项目总体技术路线

基于阿里云AIoT平台搭建物联网硬件数据平台，利用钉钉作为程序用户入口。通过城市管网大数据接口，接入垫江城市管理大数据平台。
系统总体框图如下：

系统概况

包括硬件嵌入式设备操作系统定制开发、嵌入式应用开发、物联网软件平台开发、数据应用开发、数据接口开发等方面。

1.粪污监测物联网平台

粪污监测物联网平台基于阿里云AIoT平台进行定制化开发，分为云管边端四个维度进行搭建。

1.1设备管理系统简介

提供远程控制、远程调试、远程升级、远程配置设备的能力，不需要连接设备串口，即可远程管理设备，提供设备生命周期管理和数字化建模能力，设备管理包括：

1.1.1 生命周期管理

提供设备生命周期的管理，可以注册、删除、禁用设备。实现在作业现场的设备，生命周期管理与操作。便于在粪污清掏时进行物联网设备的维护。

1.1.2 状态管理

提供设备上/下线变更通知服务，可以实时获取设备状态，防止粪污监测设备长期离线，或失去预警能力。

1.1.3 数字化建模

对物理世界的管网监测设备进行数字化建模，加速应用开发流程。

1.1.4 数据存储时序化

实例内自带时序存储，可写入和查询结构化后的设备上报数据。方便对接城市大数据顶层接口，同时便于横向系统的数据协同。以时序为关联因子，实现全维度数据处理与分析。

1.2 监控运维系统简介

粪污监测与管网监测需要设备有运维侧自检能力，提供设备实时监控和远程运维能力，保障全部节点的状态稳定与非现场升级，系统功能如图：

1.2.1 实时监控

支持大盘监控和报警配置，可以实时感知业务异常变化。无需到达现场节点调整，可以通过指令下发，更改传感数据采集相关参数。

1.2.2 在线调试

支持远程调试真实设备，并可以通过虚拟设备模拟设备数据上报。实现新传感器的在网测试以及新的监测指标的真实系统升级测试。

1.2.3 日志服务

设备和平台的全链路日志记录，支持通过关键字快速检索。

1.2.4 固件升级

支持设备固件OTA升级，让设备具有远程升级的能力。
1.3安全保障系统简介

利用阿里云AIoT平台和AliOS Things提供的多重防护保障设备和云端安全，提供支持SE、SIM、TEE、secure MCU、软件沙箱等多种安全等级载体。不依赖于物联网设备的操作系统和通信协议，容易适配。兼容TLS的低功耗安全协议，更适合化粪池井下IoT设备。
阿里云AIoT安全系统结构如图：

1.3.1 设备认证

提供一型一密的设备认证机制，降低设备被攻破的安全风险，大幅度提高部署效率。

1.3.2 安全传输

提供TLS标准的数据传输通道，保证数据的机密性和完整性。

1.3.3 权限管控

严格控制设备和用户的权限范围，任何操作都需要鉴权，防止越权访问的情况。

1.3.4 数据隔离

实例间数据完全隔离，不会存在跨实例越权访问的问题。

2.AIoT未来城市管网物联网网络管理（基于LinkWan）

项目初期考虑使用电信运营商网络快速铺开，为服务于城市管网管理的扩展需要，后期建设独立的LoRa Wan城域网，并服务于城市管理大数据平台的其他领域。相对于目前的设备网络接入，单网关的覆盖范围提升数十到百倍，通过增强覆盖，在很多楼宇的环境下可以实现较好的信号穿透，增加终端通信有效性。
基本系统结构参考图如下：

2.1 接入LoRa设备标准

阿里云支持LoRaWAN 1.0.x/1.1，Class A/B/C/D2D等协议。Class A/B/C/D2D支持四种通讯模式: 国际标准Class A、B、C与D2D模式。项目种选择Class C模式用于可抽排设备，ClassA用于纯监测设备。

OTAA/ABP
两种入网方式，高安全性的OTAA与专用于边缘的ABP。本项目采用OTAA方式接入。

2.2 两种数据流输出

支持阿里云物联网平台与消息队列MQ两种数据出口。

2.2.1 出口至物联网平台

使用阿里云物联网平台来收发Link WAN数据，用户可基于物联网平台快速接入到城市大数据平台，接入时间与运维成本较传统方式大幅降低。作为危险源管理的实时业务处理数据源。

2.2.2 出口至消息队列MQ

使用消息队列MQ来收发Link WAN数据，适合存量应用服务器对接。该出口消息接入城市大数据平台的数据湖。

2.3 网络可共享（城域网建设）

网络服务可分发共享给其他城市管理物联网设备。为每个IoT设备提供唯一的标识信息，防止设备被篡改或仿冒。提供全球唯一的身份分ID，双向的身份认证。兼容TLS，在保障安全性的同时大幅减少IoT设备的资源消耗。提供端到端的安全连接，在TLS安全性的基础上做了性能优化。支持国密加密算法：SM1、SM2、SM3、SM4。

2.3.1 凭证转移

转移签发的网络凭证，可让未来需要接入城市管网的传感设备使用搭建完成的网络。

2.3.2 泛在凭证

使用阿里云IoT签发的凭证，可使用阿里云泛在网络。

数据处理

AI批流处理

离线、实时数据开发能力，可完成城市管网IoT数据的深入加工分析。通过离线数据开发工具，针对历史数据进行深度的加工分析。利用流数据开发工具，提供实时数据的流分析能力，对设备数据进行高效加工分析。
通过时序数据库，进行管网时序数据分析；通过管网物模型，实现管网对象物分析等多种分析能力，配合调用操作，外部或上级数据平台也能轻松使用。

数据资产

全面管理物联网数据资产，从设备数据到业务数据，并且提供城市本地存储方案。利用API服务集群，为城市管网IoT场景下丰富的数据服务API能力，便于打通不同级别与管理口径的数据，实现多维度数据分析以及管理决策。通过混合云部署，实现实时数据决策与数据资产沉淀的优化。

物联网设备

使用基于微机电传感技术构建的低功耗物联网设备，无需MQ系列传统电阻加热传感器。监测的精度获得大幅度提升，并延长电池寿命。采用防爆系列组件，提升设备自身安全。

数据传输模组支持NB-IoT技术，实现低功耗监测。同时支持LoRaWan城域网接入，直接汇入统一大数据平台。

供电系统采用一次锂电池，保证长期供电与替换便利。
亚米级定位采用北斗+千寻系统如图：

实现亚米级定位，即使在垫江的山区或重庆的主城区依然可以准确定位，支持RTK算法，性能稳定，支持IP67。