產品詳情：

智慧城市是使用各種先進的技術手段尤其是信息技術手段改善城市狀況，使城市生活便捷；廣義上理解應是盡可能優化整合各種資源，城市規劃、建筑讓人賞心悅目，讓生活在其中的市民可以陶冶性情心情愉快而不是壓力，總之是適合人的全面發展的城市。智慧城市是新一代信息技術支撐、知識社會下一代創新環境下的城市形態。它基于全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯以及智能融合的應用，構建有利于創新涌現的制度環境與生態，實現以用戶創新、開放創新、大眾創新、協同創新為特征的以人為本可持續創新，塑造城市公共價值并為生活其間的每一位市民創造獨特價值，實現城市與區域可持續發展。可以說，智慧城市就是以智慧的理念規劃城市，以智慧的方式建設城市，以智慧的手段管理城市，用智慧的方式發展城市，從而提高城市空間的可達性，使城市更加具有活力和長足的發展。
智慧城市應用系統將真實工業軟硬件集成，并實地部署到實驗室中，整個系統運用嵌入式、傳感與智能控制、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等多技術綜合融合，滿足綜合教學創新實踐實訓、科研需求等，也為智慧產業人才培養、新工科專業建設起著至關重要的作用。
系統主要包括智慧環境（智慧氣象、智慧農林）、智慧管網（智慧水務、智慧電網、智慧燃氣）、智慧城管（智慧路燈、智慧井蓋、垃圾分類、平安城市）、智慧交通（智慧交管、智慧停車、智慧分揀）等軟硬件系統，結合智慧中臺大數據處理系統，通過高清電子大屏對智慧城市的所有信息數據進行監控、信息展示、數據報表、報警監控。
系統根據實驗室場地及內容要求，硬件彈性伸縮實地部署、軟件開源開放，配合完善的教學課程，解決嵌入式、傳感與智能控制、機器視覺、自然語言處理、工程規劃與設計、應用設計與開發、服務器部署與實施等多種課程學習。讓學生在真實場景中學、在真實硬件中做、在真實行業應用中研。滿足優質工科人才的輸出和高水平實踐性師資能力的培養。
4.7.2、產品框架
智慧城市系統功能框架如下圖所示。

智慧城市系統功能架構主要由基礎設施層、基礎平臺支撐層、應用層和展示層四部分構成。
1）基礎設施層
基礎設施層包括感知層與網絡層兩個部分。
感知層由建設智慧城市必須的硬件與軟件構成。包括氣象站、農業大棚、水灌溉控制、排風控制、水表、電表、燃氣表、路燈、廣告屏、井蓋、垃圾桶、交通沙盤、紅綠燈、交通標識、智能車、車牌、機械臂等各系統所需的傳感器與控制器。
網絡層為感知層提供數據通訊鏈路，方式包括無線傳感網絡（Zigbee、WiFi、LoRa、NB-IOT）異構匯聚數據，以及使用互聯網、有線/無線網、4G/5G接入IoT云平臺及云數據中心。
2）基礎平臺支撐層
基礎平臺支撐層也可稱為平臺層。包含建設智慧城市必須的ICT軟硬件設施。其中服務器、網絡、GPU服務器、數據大屏、IoT異構網關，AI邊緣計算網關等硬件配合IoT云平臺、云數據中心、AI算力平臺、智慧數據中臺等軟件完成平臺層功能支撐。
3）應用層
應用層結合嵌入式、傳感與智能控制、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等技術融合，以智慧環境（智慧氣象系統、智慧農林系統）、智慧管網（智慧水務系統、智慧電網系統、智慧燃氣系統）、智慧城管（智慧路燈系統、智慧井蓋系統、垃圾分類系統、平安城市系統）、智慧交通（智慧交管系統、智慧停車系統、智慧分揀系統）、智慧中臺（系統用戶總覽、用戶數據總覽、數據可視化）等系統場景為重要入口和節點，全面展示智慧城市的技術應用及技術趨勢。
智慧管網以數字化水電氣數據的基礎上，以數據全面統一、感知交互可視、系統融合互聯，預測預警為特征，通過端+云+大數據體系架構實現感知、預判、管控的能力。
智慧城管以智慧路燈、垃圾分類為核心，結合人工智能與IOT技術，為城市管理、民生服務提供支撐，包括照明、充電、廣告、安防監控，垃圾自動分類提醒等。
智慧交通以智能車、攝像頭、ROS機械臂為硬件載體，運用人工智能、機器視覺、ROS系統、IOT技術，配合交通場景、停車場景、貨物分揀場景，實現無人駕駛、紅綠燈識別、交通標識識別、車牌識別等系統功能，構建未來智慧交通無人駕駛、智慧道路、智慧停車等研創場景。
