CN117037554A - 智慧城市场景教学实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智慧城市场景教学实训系统，包括智慧中枢传感装置、智慧中台子系统、智慧设施子系统和智慧交通子系统，以智慧中枢传感装置为智慧城市场景教学实训系统的中心节点，连接全部其它子系统。提供基于物联网技术对路灯进行统一智能调光、智能管控、功耗监测等功能，实现供电系统的节能，同时支持光强监测、人体红外监测，能够根据使用场景动态进行LED调节，能够基于人工智能技术完成智能安防监控的应用开发，包括人脸识别、目标识别、行人监测、车辆监测、目标追踪、危险预警等，红绿灯组实现了SLAM导航、ROS路径规划、交通标志识别、行人及多目标监测、车车通信等功能，同时公开了采用了上述的智慧中枢传感装置的智慧城市场景教学实训系统，高还原度的实现了对智慧城市系统的仿真，无论是科研还是实践均具有很高的价值。

Description

智慧城市场景教学实训系统

技术领域

本发明涉及智慧城市技术领域，具体为智慧城市场景教学实训系统。

背景技术

智慧产业产学研创实验室以智慧灯杆在智慧产业中的实际实践为项目原型，通过软硬件全开放开源的形式导入项目案例，让学生在真实场景中学、在真实硬件中做、在真实行业应用中研。整个系统运用了嵌入式、物联网、移动互联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等综合交叉性技术，让学科知识进行交叉融合，学生能够系统性的学习前沿的智慧全栈技术，老师能够进行科研的原型

验证智慧灯杆已成为5G时代城市信息建造的公共基础设施。通过物联网、大数据和人工智能等新技术，能够进行前端的信息收集，并为后端的物联网渠道提供各种城市大数据支撑。智慧产业实训平台提供智慧灯杆实训系统，提供微基站、气象站、充电桩、广告机、安防监控、城市巡检等功能。

现有的灯杆结构简单，功能性只包括照明作用，功能性单一，不满足现在社会的需求，亟待开发。

发明内容

本发明的目的在于提供智慧城市场景教学实训系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：智慧中枢传感装置，其可以以智慧城市中的任意一个合适的硬件为载体，本方案中以灯杆为载体进行详细描述，其包括灯杆体、智慧照明灯体、安防监控摄像头和红绿灯组，所述灯杆体顶部的正面安装有智慧照明灯体，所述灯杆体的上方且设置于智慧照明灯体的下方固定支撑杆结构，所述支撑杆结构的顶部安装有安防监控摄像头，所述安防监控摄像头通过底部连接的摄像头法兰盘固定于支撑杆结构的顶部，所述灯杆体中部的正面安装有红绿灯组，所述红绿灯组的顶部连接有红绿灯盒体。

智慧城市场景教学实训系统，采用了上述的智慧中枢传感装置，还包括智慧中台子系统、智慧设施子系统和智慧交通子系统，所述智慧灯杆结为智慧城市场景教学实训系统的中心节点，连接全部其它子系统。

优选的，智慧中台子系统包括高性能服务器、网络设备和数据大屏，通过虚拟化技术构建了多台虚拟机，部署了云计算集群、大数据集群、区块链集群、人工智能算力集群、人工智能中间件平台，并且通过所述数据大屏进行智慧产业业务系统数据展示。

优选的，智慧交通子系统包括交通地图、智慧灯杆、智慧停车、智慧交通灯等、智能小车，用于仿真展现一个具备十字交通路口的智慧城市场景。

优选的，智慧设施子系统包括管网、井盖、消防栓、垃圾桶、共享单车，其中管网、井盖、消防栓为成一体式结构。

优选的，智慧中台子系统、智慧设施子系统、智慧交通子系统和所述智慧中枢传感装置均统一接入开放式的云物联网平台，以实现相互之间的互联互通。

优选的，智慧中台子系统通过虚拟化技术构建了12台虚拟机，部署了云计算集群、大数据集群、区块链集群、人工智能算力集群、人工智能中间件平台。

优选的，采用物联网技术构建了城市的异构传感网络，支持ZigBee、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT无线节点传感设备的数据接入和应用；传感器的数据通过智能网关接入到数据中台的物联网云平台和人工智能云平台，为智慧产业应用提供服务，所述服务包括智慧照明、智慧气象、智慧管网、智慧设施、智慧停车、智慧充电、智慧交通、智慧安防。

