智慧城市感知研究中心

智慧城市统一感知中心研究

1城市感知中心的整体架构

城市传感网要赋予城市灵敏、高效、泛在的感知能力，需要建立覆盖城市的信息采集、信息交换和信息服务的感知系统，构筑感知网，建设数据采集与汇聚软硬件体系，传感网信息采集与交换平台，制定物联网信息交换标准。

智慧城市统一感知中心总体架构如图1所示。

1.1覆盖城市区域的传感器网络

建设城市传感网，满足智慧交通、智慧环保、智慧城管、智慧公安、智慧物流、智慧旅游等城市功能的需求，覆盖公共室外区域、公共室内区域和私领域，监测公共区域的环境，感知人、车的活动。

1.2数据采集与汇聚体系

城市传感网数据采集与汇聚体系，支持不同厂商、不同用途的传感器。传感器数据的采集和输出接口千差万别，需要研制高效率和低成本的传感器网关设备，实现感知数据向数据中心的汇聚。

1.3物联网信息采集与交换平台

建立统一的物联网信息采集与交换平台，支持感知信息的应用系统间共享服务，为应用系统内部和应用系统之间的信息融合和协同运作，提供数据支撑。

1.4数据采集与交换标准

在海量异构数据的采集与交换中，标准发挥很重要的作用。通过汇聚异构、多维、海量、多时相和多观测模型的信息，实现各种通信标准的互联互通，以及不同数据格式的转换，利于对数据实现分类管理。

2感知中心的关键技术

智慧城市统一感知中心主要有信息获取层、信息传递层、信息服务标准层和应用服务层构成，每一层都有相应的关键技术支撑中心的运行和维护。

2.1信息获取层

信息获取层对应城市物联网的感知层，物联网的皮肤和五官——即识别物体，采集信息。首先通过传感器、数码相机等设备采集外部物理世界的数据，然后通过工业现场总线、蓝牙、红外等传输技术传输数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。

城市传感网的信息获取层可以分为专用感知、视频感知、ETC感知、手机感知等。

（1）专用感知

传感器技术。传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。按仿生学观点，传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组成的传感网是物联网感

知层的重要技术手段。

射频识别技术（RFID）。属于物联网的信息采集层技术。在国内，RFID已经在身份证件、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛的应用。虽然RFID技术市场应用成熟，且标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的身份甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限。

微机电系统（MEMS）。微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems，简称MEMS）是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。

MEMS技术近几年的飞速发展，为传感器节点的智能化、小型化、功率的不断降低制造了成熟的条件，目前已经在全球形成百亿美元规模的庞大市场。近年更是出现了集成度更高的纳米机电系统（Nano-ElectromechanicalSystem，简称NEMS）。具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适合大批量生产等特点。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。

全球定位系统GPS。GPS（GlobalPositioningSystem）是具有“海、陆、空”全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通(船舶、飞机、汽车等导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活(人员跟踪、休闲娱乐)等不同领域。GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术，也是物流智能化、可视化和智能交通的重要技术。

（2）视频感知

智能视觉物联网它是未来物联网中重要组成部分，对视觉感知范围内的人、车或其他物件等目标赋以“身份”标签，并识别目标的实际“身份”。利用网络化特点对大范围中的目标标签进行关联，有效地分析目标标签物体的实时状态，感知各类异常事件，就异常事件的发生向相关受体提出自动警示。

其典型应用包括面向公共安全的物联网“三网合一”人脸识别系统平台（针对“人”类型的视觉标签），其中“三网合一”融合电信网、互联网、电视网，它支持移动终端、固定终端、视频终端的视觉或图像设备，实现反恐身份识别、电子商务、身份管理。在智能交通领域的应用（针对“车”类型的视觉标签），包括车辆规章管理等。未来发展的更高境界是智能视觉物联网综合应用系统平台。

（3）ETC感知与车联网

智能交通系统是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，交通智能化的前提。无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。

（4）手机感知

基于便携式移动终端的虚拟地理环境协同感知兼有传统CSCW （ComputerSupportCooperativeWork）和MobileGIS的优点，不仅使群组协同方式有了更多、更灵活的选择，同时也使得各用户对虚拟地理环境的认知跳出了第一人称（firstperson）视点的局限，在移动性的基础上，为用户提供了多样化感知和适应技术，使得协作更加自然、流畅，实现人人都是传感器，人人都是信息机。因此，基于便携式移动终端的虚拟地理环境和社会性对协同感知与服务提出了更高的要求。

（5）其它

城市感知中心的信息获取层除上述方式外，也存在专业部门或机构的车载机动信息获取手段，如各类执法车，以下描述三类执法车得数据采集方法。

路政执法车的数据采集

摄像及图像采集系统：车顶配置摄像机，具有防水和红外夜视和被变焦功能，在无光的条件下可以观察景物，实现抓拍。对检测现场实时监控，检测全过程连续录像及存储、备份（预留专用接口、端子）。车载云台摄像机：云台控制可360度无限位旋转，仰视角度无盲点，通过同轴电缆将采集的模拟视频信号输入到无线编码器上。

流动执法车的数据采集

摄像设备采集视频信号传给笔记本电脑和车牌识别主机。当车辆经过激光测速仪时，测速仪判断是否超速，若超速，则控制摄像机进行违章证据捕捉。

另一路信号有车牌识别主机进行车牌识别功能，随后将结果传输给执法软件系统，系统记录信息，并与数据库中的车牌进行对比。

土地监察执法车的数据采集