4）展示層
展示層基于移動終端、PC電腦、數據大屏等前端展示界面，以各系統應用展示及使用為目標，可視化顯示智慧城市所有的設備狀態信息、傳感數據、報警數據、控制執行、數據趨勢及預測等。
4.7.3、產品特色
1）工業級產業應用場景
智慧城市系統將真實工業軟硬件集成，并實地部署到實驗室中，整個系統運用嵌入式、傳感與智能控制、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等多技術綜合融合，提供了包括智慧環境（智慧氣象、智慧農林）、智慧管網（智慧水務、智慧電網、智慧燃氣）、智慧城管（智慧路燈、智慧井蓋、垃圾分類、平安城市）、智慧交通（智慧交管、智慧停車、智慧分揀）等軟硬件系統，結合智慧中臺大數據處理系統，滿足綜合教學創新實踐實訓、科研需求等，也為智慧產業人才培養、新工科專業建設起著至關重要的作用。
2）多場景、多應用，數據可視化
智慧城市系統提供大數據處理的基礎能力技術，如集數據采集、數據存儲、數據計算、數據安全等等基礎功能。還包含建設數據中臺的一系列工具（離線或實時數據研發工具、數據聯通工具等）。通過高清電子大屏對智慧城市的所有信息數據進行監控和信息展示，通過大數據可視化系統進行實時的數據報表和報警監控。
系統獲取整套成智慧城市設備數據及狀態，結合數據分析，采用數據可視化技術，通過圖表、圖形、地圖等視覺元素，將設備狀態展現出來，從而通過圖形去表達數據和信息。通過數據可視化大屏系統，可直觀查詢查看智慧城市相關設備設施運行狀態，可對設備設施告警事件進行直觀定位。
3）課程配套、循序漸進，多方向教學
整個系統運用嵌入式、傳感與智能控制、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等多技術綜合融合，硬件彈性伸縮實地部署、軟件開源開放，配合完善的教學課程，滿足綜合教學創新實踐實訓、科研需求等，解決嵌入式、傳感與智能控制、機器視覺、自然語言處理、工程規劃與設計、應用設計與開發、服務器部署與實施等多種課程學習。讓學生在真實場景中學、在真實硬件中做、在真實行業應用中研。
配套基礎課程《傳感與控制器原理與應用》、《無線傳感網絡》、《Android應用開發》、《Python基礎》、《機器視覺OpenCV》、《深度學習與Tensorlow》、《PyQt5 GUI應用開發》、《自然語言處理》、《Ros機械臂控制與應用》等。
配套項目型實踐課程《智慧城市系統工程概要設計》、《智慧城市系統工程規劃設計》、《智慧城市系統工程應用設計》、《智慧城市人工智能技術應用》。
4）虛擬仿真配套教學，虛實結合
智慧城市系統中采用的智能節點、異構網關、傳感與控制器等硬件與配套虛擬仿真軟件一致。
仿真系統采用三維動畫仿真技術，可仿真原理演示、實驗電路搭建調試、實驗操作運行演示等功能，清晰易于理解掌握。通過更好的沉浸式體驗，避免用戶操作真實性的問題。使用戶在實驗、物聯網工程布線、開發應用等真實場景中，得心應手。
虛擬仿真系統中里每個器材（網關，無線網關、節點，傳感器，控制器，調試線、仿真器等）均按照真實的硬件設備1:1進行縮放，建立3D模型。
綜合例程實操過程中，均采用3D模型及3D場景中拖拽控件，同時支持線路（電源、仿真器、傳感器接線等）動態驗證，輕松掌握工業級傳感器接線、配置、組網技術。
結合以上技術特點，充分滿足線上課程、實操、考核、比賽等要求。從而解決了因為疫情等原因，無法線下開課、考核、比賽等重要問題。
4.7.4、各系統軟硬件介紹
（1）智慧環境
智慧氣象：
一體化氣象站高度集成了多種氣象監測要素，提高了監測精度的同時，還節省了大量的氣象設備維護工作。隱藏式探頭設計，面對雨雪天氣，可以更好的應對雨雪的干擾，讓氣象站的監測精度有了更大的保障。將一體化氣象站、其他傳感器、攝像頭等模塊與無線傳感器網絡、物聯網技術、云計算等技術進行融合，我們就可以快速的搭建出基于智慧城市的智慧氣象系統。
