智慧城市总体解决方案(推荐8篇)
“智慧校园”总体规划与子系统建设
设计建议书
贵州镱霖信息技术有限公司
一、现状
目前国内高校通过几年来的信息化建设,已经积累了良好的信息化基础,校园网已经比较完善,在校园网基础上各校都提供了一些简单的应用服务,包括学生上网、邮件服务、视频点播等;各个单体的业务系统也在部门内部开始使用,更多的工作都已经通过计算机和应用系统来完成;学校对计算机的使用水平也逐步提高。随着业务系统的不断建设,系统间的数据共享、流程整合等问题也逐渐凸显出来,各系统面向师生提供服务的要求也越来越高,各高校逐渐的把数字化校园的规划、建设提上了日程,越来越多的学校提出了数字化校园建设的需求。
智慧校园是以网络为基础,利用先进的信息化手段和工具实现从环境(包括实验室、教室、设备等)、资源(如公文、图书、讲义、课件等)到活动(包括教、学、科研、管理、服务、办公等)的全部数字化,在传统校园的基础上构建一个数字空间,以拓展现实校园的时间和空间维度,从而提升传统校园的效率,扩展传统校园的功能,最终实现教育过程的全面信息化,达到提高教育管理水平和效率的目的。
二、设计理念
智慧校园的建设,从全局出发、统一规划,组建一个完整统一、技术先进、高效稳定、安全可靠的基于Internet/Intranet的校园应用系统,实现学校的教学、科研等管理、服务活动的全部过程。整个智慧校园的核心就是数据资源的集成共享;共享数据平台的目标就是为了整个信息系统提供一个稳定、集成、可靠的环境,保证整个新系统中各个业务系统可以充分集成并保持一致。通过预先设计好的共享数据平台将各个不同时期建立的业务子系统进行有机集成,实现整个校园管理的规范化、系统化、一体化。同时在共享数据库的基础上建立面向全校的信息发布和查询。并在这个数据资源共享集成的基础上,针对特定的用户角色,建立一个面向教职工、学生需求的信息服务数据集,提供个人全面的信息服务。最后在共享数据库为学校发展决策积累数据,建立一个面向决策分析支持的主题数据集,在此基础上,可以逐步建立相应的决策分析支持应用。
三、设计方案
3.1 智慧校园基础网络平台 3.1.1 网络架构分析
现代网络结构化布线工程中多采用星型结构,主要用于同一楼层,由各个房间的计算机间用集线器或者交换机连接产生的,它具有施工简单,扩展性高,成本低和可管理性好等优点;而校园网在分层布线主要采用树型结构;每个房间的计算机连接到本层的集线器或交换机,然后每层的集线器或交换机在连接到本楼出口的交换机或路由器,各个楼的交换机或路由器再连接到校园网的通信网中,由此构成了校园网的拓扑结构。
校园网采用星形的网络拓扑结构,骨干网采用万兆速率具有良好的可运行性、可管理性,能够满足未来发展和新技术的应用,另外作为整个网络的交换中心,在保证高性能、无阻塞交换的同时,还必须保证稳定可靠的运行。
因此在网络中心的设备选型和结构设计上必须考虑整体网络的高性能和高可靠性,我们选择热路由备份可以有效地提高核心交换的可靠性。
传输介质也要适合建网需要。在楼宇之间采用1000M光纤,保证了骨干网络的稳定可靠,不受外界电磁环境的干扰,覆盖距离大,能够覆盖全部校园。在楼宇内部采用6类双绞线,其连接状态100m的传递距离能够满足室内布线的长度要求。
3.1.2 设计思路
进行校园网总体设计,首先要进行对象研究和需求调查,明确学校的性质、任务和改革发展的特点及系统建设的需求和条件,对学校的信息化环境进行准确的描述;其次,在应用需求分析的基础上,确定学校Intranet服务类型,进而确定系统建设的具体目标,包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标;第三是确定网络拓扑结构和功能,根据应用需求建设目标和学校主要建筑分布特点,进行系统分析和设计;第四,确定技术设计的原则要求,如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求;第五,规划校园网建设的实施步骤。
校园网总体设计方案的科学性,应该体现在能否满足以下基本要求方面:
(1)整体规划安排;
(2)先进性、开放性和标准化相结合;(3)结构合理,便于维护;(4)高效实用;
(5)支持宽带多媒体业务;
(6)能够实现快速信息交流、协同工作和形象展示。
3.1.3 校园网的设计原则
(1)先进性原则
以先进、成熟的网络通信技术进行组网,支持数据、语音和视频图像等多媒体应用,采用基于交换的技术代替传统的基于路由的技术,并且能确保网络技术和网络产品在几年内基本满足需求。
(2)开放性原则
校园网的建设应遵循国际标准,采用大多数厂家支持的标准协议及标准接口,从而为异种机、异种操作系统的互连提供便利和可能。
(3)可管理性原则
网络建设的一项重要内容是网络管理,网络的建设必须保证网络运行的可管理性。在优秀的网络管理之下,将大大提高网络的运行速率,并可迅速简便地进行网络故障的诊断。
(4)安全性原则
信息系统安全问题的中心任务是保证信息网络的畅通,确保授权实体经过该网络安全地获取信息,并保证该信息的完整和可靠。网络系统的每一个环节都可能造成安全与可靠性问题。
(5)灵活性和可扩充性
选择网络拓扑结构的同时还需要考虑将来的发展,由于网络中的设备不是一成不变的,如需要添加或删除一个工作站,对一些设备进行更新换代,或变动设备的位置,因此所选取的网络拓扑结构应该能够容易的进行配置以满足新的需要。
(6)稳定性和可靠性
可靠性对于一个网络拓扑结构是至关重要的,在局域网中经常发生节点故障或传输介质故障,一个可靠性高的网络拓扑结构除了可以使这些故障对整个网络的影响尽可能小以外,同时还应具有良好的故障诊断和故障隔离功能。
3.1.4 网络三层结构设计
校园网网络整体分为三个层次:核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联,核心层由1个核心节点组成,包括教学区区域、服务器群;汇聚层设在每栋楼上,每栋楼设置一个汇聚节点,汇聚层为高性能“小核心”型交换机,根据各个楼的配线间的数量不同,可以分别采用1台或是2台汇聚层交换机进行汇聚,为了保证数据传输和交换的效率,现在各个楼内设置三层楼内汇聚层,楼内汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力,同时提高了网络的安全性;接入层为每个楼的接入交换机,是直接与用户相连的设备。本设计书从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计,以满足客户需求,建议采用成熟的锐捷网络管理平台。
3.2 物联网智能感知
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。
物联感知系统是整个智慧校园中最可见的一部分。拟利用传感器、采集器、RFID、二维码、视频监控等感知技术和设备,实现校园环境管理的数字化。首先,部署传感器等数据,采集设备并联网。其次,利用RFID、二维码等技术标识校园环境。再次,构建校园环境信息数据库和应用平台。利用校园智能物联网络建设应用。针对高校行业的特定性,建议采用固定资产RFID管理系统和人员RFID定位系统。
★ 固定资产RFID管理系统
固定资产管理系统是以实物管理为特点,以化繁为简为目的的实用管理类软件。固定资产管理系统针对固定资产管理中经常出现的实物与财务帐目不符的情况,运用射频技术为企业解决了问题,使企业管理有条不紊,帐物相符。
针对固定资产折旧计算繁琐的情况,运用平均折旧法,迅速完成固定资产的折旧计算工作,计算结果准确无误。运用高效的数据传输技术,独特的权限管理理念,使领导能坐在办公室里就能了解企业所有固定资产的全面情况。系统优点:
1)强大的实用功能;
2)先进的射频技术管理方式;
3)高效的网络和远程数据传输;
4)独特的权限管理;
5)友好的用户界面、简便易学。
★人员RFID定位系统
RFID人员定位追踪系统,是集信息采集、监视、警报为一体的软件系统。在物流,人员定位追踪、资产管理等领域可以完成标签信息采集,人员物品移动轨迹,错误信息警报等功能,是先进的综合管理系统。3.3 智慧校园基础信息平台
校园网络信息平台是衡量院校软实力的重要标志之一,校园网信息平台可以为学生提供优质的学习和娱乐资源,能够更好地培养学生独立自主的学习形式和生活方式。校园信息平台搭建包含教学资源系统、视频点播系统、办公自动化系统、电子阅览系统、校园电视系统、MOOC系统和一卡通系统等信息系统的整合应用,为丰富校园学生文化提供支撑平台,为提高学生的学习兴趣,开阔学生的学习视野提供服务。
★设计原则
