场景及功能需求,根据不同应用场景选择不同配置,各场景需求配置表如下:



应用场景

挂载设备

智能照明

视频采集

移动

通信

公共WLAN

交通标志

交通

信号灯

交通

交通执法

公共广播

环境监测

气象监测

一键

呼叫

信息发布屏

(交通)

信息发布屏

(广告)

多媒体

交互

充电

路测

单元

高速公路

快速路

主干路

次干路

支路

立交节点

隧道、

桥梁

停车场

广场、学校、公园

商业

步行街

景区

山地

●宜配置; ○可选配置,应根据具体情况选择; —不宜配置



系统功能


系统硬件功能

智慧灯杆系统通过前端搭载的设施设备及后台系统,实现智慧照明、视频监控、无线网络覆盖、交通管理、信息指示发布、信息交互、环境传感监测、机动车充电等功能中的两种或多种组合。

智慧照明功能

Ø 照明使用发光二极管(LED)灯光源,并采用联网控制技术,实现路灯联网监控;

Ø 照明控制方式采用单灯控制、分组控制和策略控模式,客户可自行根据需求选择。 可根据光照度、经纬度、天气、人流量自动控制照明的开关。


视频监控功能

通过搭载球形摄像头、枪型摄像头等各类视频采集设备,实现无死角连续覆盖;对接公安雪亮工程,公安与物业均可看到视频画面及调用录像。

Ø 智慧安防

实现人脸识别、行为分析、人群预警、流量分析、入侵侦测、徘徊侦测、侦测布控、跟踪联动等功能。

Ø 人工智能

实现一键报警、可视对讲、图像增强、物品遗留、事件跟踪、巡航跟踪等功能。


无线网络覆盖功能

Ø 公共热点

通过搭载公共wifi,实现wifi覆盖、快速定位等功能,并提供其他增值服务项目。

Ø 移动互联网

通过搭载4G5GWLAN等各类网络设备,为居民提供良好的移动网络服务,同时为移动运营商提供设备安装载体,满足智能终端的通信需求。

Ø 物联网

通过搭载射频识别(RFID)、NB-Io等设备,并进行联网通讯,实现设备编码管理定位、云端管理、大数据分析等功能。


信息指示发布功能

Ø 信息发布:

通过显示器在公共场所、集中地发布公益广告和天气预警等信息。

Ø 商业推广

根据区域特点、人流密度,通过广告牌投放商业广告。

Ø 公共广播

通过搭载的设备实现紧急事件广播、广播喊话、声音监听、背景音乐等功能。


环境传感监测功能

Ø 环境监测

通过搭载的环境监测传感器,实现一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、臭氧、PM2.5PM10、噪音、水质等环境参数的监测和报警。

Ø 气象监测

通过搭载的气象监测传感器,实现大气温度、大气湿度、土壤湿度、风速、风向、气压、雨量、紫外线等气象参数的监测和报警。


信息交互功能

通过搭载的人机交互设备,实现一键求助、语音通话、远程视频等功能。


机动车充电功能

Ø 通过杆箱一体化底座式综合机箱内置集成充电模块,实现应急充电;支持扫描充电,简化流程;支持移动支付和云平台管理。

Ø 通过联网实现充电模块设备运行状态的监测、查询及定位等功能。


交通管理功能

Ø 感知交通动态

通过搭载的感知设备监测车流量和人流量,同事接入交通管理平台,实时传递交通状态信息。

Ø 规范驾驶行为

通过搭载交通标志、交通信号灯、交通流检测器、交通执法设备、停车诱导牌等设施设备,引导车辆行驶,解决交通拥堵问题。

Ø 科学出行指引

向车联网行业提供车辆信息推送、停车预约、汽车调度等服务。



系统软件功能

智慧灯杆系统建立统一的运维管理平台,将各挂载设备子系统集成到统一总平台中,实现对各挂载设备的远程集中管理、控制、运行监测、数据分析、查询、定位等功能;协助管理部门实时准确掌握现场情况,有效保障设备的安全运行。