优选的，其局域网架构为企业路由器、交换机、无线网桥设备构建的一个大型局域网，所述企业路由器支持四路LAN输出，通过VLAN进行网络管理。

优选的，四路LAN分别为：LAN1通过接入到交换机为智慧中台的服务器提供网络；LAN2：通过无线网桥为智慧灯杆、智慧交通、智慧设施提供网络；LAN3/4：通过接入到交换机为实验室电脑提供网络。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)该种智慧中枢传感装置，本方案中以灯杆为载体进行详细描述，通过在灯杆体上安装智慧照明灯体、安防监控摄像头、红绿灯组来实现现有需要使用照明、监控、红绿灯通用使用等工作，完善现有技术，智慧照明灯体集成可调光的高亮度LED节能灯和智能能耗监测器，提供基于物联网技术对路灯进行统一智能调光、智能管理、功耗监测等功能，实现供电系统的节能，同时支持光强监测、人体红外监测，能够根据使用场景动态进行LED调节，安防监控摄像头集成了两路工业级变焦高清监控球机，基于智慧中台高性能GPU服务器，能够基于人工智能技术完成智能安防监控的应用开发，包括人脸识别、目标识别、行人监测、车辆监测、目标追踪、危险预警等，红绿灯组实现了SLAM导航、ROS路径规划、交通标志识别、行人及多目标监测、车车通信等功能；

(2)以智慧中枢传感装置为全部子系统的核心节点，实现智慧互联城市系统，提升了系统的集成度和容错性。

(3)采用物联网技术构建了城市的异构传感网络，支持ZigBee、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等无线节点传感设备的数据接入和应用。所有传感器的数据通过智能网关接入到数据中台的物联网云平台和人工智能云平台，为智慧产业应用提供服务，包括：智慧照明、智慧气象、智慧管网、智慧设施、智慧停车、智慧充电、智慧交通、智慧安防等。

(4)系统主要包括：智能基站、智能充电、智能灯杆、智慧气象、智慧设施、智慧管网、智慧停车、智慧交通、智能运维、智能广告等系统，同时部署了完整的智慧产业中台总控系统，系统硬件可弹性伸缩，软件开源开放，高还原度的实现了对智慧城市系统的仿真，无论是科研还是实践均具有很高的价值。

附图说明

图1为本发明智慧城市场景教学实训系统的系统架构图；

图2为本发明智慧城市场景教学实训系统的网络结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明提供的智慧城市场景教学实训系统，包括智慧中台子系统、智慧设施子系统和智慧交通子系统，还包括智慧中枢传感装置，其可以以智慧城市中的任意一个合适的硬件为载体，本方案中以灯杆为载体进行详细描述智慧城市场景教学实训系统的中心节点，连接全部其它子系统。其包括灯杆体、智慧照明灯体、安防监控摄像头和红绿灯组，灯杆体顶部的正面安装有智慧照明灯体，智慧照明灯体集成可调光的高亮度LED节能灯和智能能耗监测器，提供基于物联网技术对路灯进行统一智能调光、智能管理、功耗监测等功能，实现供电系统的节能。同时支持光强监测、人体红外监测，能够根据使用场景动态进行LED调节；

智慧照明灯体的背面安装有智慧气象站，智慧气象站提供工业级无线节点和气象传感器，基于ZigBee无线传感网络，支持温度、湿度、气压、PM2.5、PM10、噪声、风速、风向等，能够完成城市环境、扬尘监测等各种应用的开发；

安防监控摄像头的背面且同样安装于支撑杆结构的顶部有智慧微基站，智慧微基站基于龙芯2K1000嵌入式处理器和Loongbian国产嵌入式操作系统，支持ZigBee、Wi-Fi、LoRa等异构网络的数据融合，内置MQTT消息传输服务，实现智慧产业路网的数据汇聚和云端推送。

本申请实施例在使用时：智慧中枢传感装置上安装智慧照明灯体、安防监控摄像头、红绿灯组来实现现有需要使用照明、监控、红绿灯通用使用等工作，完善现有技术，智慧照明灯体集成可调光的高亮度LED节能灯和智能能耗监测器，提供基于物联网技术对路灯进行统一智能调光、智能管理、功耗监测等功能，实现供电系统的节能。同时支持光强监测、人体红外监测，能够根据使用场景动态进行LED调节，安防监控摄像头集成了两路工业级变焦高清监控球机，基于智慧中台高性能GPU服务器，能够基于人工智能技术完成智能安防监控的应用开发，包括人脸识别、目标识别、行人监测、车辆监测、目标追踪、危险预警等，红绿灯组实现了SLAM导航、ROS路径规划、交通标志识别、行人及多目标监测、车车通信等功能，智慧中枢传感装置上安装智慧充电桩、城市巡检治安设备、广告机、智慧气象站和智慧微基站来实现提高装置的功能性，智慧充电桩基于国产自主可控龙芯二代嵌入式边缘计算处理器2K1000，运行Loongbian国产嵌入式操作系统，包含充电系统、计费系统、显示系统，能够为无人车、手机终端进行充电和无人值守计费，城市巡检治安设备的设置智慧产业实训平台各个设备都集成设备二维码和定位模块，为城市巡检人员进行日常打卡签到、日常巡检、数据更新、异常记录等物联网应用，广告机是一款综合型的人机交互和信息展示平台，采用RK3399高端嵌入式处理器，大尺寸液晶显示屏，内置摄像头和红外测温模块，能够完成人工智能视觉、人工智能语音与语言、智能人机交互等教学案例，并提供智能广告系统、健康防疫管理、智能趣味相机、智能商品推荐、智能互动游戏等综合项目应用，智慧气象站提供工业级无线节点和气象传感器，基于ZigBee无线传感网络，支持温度、湿度、气压、PM2.5、PM10、噪声、风速、风向等，能够完成城市环境、扬尘监测等各种应用的开发，智慧微基站11基于龙芯2K1000嵌入式处理器和Loongbian国产嵌入式操作系统，支持ZigBee、Wi-Fi、LoRa等异构网络的数据融合，内置MQTT消息传输服务，实现智慧产业路网的数据汇聚和云端推送。