目前我国高校大都建立了校园网络,校园网信息平台综合网络化、数字化的学习和研究的网络平台,依托校园网为基础,以信息服务、信息共享为目标。随着校园网络硬件方面的不断更新,管理及软件方面也需要进一步提高。部分高校重视教学资源、信息资源和管理资源的建设,在一定程度上搭建了信息平台。信息平台的搭建还存在一些不足,需逐步更新技术改进服务。技术层面,校园网络信息平台将现代网络技术为基础,运用网络设备构建一个庞大的网络结构,能够为实施教学、管理、办公、信息交流和通讯提供服务;理论层面,校园网络平台基于互联网应用,提供以学习活动为核心的网络媒体教学环境,作为信息技术交流的平台,为教室、学生及工作人员提供具有开放性、灵活性、稳定性的教育教学管理平台。
★建设目标
校园网信息平台建设目标是建立符合院校校园信息化服务平台,以信息化建设带动教学工作的现代化,突出院校特色,为全校师生提供方便、优质的信息资源,创建获取信息的多种渠道。校园网络平台提现应用,以网络技术环境为基础,网络教学资源提供为核心的思路进行建设。促进教学手段、教学内容和教学方法的变革,构建更加完善优质的网络教学环境。
3.4 教学管理
教学管理系统是学校现代化管理的重要组成部分,是推动学校教学管理走向科学化,规范化的必要条件。教学管理工作量大而且复杂,搞好教学管理工作是维持教学活动正常运转,确保教学质量的重要保障。利用教学管理这一数据库应用系统,可以让教学管理人员科学的,规范的,管理与教学有关的数据,不仅节约大量的人力与实践,提高工作效率,而且还可以减少差错和漏洞。教学管理系统涉及学生及教学的各个环节,这里只涉及班级,班主任,教师,学生,课程这五个方面的管理工作,包括多媒体教室(投影机、中控系统)建设、微机教室、教学信息发布平台等。
设计图如下:
教学管理系统组成结构图
3.5平安校园
“平安校园”建设是高校加强校园治安综合治理的重要举措,是学院管理与建设的重要内容,是构建和谐社会不可或缺的重要组成部分。
“平安校园”系统建设可以分为以下三部分:
第一,平安校园;涵盖校园监控和数字化校园两大部分,校园监控即对校园内的操场、楼宇、周界、运动场馆、宿舍等易发生安全隐患的区域进行全天24小时的监控;数字化校园是指校园内的网络门禁、校园一卡通、报警系统、消防系统等数字化安全防范系统。校园监控和数字化校园两大部分内容作为平安校园的核心部分是息息相关、互相联动的。
第二,校园监管;作为平安校园的监督管理部门,需要一套系统可以随时随地地对校园内任意监控点位进行巡检,不仅可以监督管理保卫人员的工作状态,而且还可以对校园重要点位进行远程监看。对于当前部分多校区的大学城来说,还可通过监控系统的视频会议子系统召开安全防范会议。
第三,综合指挥调度;一套完善的平安校园安防系统离不开指挥调度系统,任何警情都需要指挥调度系统的实时处理,同时通过指挥中心联动公安110,或将学校视频图像实时传输到上级教育系统或公安系统。综合指挥调度系统的用户分为:公安系统用户、上级教育系统用户、本地校方控制中心。
3.6校园一卡通
★设计原则
一卡通的总体设计原则是给使用者每人发放一张射频卡,使该卡同时具有身份证件、工作证、电子钥匙、电子钱包、考勤卡等多种功能,让持卡者在学校内部一卡通行、办公消费方便快捷,让管理者轻松便利、一目了然,充分享受智能科技给日常工作与生活带来的快捷、高效、安全和舒适。同时可以和银行业务有机的结合,通过自助设备实现转帐、结帐、查询等功能。
一卡通系统是一种集成了智能识别、自动控制、网络通讯和计算机等技术和产品,针对学校师生员工的工作、学习和生活特点,每人仅用一张智能卡作为个人身份信息和电子钱包信息的载体,就能在不同功能的智能卡读写终端上分别实现各种身份识别、电子消费支付和信息管理等业务的智能卡信息管理系统。它是数字化校园建设的基础设施之一,也是十分重要和有效益的应用系统之一。目前院校各管理系统都处在更新换代,急需“一卡在手,走遍校园”,并且要求校园卡具有储蓄、取款、消费、身份认证、个人信息查询等银行与校园复合应用功能,其应用履盖银行卡电子支付、自助转帐、远程学杂费代扣代缴和校园综合消费,包括工资、奖学金等支取,食堂、沐浴、超市、洗衣房、校内各类小额消费,以及身份认证、门禁、考勤、图书借阅、上机上网、保安巡更、车棚管理、蝴蝶通道、公交班车、水电费用、科研课题、教学情况、学籍学分、课程成绩、管理信息查询与统计分析等。
★建设目标
系统建设目标,是将一卡通系统建设成为信息资源数字化,通讯传输网络化,用户终端智能化,管理结算自动化的数字化校园的基础信息平台,为将来的“数字化高校”的身份识别与安全体系建设,整合和带动学校各类管理信息系统的建设,为各管理部门提供综合信息服务和辅助科学决策,全面提升学校管理效率和管理水平打下坚实的基础。
首先在全校形成学校统一管理的数据中心和数据信息交换平台,促进教育信息的标准化,构建起学校优良的数字空间和信息共享环境,在校内进一步实现教学资源数字化、数据传输网络化、用户终端智能化、结算管理集中化。
其次,在全校实现统一的电子支付和费用收缴管理,彻底解决校内各类费用收缴难、管理乱的问题。第三,借助“校园一卡通”系统提供的基础数据,整合和带动学校各类管理信息系统的建设,为各管理部门提供综合信息服务和辅助科学决策,全面提升学校管理效率和管理水平。
第四,促进学校网络应用基础平台的建设,逐步完成校内应用系统体系结构的升级。
第五,通过完善的数据报表和数据分析,为学校领导和管理人员提供决策支持。
3.7 控电管理系统
在上一部分“校园一卡通”系统内,已涵盖智能水控电控的建设。其中智能控电管理系统的系统特点包括:
采用最先进的实时采样控制技术,对各分路(房间)同时采样计算,将用电计量精度大大提高(优于1%),该项技术获得国家级实用新型专利证书;
面向各高校集体公寓的专业化设计,针对性强,系统操作完全自动化; 系统软件功能丰富。采用预收费管理模式,摒除了传统的手工抄表、收缴电费等工作。学生寝室实行“一室一卡”计量用电,管理上做到“定量到人,核定到位,超额收费,节约滚存”,这样电能供应得到合理有效的分配和使用,而不造成不必要有浪费,为学校节省大量人力和资金,提高管理水平;
登录软件须进行身份验证,按管理员(或操作员)不同身份登录,可进行不同的权责设置。管理员(或操作员)分别对电量参数及时间范围进行填写,同时软件提供强大的报表,可按日、月、季、年不同时间阶段,提供各种统计用电报表,经整理分析,使管理上更加深入细致,提高管理水平。软件操作具有日志追踪审计功能,以便日后查询。防止窃电,确保系统安全、可靠。
控电系统示意图
★系统主要功能
多分路电量同步计量 预购电量,无费关断 收费记录,票据打印 分路负载功率设定、限制 恶性负载设定、识别 电量不足,购电提示 分路电量剩余电量与用电查询 分路状态查询与记录 免费基础电量设置 退费管理
房间调换进行数据转换 历史记录统计分析 挂失与重新初始化 关断控制失效报警 数据异地备份* 故障自动保警
3.8 智能控水系统
智能控水系统设计原则:
实现合理收费,多用多收,少用少收;
可采用计量计时两种收费方式,根据学校的自己设定方便使用; 以卡控制电磁阀开关,方便快捷;
读卡和显示部分可与阀表分体安装,便于使用者插卡和观看余额; POS机与电磁阀均为安全电压,充分保证使用者安全。
系统体系结构图
系统主要功能:
网络管理:通过485总线与消费POS机相连接,进行开餐处理后,发送黑名单、用户档案、菜谱、上次信息,同时保持计算机与POS机的实时通讯,保证消费实时上传及下传,使各POS机的用户信息保持一致;
帐户管理:对用户的帐户信息进行挂失、解挂、增款、转帐操作; 统计分析:提供用水情况报表,供领导者分析; 系统维护。
3.9 智能路灯控制系统
路灯系统是校园基础设施的组成部分,是与校园日常生活紧密相关的校园公共设施。同时,绿色照明也是当今照明界的必然趋势。随着城市化进程的加快和城市规模的扩大,照明消耗,照明电费日益高涨,加剧了我国日趋紧张的能源供应。
因此,建立节能型的路灯单灯控制系统,实现对路灯的集中控制、检测与管理,结合相应的控制网络确保按时、按需点亮每盏路灯,并能有效的节省路灯用电,延长灯泡寿命,降低维护成本,是现代能效型社会的目标。
无线单灯控制系统的实施可显著提高路灯系统的管理水平,满足远程控制、实时监控、数据采集、自动或人工调光、灯具保护、动态节电等功能需求。
智能路灯控制系统拓扑图
3.10 大数据云平台
智慧校园”是一个包含云计算、物联网等技术的综合体,不同于传统“数字校园”概念。“智慧校园”的设计理念就是通过新一代信息技术的应用使师生及管理人员能以更加精细和动态的方式开展教、学、管理的状态。“智慧校园”通过把传感器嵌入和装备到校园每个角落的供电系统、供水系统、建筑物、设备等校园生态系统的各种物件中,使其形成的物联网与互联网相联,实现校园生活与物理系统的整合,而后将学习系统、管理系统、办公系统等众多软件系统平台整合并融人“校园云”,最终将云、物联网、互联网整合起来,进而实现大规模数据的实时抓取,深度分析计算,形成更有效的决策依据。智慧校园应具有以下五个特征:(1)环境全面感知;(2)网络无缝互通;(3)海量数据支撑;(4)开放学习环境;(5)师生个性服务。
