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智慧保护区测试床


1 实验平台名称

智慧保护区测试床


2 发起单位

武汉智菱物联科技有限公司


3 合作公司

华为技术有限公司


4 目标和概述

自然保护区是指对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物的天然集中分布区、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水体或者海域,依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。多年来,我国的自然保护区以人工管理为主,加之相关资源配套不到位,缺乏有效的信息化管理手段,导致了保护区内部环境、生态存在这不同程度的破坏。


为了更有效解决保护区生态环境管理问题,本方案综合考虑现场实时监测,数据快速传导,以及输入数据化模型的归纳传递与总结等现实与未来发展要求,形成了智慧保护区建设方案,该方案具有投资成本低,监测区域广、监测数据全面、运行可靠灵活、系统扩展能力强等突出特点。系统利用先进的华为eLTE宽窄融合通讯技术、智菱NAS物联网传感融合技术、海康威视先进视频挖掘技术,具备大范围、广覆盖、节点多、全天候、全天时的优势,为保护区物联感知建立了稳定的数据、网络以及功能保障,有效弥补了地面常规监测费用高、监测站点分散、缺乏时空连续性、难以全面及时反映环境质量状况及其发展趋势的不足,同时增强了保护区视频监控、联合指挥、统一调度等业务指控能力。


同时,在业务水平上也将满足以下三个层次的需求:


第一实现保护区区域的执法快速响应、现实监控与污染监管的执法警报,形成报表;减少保护区人员的工作强度、提高工作水平;


第二层次,通过数据积累,生成保护区区域水质与生态的变化规律、演变趋势等基础数据,为采取更有效的管理模式提供依据。


第三个层次可以在现有的模块化投入基础上,通过灵活调整其传感器的功能,实现未来目标的监控与测量,形成大区域多参数生态趋势变化预测与掌控能力。


通过测试床树立业界智慧保护区样板点,获得业界认可,实现该解决方案从0到1的孵化,为后续规模复制打下基础。同时,为向环保大数据、水务大数据、农业大数据监测市场的切入打下基础。


5 应用场景

基于EC物联网架构的生态保护区的监测系统,是采用先进的边缘计算物联网络架构、eLTE-IOT窄带信息通讯技术和先进传感技术,在保护区内形成一张无缝覆盖的传感网络。将保护区全域水质、水文、周边大气、气象等数据融合汇聚。通过相关数据的存储、统计、分析获得环境与生态的动态变化趋势与关系模型,从而为环境生态保护工作提供可靠、高价值的决策依据。 


同时,监测系统采用的基于边缘计算的仿生真值拟合技术,通过对标准站的海量高精度传感信息不断学习与积累,建立对模糊传感信息的量化基础,不断积累海量低精度传感信息与高精度传感信息的关联关系,形成不断修正的计算模型,推送到传感网络边缘,在本地计算拟合真值,最终可有效提高低成本传感器的测试精度,具有很高的应用价值。由于该技术可大幅降低系统的投入成本,可进一步推广应用到智慧水务、智慧农业、智慧环保等行业数字化监测领域。


6 预期成果

实验平台集成eLTE宽窄融合通讯网络、先进传感器、通用采集终端(NAT)及后端NAS网络感知系统,利用系统的协议融合、接口融合、数据融合特性,实现对前端传感设备数据的采集、监控与分析,使用户获得环境与生态的动态变化趋势与关联关系模型,从而为环境生态保护工作提供可靠、高价值的决策依据。


给最终客户带来的好处:


1)利用系统三融合特性和丰富的传感器通讯库,以传感器即插即用的方式实现保护区内大气、水体、环境、人员活动全方位的感知;节省60%系统前期部署及调试费用。


2)保护现有的各种自控设备和系统的投资,规范来自不同供应商的系统和产品的互操作方式,从而降低系统依赖性,提升系统兼容功能,方便统一管理;


3)系统将支持保护区未来的新增感知需求,实现各类新型传感器的快速扩展接入而无需进行过多的系统升级工作,大幅提升保护区感知系统的扩展能力。


4)保护区NAS 感知系统采用中心远程配置、远程升级、远程运维的方式;NAT 终端具备强大的环境适应性,IP65、4KV抗浪涌、抗UV 、本安防爆、一体化高强度机身,极低的故障率和远程运维能力,为智慧保护区建成后期节省运维费用30%;


5);通过相关数据的存储、统计、分析获得环境与生态的动态变化趋势与关联关系模型,为环境生态保护工作提供可靠、高价值的决策依据,大幅改善国内生态保护区的管理水平。


给SI集成商带来什么好处?


1)开放融合的系统平台,无需物理端设备连接二次开发,可视化地实现逻辑端开发应用;大幅节省原有RTU数据采集解决方案带来的巨大开发与部署工作量。


2)开放式平台,通过开放的各级协议通讯库、数据库接口,实现不同应用子系统间信息共享与联动;


3)系统支持目前主流窄带通讯网络,方便用户依照现场需求做出选择; 


4)系统可按需扩展,扩容成本低;


5)NAT 采集终端支持1500+传感器接入硬件接口与固件接口,为集成商灵活实现用户需求奠定基础;


6) NAT 采集终端通过自建小型无线网络,实现500+南向无线传感器扩展;


7)分布式架构,提高系统稳定性与可靠性;


8)边缘计算技术,提供前端算法的实时、快速、有效实现,以及基于小型无线传感网络的传感器扩展能力;极大的丰富了边缘计算功能内涵;


9) OS 级:边缘计算终端NAT 本身包含安全组件,保障系统安全;


7  技术示范性

智慧保护区采用智菱NAS 网络感知系统与华为eLTE宽窄融合通讯网络的结合,实现了自然保护的全方位环境及生态信息感知,通过大数据挖掘建立了环境关联模型,为自然保护区的生态保护与科学管理提供了先进的信息化工具,大幅提升工作效率。


8 商业价值

据预测,2018年我国行业物联网市场总体规模达到1.5万亿元,预计2025年,行业数字化领域ICT 终端部署规模达到1000亿只。我国目前设立自然保护区约2500个,按照平均智慧化建设投入1000万元计算,市场容量逾250亿元,武汉智菱物联NAS 系统方案结合华为eLTE宽窄融合通讯网络所形成的智慧保护区解决方案,将为保护区数字化带来标杆示范效应,为我国生态与环境保护提供先进的信息化工具。在智慧保护区的基础上,该系统可拓展至智慧环保、智慧水务等市场,必将带来更大的商业价值。


9 社会价值

智慧保护区系统,通过全新的基于边缘计算的物联感知技术与宽窄融合网络通讯技术:


▲实现保护区物联传感网络全覆盖,实时获取水文、水质、空气、气象等全方位数据;

▲实现保护区区域的执法快速响应、现实监控与污染监管的执法警报,形成报表;减少保护区人员的工作强度、提高工作水平;

▲通过数据积累,生成保护区区域水质与生态的变化规律、演变趋势等基础数据,为采取更有效的管理模式提供依据。

▲在现有的模块化投入基础上,通过灵活调整其传感器的功能,实现未来目标的监控与测量,形成大区域多参数生态趋势变化预测与掌控能力。

基于边缘计算技术的智菱NAS系统,为行业数字化各个子系统整体运行提供支撑,普适于目前智慧城市、智慧环保、智慧水务、智慧园区、智慧农业等行业数字化领域,利用通用化、融合化、分布式边缘计算等特点,解决各行业系统集成商的物联网最后一公里难题,加快行业物联网落地步伐,提高社会信息化水平和运行效率。



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