物联网示范工程建设项目--项目建议书.doc

物联网示范工程建设项目项目建议书4、项目概况 “物联网”已被认为是继计算机、互联网之后，信息产业的新一次浪潮, 是信息化与工业化融合，信息化与城市发展融合的重要途径。目前, *已将物联产业纳入发展规划，并正在制定“感知*” 的示范工程建设方案,从而使物联网信息技术真正走进人们的生活,服务于首都人民。同时据统计,人们80%的时间花在室内,包括家庭生活以及日常工作,因此如何结合目前绿色节能的发展趋势,提供一套面向智能家庭的室内物联网解决方案,是物联网示范工程需要首先解决的问题。计算所先进无线技术研究中心将在已有的节点感知技术、宽带无线通信传输技术、新型业务应用技术、ipv6网络技术研发基础上,开展面向“绿色智能”家庭的室内物联网示范工程。重点从以下两个方面开展部署:l 建设一个什么样的物联网示范工程?信息技术的发展必须以服务民生为前提,一种技术再先进但不能提高人民的生活水平它就不是一种好技术。本项目将针对人们日常生活中最常见的 “家庭”、“工作”两个场景开展物联网技术研究与示范,向人们提供“室内安全监控”、“食品卫生”、“智能办公”等服务解决方案,提高人们生活的信息化水平以及办公效率。另外, “绿色节能”是当前各行业发展的趋势,本示范项目将利用物联网智能控制的特点,向用户提供“绿色通信”、“智能供暖系统”“社区综合服务综合管理”等解决方案。从而形成一套面向绿色节能的切实能够解决人们生活中存在问题的物联网解决方案。l 用什么样的技术体制实现物联网？物联网的发展离不开微型传感技术、数据采集处理技术、近程及远程传输技术、远程控制技术等。由于涉及到的产业链条较长，不同产业链条采取什么样的技术争论也比较大。比如远程传输，可采取多种技术传输，如基于wifi、wimax、wcdma、td-scdma均可；但是，我们认为，物联网的发展必须和国家的重大产业政策方向相一致，在技术体制的选择上尤其要体现这一点。基于成熟的行业标准，基于国内具有自主知识产权的软件产品及应用平台，开展物联网技术体制构建，是物联网技术体制能否获得认可的关键。因此本项目将结合td-scdma/td-lte、ipv6等技术，构建室内物联示范工程,将物联网关键技术研究与国家重大专项发展策略相结合,推动技术发展。l 示范网如何应用推广?很多行业均有开展物联网示范工程的需要，如针对环境保护的城市水资源监控管理、针对城市交通的图像信息采集、针对城市安全的机场、地铁安全监控等。但是，在各种应用示范中,有很多共性技术是可以公用的,例如传输技术、控制管理技术等等；因此,本示范项目将推出一个开放的示范平台,供*市从事物联网研发的各个企业、高校、研究机构使用,减少这些企业的投入,推动物联网技术的发展。5、主要结论和建议 目前，物联网产业的发展处于起步阶段，*市可通过率先发展试点示范工程，开展物联网示范，探索形成一套成功的技术体制及解决方案，促进物联网产业发展，争取在物联网示范及产业引导方面引领全国。物联网示范工程需要首先以提升现代家庭生活品质为起点，解决人民生活中最基本的问题。因此我们有必要在*建立一个开放的融合节点感知技术、宽带无线通信传输技术、新型业务应用等技术在内的面向“绿色智能”家庭的室内物联网示范工程，使物联网新技术服务于民。第二章 项目建设单位概况 1、项目建设单位与职能 2、项目实施机构与职责 中的组织管理、系统研发、系统示范等工作。具体如下：(一) 负责项目的总体规划组织项目，把控项目的实施进度，并负责编制年度项目实施计划，撰写项目进度报告。(二) 项目研发负责关键技术研究、原型系统研发、示范网构建与展示等工作，保证项目的顺利实施。(三) 负责工程资产及档案管理保证项目资产的安全性和完整性。(四) 负责项目财务工作负责制定项目的投资计划和核算等业务；制定项目财务管理制度；负责管理项目账户；监督资金落实与使用。(五) 负责项目的采购工作根据项目实施进度，制定合理的采购计划。(六) 负责人员的技术培训邀请专家为工程实施提供技术咨询、技术指导和服务。第三章 项目建设的必要性 1、项目提出的背景和依据 目前，以互联网为代表的计算机网络技术给世界带来了深刻变化，然而，网络功能再强大，网络世界再丰富，终究是虚拟的，与现实世界还是相隔的。“物联网”在此背景下应运而生，它是集成了传感器、微机电系统和网络三大技术的传感器网络，是一种全新的信息获取和处理技术，其目的是让物品与网络连接，能够感知、方便识别和管理。2009年8月7日，国务院总理温家宝考察无锡时提出，加快传感网产业发展，在无锡建设“感知中国”中心。温家宝总理指出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”，“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫感知中国中心”。本项目的开展正是基于温总理的讲话精神，重点推进*市室内物联网建设，开展新型业务和新技术的应用示范。