“智慧校园”的核心特征主要在三个方面:一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于角色的个性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域,实现互联和协作;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台,为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。“智慧校园”是信息技术高度融合、信息化应用深度整合、信息终端广泛感知的信息化校园。“智慧校园”系统兼有技术、教育和文化等多重属性,具有如下大特征:(1)融合的网络与技术环境。实现校园有线网、无线网、传感网、视频监控网等多种网络的融合和多种信息化应用系统的融合,形成一体化的网络环境和应用环境;(2)广泛感知的信息终端。为广大师生提供一个全面的智能感知环境;(3)快速、综合的业务处理服务。能够对教学、科研、管理的各种业务、信息、数据按照基于流程的方式进行快速、综合处理,为广大师生提供一个全面综合业务处理与服务平台。(4)智能的管理与决策支持。具有架构科学合理、低耗高效运转的学校智能化管理与决策支持系统,能够对学校的人、财、物、活动、事件和业务流程进行感知、识别、跟踪、判断、处理、评价与提示指引。(5)个性化的信息服务。能提供基于角色的个性化信息定制服务;(6)泛在的自主学习环境。通过实施有线和无线网络的全面覆盖,借助移动学习终端和教育云服务平台,任何时间可以在学校任何地点在线学习、互动交流和辅导答疑。实现教育无处不在,学习随时随地。(7)智慧的课堂。具有满足师生个性化教与学需求,实现自主探究、互动教学、协同学习等多种教学模式,并能对学习过程进行动态跟踪与评价的智慧课堂。(8)充分共享、灵活配置的教学资源平台。建有教育云服务平台,能实现教育资源的按需动态分配和技术服务的充分共享。具有统一的教育资源建设标准和存储规范,能实现教育资源的高效检索和智能汇聚。能提供海量的优质教育资源,并与教学系统无缝对接,满足教学需求;(9)蕴含教育智慧的学习社区。具有家校互通的沟通平台和学习社区,教师、学生、家长能够及时互动,分享教育经验与智慧。能整合各种社会力量,共同促进学生快速健康成长。
云计算平台基础设施包括机房环境、计算平台、存储平台、容灾系统等。首先,要建设云计算管理系统.构建云计算安全环境,培养管理、运维、服务团队,在此基础上形成按资源使用付费的新型服务模式,鼓励云计算服务应用。云计算可以把大量的高度虚拟化的计算和存储资源管理起来,组成一个大的资源池,用来统一提供服务。智慧校园的业务系统包含学习,管理和生活三个方面,学生,教师以及管理人员通过接入这些系统来管理自己的学习和工作以及生活。
云计算、物联网和大数据技术助力了“智慧校园”急速发展。大数据应用,是通过数据分析的方法从大数据中发掘潜在价值,具有重要的研究意义和实际价值。基于大体量数据的深度分析让系统可以智能决策,使“智慧校园”建设得以实现。目前大数据的研究虽然仍处于起步阶段,但大数据的技术特性和潜在价值使其必将成为“智慧校园”中“智慧”精髓部分。随着智慧校园的研发和建设,将对学校的信息化建设产生极大的影响,促进学校和方面的发展从而提高学校的竞争力。
四、公司介绍
贵州镱霖信息技术有限公司,主要从事系统集成、一卡通系统销售安装、一卡通业务外包服务、通讯业务代理等,公司主要面对贵州省内各高校、中小学、大中型企业提供专业的系统集成及一卡通、通讯综合运营代理业务。目前为智慧一卡通系统、北京泰德汇智“蓝天卡”系统等产品的贵州销售、服务总代理,2010年我公司与中国联通贵州省分公司签订 战略合作协议,作为联通战略合作伙伴我公司与联通公司合作进行“手机一卡通”项目的开发和推广,并得到了省内多所著名高校的认可至今联通公司在贵州省投资建设的“手机一卡通”系统项目均为我公司承建。
公司成立以来,参与建设了省内多家高校的校园一卡通项目,也独立经营了多家高校的一卡通综合服务大厅,积累了丰富的管理经验,公司也形成了一套标准化、规范化、精细化的经营管理模式。我们拥有一支经验丰富的优秀管理和服务团队,公司下设运营部、工程部、技术部等部门。在不断发展的过程中逐渐建立起一套完善的营销网络及服务体系,客户可以得到售前技术咨询和需求调研、售中合理化方案和售后标准化服务等一整套完善的服务支持,从而最大限度的满足用户需求。服务质量从方案设计、安装实施到客户服务等各个环节通过不断摸索和实践,目前已形成一套严格的质量管理体系。凭借规范的实施体系、完善的服务保障体系、先进的服务技术平台和多样的服务支持方式,为客户提供“实时、高效、专业”的标准化服务。
同时,该项目作为樊友山总经理亲自挂帅的集团公司“京津冀一体化”发展规划系列项目之一,将为集团“智慧+安全”战略能在北京成功落地增加砝码。
奥特维公司长期从事传统智慧城市相关业务,具有良好的社会口碑和敏锐的市场信息渠道。2016年,为了推进新型智慧城市业务,公司成立了智慧城市事业部,在获悉市政府有通州行政副中心设计任务需求后,事业部主动进行接触,掌握了市场先机。随后,进行了有效的前期市场策划,在争取到集团公司产业和科技重大办全力支持的前提下,向政府主管部门发出邀请,以深圳智慧院的名义向北京市经济和信息化委中员会进行了一次新型智慧城市理念的汇报,获得了对方的极大认可,为后续能受邀参与比选奠定了基础。在中国电科集团全方位协调下,深圳智慧院、中国电科三所以及太极公司积极贡献力量,集团公司派驻技术专家到公司主持项目,组成项目攻关团队,最终于4月22日顺利通过了项目比选。
中国改革开放三十年来,城市化进程十分迅猛,城市人口从1978年的1.72亿(约占总人口的19%)发展到2009年的6.22亿(约占总人口的47%)。根据预测,到2020年,中国将有一半人口居住在城市,2050年将有75%人口居住在城市。快速的城市化进程一方面给中国经济发展做出了重要贡献,另一方面城市在各个领域也面临着发展的瓶颈:环境、基础设施建设、生活质量、人口问题、公共安全、公共服务等进一步制约了经济增长。
随着经济发展要求的提高,扩大内需成为我国经济社会发展的战略基点,是有效应对国际金融危机的根本举措,是加快转变经济发展方式的基本要求和首要任务,是保持经济长期平稳较快发展的必由之路。十八大中更是明确提出了,城镇化建设是国家发展战略,要实现产业支撑、人居环境、社会保障、生活方式的转变,实现由乡到城市转变,提升城市水平、促进大中小城市和小城镇协调发展。
在这种情况下,智慧城市建设既是一种为解决城市制约、又能够提供经济转型的新的发展模式。智慧城市通过物联网技术、云技术等新一代信息技术,为提升城市管理者提供城市方方面面信息的感知能力、信息的分析和处理能力,从而搭建起一套高效运转的智慧城市综合运行平台(见图2),进一步为城市提供有针对性的新服务和新应用,提高城市的公共安全管理能力,提升应急响应速度,为城市中的居民提供更好的民生服务。
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“智慧城市”建设的总体架构
在现有城市中,已经运行了很多的系统,譬如治安、卡口监控、交通监控、GIS地图、110/120/119接处警、水文监测系统等等,这些系统在数据采集,分析处理,合理决策方面起到了非常重要的作用,但是,我们依然发现,在经过系统扩容,升级改造等向科技要生产力的过程中,还是很难单方面解决城市面临的复杂问题。譬如,交通问题,通过大规模增加道路里程和增加电子警察抓拍系统后,拥堵问题依然是城市交通的头等大事,而且任重道远。
智慧城市系统,就是需要整合城市已有的各个系统,进行横向和纵向整合,同单位进行上下级级联,不同部门之间进行数据共享和调用。把相关系统收集的数据进行统一管理,通过模型算法进行智能分析和分布式数据存储,形成城市共享数据中心,并且以服务的方式提供数据的查询、搜索等标准接口。
智慧城市系统,需要在原有系统的基础上,增加对传感物联的投入,形成种类多样的数据收集渠道,全面感知城市各方面相关信息。智慧城市系统展现给城市管理者的是,城市的方方面面信息,以GIS作为信息的载体,展现城市管理沙盘,为城市的治安管理、应急指挥,科学调度服务。
图3是系统架构图,逻辑上分为感知层、资源云、接口层和应用业务共4层。
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“智慧城市”建设的关键技术