智慧氣象系統主要基于傳感器/執行器、智能節點、智能網關、云服務器等硬件設備進行軟件開發，由智能節點采集溫濕度、光照、大氣壓力、空氣質量、風速、風向、噪聲、雨雪等氣象數據，然后智能節點通過無線傳感網將數據傳遞給智能網關，網關提供本地服務同時將數據發送至云平臺，用戶可以通過APP或Web方式（數據大屏）連接本地或云平臺的服務程序進行交互。
智慧農林：
智慧農林系統集成農業大棚沙盤，采用長寬全透明效果，密封全防護設計，重點體現內部設備及傳感器。配套側部自然通風系統、水循環噴灌系統、照明系統等。水循環噴灌系統使用潛水泵、儲水池、上下水管、噴頭等實現真實水噴灌效果。配合土壤溫濕度、土壤PH、土壤鹽分、光照強度、二氧化碳等傳感器。將傳感及自動控制硬件模塊、無線傳感器網絡、云計算等技術進行融合，配套數據可視化大屏。
智慧農林系統包含環境監測、農林控制、戶外監測、棚內外數據對比、歷史數據等內容及應用展示。
（2）智慧管網
智慧水務
智慧水務系統包含用水量檢測、水溫監測（趨勢）、水質監測、歷史數據等內容及應用展示。水循環及水監測沙盤作為系統硬件主體，采用內外觀察窗的形式，長寬全透明設計，可直觀觀測水循環水表（用水量）變化、水質變化等現象，滿足教學需求。系統實時采集水質PH、水溫、水質溶氧量、氨氮濃度、水質濁度、水位、水量等數據用于監測水體環境。
智慧燃氣：
智慧燃氣系統，主要由智能燃氣表、燃氣傳感器、燃氣電磁閥、風扇等傳感控制等器件組成。在通過智能燃氣表及時采集記錄燃氣用量的同時，通過燃氣傳感器實時監測燃氣是否泄露的狀態。一旦發現燃氣泄露，馬上自動關閉燃氣閥，并及時通過風扇將燃氣排出室外。
智慧電網：
智能電網系統由多個電表組成。分表安裝在不同的子系統中，如智慧路燈、智慧交管、平安城市等系統中。總表與分表分別監測整個智慧城市項目用電情況（電壓、電流、功率、頻率、電能、功率因數）。將傳感及自動控制技術、無線傳感器網絡、云計算等技術進行融合，搭建智慧電網系統，通過后臺的數據分析進行自動調節和控制。
智慧電網系統包含用電量大數據、電量能耗、分表智慧電力數據等內容及應用展示。
（3）智慧城管
智慧路燈：
路燈作為城市中分布最為密集且均勻的信息基礎設施，在智慧城市、5G基站建設的推動下，將逐步由單一照明功能變成新型智慧路燈。通過物聯網、人工智能和大數據等新技術將數據匯聚至云數據中心。智慧路燈將作為物聯網的端口，為城市大數據提供支撐。

智慧路燈包含智慧照明（環境智能、照明控制）、安防智能報警、電量能耗、智慧安防監控、智慧充電、智慧交互屏等功能及應用展示。
智慧井蓋：
智慧井蓋系統它對路面上每一個井蓋的遠程可視化監控、控制、管理和維護；一旦井蓋發生破損、振動、位移或水位過高侵漫等狀況，能實時向后臺報送信息，確保路面井蓋狀況始終可控，從而保障城市管井功能運轉正常，最終保障行人和車輛安全。
智慧井蓋井體采用一體翻蓋式設計，內置姿態檢測傳感器，提供井蓋開合、位移、角度等數據實時監測。井蓋角度在應用中，提供三維應用展示。內置水位傳感器，與智慧水務共用水沙盤模型水缸，提供井內水位的實時監測。
垃圾分類：
隨著我國社會經濟的高速發展和人口不斷劇增，城市人口每天會產生大量的生活垃圾。垃圾未經分類就回收或者任意丟棄都會造成環境污染。垃圾分類的意義在于提升垃圾的利用率，提升資源轉化率，保護環境。
智慧垃圾桶按照新國標四分類垃圾分類標準，即可回收垃圾、有害垃圾、廚余垃圾、其他垃圾。采用機器視覺對垃圾進行分類，可通過自訓練模型或百度AI進行識別分類，語音用提醒垃圾回收。垃圾桶內結合傳感器，對桶內垃圾重量、垃圾容余數據的實時監測。建立基于AIOT+垃圾分類的一體化系統。
平安城市：
智能平安城市系統中一般需要實時采集視頻監控、GPS定位、安防、報警等數據用于監測整個城市運行狀態。將這些數據的監測與無線傳感器網絡、物聯網技術、云計算等技術進行融合，我們就可以快速的搭建出基于物聯網的智慧平安城市系統，除了實現遠程智能對城市監測，還可以利用人工智能、大數據分析等技術進一步處理數據，為城市管理和決策提供數據支撐。
智慧平安城市系統主要基于傳感器/執行器、智能節點、智能網關、云服務器等硬件設備進行軟件開發，由智能節點采集燃氣、煙霧、經度、緯度、紅外對射、門禁卡號等平安城市數據并能控制電磁鎖開關，然后智能節點通過無線傳感網將數據傳遞給智能網關，網關提供本地服務同時將數據發送至云平臺，用戶可以通過APP或Web方式連接本地或云平臺的服務程序進行交互。