2、现有信息系统装备和信息化应用状况 在当今的物联网浪潮初期，已经产生了大量基础应用，其中对于家庭和室内信息系统相关应用的主要分为三大类：远程控制、室内监控和信息采集。（1）远程控制当用户不在室内的时候，可以应用手机远程遥控，控制开关，可实现灯光、窗帘控制、家电远程控制、等各类功能。用户在下班途中就可以通过手机短信等方式开启家里的空调，提前设置房间舒适的温度，或者提前打开家里的热水器，使用户一回家即可轻松享受沐浴。当家中有客人来访时，无论用户这时身处客厅、厨房还是浴室均可以通过室内分机来观看来访者与其进行通话，并可以直接开门，不用非得跑到门口开门。此外，还可以控制门窗。与电磁铁式门栓相给合，可以手机远程控制，也可以钥匙打开；与控制窗的电机相连，可以远程控制窗的开闭，特别是在下雨的时候更为方便。目前，这种类型的控制器可以采用gsm或者gprs传输控制信息，并能够绑定多个手机号码，实现家庭成员分别对电器进行控制并且屏蔽其他无关号码。除了对家电的控制之外，目前已有的应用还包括通过互联网远程控制家中的计算机，进行资源下载、状态监控等，以及通过互联网来远程监视家庭中的情况。用户可以通过嵌入式触摸屏控制器来进行网络远程控制达到预想的效果，或者查看是否有紧急情况发生；用户还可以通过web浏览器来观察家中的婴儿是否已经安然入睡。（2）室内监控室内遥控系统：利用无线控制器可以方便地管理家中所有的联网设备，由于通过wifi无线连接技术可以将信号通过中央控制系统传输到每个控制节点上，所以不论在家里的哪个房间都能控制。例如，当用户在客厅看电视时，不仅可以通过触摸屏来控制电视、空调、dvd、音响等设备，还可以通过遥控方便地关掉厨房、走廊、阳台等其他房间里不必要的灯光电器，或控制其他房间的影视设备用来本地观看。室内环境监控：通过在室内安置传感器，可以将空气的温度、湿度、二氧化碳浓度等信息传递至控制终端，实现远距离的实时监测。当监测空间中的温湿度高于正常值时，传感器还会自动控制断水断电，保证室内温度恒定。安全防盗监控：利用红外线防盗技术，烟雾、温度监控技术，来监视用户家中的安防信息。当用户家中有外人入侵、火灾隐患等情况时，系统会以手机短信等方式第一时间向用户和物业管理中心报警。而如果用户家中发生燃气泄露，系统也会以手机短信等方式向用户报警，用户通过手机短信等方式对煤气阀进行关闭操作，能在最大程度上减少人身、财产的损失。（3）信息采集传统的煤气、水、电的使用度数采用挨家挨户敲门查表的方式，既费时又费力。中国电信已经推出了通过rfid技术实现的联网的水电煤表。通过内置的rfid芯片，这些表中的数字信息可以集中在数据采集器中，然后通过3g网络传送至电信后台系统。只要记住每家表的id号，水电煤公司以后就不用上门抄表，数据自动存储在数据库里。此外，还可以根据客户需求，提供增值服务，比如分析用户用电量的峰值、谷值等信息，帮助水电煤公司更了解用户的具体使用情况。3、信息系统装备和应用目前存在的主要问题和差距 现有的室内家庭物联网应用主要存在着成本偏高，信息安全隐患，系统应用不够丰富，标准不统一等方面的问题，极大的制约了现有的家庭物联网的建设和发展。（1）成本高因为之前物联网相关技术如3g、rfid等还不成熟，家庭应用的代价不菲。尽管后期使用费不会很高，对终端设备的改造、购买所需的一次性投入最高可超过百万元。故只有少部分高收入人群可以消费的起。（2）信息安全隐患目前家庭应用中的远程控制多采用gsm或gprs通信方式，安全级别一般，信息容易丢失或被劫持，增加了家中的安全隐患，如果有黑客恶意攻击控制终端，很可能出现门窗大开、水电泄露等安全事故。另外水电煤等信息采集系统也可能被少数不法份子用来监控用户信息，从而侵犯用户隐私，达到犯罪目的。因此，现有的家庭信息系统中存在着很大的信息安全漏洞，也是制约其发展的灰色地带。（3）系统应用不够丰富目前家庭物联网的主要应用，仍然限于简单几项应用，如信息采集和远程监控等，没有真正将室内的各种设备组成网络，智能的控制起来，并达到智能，绿色的目标。通过引入系统智能控制的技术，搭建一套具有业务自适应及网络自适应的家庭网络业务控制系统，通过该业务系统实现对家庭网络系统及节点精确控制，同时保障系统控制的安全性。（4）标准不统一目前整个家庭信息系统没有一个统一的平台，没有包括从模块到终端设备再到运营的整体服务。模块缺乏系统扩展能力，系统结构科技和技术不完善。后台服务缺乏多功能系统和终端以及模块厂商的支持，运营商难以提供有效的商业模式来支撑多功能服务的运行。4、项目建设的意义和必要性 “物联网”被认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的新一次浪潮。业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，美国、欧盟都在投入巨资深入研究探索物联网。