系统管理功能

Ø 组织机构管理

系统平台具备组织机构的资源管理功能,具有组织机构的增、删、改、查功能。

Ø 权限管理

系统平台具有权限管理功能,实现包括市、区的多级管理,实现分权分域。

Ø 备份与日志管理

系统平台具备数据定时备份和日志管理功能。

Ø 租户管理

系统平台具有租户管理功能,实现对智慧灯杆资源租用情况的管理。


资源管理功能

Ø 平台具备智慧灯杆系统资源管理功能,对杆件及各种挂载的设备的信息管理和控制,实时显示相关数据信息,为智慧灯杆系统资源使用情况和后期规划提供基础分析数据。

Ø 系统平台对杆件进行位置信息采集和录入,同事具备对杆件位置进行精准定位功能。



告警监控功能

Ø 平台实时监听告警信息,接收各设备上报的告警和故障通知,并提供故障告警级别分类,能够根据报警级别通过各种方式告知报警信息。

Ø 系统对所有告警及事件(包括传送到信息中心的各类报警、对讲呼叫、应急照明等设备的开启关闭等)记录保存,同时保存事件相关联的视音频信息,并可按事件检索。

Ø 系统对紧急告警及事件设定有应急预案,当事件发生时,通过该预案可以自动执行设备联动控制。

Ø 系统具有策略配置功能,可对不同的告警及事件之间的关联性进行定义,实现告警及事件和设备之间的智能联动控制。


统计分析功能

Ø 系统支持多种报表显示,提供自定义报表开发、报表分类管理、可视化的表单设计工具、数据源定义、格式定义、统计分析和配置管理、报表分类浏览、报表查询和导出等功能。

Ø 系统支持多种分析图表,包括折线图、柱状图、仪表盘、散点图、K线图、饼图、雷达图在内的众多图形工具,能全方位满足不同应用需求。

Ø 系统具备数据分析、管理、可视化功能,支撑各类信息资源的可视化表达和分析。



移动端APP管理功能

系统根据具体应用场景,在移动端设备上提供设备控制、故障定位、系统报警、工单处理、定位导航等功能。



系统安全功能

智慧灯杆运维管理平台具备高度的数据信息安全性,安全范围包括软硬件安全、共享平台安全,平台的共享安全主要是外部业务接入平台所涉及的安全。

系统在共享数据信息的全过程中对数据需求方进行身份鉴别和授权管理,保证数据的真实性、完整性和数据流转过程的安全性。系统同时考虑预留与各应用业务系统、政府系统(如应急系统)等对接接口,便于未来第三方以及管理平台进行数据和服务的调用。

平台系统安全

Ø 系统采用安全认证机制,定义各个模块单元的认证标识,在接入网络内须经认证审核;

Ø 系统采用安全的通讯协议进行认证,保证数据传输的安全性;

Ø 系统安全认证具有审核机制,在获得技术认证和人工审核后才可接入网络;

Ø 系统具有安全风险识别手段,防止恶意入侵和非法篡改;

Ø 系统具有安全审计机制,对接入、运行、变更等可追溯;对网络系统中的网络设备运行状况、网络流量、用户行为等进行日志记录;

Ø 系统具有容错机制,在故障发生后,可以快速恢复;

Ø 针对显示屏等特殊的信息传播设备,系统采用断网离线式操作;信息传播的内容经过相关主管部门的审批后才能发布;

Ø 通过本地之外网络接入的移动设备,系统自动进行安全检查,确保系统安全;

Ø 系统对于有特殊安全性要求的网络,采用外网与互联网逻辑隔离,如使用防火墙或VPN 等边界设备隔离;

Ø 移动设备接入平台后访问的数据防止信息从移动设备上泄露出去;

Ø 系统具备防病毒能力,防病毒软件具备全面查杀病毒,查杀病毒准确无误,管理方便,病毒特征码自动更新、安装简单的特点;

Ø 任何远程登录用户的口令具备有效期,系统自动识别,有效期满则自行作废;

Ø 保证只有授权人员或系统可以访问某种功能、获取业务数据,有非法访问或系统安全性收到破坏时,系统自动告警。

平台共享安全

Ø 系统对数据提供方和数据需求方进行身份及权限验证,避免非法请求;

Ø 系统提供数据传输和加密措施;

Ø 系统自动监控数据交换通道、服务接口的运行情况,出现问题及时告警;

Ø 系统提供审计功能,记录交换服务调用的时间、资源提供方、资源使用方、数据交换及接口调用情况等信息,以支持防抵赖。

平台通信安全

Ø 在系统建设、运行和维护工作中,不允许接入与智慧灯杆不相关的设备;

Ø 智慧灯杆挂载设备的通信采用安全认证机制,定义各单元的认证标识,在接入网络内须经认证审核;

Ø 系统采用安全的通讯协议进行认证,保证数据传输的安全性;

Ø 认证服务端具认证鉴别机制和容错机制,防止非法接入;

Ø 安全认证具有审核机制。在获得技术认证和人工审核后才可接入网络;

Ø 系统具备网络边界安全保护、网络攻击防范子系统等相关安全系统,保证平台的网络安全性;

Ø 实现在远端通过网页或者监控大屏的方式远程访问网络安全监控分析系统,及时发现网络攻击行为,快速定位网络问题。

平台资源安全

Ø 接口实现对外部系统的接入提供企业级的支持,在系统的高并发和大容量的基础上提供安全可靠的接入;

Ø 系统提供完善的信息安全机制,以实现对信息的全面保护,保证系统的正常运行,防止大量访问,以及大量占用资源的情况发生,保证系统的健壮性;

Ø 系统提供有效的系统的可监控机制,使得接口的运行情况可监控,便于及时发现错误及排除故障;

Ø 系统保证在充分利用系统资源的前提下,实现系统平滑的移植和扩展,同时在系统并发增加时提供系统资源的动态扩展,以保证系统的稳定性;

Ø 系统在进行扩容、新业务扩展时,能提供快速、方便和准确的实现方式;

Ø 各种接口方式都保证其接入的安全性,对安全事件可知、可控、可预测,根据接口连接特点与业务特色,制定专门的安全技术实施策略,保证接口的数据传输和数据处理的安全性;

Ø 系统在接入点的网络边界实施接口安全控制,采用传输控制手段降低接口网络负担,提高接口吞吐能力,保证系统的整体处理能力。

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