值得注意的是，以智慧中枢传感装置为全部子系统的核心节点，实现智慧互联城市系统，提升了系统的集成度和容错性。

同时公开了一种智慧城市场景教学实训系统，如图1所示，采用了上述述的智慧中枢传感装置，还包括智慧中台子系统、智慧设施子系统和智慧交通子系统，所述智慧灯杆结为智慧城市场景教学实训系统的中心节点，连接全部其它子系统。其中，智慧中台子系统包括高性能服务器、网络设备和数据大屏，通过虚拟化技术构建了多台虚拟机，部署了云计算集群、大数据集群、区块链集群、人工智能算力集群、人工智能中间件平台，并且通过所述数据大屏进行智慧产业业务系统数据展示。智慧交通子系统包括交通地图、智慧灯杆、智慧停车、智慧交通灯等、智能小车，用于仿真展现一个具备十字交通路口的智慧城市场景。智慧设施子系统包括管网、井盖、消防栓、垃圾桶、共享单车，其中管网、井盖、消防栓为成一体式结构。智慧中台子系统、智慧设施子系统、智慧交通子系统和所述智慧中枢传感装置均统一接入开放式的云物联网平台，以实现相互之间的互联互通。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.智慧中枢传感装置，其特征在于，包括灯杆体、智慧照明灯体、安防监控摄像头和红绿灯组，所述灯杆体顶部的正面安装有智慧照明灯体，所述灯杆体的上方且设置于智慧照明灯体的下方固定支撑杆结构，所述支撑杆结构的顶部安装有安防监控摄像头，所述安防监控摄像头通过底部连接的摄像头法兰盘固定于支撑杆结构的顶部，所述灯杆体中部的正面安装有红绿灯组，所述红绿灯组的顶部连接有红绿灯盒体。

2.智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：采用了如上述权利要求1中所述的智慧中枢传感装置，还包括智慧中台子系统、智慧设施子系统和智慧交通子系统，所述智慧灯杆结为智慧城市场景教学实训系统的中心节点，连接全部其它子系统。

3.根据权利要求2所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：所述智慧中台子系统包括高性能服务器、网络设备和数据大屏，通过虚拟化技术构建了多台虚拟机，部署了云计算集群、大数据集群、区块链集群、人工智能算力集群、人工智能中间件平台，并且通过所述数据大屏进行智慧产业业务系统数据展示。

4.根据权利要求2所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：所述智慧交通子系统包括交通地图、智慧灯杆、智慧停车、智慧交通灯、智能小车，用于仿真展现一个具备十字交通路口的智慧城市场景。

5.根据权利要求2所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：所述智慧设施子系统包括管网、井盖、消防栓、垃圾桶、共享单车，其中管网、井盖、消防栓为成一体式结构。

6.根据权利要求2所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：所述智慧中台子系统、智慧设施子系统、智慧交通子系统和所述智慧中枢传感装置均统一接入开放式的云物联网平台，以实现相互之间的互联互通。

7.根据权利要求2所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：智慧中台子系统通过虚拟化技术构建了12台虚拟机，部署了云计算集群、大数据集群、区块链集群、人工智能算力集群、人工智能中间件平台。

8.根据权利要求2所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：采用物联网技术构建了城市的异构传感网络，支持ZigBee、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT无线节点传感设备的数据接入和应用；传感器的数据通过智能网关接入到数据中台的物联网云平台和人工智能云平台，为智慧产业应用提供服务，所述服务包括智慧照明、智慧气象、智慧管网、智慧设施、智慧停车、智慧充电、智慧交通、智慧安防。

9.根据权利要求2所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：其局域网架构为企业路由器、交换机、无线网桥设备构建的一个大型局域网，所述企业路由器支持四路LAN输出，通过VLAN进行网络管理。

10.根据权利要求9所述的智慧城市场景教学实训系统，其特征在于：所述四路LAN分别为：LAN1通过接入到交换机为智慧中台的服务器提供网络；LAN2：通过无线网桥为智慧灯杆、智慧交通、智慧设施提供网络；LAN3/4：通过接入到交换机为实验室电脑提供网络。