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（wsis）上，国际电信联盟（itu）发布了itu互联网报告2005：物联网，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临。随着美国“智慧地球”计划的提出，物联网已成为各国综合国力较量的重要因素。美国将物联网技术列为“在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术”。加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日本和韩国等加入物联网的研究，欧盟将物联网技术作为优先发展的重点领域之一。据forrester等权威机构预测，下一个万亿级的通信业务将是物联网产业，到2020年，物物互联业务与现有人人互联业务之比将达到30：1。中国政府高度关注、重视物联网的研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。中国移动总裁王建宙反复提及，物联网将会成为中国移动未来的发展重点。他表示将会邀请台湾生产rfid、传感器和条形码的厂商和中国移动合作。据他介绍，运用物联网技术，上海移动已为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。*市作为我国的首都，拥有丰富的高校、科研院所和企业资源，在物联网技术研发方面已经取得了一系列成果。虽然不同高校，科研院所和企业的研发方向不同，但在试验环境、开发平台、业务服务实验等方面存在共性的需求。若能根据这些共性需求，充分利用*市已有研发基础，整合资源，为*市物联网产业链的各个环节提供良好的公共支撑环境和示范基础，对于促进*市物联网产业发展并在该领域确定领先地位非常重要。因此我们有必要在*建立一个开放的融合节点感知技术、宽带无线通信传输技术、新型业务应用等技术在内的物联网试点示范工程，这个网络将为新技术的研发提供实验环境，为新业务的推广提供示范平台，为后续开展智能家庭、室内覆盖、室内感知等示范应用奠定技术及产业基础，推动物联网技术的快速发展，提高人民的信息生活水平。第四章 需求分析 1、与政务职能相关的社会问题和政务目标分析 应用面向智能，绿色的室内智能物联网系统，将会大幅度的促进政务职能的发展和提高政务的办事效率。主要包括，节能减排，突发事件处理，重要部门安防的功能。（一）节能减排与电子政务1降低能源消耗。在政府办公大楼安装智能照明、温度监控系统，通过监控室内的照明度、温度等来自动调节电灯的明亮和空调的温度，从而达到节能的目的。2. 降低行政办公经费。随着各部门公文办理系统的应用，实现了无纸化办公模式不仅节约了行政办公成本，还大大提高了行政效率。但有些时候纸质的文件依然不可避免，可以对无纸化办公的资源进行联网，如打印机联网、复印机联网，从而实现对消耗设备的智能管理，最大程度的减少纸质消耗,节约行政成本。3提高办事效率。在车辆通行量大办公中心，每天经过政府大门都要进行车辆登记，如果采用rfid技术进行射频扫描，加上自动识别车牌技术，可以实现自动对常出入车辆进行自动放行，并将车辆出入信息存入电子数据库，方便以后调档查询，提高了办公效率。4减少交通能源消耗。比如视频会议系统的应用，各级部门不必乘坐公共交通或自己开车参加会议或培训，既节约了交通能源，又可以减少单位差旅费支出。 （二）突发事件信息报送在政府处理突发事件时，往往因为信息递交不及时而错过了处理事件、降低损失的黄金时间。利用物联网技术，可以实现监控h1n1病毒、地震、火灾等灾害预警。比如，目前甲型h1n1流感肆虐，我们通过遍布在城市监控系统可以很清楚地了解到被感染者活动的范围和区域，他曾经接触过的人群，方便采取下一步防御控制措施。当监控数据超过某一阈值时，会通过警报提醒监控中心进行预警，并自动传送给相关负责人。当发生自然灾害等突发事件时，信息可以直接到达处理中枢，节省了宝贵的应急时间。（三）重要部门的安防监控物联网安防系统由上万个微小的传感器组成，散布在墙头墙角墙面和周围道路上。传感器能根据声音、图像、震动频率等信息分析判断，爬上墙的究竟是人还是猫狗等动物。多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。2、业务功能、业务流程和业务量分析 面向现代家庭的“绿色/智能”室内物联网示范工程主要业务功能如下：1、家庭物联网的智能能量控制，在现代家庭中安装智能照明、温度监控系统，通过监控室内的照明度、温度等来自动调节电灯的明亮和空调的温度，从而达到节能的目的，特别的是如果安装太阳能电池供电的家庭中，将会动态的调节太阳能电池的角度达到最佳的能量吸收效果。2、家庭物联网的智能设备控制，在现代家庭中的各种设备中，通过传感器节点组成智能物联网络，并通过统一的家庭智能网关设备将信息采集数据通过无线网络与用户的便携式终端相连，并且用户能够通过网关设备利用短信息命令家庭设备的开启和关闭。