郑州智慧城市电动车NB-IoT综合监管与服务项目开题报告

郑州智慧城市电动车NB-IoT综合监管与服务项目开题报告目录项目背景及竞争态势项目需求分析技术方案及要点说明商务方案设计项目差异化优势分析项目目标及计划收益及风险项目资源需求电动车的使用具备便捷性、环保性，但违规违章、非法营运、盗窃丢失、乱停乱放等情况频现，给社会治安和城市管理带来极大难题，急需技术手段对电动车使用进行监管；城市政务管理正由“信息化”走向“智慧化”，物联网在城市智慧化管理中作用日益重要；将物联网技术引入政府管理工作中，通过智能终端的安装和服务平台的建立，为电动自行车的管理提供智能手段，实现交通大数据的获取和分析，为城市管理提供数据化支撑。010203项目背景(1)一行业整体现状：截止2016年12月份，郑州城区电动车保有量突破300万辆，电动车保有量位列全国第三，电动车在方便市民出行的同时，因为缺乏有效的监管，在道路交通、社会治安、丢失盗窃等方面存在严重问题，成为久治不愈的社会顽疾。为改善以上局面，郑州市政府委派市公安局组织试点电动车上牌管理工作。主管副市长在如何运用科学手段对电动车进行上牌管控方面明确提出三点要求：

统一管理、可纠章、可防盗。郑州市电动车现状：【借鉴上海、武汉、成都等外地人大立法经验和做法】项目背景及竞争态势郑州市公安局邀请郑州电信依托NB-IoT网络，融合北斗/GPS卫星定位技术，为郑州市的数百万辆电动车安装定位终端（电子车牌），实现对电动车的规范化、数据化、智能化监管，提高电动车被盗案件侦破率，提升城市治理水平，发挥政府在城市智能交通管理方面的积极作用。一（二）对于NB-IoT技术，郑州公安局充满期待：1、浙江某公司+中联通基于RFID标签的技术方案的主要问题：2、某车联网集成商+中移动：基于2G无线网络+GPS的技术方案的主要问题：（一）对于现有技术方案，郑州公安局均不满意：基站维护难度大，责任重，有负担，不持续！车辆集中区域基站压力巨大，网络难以承载！2017年1月中国电信全球率先发布NB-IoT企业标准(V1.0)并启动外场试验，预计2017年6月，将全网建成投入商用，

实现在NB-IoT商用部署世界领先。项目需求分析二2、防盗：电动车被盗告警，提供案件线索，实现有效遏制郑州市公安局的基本需求为（显性需求）：1、管理：对电动车信息登记并进行有序管理3、纠章：对电动车闯红灯等一些违章行为自动记录和警示4、服务：方便电动车主用车，提供用车方面的便民服务（公安局信通处的隐性需求）：1、基础网络由电信运营商进行专业运维（不想重蹈350M警用网络公安自建难以运维的覆辙）2、工作有创新、政绩有亮点、技术要领先、个人有提升

尽职免责

政绩突破电动自行车车主安装标准硬件，对车辆位置进行实时查询，同时对电瓶拆卸、异常使用、搬移挪位等情况进行实时报警汇报，汇报信息推送至客户手机客户端(APP或微信公众号)。公安机关可以通过这套系统，对电动自行车的使用情况、高峰时段、高峰路线等进行科学统计，对盗窃案件等发生的地点、场景等进行分析，对被盗车辆进行追踪，降低因盗窃产生的财产损失，改善治安综合治理状况。技术方案架构(1)三基本思路：云平台+NB-IOT网络+北斗/GPS双模终端综合应用的技术方案以中国电信全覆盖的NB-IOT网络为依托，实现基于位置信息的物联网技术服务平台。技术方案架构(2)03电动车（带北斗/GPS终端）NB-IoT

网络电动车管理平台手机APP

集成NB芯片，用于通信

集成北斗/GPS，支持定位

车辆运动时按照固定周期上报位置信息

丢辆丢失后找回

提供无线网络

电动车管理

用户信息管理

与交通系统对接，识别违规车辆

查询车辆实时位置IoT平台

设备管理

连接管理4G/3G/Wi-Fi交通系统通信流量管理实现全覆盖、低功耗的基础数据通信功能北斗/GPS导航定位技术实现基于卫星导航定位系统的位置服务，提供精确位置信息海量数据服务器架构实现千万级别、海量数据处理能力和数据分析能力基于APP或微信平台的政务工作窗口实现基于微信公众号服务平台或APP服务平台的政务工作入口，提高政府工作效率，便于群众与政府工作的互动技术方案架构(3)三技术方案要点说明(1)三功能要点初步方案描述关键挑战车辆跟踪•车辆停止时，以长周期上报位置信•容量息（如2小时/次）•追踪时延•车辆运动时，以短周期采集位置信息（如15s采集一次），然后打包后，以一定周期上报位置信息（如10分钟上报一次）•••采用电动车电瓶供电，功耗不敏感室外场景，主要考虑覆盖等级0情况普通业务上报时对时延不敏感，但是丢失找回过程中希望时延越短越好•车辆丢失后，远程控制车辆以较短周期上报位置信息（如30s上报1次违章识别•电动车管理平台通过车辆位置信息•业务平台需要与现有的交通系统对接，涉及部门众多和时间戳信息，结合附近红绿灯状•可能存在对现有交通系统的改造（如红绿灯系统的全网态信息，识别可能违规的车辆，结同步）合附近时频监控，确认违规行为技术方案要点说明(2)三• 郑州市300万辆车• 郑州电信1000基站，