2.1信息感知技术
这里的感知是更为广泛的一个概念。具体来说,它是指更为广泛的感知、测量、采集和传递信息的设备或系统。通过使用这些设备,从室内温度、湿度、烟雾到是路面车辆信息、城市交通状况等任何信息都可以被快速获取并进行分析,便于立即采取应对措施和进行长期规划。
目前常见的信息可分为结构化数据和非结构化数据,典型的如RFID为典型的结构化数据,而视频作为一种最为直观的感知方式实质上是非结构化的数据,需要进行信息再处理,结构化以后才能为智慧城市所用。目前,视频在城市中大量应用,如平安城市中的高清视频监控、高清卡口,电子警察、人脸抓拍系统等。
2.2数据云存储
智慧城市应用的数据存在着数据量大、数据修改操作不频繁、数据类型多样化的特点,特别是视频图像信息库的建设,视频、图片、音频、文本等半结构化和非结构化数据大量存在,用传统的关系型结构化数据库已经很难适应当前和以后的建设和快速查询。
大华云存储平台,借鉴当前互联网应用技术,特别是如facebook、google等的NOSQL相关技术,通过云存储平台的整合运算,系统提供存储资源的统一管理和使用。
云存储平台提供统一调用接口,以存储池的方式展现给系统外部和第三方程序。支持负载均衡算法,平台存储中的单点和多点故障不会影响系统的整体运行和安全,平台扩容简单。
2.3智能集群分析和云计算
城市规模数据增长到一定程度后,通过人为方式进行处理,已经是杯水车薪了,只有通过集成智能算法和模式匹配等计算,才能更好的发挥数据的效果。譬如,视频监控,按普通人观看16路画面,20~30分钟后,人就会疲劳,效果就会直线下降。
智能算法处理,消耗的计算时间和资源一般都比较大,像视频图像浓缩、摘要等技术,目前业界单台计算机也只能处理4路左右,而城市一般的监控点都在几千乃至上万路以上,需要大量的服务器进行计算。云计算平台对系统计算能力做整体规划和管理,形成计算池,以弹性方式提交运算能力。智能算法在云计算资源的前提下,通过对视频图像场景、语义特征等进行建模和模式匹配,分任务完成计算业务提交。智能计算在后台完成,当业务不忙时,可以腾出计算能力分配给其他任务,满足资源共享。
云计算平台采用MAPREDUCE分布式架构,集成负载均衡算法,提供计算能力和弹性任务提交。单点故障不影响平台整体稳定。
大华在视频监控系统建设中,结合了云计算平台能力,特别是视频图像信息库建设,通过浓缩、摘要等智能算法,从海量原始视频中分析出有价值线索,按照特征、标记等进行分类和归档。
2.4统一分派、调度接口
资源云以统一分派、调用接口提供服务和能力,外部应用通过接口获取相关能力集,如搜索可疑特征库,搜索特征案件,请求视频流等等。接口以SDK或者webservice等方式提供,可以按需提供业务能力集,以适应商业化操作和购买。
nlc202309030402
2.5服务应用和业务扩展
智慧城市应用展现了城市的各个概况,包括治安、道路交通、水文信息、气象信息、危险品管理等等。智慧城市的建设,就是在大数据、大计算能力的前提下,把城市感知的信息通过合理、科学的模型展现出来,以城市沙盘的方式展现给城市管理者,方便决策。
各种应用开展,需要数据的整合和标准的统一,这是进行云计算的前提。譬如,视频方面,需要规范视频的标准码流格式,需要进行同构异构平台的对接,在这方面,需要不同的行业做出相应的努力。目前,视频方便的标准化已经取得了可喜的成绩,特别是国标GB/T 28181的出台。
2.6信息处理技术
“更全面的互联互通”是智慧城市另外一个基本特征与要求。这里的互联互通是指将遍布整个城市的各类“感知”设备收集和储存的分散的信息及数据连接起来,进行交互和多方共享。从而更好地对环境和业务状况进行实时监控,从全局的角度分析形势并实时解决问题,使得工作和任务可以通过多方协作来得以远程完成,从而彻底地改变了整个世界的运作方式。
要实现“更全面的互联互通”,意味着大量的运算资源将以一种小型化、分布式的方式嵌入各类设备中去,从而形成各类具备采集、运算、传输等能力的移动、互联终端设备,这些设备再通过传输网络,把现场采集到数据传输到后端。
在这个过程中,我们看到运用嵌入式技术开发的嵌入式设备,能够很好的满足设备的小型化、多功能化、低功耗等技术要求。采用嵌入式NVR、DVR、车载DVR、PVR等设备作为整个系统的底层接入网关,完成对现场模拟高清视频、网络高清视频、SDI高清视频各类视频信号和温度数据、烟雾、报警等各类传感器采集信息的汇聚、分析、上传,以此实现“智慧城市”感知层数据的互联互通。
2.7视频数据结构化技术
为了从“看的见”升级至“看的懂”,对视频数据的结构化是非常必要的。对视频数据的智能化处理是智慧城市另外一个特征与要求。为达到视频智能化就需要有大量的视频原型素材进行建模、算法的自主学习,需要对提取算法进行不断的优化,排除干扰,这就要求使用最新的技术来处理复杂的数据分析、汇总和计算,以便获得最佳的处理结果。
视频智能技术发展到今天,经历了几个阶段,大华的智能技术主要应用在视频行为分析、车牌识别、视频诊断、智能检索、人数统计、图像复原、人脸识别等几个领域。视频与图像的数据量非常大,它包含有大量的趋势性、经验性、模糊性的信息,目前大华股份已经通过积累的海量视频素材对识别算法进行了几轮的升级,目前在相关项目应用中的分析结果得到了业主的认可。
3 面向“智慧城市”的可视化解决方案构建
智慧城市安防的管理目标已经可明确为对人、车、物的管理,管理的层级和方向也可以划分为三个阶段,首先是城市级视频监控报警平台的建立,其核心是安全保障。第二层级是城市应急通信指挥体系的建设,其核心是预防和响应,第三层级是物联的城市、数字的城市、智慧的城市,其核心是为人服务。大华智慧城市可视化解决方案(见图4)的构建主要包括以下几个方面:车辆、道路、重要场所、能源、执法等。
大华股份在近几年的发展中,参与了大量的平安城市建设项目,并逐步根据公安业务需求,开发出多种应用解决方案,满足城市管理日益复杂化要求,其中“平安宁波”正是大规模模数结合方案的典型。
宁波平安城市项目六区五县市共计20000个监控点和11个二级分平台,采用典型的模数结合方式,建立了从派出所、分局到市局的三级监控模式。在派出所建立分控中心,前端模拟图像采用光端机传输至各派出所分控中心进行汇聚,图像经视频分配器一分为二后分别送入硬盘录像机和视频矩阵,实现图像的上墙显示和实时存储。在分局建立监控中心,建设管理平台。分局和派出所之间采用矩阵级联,上级单位通过矩阵级联调用切换下辖各派出所监控点的实时图像。分局也可以通过网络调用下辖各派出所的图像。在分局建立管理平台与市局级联,市局可通过级联平台,调看各派出所、分局的监控点录像。
3.1城市车辆管理
城市车辆管理系统(见图5)重点包括城市内公交车辆、出租车辆、长途运输车辆,监测其运行状态、位置实时信息,通过信息数据收集分析,来实现调度、应急指挥等功能。车辆管理可以实现对车辆运行状态的数据采集和位置信息的采集,及车辆运行时车内、外的环境情况数据记录。数据上传至综合管理平台,进行数据分析,可以通过这些数据进行城市道路情况分析、城市公共交通调度、重大突发事件应对等应用。
3.2城市重要场所管理
在城市重要场所监测(见图6)中视频图像提供了重要建筑和城市核心设备的直观状态情况和环境信息,是最主要的信息获取手段和监控手段;通过对重要建筑和城市核心设备相关视频的智能分析,可产生的趋势预警,比如对各类禁区的入侵检测告警,建筑物周围可疑人员的徘徊检测以及人员聚集检测等;在视频智能分析结果超过警戒值时,即可触发相关的报警信息到监控中心,提醒相关人员进行处理,同时可以上报到相关的部门通知预警。
通过使用综合感知设备,可以对建筑物的传感器感应信息进行汇集,如振动感应,温度感应,烟雾感应等,在各类感应信息触发后,即可汇集,综合相关的信息统一上报到监控中心,比如将告警点周围的视频图像调出,通知出入口管理系统,上报上级管理系统封锁建筑物周围交通路口等等:通过对人员值班监测信息的记录,保证重点防护设备和建筑物随时有人员进行监管,避免出现管理和监控漏洞。
3.3城市能源管理
针对城市能源中储油储气站监测、加油加气站监测、危险品车的管理(见图7),可实现出入口的智能控制,比如通过车牌识别结果联动,RFID车辆出入管理等:在紧急情况时,对出入口进行告警联动下的紧急控制,强制关闭或开放某些出入口,进入紧急情况处置程序;视频智能分析产生的趋势预警,比如入侵检测:传感器感应信息,如温度信息,压力信息,静电报警信息。
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3.4城市道路管理
车辆在城市中不仅仅是交通工具,城市生活离不开车辆,它是承载人们城市生活的重要组成部分。无论是从城市管理角度、公共服务角度还是从公共安全角度来说,都非常有必要对城市车辆进行数据采集,然后进行数据挖掘、分析与应用。“智慧城市”对车辆信息的采集与应用,提出了更高的要求。