3、家庭物联网的远程监控，通过室内部署的大量传感器和摄像头，实时监控家庭室内的视频情况和环境情况，用户可通过移动终端实时监测自己家庭内的各种设备情况，并通过智能控制设备进行控制，也可以监控子女或老人在家庭的活动情况。以上业务流程的如下图所示：图 短信业务流程 短信业务有2种方式，一种是手机发起请求，获取家庭网络业务的过程；一种是委办局业务系统主动push给手机的过程。中国移动短信协议cmpp，中国联通短信协议sgip，中国电信短信协议smgp。实现短信功能家庭网络系统需要与三家移动运营商调试短信接口。图 流媒体业务流程流媒体数据的流程与短信业务相似，首先数据通过运营商的网络传到流媒体网关接口，最终通过家庭智能网关与家庭物联网络相连。3、信息量分析与预测 家庭物联网络的信息量主要包括，通过短信网关的控制信息和通过流媒体网关的流媒体信息，其中短信网关的信息流量将会非常小与流媒体信息相比可忽略不记，而流媒体主流标准如h.264等需要的带宽将会达到40kb/s以上，因此运营商的无线网络需要采用3g网路进行传输。4、系统功能和性能需求分析 面向现代家庭智能，绿色室内物联网系统将会包含以下系统功能需求：（1）结合td-scdma、ipv6、智能传感节点的家庭物联网部署方案。 由于家庭物联网络在室内需要部署大量的传感器节点组成物联网络以监控数据和实时采集信息，由于ip地址的限制，ipv6地址将会大量应用，由于存在流媒体数据因此将采用td-scdma传输技术进行传递，因此在建设方案中将会采用结合td-scdma、ipv6、智能传感节点的家庭物联网部署方案。（2）智能信息资源管理物联网的连接需要大量的传感器，比如每户的室内传感器就可以达到100500个。这样巨大的传感器所采集到的信息必定是海量的数据。因而，有效的管理和筛选这些数据，有必要建立先进的信息资源管理系统。物联网的信息采集大多数是要求实时的，可以通过先进的宽带无线网络，及时、有效、快速地将数据回传给数据中心，保证信息的实时性。部分有价值的信息可以经过进一步筛选后，上传给网络数据库，当本地数据受到损坏时可以从网络数据库中下载恢复。（3）家庭网关信息安全随着传感器的增多，数据传输的安全性问题也受到关注。当多达几千个上万个传感器进行数据传输的时候，日益扩大的物联网也必定会滋生病毒。采用ipv6协议，并应用ipsec等安全协议标准，加强数据传输的保障。利用基于ipsec的vpn技术，将公众网可靠的性能、丰富的功能与专用网的灵活、高效结合在一起，并且充分利用现有网路资源，提供经济、灵活的连网方式，节省设备、人员和管理所需的投资，降低用户的电信费用。第五章 总体建设方案 1、建设原则和策略 在*成功举办2008年奥运会后，*市提倡的“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”成为一笔巨大的物质和精神遗产，为持续增强*市的综合竞争实力持续发挥着作用。在后奥运时代，如何基于上述遗产，扩大建设绿色、科技、人文奥运的成果影响力方面，成为*市政建设面临的一大问题。而面向现代家庭的“绿色、智能”室内物联网示范工程项目正是在这样一个背景下产生的。其目的是发挥*市在科技、文化等方面的竞争实力，配合“感知中国”项目，建立典型应用示范，进而引领物联网发展的潮流。因此，在建设示范工程的过程中，需要把握如下原则和策略：l 技术继承原则：物联网的发展不是平地起高楼，物联网的技术经过多年的发展，初步形成完备的技术体系。在*市属的高校、企业、科研院所中，具备相应的技术积累。因此，在示范建设过程中，需要部署部分技术研发，但是大部分技术应当以成熟的技术为主。避免技术浪费。l 准确定位原则：开展物理网示范工程，应当以*市发展过程中遇到的问题为出发点，切入点，切实开展可以提高和改善人民生活水平的示范项目。l 符合国家政策导向原则：面对国家在节能、环保等方面的世界承诺，在物联网示范工程建设过程应当把握环保、绿色等政策主线。在策略方面，建设面向现代家庭的“绿色、智能”物联网示范工程项目，应当采取如下策略：l 循序渐进的策略：在物联网应用前景逐渐明朗之时，既要大胆开拓，又要稳步推进。在具体示范选择方面，采取充分调研、论证的策略，避免盲目上项目。l 以人为本的策略：任何科技的进步都应当是以改善人民的生活质量为最终目标，在科技欠发达省份，更多关注安全、生产、环境等问题。对于*这样的发达城市，应当更多关注如何通过科技的力量提升人民的生活质量。l 见效快的策略：对于示范项目的建设，应当采取可展示、可重复、具备一定影响的建设原则。通过典型示范项目获得市场反馈，为后续持续开展奠定基础。 综上，开展面向现代家庭的“绿色、智能”室内物联网示范工程项目，需要遵循上述原则和策略，为抵御经济危机、拉动内需，推动*市各项建设又好又快发展贡献力量。