智慧城市大脑规划与设计方案

新型智慧城市大脑规划建设方案新型智慧城市大脑分析解决方案大脑智慧城市大脑规划与设计方案目录CONTENTS1智慧城市大脑综述2智慧城市大脑总体架构3智慧城市大脑演进路线4智慧城市大脑建设实施5智慧城市大脑治理01政策背景02技术发展背景1智慧城市大脑综述一、背景-政策背景人工智能自主智能群智开放人机协同深度学习跨界融合特点分析《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。深度学习跨界融合人机协同群智开放自主智能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。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、脑机相互协同和融合。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。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。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-IoT•LoRa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。01建设理念02建设思路03建设原则03建设步骤2智慧城市大脑总体架构二、建设思路及原则-建设理念消防小脑城市安全运行小脑交通小脑环保小脑平安小脑政务小脑教育小脑医疗小脑城市数据大脑统一整合数据平台数据存储平台数据交换平台数据共享服务平台城市大脑由一个个可独立运行、思考的“小脑”组成，再将各个“小脑”的数据在“大脑”里进行整合、存储、交换、共享，最终实现数据的可视化以辅助人工决策和数据的人工智能以实现机器决策。二、建设思路及原则-建设理念城市各类子数据资源子平台城市小脑城市大脑信号灯平台指挥调度平台车籍管理平台驾驶员管理平台驾驶员管理平台交通环卫平安消防医疗教育政务城市运行信号灯平台指挥调度平台网格图像平台应急指挥平台医疗卫生平台教委平台证件办理平台登记备案平台行政审批平台视频监控平台教委安全平台燃气平台排水平台电力平台自来水平台热力平台照明平台政府投资物联网垃圾回收平台环保环境监测平台污染排放平台市政卫生平台统一整合数据资源平台数据存储清洗平台数据资源交换平台数据共享服务平台城市大脑框架二、建设思路及原则-建设理念末梢神经（感知层）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）本次城市安全运行物联网试点项目，遵循“城市大脑”理念，打造智慧XXX安全运行物联网试点项目的城市小脑，建成一套完善的“感”“传”“知”“用”城市小脑架构。城市小脑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、Rola），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。城市运行管理燃气泄漏监测、有限空间及管线监测。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区的科技创新中心战略。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3智慧城市大脑演进路线三、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城市公共服务单位路面结冰、积雪。希望借助物联网提升管理水平。涵洞路面、低洼路面积水。桥梁健康。交通热力关注实施细节：安装、维护、稳定性、业务对接。业务提升需求安全提升需求政府业务单位“弱势”家庭安全。街道环卫三、框架设计-技术路线先进传感器•以NB-IoT通讯加自带电池的MEMS传感器为主，合理的应用在各类场景，形成城市安全运行的神经元。泛在的物联网络•以NB-IoT为主，网格图像光纤、4G网络为辅，形成城市泛在的城市安全运行神经网络。统一的物联网平台•对各类场景进行统一平台管理，实现夸平台、夸场景的统一协调底层核心。大数据分析、挖掘•对多位数据进行分析、挖掘，形成由应急处置向风险管理转变的城市安全运行模式。面向服务•实现传统的数据可视化向直接服务的应用转变。三、框架设计-系统架构放燃气泄漏场景传感器有限空间场景传感器市政管线场景传感器城市消防场景传感器城市交通场景传感器环境气候场景传感器弱势家庭场景传感器NB-IoT/4G/网格图像光纤物联网基础平台开发算法平台数据交换中心平台数据应用平台XXX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XXX网格图像系统三、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08餐余垃圾回收场景4智慧城市大脑建设实施四、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桥梁受损路面积水路面结冰空气质量“弱势”家庭安全塌陷塌陷沉降撞击四、试点项目内容-燃气泄漏场景测量范围：0~100%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5min~1440min之间配置)支持GPRS/433MHz/NB无线通讯；工作温度：-20℃~50℃；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。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。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。预警结果由平台自动推送给燃气单位。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）（人工智能）（多维大数据分析）（感知与分析）四、试点项目内容-有限空间场景工作环境：温度：-20℃～50℃湿度：(15～95)%（不结露）压力：(86～106)KPa；输入电压AC220V±15%，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（AC220V±20%，50Hz）。场景对象监测内容业务呈现产品介绍产品图片产品参数排污井、雨水井、电力井、燃气井等。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。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。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。预警结果由平台自动推送给相应的排水、电力、燃气单位。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）（感知与分析）（多维大数据分析）四、试点项目内容-有限空间场景场景对象监测内容业务呈现产品介绍产品图片产品参数雨水井。窖井内的水位高度监测。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。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。预警结果及报警结果由平台自动推送给相应的排水单位。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：-10~80℃；安装方式：水位检测部分投入式，无线通信部分壁挂式。（感知与分析）（多维大数据分析）四、试点项目内容-有限空间场景场景对象监测内容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。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。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、32