（4）智慧交通
系統采用較為真實的交通應用場景模擬，包含道路、停車場、交通燈、交通標識，拍照系統、公交站牌、智能搬運、語音播報等，主要結合人工智能機器視覺、語音識別、語音合成、RFID技術、傳感器技術、嵌入式編程控制系統、Android、WEB云平臺軟件等設計的AIOT實訓系統，學生通過系統了解人工智能與物聯網技術在交通系統的應用和開發流程，即可用于實訓系統應用演示，又支持教學實踐開發，提升學習興趣。
1）提供智能機器視覺、路徑規劃、自動駕駛、智能搬運分揀等自動智能駕駛框架，為教學實踐提供案例。
2）智能機器視覺：視覺通過攝像頭感知完成圖像處理，基于深度學習和Yolo-V4目標檢測模型訓練與部署，實時實現攝像頭視頻采集、分析與識別。
3）路徑規劃：基于ROS雷達導航、機器視覺技術，運用自主規劃路徑等算法實現智能導航。內置高效的路徑規劃算法，設計最優路線和行駛規則。
4）地圖繪制：基于ROS雷達、測距雷達技術，SLAM建圖技術的融合，實現場景地圖電子地圖的構建及車輛定位。
5）基于以上技術及實現，實現智慧交管系統人車協同、智慧停車管理系統車路協同、智慧分揀系統車物協同等功能。
智慧交管：
基于城市路口交通場景的地圖，實現無人車實時定位、紅綠燈管控、實時攝像頭交通標識拍照、識別及顯示。
智慧停車：
基于城市路口交通場景及智慧停車場的交通場景地圖，實現無人車停車調度應用場景，能夠實時查看停車場車位信息，并自動停車。
智慧分揀：
基于智慧分揀的地圖，實現無人車自動識別貨物種類，自動抓取貨物，并送達指定分揀區域。
4.7.5、智慧中臺
智慧中臺為智慧城市提供大數據處理的基礎能力技術，如集數據采集、數據存儲、數據計算、數據安全等等基礎功能。還包含建設數據中臺的一系列工具,如離線或實時數據研發工具、數據聯通工具、標簽計算工具、算法平臺工具、數據服務工具及自助分析工具。作為智慧城市的中臺系統，通過高清電子大屏對智慧城市的所有信息數據進行監控和信息展示，通過大數據可視化系統進行實時的數據報表和報警監控。

（1）用戶系統總覽（數據大屏）
1）整體要求
系統獲取整套成智慧城市設備數據及狀態，結合數據分析，采用數據可視化技術，通過圖表、圖形、地圖等視覺元素，將設備狀態展現出來，從而通過圖形去表達數據和信息。通過數據可視化大屏系統，可直觀查詢查看智慧城市相關設備設施運行狀態，可對設備設施告警事件進行直觀定位。
2）項目信息
結合項目定位模塊及后臺項目信息，在數據大屏3D地圖中展現項目所在位置，在信息中展現項目名稱、聯系人、產品SN、所屬院校等信息。
3）聯網設備統計
統計整個智慧城市項目中，設備接入總數、網關數量、節點數量、傳感器數量、執行器數量等關鍵數據。使用餅圖展示設備在線率（在線、離線數據）。可直觀查看整體項目設備設施運行狀態。
4）報警統計
統計整個智慧城市項目中，報警設備產生報警數量關鍵數據，包括在線設備、報警設備、已處理報警設備、未處理報警設備等。使用進度百分比直觀展示設備異常報警率（在線設備、報警設備）。其中報警設備必須在IOT后臺中，進行權限處理，從而對報警信息進行直觀定位。
5）數據存儲統計
統計整個智慧城市項目中，所有數據存儲情況，以日存儲量、月存儲量、總存儲量等關鍵數據進行展示。可直觀掌握智慧城市整套系統運行中，每日、每月的數據存儲大小，數據包括傳感器數據、報警數據等。
6）項目組織列表
通過樹狀列表，形象展示智慧城市項目，各個子系統網關設備與各節點設備拓撲狀態。直觀掌握系統組織架構。
（2）系統數據監控（數據大屏）
1）整體要求
系統獲取整套成智慧城市設備實時數據、攝像頭視頻數據、歷史數據，結合數據分析及搜索查詢功能，以列表及圖形的形式，將設備數據展現出來，從而通過圖形去表達數據和信息。
2）實時數據
采用列表滾動形式，實時展現智慧城市系統中，所有硬件設備實時數據，包含正常傳感數據及報警數據。亦可通過搜索查詢功能，具體查看相關設備數據。
3）歷史數據
采用曲線或折線圖的形式，結合數據源選擇、數據變量選擇、數據時間選擇，在數據大屏中直觀展示智慧城市系統中相關設備傳感器歷史數據。