2、总体目标与分期目标（1）业务目标：业务流程梳理和规范化目标，改进服务和提高效率的绩效目标，业务和信息资源管理机制完善目标等。面向现代家庭的“绿色/智能”室内物联网示范工程以提升现代家庭生活质量为主要目标，通过结合3g移动通信技术、传感网络技术、业务管理技术，实现一套绿色、环保的家庭物联网建设方案。基于该物联网建设，提出节约家庭维护成本，在水、电、气、物业管理等方面节约成本约50%，节约家庭维护成本方面降低30%。同时，基于该套方案的建设，拉动相关产业的发展。建立传感技术、传输技术、业务控制管理技术等技术体制和完善的产业链，增加社会就业。（2）技术目标：物联网关键技术路线探索及应用等目标。面向现代家庭的“绿色/智能”室内物联网示范工程项目主要指标包括：l 提出一套结合td-scdma、ipv6、智能传感节点的家庭物联网部署方案。l 支持包括3种类型以上的数据、5种以上家电的数据汇聚及展示。l 支持对家庭传感器网络的拓扑、配置、故障、路由、电源、功耗和寿命的管理和统计；l 支持基于td-scdma家庭物联网展示；l 支持ipv4/ipv6双协议栈；l 可管理的网元数量不少于20个。3、总体建设任务与分期建设内容 总体任务：经过两年的建设，构建基于td-scdma的现代家庭物联网传输技术体制，基于zigbee等技术的近距离传感技术体制，建立基于主要业务平台的物联网控制平台。构建基于上述技术体制的室内物联网整体解决方案，总体实施计划及分年度计划实施计划如下所示：l 总体进度计划 分两年完成 第一阶段：2009年12月2010年7月 技术体制构建 第二阶段：2010年8月2011年12月 示范工程建设 2个阶段同时分别对应系统研发和测试示范网阶段实施l 详细进度计划 项目论证 2009年12月1日2010年1月31日 系统设计 2010年2月1日2010年4月30日 关键技术研究 2010年5月1日2010年7月31日 原型系统研制 2010年8月1日2011年5月31日 系统联调和测试 2011年6月1日2011年8月30日 业务测试和建设 2011年9月1日2011年10月31日 实验网建设和测试 2011年11月1日2011年12月31日 项目总结验收 2012年1月4、总体设计方案 图 面向现代家庭的“绿色、智能”室内物联网示范工程面向现代家庭的“绿色、智能”室内物联网示范工程项目以家庭为单位，提供家庭设备物联，提供包括温度、湿度、家用电器状态、室内视频数据传输等多种物理手段。通过低功耗设计，体现现代家庭绿色管理的理念。示范工程的第二大组成部分为远程传输技术体制，该远程传输技术体制与当前的td等技术体制兼容，节约远程宽带传输成本。该部分将借助基于td-scdma、wcdma等技术的家庭网络技术实现，通过与大基站的融合，实现无处不在的家庭网络控制。第三，智能家庭网络控制管理系统。该系统收集家庭物联网数据，通过智能分析平台对数据进行综合分析，为用户提供智能选择。基于上述分析，本项目建设的室内物联网部分设计低功耗智能传感节点，完成温度、湿度、电量等数据的收集。其次，接入部分涉及家庭传感器汇聚节点、家庭基站、家庭网关等。通过上述设备与3g网络互联互通。智能业务控制系统运行于家庭传感节点与远程控制终端，通过该终端控制家庭网络节点。第六章 本期项目建设方案 1、建设目标与主要建设内容 本期工程项目建设的主要目标是初步构建面向现代家庭的“绿色、智能”室内物联网技术体制，攻克室内物联网整体方案的技术难点，进一步推动相关技术标准。开展典型应用示范，展示现代家庭“绿色、智能”新理念。本期的主要建设内容包括：l 形成面向现代家庭的“绿色、智能”室内互联网解决方案l 形成基于ipv6的室内互联地址分配方案l 形成基于td-scdma的家庭网络传输方案l 形成智能家庭网络控制平台2、标准规范建设 通过itu、国家关于物联网技术标准的组织等标准化机构的组织，积极参与由国家信标委、itu、3gpp等标准化组织倡导发起的关于物联网的标准化会议。联合国内高校、企业、科研院所向相关标准化组织提交关于家庭室内物联的建设建议。主要标注化任务包括：1）基于zigbee、ieee 802.15、bluetooth等技术体制的无线传感节点数据传输标准。2）基于ipv6的家庭物联网地址分配技术方案；3）基于td-scdma的家庭网络组织方案；4）提交面向现代家庭的智能业务控制系统方案。通过上述技术标准的制定及提交，主导相关技术标准制定，联合国内企业、高校等物联网主流研发机构，形成行业标准，推动相关产业在*生根。3、信息资源规划和数据库建设 本示范工程项目信息资源规划的任务就是要解决项目执行过程中不同系统组成部分之间的信息资源的规划和协调。通过规划和协调，配置示范工程的组件，使功能冗余最低。其中，数据库部分将主要涵盖物联网节点信息及用户信息，通过用主题数据库来取代繁杂“接口”的数据环境，各应用之间通过存取共享数据库交换数据而实现系统集成，既简捷又科学。