如图8所示,路面控制站用摄像、微波和各种传感器技术,通过高清视频智能分析技术可以实现人流、车流、车型的统计,同时采集各种道路综合信息,发布各种控制信号:按照不同时段不同费率收费、获知实时交通流量、获知车辆违章信息。
利用智能交通各种模型及算法,可以为交通管理部门和人员及时、准确地提供交通信息,从而使交通管理控制系统有效地适应各种交通状况,在相对宏观的高度合理疏导或调配运力。可以为管理者和出行者随时提供各种交通信息,帮助道路使用者合理选择行车路线,避开交通拥挤,减少交通事故,从而极大增强了路网系统的有效使用潜力和通行能力,提高了整个交通系统的机动性、便利性、安全性和舒适性,整个交通系统的运输效率和经济效益随之增加。同时降低了交通系统对环境的负面影响。
3.5城市移动执法管理
传统的固定点位的布控,往往仅局限于局部的物理位置,而城市人、车、物是不断运动的,公共安全的需求也更加复杂,仅有固定点位的布控往往无法做到全方位的覆盖,因此就需要通过移动点位更加灵活的布控方式来满足城市多样化的公共安全的需求。如图9所示,移动车载执法系统与单兵执法系统,是对固定点位有效的补充,另外通过这类便携式移动设备,还能够更加直观地了解到城市的警力部署情况,为接出警策略、突发事件处理策略等上层应用提供更好的数据支撑。
4 “智慧”在城市治安中的应用
4.1“大海捞针”
视频监控系统,包括传统视频和卡口,已经作为公安机关事后录像、图片取证的重要手段之一。如何更进一步发挥视频图像监控系统的作用,能够短时间找到有价值线索,目前业界普遍认同视频图像信息库的建设。通过信息库的建设,大范围建立可疑库和特征文字描述,方便图片搜索以及以图搜图等功能。
4.2警务巡逻
在执行重要安保工作时,按照执勤线路把相关视频、卡口等监控资源和安保信息、警务信息进行统一管理,形成执勤预案。当巡逻车经过视频监控点时,指挥中心可以实时收看到画面和地图上的位置,可以进行移动监控和双向对讲,当发生意外时,可以进行预案处理和挂图指挥等。
4.3智能交通
智能交通,在传统的电警违法抓拍的基础上,实现非现场处罚与六合一平台对接,实现道路拥堵状态查询和交通诱导,必要的时候,可以通过红绿灯进行应急交通指挥。未来,智能交通将在城市交通建模的基础上,实现交通信息的透明发布和科学引导,大大减少城市拥堵和事故。
5 运维管理
智能运维系统作为智慧城市系统的运维解决方案,能够及时有效发现系统中存在的风险和问题,为客户提供运营监控、故障定位、扩容建议等信息。
运维系统需要支持SNMP统一网管协议,可以描述出系统的网络拓扑和详细信息。可以管理系统内的视频设备、服务状态、网络设备,资源云信息等并提供具有智慧城市特点的运维管理业务,在视频方面,如支持运行信息的收集统计、设备录像巡检、中心录像巡检、故障设备批量升级等功能。
大华股份面向“智慧城市”的应用解决方案,通过更加“智慧”的感知方式,更加及时地了解城市突发事件,更加及时地部署资源以做出响应,更好地进行监控预防犯罪,通过运用智能化技术分析数据更好地为上层业务应用服务。智慧的城市将是整个世界的大势所趋,这需要每家公司、每个人的共同参与和协力合作,需要我们共画蓝图,各展所长,不断进取与创新。
智慧城市建设,是在现有城市基础建设之上的精细化城市发展阶段,借助新一代信息技术以及对应的市场新经济的发展新成果,围绕人们的日常生活服务进行升级,以智慧家庭电器及各类移动智能终端为载体,打造新一代城市体的行政、安全、金融、信息、物流、基本资源集约服务平台,并以大数据为支撑,向覆盖区域的全体市民,提供以个人、家庭以及社区为中心的,价格低廉的,系统而丰富、且精准的个性服务。
四川虹微技术有限公司智慧城市解决方案,借助新一代的物联网、云计算、决策分析优化等信息技术,通过感知化、物联化、智能化的方式,将城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施连接起来,成为新一代的智慧化基础设施。智慧城市意味着在城市不同部门和系统之间实现信息共享和协同作业,更合理的利用资源、做出最好的城市发展和管理决策、及时预测和应对突发事件和灾害,势必大幅提升城市的综合服务能力和运转效率,提升城市综合管理水平及民众生活水准。
虹微的优势:
·公司资质:公司先后获工信部“软件企业”认定、和四川省“高新技术企业”、“创新型培育企业”认定,并通过美国卡内基—梅隆大学CMMI体系三级成熟度标准认证和国家ISO9001:2000质量体系认证,其下属技术中心已通过CMMI体系五级成熟度标准认证。
·行业专长:虹微凭借技术创新和过硬的品质保证,已获得业界普遍认可。长虹公司连年入选“中国安防十大品牌”、“大屏幕显示十佳品牌”、“平安城市建设推荐品牌”等荣誉。产品成功应用于全国的政府机关、政法军警、科技文化、医疗卫生、交通物流、电力环保、通信传媒等各个领域;公司建设实施的多个大型“智慧城市”、“平安城市”项目,均成为行业重点示范工程。在专业程度愈来愈高的智慧城市建设领域,我们依托大长虹,依靠强大的技术与资源优势,以“创新求生存,专业出效益”的经营理念,不断研发出更好的解决方案。
·全方位的服务:作为产业体系极为完备的国内领先电子企业,在推动智能战略过程中,沉淀了新一代信息化和互联网的深厚技术和持续市场化运作经验,自主研发统一规划的智慧城市平台,软件兼容第三方系统集成,提供综合的应用支撑和管理能力。具备整合国内外先进技术和理念,具有实现可靠、可管、可控的O2O智慧城市平台的规划、建设及持续商业运营的综合实力。
产品特点:
·资源整合:
“物联网”与互联网系统完全连接和融合,将数据整合为城市核心系统的运行全图,提供智慧的基础设施。充分整合城市各种资源,实现包括车辆人员的定位信息,监控视频资源,移动、固话、集群等语音通信资源等多源数据的获取、存储、处理与管理。建立公共服务标准化接口,为各部门业务应用提供标准 API,各部门的业务系统可以无缝接入综合资源数据中心以及无缝对接智慧地图上的数据、操作、工具、应用等,并可方便的进行业务扩展。在智慧城市建设中我们强化加强技术标准化、行业应用标准化、服务标准化建设,从而实现各部门之间信息的互联互通。通过科学规划,明确城市系统内各部门的业务范围以及相应的责任,加强部门之间的分工合作,避免管理分治。充分整合各部门的信息资源,实现资源优化配置,避免低水平重复建设现象的发生。
·创新应用:
鼓励政府、企业和个人在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用,为城市提供源源不断的发展动力。提供国土、市政、交通、公安、测绘、房产、规划、电信等部门空间数据一体化应用及智能化互联互通,信息交换与共享。
·网格化管理:
遍布各处的传感器和智能设备组成“物联网”,对城市运行的核心系统进行测量、监控和分析。城市网格化管理是一种革命和创新。城市网格化依托统一的城市管理以 及数字化的平台,将城市管理辖区按照一定的标准划分成为单元网格。这样政府对城市所发生的各类事件可以落实到具体网格,实现了对管理对象 在空间、时间和内容上的精确定位。对政府来说,主要优势就是政府能够主动发现,及时处理,加强政府对城市的管理能力和处理速度,将问题解决在居民投诉之前。
·协同运作:
基于智慧的基础设施,城市里的各个关键系统和参与者能进行和谐高效地协作,达成城市运行的最佳状态。智慧城市是一个复杂的,相互作用的系统。在这个系统中,信息技术与其它资源要素优化配置并共同发生作用,促使城市更加智慧的运行。全面的综合结构设计、技术集成和立体化服务,需要从城市治理到城市规划、从民生服务和产经发展等多维度的技术合作,实现整个城市各领域的协同发展。将充分发挥内部信息资源共享、整合、有效利用和跨部门协同的优势,协同研发和产业化应用推广,在智慧城市规划建设中,为城市提供统一的科学规划指导、科学权威标准支撑,减少城市的重复投资和资源浪费,破解我国智慧城市建设顶层设计不足、缺乏体系创新、缺少市场整合以及各地盲目建设各自为战等“短板”。
·大数据平台:
智慧城市(Smart City)是以云计算、物联网、移动互联网、大数据等新一代信息技术应用为基础,以实现城市中的人与人、物与物、物与人的全面感知、互联互通和信息智能利 用为特征,从而实现高效的政府管理、便捷的民生服务、可持续的经济发展为目标的先进的城市发展理念。
CMEC智慧城市咨询将帮助客户分析城市发展的瓶颈问题,评估新一代信息技术应用水平,规划智慧城市发展战略目标,并设计具有城市发展 特色的智慧城市应用体系,规划信息惠 民工程、高效政务工程、智慧产业工程、智慧治理工程等,设计智慧交通、智慧医疗、智慧社区、云计算中心、城市基础数据库和大数据应用、智慧农业、智慧城市 管理等方案,帮助客户制订智慧城市实施规划,规划制度、组织、资金和招商引资的策略。