4）設備拓撲
采用靈活拖動形式，形象展示智慧城市項目，各個子系統網關設備與各節點設備拓撲狀態。直觀掌握系統組織架構。
5）視頻監控
在數據大屏中，接入智慧城市系統中各系統智能攝像機，采用node.js+jsmpeg將攝像頭rtsp流轉換達到在web頁面實時播放，實現多攝像頭視頻同時監控。
（3）系統數據大屏（數據大屏）
包含智慧環境、智慧管網、智慧城管、智慧交通數據大屏。相關功能及介紹詳見參數“數據可視化”部分。

4.7.6、教學實驗資源
（1）課程概述
本課程主要以案例方式進行驅動，對智慧城市中的智慧環境、智慧管網、智慧城管、智慧交通四大系統進行全面的認知和學習。既能幫助學生直觀的體驗和感受智慧城市的功能，拓寬學生視野。還能了解智慧城市的系統架構以及系統內運用的各項先進技術和知識體系，包括嵌入式、物聯網、移動互聯網、云計算、大數據、人工智能等技術綜合應用方式。通過工程概要設計、工程規劃設計、工程應用設計和人工智能技術應用等課程，我們可以掌握智慧氣象、智慧農林、智慧水務、智慧電網、智慧燃氣、智慧燈桿、智慧井蓋、垃圾分類、平安城市、智慧交管、智慧停車等子系統完成開發和設計方法。非常適合大學本科、大學專科、高職等院校進行基于智慧城市的認知體驗課程或者進行綜合實訓課程。
智慧城市平臺課程包括《智慧城市工程概要設計》、《智慧城市工程規劃設計》、《智慧城市工程應用設計》和《智慧城市人工智能應用》等課程。以下大綱按照本科標準四年的項目實踐設計，高職院校根據學科及學時特點，可酌情對課程內容做適當刪減。
（2）智慧城市系統工程概要設計
本課程主要是完成智慧城市系統工程概要設計，即為了智慧城市中智慧氣象、智慧農林、智慧水務、智慧電網、智慧燃氣、智慧燈桿、智慧井蓋、垃圾分類、平安城市、智慧交管、智慧停車等子系統項目目標的實現，對系統各個方面進行定性和定量的分析，擬訂一套有效的處理方法和步驟，并以文字或圖表等形式展現。主要是完成架構設計、軟硬件功能設計、硬件選型、無線網絡選擇和通信協議制定等部分的內容，為后續底層功能設計及應用程序開發做好準備。
序號 章節名 實驗名 課程內容（知識點）
第一章 智慧城市認知 1.智慧城市概述 智慧城市概述
智慧城市應用演示
2.智慧城市系統架構 智慧城市系統架構
智慧城市系統框圖
3.智慧城市網絡架構 智慧城市系統內網絡技術的應用
智慧城市通信示意圖
4.智慧城市知識結構 智慧城市包含的知識結構
智慧城市知識學習路線
第二章 智慧環境系統 1.智慧氣象系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
2.智慧農林系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
第三章 智慧管網系統 1.智慧水務系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
2.智慧電網系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
3.智慧燃氣系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
第四章 智慧城管系統 1.智慧燈桿系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
2.智慧井蓋系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
3.垃圾分類系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
4.平安城市系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
第五章 智慧交通系統 1.智慧交管系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定
2.智慧停車系統 1.系統總體架構設計
2.系統軟硬件功能設計
3.硬件模塊選型
4.無線網絡選擇
5.通信協議制定