本工程的系统集成研发的很大一部分工作是新型设备的数据集成，即建立共享的主题数据库；示范工程的建设不能停留在资源平台的简单应用阶段，要在开发阶段对信息资源方面下大气力进行分析，要在设备、用户信息共享方面与传统的电信网络共享机制形成互补，同时应当减少冗余。在必要的过程中，通过信息的快捷流通和共享，实现对家庭网络的信息的快速交互。本工程采取上世纪80年代中期引进f.w.horton的信息资源管理(irm)理论、william durell的数据管理(da)和james martin的信息工程方法论(iem)等理论与技术，开展资源规划与数据库建设，结合家庭物联网实际应用场景需求形成的一套科学、简明、实用的技术方案。信息资源管理基础标准是指开发利用信息资源所必须遵循的最基本的标准数据元素标准、信息分类编码标准、用户视图标准和数据库表标准。这些标准的建立，需要科学的理论指导、继承已有的成果、扎实细致的工作和一个不断改进修订的过程。建立全域和各职能域的信息系统框架是在大量分析综合工作的基础上完成的，数据模型是系统的数据结构框架，体系结构模型是系统的功能和数据关联结构框架。4、应用支撑平台和应用系统建设 图 绿色智能业务控制平台本系统的业务支撑系统是基于智能业务生成技术以及智能控制技术实现，在前期的“跨媒体业务平台”及“自创建业务平台”实现基础上，通过引入系统智能控制的技术，搭建一套具有业务自适应及网络自适应的家庭网络业务控制系统，通过该业务系统实现对家庭网络系统及节点精确控制，同时保障系统控制的安全性。智能业务控制平台控制的内容主要分为如下几个部分：对数据的控制，通过业务反馈技术获得传统温度、湿度等信息，设置上述数值的绿色控制阀值。当汇报数据超出阀值时设置报警机制，这种情况下可以通过人工设置或者自动设置进入绿色区间，达到系统的能环保。第二种类型是视频数据控制，对于异常的图像新型，系统自动进行判决识别，通过远程传输的形式供家庭网络使用者识别，如超时无反应则进行本地或远程报警。第三，对于异常语音信息进行识别和判断，设置报警或程序控制，如对家庭宠物的远程管理等。5、网络系统建设 图 面向现代家庭的“绿色、智能”室内物联网络面向现代家庭的“绿色、智能”室内物联网工程项目，其体系结构主要包含异三个部分，首先是家庭物联部分，包含微系统传感节点以及数据汇聚节点部分，微系统传感节点部分包含对语音数据、视频数据、温度信息、湿度信息等收集，该部分数据信息的收集采取周期性汇报会请求汇报模式，获得的数据全部汇聚到汇聚节点，汇聚节点通过家庭网络技术进行远程传输。在汇聚节点上，设置智能业务控制平台，进行数据的初次处理，家庭人员也可以通过该平台对家庭网络节点进行参数设置。第二部分为接入部分，主要是基于现有的td-scdma技术实现的家庭网络技术，包含家庭基站系统和家庭网关系统，家庭基站实现空口部分全部传输功能，家庭网关系统通过与大网关实现互联，进行数据传输，以及简单的安全保障等功能。第三部分为智能业务管理平台部分，该平台主要包含用户认证系统、设备管理系统、智能数据计算系统等组成，分别完成数据收集、传输、报警等功能。具体实现以及部署如上图所示。6、数据处理和存储系统建设 图 数据处理系统数据库处理主要用于构造设备信息及用户信息，该数据库建设的首要问题是区别于传统的电信数据库之间的关系，另外需要完成两个数据库之间数据的快速传递，以实现数据的共享和快速处理。如上图所示，在数据处理中的另外一个重要功能就是对设备的认证以及收费等，包括aaa服务器管理，接入认证管理，以及由于网络的切换导致的设备管理等。通过统一体的接入管理服务器实现对系统的数据统一管理。图：家庭物联网的存储系统家庭物联网的数据存储包含两个部分，一个部分在家庭控制节点，实现对数据的全信息存储，该部分存储便于用户进行本地控制，可以随时调整网络参数。第二个部分是网络数据库存储，该部分作为备份存储，可以实现对数据的远程网络控制，并保证本地数据被破坏的情况下还可以进行快速恢复。两个数据库之间的数据一致性通过标准的协议实现，定期进行更新。7、安全系统建设 在基于intel网络处理器实现的安全系统主要基于ipsec安全协议标准，在软件实现中，通常将软件结构分为数据层面和控制层面两部分。其中数据层面由微引擎me编码实现，负责绝大部分的数据包处理任务；而控制层则由慢通道xscale编程实现。为便于系统管理，另设一台至强处理器实现用户管理界面功能。整个系统设计如下图所示:图 安全体系结构用户管理系统在至强处理器上实现。至强处理器将安全管理员配置的安全规则下送到xscale，同时从xscale接收并显示重要的系统日志信息。xscale层面用于异常数据包即慢速数据通道的处理和对微引擎模块及整个系统的控制。微引擎执行系统中绝大部分的数据层面任务，是软件设计的主要部分。数据层面采用模块化划分，分别负责高速包的接收、处理、路由查找及转发等。每个模块映射到一个或多个微引擎上。