一、网络覆盖
1.搭建基础光网络架构,建设核心层、汇聚层、接入层主干和分支链路,以及ONT设备入户;
2.完善城区公共区域的WLAN无线网络建设。
二、城市公共信息平台
采用云计算技术搭建城市公共信息平台。
1.梳理(市)、(县)信息资源,制订相关技术规范标准,指导工程项目建设;
2.在完备的公共设施资源及公共基础数据库的支撑下,建立一套完善的公共信息软件平台,实现各(市)、(县)不同政务部门异构系统间的资源共享和业务协同。建设云数据交换平台、云数据共享平台、数据质量管控系统、空间信息服务系统、云数据共享服务系统等; 3.完善城市公共信息平台信息安全机制,保护机密信息不被外界非法操作者控制; 4.共享呼叫中心建设;
5.完成机房业务承载系统建设。
三、城市公共基础数据库
1.建设覆盖全(市)、(县)的人口基础信息资源集中共享库; 2.建设覆盖全(市)、(县)的法人基础信息资源集中共享库;
3.建设地理空间数据库,建立建筑物数据库。
四、智慧城管
建设具备视频分享功能的“智慧城管”系统;
1.平台应用系统。
2.核心应用系统(包含监管数据无线采集子系统、呼叫中心受理子系统、协同工作子系统、数据交换子系统、大屏幕监督指挥子系统、城市管理综合评价子系统、部件在线更新子系统、地理编码子系统、构建与维护子系统)。3.扩展应用系统(包含GPS车辆定位监控子系统、领导办公子系统、业务短息子系统、移动执法子系统、综合评价系统、统计分析系统)。4.视频监控子系统。
5.专项应用子系统(包含渣土管理子系统、户外广告管理子系统、环卫管理子系统、智慧城管综合门户网站、部件采集子系统、轨迹管理子系统、应急调度子系统、园林管理子系统、地下管线管理子系统、临时占道管理子系统)。
五、智慧建筑
1.建设项目联动监管系统
(1).企业资质信息管理子系统(2).报建审批子系统
(3).工程项目监管子系统:工程项目全过程的监督管理、施工现场视频监控系统(4).执法处罚子系统
2.建筑节能推广 3.绿色建筑推广
六、智能管网
建设(市)、(县)智能管网系统,对地下各种管线业务普查、建立电子地理底图、各种类型的管线数字化、各相应管线的专业属性资料数据库:
1.建设4G无线城域网;
2.供电、供气管网设施智能化改造;
3.(市)、(县)主干道扩建,地下管网智能化建设改造;
4.(市)、(县)国家循环经济示范园区扩建,地下管网智能化建设改造。
七、智慧水务
1.完善供水工程建设,实现居民安全饮水。2.加强水利设施建设,做好排水防涝工作。
(1).对城区进行排水管网改造,排水体制实现雨、污水分流制;(2).建立污水处理厂;
(3).开展城市排水防涝设施现状普查;建立城市水务监测系统;建立基于GIS的排水防涝设施普查数据库;
(4).对现有防洪排涝基础设施进行加固及扩建。
八、智慧环卫
将物联网技术应用于现代化环卫管理,创新现实环卫管理的网络化、信息化和精细化。建设(市)、(县)智能环卫系统:
1.智能垃圾源头分类 2.智能垃圾分类投放 3.智能垃圾分类中转 4.智能垃圾综合处理
九、智慧政务
1.建设(市)、(县)政府门户网站
2.建设(市)、(县)党政机关协同办公系统
3.建设(市)、(县)网上政务服务和电子监察平台 4.建设(市)、(县)政府视频会议系统 5.建设电子档案系统
十、智慧教育
建设(市)、(县)教育系统“三通两平台”,整合各类优质教育资源,建成多层次、智能化的开放式教育管理体系:
1.(市)、(县)教育城域网建设; 2.社会化教育服务;
3.对接(市)、(县)“智慧城市”公共信息平台; 4.建设校园一卡通服务平台。
十一、智慧健康
1.建设(市)、(县)级区域卫生信息平台;
2.建设两大基础资源数据库。包括居民电子健康档案数据库和电子病历数据库; 3.建设五大业务应用系统。建立和完善公共卫生信息系统、医疗服务管理信息系统、合作医疗信息系统、基本药物制度监管信息系统、综合卫生管理信息系统;
4.建立食品药品监管平台:建立基于云计算平台的智慧监管系统,使用物联网技术,将食品药品监管的各个流程、环节的数据进行分析、加工和处理,使得监管者 既可以得到宏观的分析计算后的智能数据,实现风险评估,也可以得到微观的单一物品如鸡蛋、猪肉等生产、加工的全程信息,实现追溯信息和风险管理。
十二、智慧交通
建设(市)、(县)交通信息中心,逐步实现(市)、(县)交通信息网络化:
1.道路交通信息采集系统 2.交通诱导系统 3.智慧公交系统 4.交通信息服务系统 5.电子收费系统 6.紧急救援系统 7.超载预警系统
8.“数字交警”(智慧平安)系统资源共享
十三、智慧环保
1.完善现有的环境监测系统,增强监测点的监测能力;
2.通过增加大气、水自动监测点位,准确及时的掌握污染源动态排放情况,为环境管理提供科学监管依据;
3.依托公共服务平台,加强环保、水利、气象等部门间的业务融合,将各类环境信息,通过先进的数据挖掘与处理、智能分析,实现对环境环保和自然灾害等状况做出更为科学准确的测定和预估,实现环境监测数据的统一规范和各部门的信息共享; 4.健全城乡污水处理设施,完善智慧环保体系与工业生产的对接。
十四、智慧国土
1.智慧规划系统:包括构建集基础地理、规划成果、测绘成果等众多空间数据的规划一张图;构建基于协同办公平台的全周期、全流程动态跟踪和监控,提高审批 服务效能和质量;构建智能化辅助选址评价体系,建立城市发展监测中心;提供基于地图场景的多网络环境汇报演示手段;提供动态用地平衡分析和总规、控规衔接 度智能评价等功能; 2.完善国土资源遥感监测“一张图”,建设城市地理空间基础数据体系,加快国土资源核心数据库建设;
3.构建统一的城市地理空间数据管理服务平台。4.建设(市)、(县)资源信息门户系统;
5.建立国土资源综合监管平台,建设国土综合管理系统,建设煤炭等矿产物流系统; 6.完善(市)、(县)国土资源数据中心基础环境,建立健全政策法规和组织机构体系。
十五、智慧平安
1.开展社区化网格化服务管理工作;
2.建设具备视频分析功能的“数字公安"系统; 3.建设具备视频分析功能的”数字交警“系统; 4.建设交通指挥监控系统; 5.建设无线图像传输系统; 6.建设可视化指挥调度系统; 7.开展民生监控点建设;
8.城市打防系统互联网安全保护及城区”热点“布建。
十六、智慧园区
1.建设智慧园区平台系统:小微企业云服务平台、政务办公服务信息平台、园区外部服务系统、绿色节能管理系统、园区应急管理系统、监控中心、园区自动喷灌系统、园区公共广播系统、视频及安防监控系统;
2.园区环保:完善大气环境影响减缓措施、水环境影响减缓措施、声环境影响减缓措施、固体废物处理处置措施、生态环境影响减缓措施。
十七、智慧旅游
依托当地旅游旅游带的实际特点,通过开发统一的APP应用、旅游助手应用平台等,实现从旅游的吃、住、行、游、购、娱、教七大方面,完成智慧旅游系统建设。
建设智慧旅游系统,包括:
“智慧城市”是通过综合运用现代科学技术、整合信息资源、统筹业务应用系统,加强城市规划、建设、管理和运行的新模式,是智慧的建设城市、智慧的管理和服务城市、智慧的推进城市可持续运行。
作为国内绿色信贷业务开展的领先银行,浦发银行一直密切关注智慧城市政策的发展和变化,积极开展配套的融资服务方案研究。本次在业内首推主题为“智慧城市,智绘未来”的“智慧城市”综合金融服务方案,针对“智慧城市”建设涉及的信息基础设施、智慧能源、智慧建筑、智慧公共服务、智慧市政、智慧交通、智慧物流、智慧医疗、智慧环保、智慧产业等十大重点领域及其典型项目,整合了传统金融产品和浦发银行的特色产品与服务,从项目运行模式和项目操作流程等角度,梳理了浦发银行对项目参与各方(政府、业主、项目运营商、系统集成商、产品供应商等)能够提供的金融产品和服务,如银团贷款、债务融资工具、财务顾问、股权投资基金、外国政府转贷款、融资租赁/融资租赁保理、企业资产证券化、产业基金及政府引导基金等。
随着社会的不断发展, 人们生活水平的提高, 家庭中的电器用品越来越多;装修档次越来越高;气体能源的使用越来越普及;从而使发生火灾的可能性, 危险性也越来越大。据统计, 我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元, 80年代火灾年平均损失不到3.2亿元。进入90年代, 火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元, 年均死亡2 000多人。特别是在城市, 城市楼房密集, 人口众多, 一旦发生火灾, 将会造成巨大的损失。因此, 研究智慧城市消防感知控制系统具有重要的实际意义。