1:1建网下，3000小区则平均每小区容量需求为：

3000,000/

3000

=

1000辆/小区• 假设高峰期使用率为50%则平均每小区容量需求为：

1000

*

50%

=

500辆/小区容量模型1【模型1】

30

辆/小区

（PRACH受限）

15秒上报1次

上报信息大小：

15字节消息头：

1字节；

序号：1字节；CRC:2字节时间戳：

3字节；经度：

4字节；

纬度：4字节；【模型2】

1186

辆/小区

（PRACH受限） 15秒采集一次数据，10分钟上报

上报信息大小：

447B• 消息头：

1字节；

序号：

1字节；时间戳：

3字节；CRC:

2字节• （时间戳：

3字节；

经度：4字节；纬度：

4字节；） *

40注：•

模型估算条件如下：•

1.PRACH子载波数，12；PRACH周期，640ms；•

2.未考虑其他NB业务使用用户华为NB-IoT容量估计

（eRAN12.1）• 模型前提：• 1.密集城区站间距约

600米• 2.单站范围内覆盖9个路口（左图）• 3.假设每个路口电动车人数为X人• 平均每小区容量需求

=9

*

4

/

3

*

X

=

12X/小区容量模型2NB-IoT容量计算基于单纯的NB-IoT业务，实际应用需结合高峰期的用户接入数和其他业务对网络资源的需求——网络承载容量分析技术方案要点说明(3)三模型假设1.

终端功耗不敏感，假设芯片工作在DRX模式，即可以接收寻呼，寻呼周期2.56s2.

假设电动车平均车速30Km/H（8.3m/s，考虑红绿灯/交通情况等）1.

参数（上报周期）修改时延：

<5s

（满足要求）APP

平台

基站

终端2.

数据上报时延

（满足误差要求）1.

终端上报15字节数据2.

每隔5s、10s、30s上报1次数据覆盖等级0时延：

~

1s，

位置误差8.3米覆盖等级1时延：

~

2s，

位置误差16.6米上报周期导致的位置更新延迟误差分别为：

41.5米，

83米，

249米建议最短设置为10s50ms50ms寻呼：

0

~

2.56

s接收数据：~

1s3.

小区重选时延：

~

10s

（非实际测试值）1.

目前还不支持小区重选，

时延无测试数据2.

信号差时小区搜索时间约10s3.

如果小区重选是刚好遇到上报数据，则数据无法上报，只能下个周期上报位置更新延迟20s

（10s上报周期），位置误差~180米第一次上报位置点小区重选，上报失败第三次位置上报~180米——追踪时延分析技术方案要点说明(3)三——典型样本分析1二七商圈基站覆盖：

2曼哈顿商圈基站覆盖：

3龙湖高校区域基站覆盖：按照电动车主要的分布区域进行测算，截止2016年年底，郑州市区建成区面积637平方公里，按照300万辆电动车进行测算，每平方公里分布4709辆电动车，按照30%的骑行状态进行测算，每平方公里同时并发电动车数量为1412辆。针对基于NB-IoT的电动车定位业务实现，我们结合网络现状选择了三个典型场景进行容量分析，分别为二期商圈、曼哈顿商圈、龙湖高校区域。从左图可见中国电信基站按照区域人流密度进行了科学合理的规划分布，保障了人流密集区的基站数量。容量分析小结：区域网络容量（同时并发/平方公里）电动车平均容量倍数二七商圈12000户1412户8.5倍曼哈顿3076户1412户2.2倍龙湖高校2117户1412户1.5倍小结：针对三个试点区域进行测算后，二七商圈的网络容量最大，最高支持8.5倍的电动车并发的平均容量。曼哈顿为2.2倍，龙湖高校为1.5倍，均高于平均容量，网络可以承载。技术方案要点说明(4)三——总结1. NB-IoT可以满足假设模型下的容量要求，但是需要终端设计时，尽量减少上报频率，以降低信令开销；2.

真实业务场景下，

适当增加PRACH子载波数量，可以增加该模型下的用户容量；

但是否增加

PRACH的子载波数量，需要结合电信全部的业务来进行评估；3.

随着新标准里面速率的提升，容量还有进一步提升的空间；4.

数据上报的时延可以满足跟踪业务的要求，由此导致的位置误差可接受；5.