数据层面各个模块功能设计如下，数据包接收模块，映射到me0。负责接收来自高速网络的数据包分片，将分片重组得到完整的数据包，同时创建buffer handle和数据包的描述信息metadata存储在sram中。数据包处理模块。包括数据包分类、ipsec 数据处理、路由转发等多个子模块。队列管理模块，运行在单微引擎me8上，负责维护和管理发送队列。调度模块，映射到微引擎me9，负责将数据包发送调度到网络接口。该模块实现要点是选取理想的调度算法。转发模块，由微引擎me10和me11实现，从队列管理模块接受数据包并将包分片后发送到网络中。为提高软件开发速度，intel提供了一系列模块化、可移植性强的软件设计模块，利用这些模块用户可根据实际要求自行开发专用的网络处理系统。本系统中，数据包接收、队列管理、数据包转发等模块均直接移植intel提供的软件模块，设计和开发的主要工作集中在ipsec vpn子模块。8、其它（终端、备份、运维等）系统建设 本示范工程涉及多个软硬件开发平台，包括汇聚节点，家庭基站及家庭网关等，上述研发均需借助通用的开发平台进行，拟采用的平台是基于承担单位智能无线电开发平台，开发成果可以方便的移植到网络处理器（np）平台。在软件部分，主要采用嵌入式linux操作系统及其开发工具，采用该系统进行家庭物联网络开发的原因在于linux是开放源码的操作系统，可以按需定制和修改；受到硬件厂商的广泛支持，能够得到各种设备的驱动程序，也可自己开发特殊设备的驱动程序。如果采用专有的操作系统，则受制与操作系统厂商；如果采用专有操作系统，如vxworks，在产业化后需要向操作系统厂商交纳费用；linux系统的开发环境也是开放源码的，与采用专有操作系统及其开发工具相比大大降低了初期投入；linux被广为使用，容易获得技术上的支持。开发工具包括图形化编辑环境、gnu编译器工具链、嵌入式调试工具、版本控制工具等。9、主要软硬件选型原则和软硬件配置清单 本项目需要开展室内物联网接入设备、业务平台研制示范网的构建，因此需要购置部分软硬件平台来保证研发过程的顺利进行，具体软硬件购置清单如下：序号设备名称型号用途1软件无线电基站原型开发平台pico-hdp203用于基于td-scdma/td-lte接入原型设备研制2软件无线电终端原型开发平台pico-hdp102用于基于td-scdma/td-lte终端原型设备研制4服务器dell power edge 用于示范系统算法仿真服务器、数据库服务器、安全服务器、业务支撑服务器。5接入网关系统ioa-agw-2009用于示范网的构建6td-scdma测试终端待定用于业务测试7td-scdma综测仪jx3300043用于对所研制的原型设备进行测试8示波器86100c用于原型设备测试及示范网构建9信号发生器e8257d用于原型设备测试及示范网构建10、机房及配套工程建设 示范工程所需的机房及配套工程建设需要在专用场地进行，涉及到机房改造等，应当遵循的原则包括：1）机房整体工程：将机房设备、监控设备、强弱电系统、数据/非数据设备等作为一个完整的系统考虑，尽量发挥各子系统的联动、互动作用。2）可管理、可扩展：现代机房工程已不仅仅是功能上的要求，而且要具有良好的可管理性，为用户提供友善的管理界面，同时要保证容量、性能的可扩展性，以保护用户投资。3）高质量项目管理：机房工程是一项专业化的综合性工程。要求对装修、配电、空调、新排风、监控、门禁、消防。防雷、防过压、接地、综合布线和网络等各个子系统的建设规划、方案设计、施工安装等过程中进行严密的统筹管理，以保证工程的质量和周期。在后期的实施过程中，工程试验场地需要满足：l 电力保障：低压配电系统，ups，发电机组，配电设备安装；l 空调系统：恒温恒湿精密空调，新排风系统，分体式空调；l 机房装修：天花、地板、照明、保温、功能区隔断、机房接地、机房壁，精装修；l 监控系统：ups监控，漏水检测，门禁，配电监控。l 智能布线：综合布线及配线机柜安装；l 资源管理：设备管理，端口管理，配线管理，点位管理，拓扑结构，故障管理。第七章 项目组织机构和人员 1、项目领导、实施和运维机构及组织管理 为了保证整个课题的顺利实施，我们设立项目总体组、技术攻关组和验证平台组。课题组分组情况如下图所示：图 课题组分组情况各组的主要职能如下：1) 项目总体组：主要负责项目的总体规划、项目组织、课题组之间的协调、项目进度的掌握，交叉和联合示范实验的组织与安排。2) 技术攻关组：主要解决项目过程中的重大问题。就目前的调研和分析可知需要解决的重大问题主要包括：方案算法设计、协议栈软件研发、业务平台研发、原型设备集成等。3）示范建设组：主要负责示范网的搭建以及测试，把以上的研究内容综合起来，应用于示范平台并进行推广。我们将在分工细致，责任明确的基础上，相互沟通，相互合作，努力保质保量的完成课题的计划和要求。2、人员配置 在本项目实施过程中，计算所将投入56人参与到本项目的研究与开发工作。