基于航道物联网感知网的统一通讯服务(IOT)平台研究采购需求.docx
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1、基于航道物联网感知网的统一通讯服务QoT)平台研究采购需求1 .项目研究目标研究航道物联网,提取道、标、船、闸、过江、跨江、临江、工程工地等物理实体的感知数据,将物联网和现有的航道系统互联网整合起来,构建统一的航道物联网平台,统一整合现有、在建和未来建设航道信息化系统资源,对整合的航道物联网内的航道传感器及设备、云端系统、应用系统和航道基础设施等实施实时的数字化管理和控制,通过不断集成嵌入多维度的智能化体系模块,实现“云、网、边、端”的协同高效贯通、微服务架构下具有统一标识航道物联化设备之间的有效数据融通、以及平台前端、后台和数据库之间多种方式的互联互通。航道物联网平台聚焦航道基础设施数字化体
2、系建设的硬件层以及数据传输层协议设计,针对现有通讯服务平台存在的无法进行精细化管理、灵巧扩展和平滑升级等问题,基于微服务架构,提供具有更低的接入成本、更强的数据解析能力和更丰富的多维融合平台接口的设计建议,帮助完善和规范数据接入标准和协议。充分利用大数据、云计算、5G和物联网技术为智慧航道信息化系统提供数据存储和智能决策服务的相关指导,提出多维感知体系构建的相关方案建议,助力推动水运行业数据资源整合与深度应用,提升航道信息化管理水平。2 .项目研究内容2.1. XX省航道终端设备的物联化方案研究根据XX省航道业务应用场景,研究航道物联化终端设备的网络通讯问题,重点研究航道前端设备和后台数据库的
3、无线通讯问题。为了保证航道物联的丰富性和业务覆盖性,研究分阶段建设的航道业务系统物联化终端设备方案。一是航标遥测遥控终端、水位遥测遥报终端、桥梁净高监测终端、船舶流量监测终端等现有航道物联化终端设备的物联化方案,以及桥梁防撞预警、综合水文、流速流量等新建业务的物联化方案。二是以航标工作船终端为典型代表的未来新建业务的物联化方案,以及满足航道物联化终端设备扩展的通用物联化方案研究。具体研究包括:2.1.1, 现有航道物联化终端设备的物联化方案研究(1)通讯协议研究及技术分析对航标遥测遥控、水位遥测遥报、桥梁净高监测、船舶流量监测四种终端的物联化情况及无线通讯状况进行分析,同时调研新增的“桥梁防撞
4、预警”、“综合水文”、“流速流量”三类终端设备的物联化建设现状,针对通讯服务平台统一现有及新增终端通信协议、无线接入方式以及数据传输方式等在兼容性和可扩展性方面存在的不足,提出现有物联化设备的通讯及接入方法的改造和升级方案,实现现有终端设备的有效互联互通和相关航道物联化应用,为航道物联化提供设备互联和数据支撑,启示未来新增航道业务的物联化建设。(2)无线接入技术研究当前,所有设备所需无线网络连接方式有局域网和广域网两种。局域网连接方式主要为蓝牙、ZigBee.WiFi等,这是个人穿戴设备、消费电子设备、仓储与物流设备、智能家居等终端设备采用的网络技术。广域网连接方式主要是借助电信运营商提供的蜂
5、窝数据网络连接,如3G、4G、5G等,在交通、能源等各行业终端广泛采用。为了更好地实现终端设备的有效互联互通,根据流域面积宽广、部分航道流经峡谷和大桥等遮蔽物导致信号会减弱甚至消失、电力需求、电池供电选择、物理障碍的存在以及成本等特点,IOT平台推荐使用低功耗广域网络(LowPowerWideAreaNetWOrk,简称LPWAN)中的NB-IOT的连接技术。2.1.2, 满足航道物联化终端设备扩展的通用物联化方案研究(1)在现有和新增航道物联化终端方案的基础上,考虑智慧航道/感知航道未来感知终端业务扩展需求,研究并提出统一通用的航道感知终端的物联化方案,兼顾现有、新增和未来扩展终端的物联化应
6、用,支持XX省航道终端设备在航道物联网平台上的接入,保证设备端和云端可以稳定的进行双向通信第一,实现数据更好地传输,IOT平台可使用WebSocket连接的通讯方式,具有节约带宽、节约资源和实时高的特点。第二,实现终端设备更好地有效互联互通,根据流域面积宽广、部分航道流经峡谷和大桥等遮蔽物导致信号会减弱甚至消失、电力需求、电池供电选择、物理障碍的存在以及成本等特点IOT平台推荐使用LPWAN中的NB-IOT的接入技术,具有信号覆盖面大、交互功耗低、经济性高的特点。第三,实现客户端主题化定制,IOT平台可支持MQTT、AMQP、XMPP、DDS等多种支持实时的发布/订阅的物联网通讯协议。第四,实
7、现船舶精确定位,IOT平台可使用RTK技术,通过组成差分观测值,进行差分计算处理,能在不到一秒钟内给出厘米级别的定位结果。第五,从保障物联航道数据安全传输出发,需要制定终端设备加密方案,加密后,设备上存储的所有数据都需要输入正确的凭证才能读取,保证物联网数据安全。(2)研究航道物联化网络设备的无线通讯协议为了使IOT平台实现终端设备与云端之间的通信传输,更好支持赋能云对接、设备直连等多种接入方式,同时结合物联网平台,设备可支持MQTT、HTTP等多种协议,对比HTTP协议由于占据过大的资源而几乎不应用在嵌入式终端设备之中和基于UDP连接通信的CoAP协议,基于TCP连接的MQTT协议有着更高的
8、可靠性,更适合于有报警信息和控制命令的系统,并且MQTT协议采用异步通信方式,无需应答,有着更好的工作性能,故在使用Modbus协议进行数据采集,并对数据进行封装后,IOT平台可选择通过MQTT协议与云服务器平台连接,作为两者之间通信的标准协议。(3)研究并设计物联化航道终端设备的SDK或者驱动方案,方便物联网终端设备进行硬件植入设计,保证物联网终端可以快速上云;结合物联网平台,可支持4G/5G、NB-IoT、WiFi等多种接入方式,方便不同航道场景(道、标、船、闸等应用场景)设备进行多模组网。第一,总体架构可分为驱动SDK、设备数据管理、设备管理、应用层、安全负载以及运维监控6大组成部分。其
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