车辆找回时消耗的消息数量可能比平时的业务大很多，可以考虑作为增值业务提供；

否则作为基本业务提供时，用户随意修改上报周期，可能影响电信其他业务。商务方案设计四电动自行车交强险方案：以每年征收电动自行车交强险方式进行，附带基本保险，来解决交通肇事、车辆丢失带来的损失赔偿事宜；同时能够有足够的费用支撑服务平台的运转;互联网运营方式推广：以媒体资讯服务供应给用户的方式，获取一定基本费用，同时将寻车服务、数据发掘等作为增值收入的一部分;电信以拓展新客户或充值等方式，推广业务：以开通新用户或话费充值、宽带办理为突破口，将电动自行车位置服务作为赠送业务推送给终端用户;拟定商务方案序号名称估算单价(元)说明1铁质车牌费用10（政府计划补贴）2定位设备费用70NB模块20元，其他元器件50元3安装费用5含车牌和设备的综合安装费用4软件及服务器成本折算53年费用估算5流量费用30每月约为2M左右(精简协议)，三年费用合计120成本测算：月功能费包含功能5元/月翼行车1、位置轨迹查询；2、车辆易丢区域提示；3、异常报警(异常触碰、断电报警等)；4、车辆年检；5、被盗车辆协查；翼生活1、周边生活服务相关优惠活动；2、主要维修站点分布；3、生活热点播报；翼优享1、手机缴费；2、电信优惠活动推送；3、电信相关其他业务推送；中国电信负责以上所有的成本投资，面向电动车主层面，按照手机APP月功能费进行收费：电动车主一次性预存36个月APP功能费180元，免费安装车牌、定位终端、享受36个月手机APP功能。电动车定位监管平台基于中国电信云资源平台实现。中国电信为市政府、公安局搭建电动车监管平台：包括软硬件投资、网络通道、终端定位硬件设备、物联网卡及通道。中国电信与政府、公安局共享平台数据，基于电动车管理平台的大数据分析作为智慧城市的基础数据并参与后期运营与服务。拟定商务方案：项目优势及差异化分析五#项目名称NB-IoT方案RFID监管方案1硬件性能功能全面：可纠章可防盗；定位精度高定位精度≤5米，功能单一；定位精度≥200米，仅能提供大致位置；2信息传播网络依托中国电信网络，百分百覆盖；授权频段，技术标准演进路线明确清晰；网络覆盖依赖于基站密度，无法全面覆盖；非授权频段，技术升级方向不明确；3建设维护无需单独进行基础设施建设；单独安装终端即可工作，系统建设时间快；需自建基础基站网络；需终端与基站配合，系统建设周期长；4信息安全电信运营商级别的终端信息安全保障，终端信息安全可控，不易读取破解；易被复制写卡，安全性不高；5应用前景大数据、智慧城市建设首选技术；应用面广，应用扩展性强；一般用于物品防伪识别，功能较单一；应用方向可扩展性不强；6使用成本定位模块+通信模块的终端费用较高收取流量费用终端成本低、维护成本高且难度大、缺乏持续性总体目标：实现对郑州市现存数百万辆电动车实现全面覆盖和实时监控，建立并提供公安局、派出所等单位的查询链接入口，建设公众交通信息发布平台，并将电动车的实时分布、交通状况提供市交通信息管理中心，用作交通管理的补充信息来源。项目建设目标按照三期来实现:一期进行硬件产品调试和基础位置服务平台的搭建；(6月底)二期实现中心监控指挥平台的建设和运营类车辆的上牌安装和监督管理，开发APP应用及微信公众号，提供用户的个人查询端口和企业批量查询端口；(12月底)三期实现对全市辖区内所有电动车的实时监控，建成市局、辖区派出所两级的查询监控平台，并建成交通信息公众发布平台；(预计2018年9月前完成)项目目标及计划六二期项目推进计划时间点服务器平台建设软件服务平台建设硬件生产及供货安装6月1日前与郑州公安局及合作伙伴成立联合工作组，完成测试平台环境搭建及测试报告；完成与郑州公安局的框架合作签约。完成终端研发及测试，具备量产条件；完成郑州NB-IoT网络全覆盖并正式商用；完成NB模块集采或成本补贴。服务器架构设计(灾备、热备、负载均衡等)服务平台、数据库架构设计号牌规范制订、定位设备启动元器件备货流程6月15日架构设计完成，启动相关设备采购定位服务平台软件开发；应用服务平台软件开发；数据库开发；设计并通过各类测试；号牌批量加工；7月15日定位设备开始批量加工(1万台/天)7月30日设备到位，开始系统架设，网络连接，设备测试及调试8月15日50万个号牌备货完成9月15日完成服务器平台建设完成软件开发工作50万台设备备货完成10月1日启动首批设备安装上线工作(并以2个月完成50万台车辆上牌工作为计划，滚动推进设备备货、号牌准备工作)11月30日完成首批50万台电动自行车的上牌工作(需覆盖重点监管行业、快递、送餐、家政服务等经营性用车)2018年9月30日，完成300万辆电动自行车的上牌安装工作社会效益建立城市电动车管理的长效机制，能够对目前电动车使用乱象和监管难题实现科学、合理的解决，提高城市管理效率和综合竞争力。经济效益整合信息和管理资源，有效组织和梳理交通道路资源，规范电动车辆的合理使用，降低管理成本；大幅减少公安干警侦破电动车