消防控制系统不但可以监控整个楼宇、小区、工厂或者其他的一些场所的消防安全, 及早发现隐患, 而且能够在发生火情的时候第一时间报警和通过各种声光信号警示人群进行疏散, 并可以自动联动设备来进行灭火等功能, 该系统产品性能的好坏直接影响着对火情的监控、预判、警示和灭火, 因此现有市面上出售的消防控制系统都有严格的质量控制要求, 所有产品都是遵循GB16806-2006《国家消防联动控制系统》标准、GB4715-2005《点型感烟火灾探测器》、GB4716-2005《点型感温火灾探测器》、GB4717-2005《火灾报警控制器》、GB19880-2005《手动火灾报警按钮》、GB14003-2005《线型光束感烟火灾探测器》、GB16280-2005《线型感温火灾探测器》、GB14287-2005《电气火灾监控系统》等, 而且都是要经过国家的3C强制认证, 即必须经过沈阳消防研究所送检和北京3C强制认证的抽检, 满足上述要求并达标之后才能在市面上进行销售。
纵观市面现有的消防报警系统技术及市面上销售的消防系统产品, 不管是国内或者国外的产品, 普遍存在联网探测点数偏少 (一个大型控制系统也是12 700点数, 如果采用拨码电路的方式, 探测点数更少) , 增加探测点数困难 (只能在火灾报警控制器内增加回路板) , 一般使用的232串口通信, CAN总线, 或者是自己独有的总线技术 (使用距离有限, 最大传输距离为1 200 m) , 部分兼使用485总线, 组网都比较困难, 不易维护, 自动识别故障困难等缺点, 而且现有系统不具备无线通讯的能力。
因此, 本文针对现有消防系统技术存在的缺点, 提出智慧城市感知消防系统的模型, 主要研究一种智慧城市的易增加探测点数、扩展探测范围, 具有双向通讯能力、稳定可靠、实时性强的感知型消防报警控制系统。
1 智慧城市感知消防系统模型的方案设计
本系统系统模型主要由火灾报警控制器 (主控制台) 、点型感温探测器 (从机) 、点型感烟探测器 (从机) 、手动报警按钮 (从机) 、消火栓按钮 (手动报警) 、输出模块、输入输出模块、警铃 (蜂鸣器) 、扬声器 (语音报警) 、喷淋泵、双向通讯网络、后备太阳能电源、LED广告牌以及自动巡检的消防车等组成。系统模型结构图如图1, 系统模型实物图如图2所示。本智慧城市感知消防控制系统的状态包括正常监控状态、故障检测状态、响应状态、运行状态都是根据国标的要求而设计的, 系统模型满足国标的要求, 具有运用于工程上的实际运用。
2 智慧城市感知消防系统模型工作过程
本消防控制系统利用51单片机自身的串行通信口设计, 基于RS485的多机通信系统, 实现多机通信的功能, 除此之外, 还研究了一种备用的双总线通讯的方式, 并制作了样板模型, 该双总线通讯比市面上消防控制系统传输的速率更快、能容纳更多的探测器和模块。本系统的主要工作过程如下。
(1) 本消防控制系统模型采用主机巡检从机, 从机应答主机的方式工作。主机相当于消防控制系统里面的主设备火灾报警控制器, 如图1和图3所示。当主机 (主控制台) 巡检从机 (包括各种感温、感烟探测器和各种输入输出模块) , 从机接收到来自主机的命令对监控的场所进行温度数据、烟雾数据等采集, 同时读取手动报警按扭状态 (相当于消防栓按钮) , 数据经过处理把打包后发回主机, 主机通过对数据的处理与比较, 识别出该探测点的各种状态, 包括复位状态、监控状态、故障状态、报警状态等。从机通过传感器检测监控场所的温度和气体信号, 当从机读到检测到火情, 把数据传送给主机, 主机根据GB4717-2005《火灾报警控制器》[1], 在10秒以内接受报警并做出反应。火灾报警控制器的主控板上的液晶屏幕上会显示发生火灾的街道、楼宇和房间号, 蜂鸣器会响起, 提示灯变为红色[2], 发生火情的房间的从机红灯会亮, GSM模块会发一条信息到已经设定好的手机号, 提醒屋主发生火灾, 并发信息通知消防局发生火灾的地点, 同时把火警的详细信息发给计算机或火灾报警控制器的主机上, 如果该楼宇有户外的LED广告牌, 还可以连接广告牌, 把火灾信息显示到广告牌上, 再通过无线通讯技术, 将火灾信息通过无线信号传输到巡检的消防车上, 消防车接收到信号后会自动识别是那个房间发生火灾, 通过红外对射管原理自动实现寻迹功能 (而实际的消防车可以通过手机连接到GPS系统, 确认火灾发生地点) , 准确找到火灾现场后, 消防车会用车上的机械臂自动伸缩消防喉管, 调整喷水口方向, 利用抽水机抽取车自带的水源或者抽取消防水源进行喷水灭火, 把火浇灭后, 小车会自动回到出发点待命。
(2) 本系统模型还设有一键手动报警按扭 (类似于消防栓按钮) , 当监控人员发现火情情况, 可通过主按制器上的一键报警按扭, 进行语音报警, 当行人在某处发现火情, 通过附近从机的一键手动报警按扭向监控室报警。
(3) 当主机处于正常监控状态, 如图3所示, 主机上的显示屏显示当前时间, 报警灯长灭, 通信指示灯按流水灯的形式闪烁, 语音报警模块处于关闭状态。GSM模块处于等待接收信息状态, 上位机接收来自主机定时发送过来的数据;当主机处于报警状态, 主机上的显示屏显示详细的报警地址, 如某街道某楼宇某房号, 此时报警灯闪烁, 蜂鸣器响起, 相应的通信灯以红色的形式闪烁, 其它正常状态的从机依然按照正常状态下的机制运作, 并且上位机、GSM都会接收到相应的报警信息。当从机处于正常监控状态的时候, 如图4所示, 从机上的报警指示灯长灭状态, 同时通信灯按以一定的时间间隔交替闪烁, 从机实时监控温度探测器与感烟探测器的数据, 排烟机与消防泵的喷洒系统处于待命状态;当从机处于报警控状态的时候, 如图5所示, 首先从机会把报警的信息发送给主机, 激活主机报警机制, 同时打开排烟机与消防泵的喷洒系统, 报警红色灯亮起, 同时自动进行消防广播。
(4) 根据火灾探测报警系统强制性国家标准[1,2,3,4,5,6,7], 报警灯应为红色。本系统模型报警灯设计成流水灯形态, 红色绿色交替闪烁, 从机的绿色信号灯每隔2秒种闪一次, 表示正常, 小车在出发点待命。
(5) 当线路发生故障时, 比如从机没有正常运作, 线路开路、短路故障, 从机系统没有通电, 从机系统IP从总线上掉线, 主机识别得到, 并且把故障显示在主机显示屏上, 点亮报警灯, 利用上位或GSM报告给用户或监护人员, 提高了系统的安全可靠性。
3 智慧城市感知消防系统主题模块设计
本系统系统模型主要由火灾报警控制器 (主控制台) 、从机 (点型感温探测器、点型感烟探测器、手动报警按钮、消火栓按钮 (手动报警) 、输出模块、输入输出模块、警铃 (蜂鸣器) 、扬声器 (语音报警) 、喷淋泵、通讯网络) 、自动巡检的消防车、后备太阳能电源以及LED广告牌等模块等组成。
3.1 火灾报警控制器 (主控台) 模块
本系统模型的主控台, 即主机, 如图3所示, 相当起火灾报警控制器的作用。主机工作原理:由MCU读取时钟芯片的当前时间, 通过通信芯片MAX485巡检从机的状态, 等待从机的应答, 把得到的数据经过处理后把在LED液晶屏中显示, 如果有报警信号, 主机能够在规定的时间内响应, 把信息显示在液晶屏中, 并通过LED灯、蜂鸣器、喇叭等声光信号指示, 并能按照已经设置好的联动关系, 命令从机启动相关设备进行灭火和疏散工作。如果存在故障信号, 例如从机IP掉线, 线路开路或者探测器故障, 主机能识别, 并能通过LED显示屏指示相应故障的类型和故障地点, 并发出相应的声光信号。主机所有的信号设置、相应时间都是按照国标规定的设计。主机 (主控制台) 系统模型包括:MCU控制模块、液晶显示模块、广播模块、开关电源模块。其电路模型部分电路原理图如图6所示。
3.2 从机模块图
从机是本系统模型的特色之处, 现有的消防系统现有的系统都连到火灾报警控制器上, 这样火灾报警控制器要处理任务繁重, 而且由于总线挂载容量和能力有限、极大限制了消防控制系统探测点数的增加和探测范围的增大, 本系统增加了从机作为协处理机, 或者叫作中继处理, 从机可以进行1 200米的长距离的传输, 从机负责所监控区域的所有数据的采集, 当主机只需要巡检每个从机的, 巡检到的从机只需要应答主机, 如果有故障和报警信息, 则按照国标规定的时间上报给主机, 这样主机工作量就大大减轻, 效率更高, 报警更及时可靠, 同时也减少了出错的概率。