其中研究员1人，副研究员1人，高级工程师1人，助理研究员4人，博士研究生19人，硕士研究生30人。主要人员如下表所示:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.3、人员培训需求和计划 本示范工程基于td-scdma、ipv6等技术，进行设备研制和系统示范。需要对相关人员进行通信技术及软件技术相关培训，培训计划如下：时间内容2009.12-2010.01td-scdma、ipv6、femtocell等相关技术、标准的理解与培训2010.01-2010.04实验设备使用、应用平台开发培训2010.05-2010.06网络构建、规划技术培训第八章 项目实施进度 第九章 投资估算和资金筹措 1、投资估算的有关说明 本项目预计总投资万元，主要由申报单位自筹及物联网示范工程建设专项经费两个部分组成。其中单位自筹经费万元，申请专项资金支持万元。2、项目总投资估算 本项目总投入1300万元，其中单位自筹800万元，申请专项经费支持500万元。各项经费比例具体如下:3、资金来源与落实情况 为了推动项目的顺利开展，项目承担单位已经投入自筹经费万元，开展前期工作。包括面向室内物联的关键技术研究（例如组网技术、无线资源管理技术、业务支撑技术等）以及接入设备协议栈软件系统研发，为示范项目的顺利开展奠定了基础。 其它自筹经费将在项目开展过程中逐渐投入。4、其他资金补贴方案等 无第十章 效益与风险分析 1、项目的经济效益和社会效益分析 l 经济效益分析本课题研发的面向“绿色智能”家庭的室内物联网示范工程将为新技术的研发提供实验环境，为新业务的推广提供示范平台，为后续开展智能交通、食品卫生、环境监测、安全反恐、室内感知等示范应用奠定技术及产业基础，推动物联网技术的快速发展，提高人民的信息生活水平，具有可观的直接经济效益和间接经济效益。首先，基于物联网应用的巨大市场需求以及经济利益吸引了越来越多的企业投身到这个行业。以我市为例，从事物联网相关研究的企业以及高校研究机构就有上百家，本示范平台可以为这上百家企业的技术研发、设备研制提供验证平台，提高企业技术和设备的竞争力，增加企业的效益。通过收取基本的验证服务和技术支持费用，例如按每家每年的服务费用为10000元人民币计算，在三年内实现项目的投资回收是有足够保障的。此外，无线通信领域的竞争越来越演变成为专利市场的竞争。只有拥有专利，才拥有通信领域未来的“话语权”，才能真正的占领市场。以高通公司为例，它在美国拥有1900项技术专利，并申请了3200项专利，最出名的专利是正在发展的cdma无线标准。这些专利能够给高通公司带来巨额的经济效益。在高通公司去年75.3亿美元的收入中，专利许可费用已经占到收入的三分之一，31.6亿美元的税前利润有三分之一至四分之一来自许可收入。本示范平台通过对新一代宽带无线通信技术在不同行业内的应用进行突破与创新，拟产出一批核心专利，这些专利对提高我国通信行业的实力、减少企业研发成本有极大的促进作用，可以获得很好的间接效益。l 社会效益分析1) 提升中小型企业的自主创新能力该示范工程可以为企业大规模部署基于物联网的应用提供前期验证，解决中小型企业因缺乏实验环境而在技术创新方面受限的问题，降低企业创新的成本和风险，减少企业的前期研发投入，从而使更多的企业可以进行新技术的探索和创新，帮助一批中小型无线通信设备制造商及移动通信服务开发企业提高产品的竞争力，实现可持续发展。2) 促进产学研合作该示范工程的建设和维护是由科研机构完成，在企业进行测试时也是由科研机构相关人员辅助完成。在此过程中可以增进双方的了解，进而产生更深层次的合作。同时该示范工程的实施使研究机构更多了解企业的应用需求，也使高校和研究机构的前沿技术研究更切合实际系统应用需求，增进产学研合作。3) 自主知识产权带来国家利益民族产业链的形成和发展离不开自主知识产权的核心技术。目前，宽带无线通信的大部分核心技术已经被国外企业垄断，高额的专利许可费用大大增加了国内企业在宽带无线通信技术方面的研发成本，“核心技术封锁”也在很大程度上限制了国内产品的竞争力。该示范工程降低了企业创新的门槛，使更多的企业投入到技术创新中，从而产生更多的自主知识产权成果，进一步提高我国在未来无线通信领域的地位。2、项目风险与风险对策 1) 技术风险分析计算技术研究所无线技术研究中心一直致力于宽带无线通信的基础理论和关键技术研究，通过几年的技术积累，研发了大批具有自主知识产权的设备，形成了多项核心关键技术，为本项目的实施提供了强有力的技术保障。同时在单位自筹资金及国家项目投入的支持下，项目申请单位已经进行了前期的关键技术研究与系统研制，为本课题验证平台的搭建奠定了基础。本项目的部分研发成果已经为广州杰赛、中电集团电子七所、香港应科院等企业和研究机构提供了技术服务，部分技术成果已经进行了实际验证。另外，本项目的研发将基于td-scdma 、lte等通信技