从机通过检测其线上的温度传感器和气体传感器 (相当于感温探测器和感烟探测器) 实时探测一定范围内[3,4] (探测面积由国标确定) 的温度和空气的变化。如果有异常, 比如检测到的数据异常, 温度超过异常, 从机经过算法的处理, 对阈值进行判断, 确认无误后, 以第1优先级通过485传输的方式用网线传送到主机发送报警数据, 主机接收到报警信息, 确认无误后, 可以命令从机的启动声光报警信号报警, 如果有联动编程, 在相应的时间内[3,4], 则根据编程关系从机可以启动相应设备, 如启动抽水系统和排烟机, 进行喷洒灭火和排烟。如果气体传感器 (烟感探测器) 检测到可燃性气体或二氧化碳等有害气体浓度超过相应的阈值[3,4]时, 从机响应过程类似, 会启动排气扇排走有害气体。从机模型的电原理图如图7、图8所示。
图8是从机模型的模拟响应电路, 通过KEY1、KEY2来模拟从机上的温度传感器报警和气体传感器的报警。这个模拟按键的设置, 可以方便测试系统响应, 同时在实际的工程中, 也能方便对从机、主机进行维护、调试、测试和验收。可以通过可编程器件, 如CPLD和FPGA就能很方便对测试点轮流选通, 容易对测试点数进行扩展, 从而展示论文所研究的系统模型能够扩展探测点数量多, 组网简单, 覆盖范围广等功能。
从机的模型有烟雾传感器模块 (感烟探测器) 、温度传感器模块 (感温探测器) 、排烟系统模块、喷洒模块、应急灯模块组成。从机模型的模块框图如图9所示。
4 结论
本文提出的基于智慧城市感知消防系统的整体方案设计主要创新之处:
第一, 现有系统探测点数偏少, 探测距离近的缺陷, 提出使用485总线的方式, 并使用从机 (中继器) 的概念, 扩展探测点数和距离, 每个探测点和每个从机都有自己的IP号, 一旦线路有问题或者探测点下线, 主机能自动识别并报出详细的故障信息;
第二:针对现有系统使用I2C或者电路板内置焊接FLASH形式, 这样存储数据量少, 一旦存储器损坏要拆卸整个系统进行更换, 费时费力, 会危及整个监控区域的安全问题, 使用外部扩展的SD卡模式;
第三:加入消防小车的新概念, 一旦有火情, 主机 (控制台) 能自动发GSM信息或者通过无线模块方式 (电台) 发送信息到待命的消防车或者在城市里巡检的消防车, 第一时间告知出现火情的具体情况, 消防车能以最快时间到达火灾现场;
第四:充分利用城市里楼宇的LED显示屏, 一旦有火情, 主机或从机能把火情信息通过LED显示屏控制系统, 把火情信息显示到LED广告屏上。
摘要:主要介绍一种基于智慧城市感知消防系统的整体方案设计过程。针对现有消防系统的技术限制, 严格参照国标GB16806-2006《消防联动控制系统》要求, 充分利用物联网以及其他通讯网络等新技术, 提出了增加消防探测点数量、降低组网难度、扩大系统的组网覆盖范围和探测器自动组网的技术方案, 突破消防系统探测点通信距离短、通信线路不可靠等技术难点。最后采用实验并搭建仿真模型的方法, 验证所提出的技术方案的可行性, 为未来智能的感知消防系统设计提供了一个技术参考。
关键词:智慧城市,感知消防系统,组网技术,系统模型
参考文献
[1]GB4717-2005.火灾报警控制器[S].
[2]GB16806-2006.国家消防联动控制系统[S].
[3]GB4715-2005.点型感烟火灾探测器[S].
[4]GB4716-2005.点型感温火灾探测器[S].
[5]GB19880-2005.手动火灾报警按钮[S].
[6]GB14003-2005.线型光束感烟火灾探测器[S].
[7]GB14287-2005.电气火灾监控系统[S].
[8]深圳赋安安全系统有限公司.火灾产品设计手册V4[Z].2008.
【关键词】物联网;智慧交通;信息化
1 “智慧交通”的发生背景
当今社会快速发展,但是现有交通基础设施与交通控制系统对大量数据和信息的处理跟不上社会现代化建设的脚步,在很大程度上制约了我国城市的发展。解决上述交通问题的方法可概括为两种:建、疏。“建”是指对高速公路、城市轨道交通、城际交通设施建设等道路硬件投资,同时也包括建设智慧交通等为代 表的智能化解决方案的管理设施建设。“疏”就是指充分发挥智能交通的技术优势和协同效应,结合各种高科技技术、产品,提高交通运输系统的效率。近些年来随着物联网的使用,人们把云计算,识别模式等先进技术与现有的交通系统结合起来,应用于现有的交通设备,提出智慧交通的理念。运用现代化物联网高新技术联合现有交通系统解决道路交通问题是智慧交通的核心和发展理念。
2 智慧交通的发展现状
2.1 国内智慧交通发展现状
近几年,受益于国家相关鼓励政策的发布和实施,国内智慧交通取得了快速的发展,我国城市现有的交通管理系统大多属于智慧交通系统,但处于起步阶段。其原因主要是缺乏统筹规划和技术手段还不够先进。
当下的交通主要还是依赖于人工管理,智慧交通的核心思想不能很好的利用起来,政府无法有效集成交通信息控制系统,大量的道路交通管理、装备和应用系统等不能有效结合起来,基本上都是孤立运行。另外,应用的技术手段落后,虽然改善了原先的交通管理系统,但依旧满足不了社会现代化建设道路交通的需求。不过随着新型城镇化的建设和相关新政策的发布,智慧交通的实施是必然的。
2.2 国外智慧交通发展现状
在国外,智慧交通得到了很大程度上的实施。其中美国是ITS应用的较为成熟的国家之一,其资金主要是由地方政府提供,同时鼓励私营企业积极投资;而日本通过走政府与企业共同合作的道路加速日本的开发和利用。国外ITS主要应用于车辆管理系统、车辆停放、电子收费等方面,极大程度上促进了本国经济的发展。
3 智慧交通的内涵及相关特征
3.1 智慧交通的发展定位
在提到智慧交通系统或交通信息化管理时,通常把它当成一项技术手段,运用于交通运输发展。例如美国的ITS就是把现在的交通运输系统与先进的信息技术、通讯技术结合起来,提高交通系统的安全性、可行性。随着社会的不断发展,智慧交通不仅仅只是一项技术手段,而是应用到实际生活中的一项业务,是未来交通运输系统的发展形态。
3.2 智慧交通的体系结构
所谓智慧交通是一个由方法与技能技术、智力技术、知识体系等构成的复杂系统,是将先进的电子技术、计算机技术、云计算、自动控制技术和现有的交通管理技术综合起来解决道路交通问题。
3.3 智慧交通的主要特点
智慧交通的特点主要体现在它的:高效性、可行性、综合性、系统性、科学性及服务的广泛性。
4 智慧交通的发展前景
4.1 需求性分析
当今社会发展快速,城市交通逐渐满足不了人们对道路交通的需求,城市交通带来的道路环境污染,能源浪费,道路拥堵日益严重,极大地阻碍了社会的发展,智慧交通系统的应用是当今社会发展的需求。
智慧交通的应用主要体现在城市公共交通智能管理,公路交通智能管理和道路交通管理智慧服务三个方面。其中道路交通管理智慧服务是智慧交通的重要组成部分,包括GPS导航系统、道路视频监控系统等。公路交通管理系统则是对公路及高速公路实施联网监控,进行智能管理,例如电子收费系统的应用。城市公共交通智能管理的应用主要对城市公共交通进行管理和调控,以保证城市交通道路的通畅。这些智能系统在一定程度上积极改善了现在的交通拥堵的局面。
4.2 可行性分析
(1)随着社会的发展,这几年物联网发展迅速,计算机技术、云计算、智能通讯技术等都取得了很大的进步。这些先进技术的快速发展为道路信息实时采集,高效传送提供了有利条件。
(2)计算机技术、识别技术等技术的日趋成熟和网络的日趋发达,智能管理系统信息处理的能力会大幅度提升,推动智慧交通管理系统的发展。
(3) 政府的大力支持在大幅度上促进了智慧交通的发展。“十三五”期间,国家层面对社会资本参与智慧交通的态度日渐明朗,同时随着“互联网+”上升为国家战略。互联网的技术、思维模式等将逐步渗透到交通行业的各大领域,智慧交通建设的主体将呈现多元化的特征。
5 智慧交通建设的目标
发展智慧交通是提高交通运输效率,解决交通拥挤、交通事故等问题的最好办法。从各国实际应用效果来看,发展智能交通系统确实可以提高交通效率,有效减缓交通压力,降低交通事故率,进而保护了环境、节约了能源。
智慧交通是通过提高交通运输信息技术,提升交通运输服务能力建立一个全方位、高效率、实时性高、可行性强的综合管理系统,以达到改善拥堵的交通环境、节约能源、保障道路交通安全的目的。即提高数据采集能力,加大应用力度,实现发展决策逐渐数据化;行业管理一体化;实现长途汽车、城市公交等多种交通工具的同时使用,实现运输票据的电子化和和出行服务多样化,满足人们出行的需求。
参考文献
[1]王峰.基于物联网的城市智慧交通系统及最优路径算法分析[J].大连交通大学,2013(06).
[2]杨文臣,张孟.智能交通与智慧城市[D].科学文刊,2014(01).
[3]王克帅.基于MVC框架的大连智慧交通系统的设计与实现[D].吉林大学硕士论文,2014(05).
作者简介
贺肖娟、李静静、张佳华系河北金融学院在校学生。
魏晓光系河北金融学院讲师、硕士学位。
作者单位
河北金融学院 河北省保定市 071051
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