智慧城市是使用各种技术手段尤其是信息技术手段改善城市状况，使城市生活便捷；广义上理解应是尽可能优化整合各种资源，城市规划、建筑让人赏心悦目，让生活在其中的市民可以陶冶性情心情愉快而不是压力，总之是适合人的全面发展的城市。智慧城市是新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新环境下的城市形态。它基于全面透彻的感知、宽带泛在的互联以及智能融合的应用，构建有利于创新涌现的制度环境与生态，实现以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的以人为本可持续创新，塑造城市公共价值并为生活其间的每一位市民创造  价值，实现城市与区域可持续发展。可以说，智慧城市就是以智慧的理念规划城市，以智慧的方式建设城市，以智慧的手段管理城市，用智慧的方式发展城市，从而提高城市空间的可达性，使城市具有活力和长足的发展。
 
智慧城市应用系统将真实工业软硬件集成，并实地部署到实验室中，整个系统运用嵌入式、传感与智能控制、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等多技术综合融合，满足综合教学创新实践实训、科研需求等，也为智慧产业人才培养、新工科专业建设起着至关重要的作用。
 
系统主要包括智慧环境（智慧气象、智慧农林）、智慧管网（智慧水务、智慧电网、智慧燃气）、智慧  （智慧路灯、智慧井盖、垃圾分类、平安城市）、智慧交通（智慧交管、智慧停车、智慧分拣）等软硬件系统，结合智慧中台大数据处理系统，通过高清电子大屏对智慧城市的所有信息数据进行监控、信息展示、数据报表、报警监控。
 
系统根据实验室场地及内容要求，硬件弹性伸缩实地部署、软件开源开放，配合完善的教学课程，解决嵌入式、传感与智能控制、机器视觉、自然语言处理、工程规划与设计、应用设计与开发、服务器部署与实施等多种课程学习。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。满足工科人才的输出和高水平实践性师资能力的培养。
 
4.7.2、产品框架
 
智慧城市系统功能框架如下图所示。
 
 
 
智慧城市系统功能架构主要由基础设施层、基础平台支撑层、应用层和展示层四部分构成。
 
1）基础设施层
 
基础设施层包括感知层与网络层两个部分。
 
感知层由建设智慧城市必须的硬件与软件构成。包括气象站、农业大棚、水灌溉控制、排风控制、水表、电表、燃气表、路灯、广告屏、井盖、垃圾桶、交通沙盘、红绿灯、交通标识、智能车、车牌、机械臂等各系统所需的传感器与控制器。
 
网络层为感知层提供数据通讯链路，方式包括无线传感网络（Zigbee、WiFi、LoRa、NB-IOT）异构汇聚数据，以及使用互联网、有线/无线网、4G/5G接入IoT云平台及云数据中心。
 
2）基础平台支撑层
 
基础平台支撑层也可称为平台层。包含建设智慧城市必须的ICT软硬件设施。其中服务器、网络、GPU服务器、数据大屏、IoT异构网关，AI边缘计算网关等硬件配合IoT云平台、云数据中心、AI算力平台、智慧数据中台等软件完成平台层功能支撑。
 
3）应用层
 
应用层结合嵌入式、传感与智能控制、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等技术融合，以智慧环境（智慧气象系统、智慧农林系统）、智慧管网（智慧水务系统、智慧电网系统、智慧燃气系统）、智慧  （智慧路灯系统、智慧井盖系统、垃圾分类系统、平安城市系统）、智慧交通（智慧交管系统、智慧停车系统、智慧分拣系统）、智慧中台（系统用户总览、用户数据总览、数据可视化）等系统场景为重要入口和节点，全面展示智慧城市的技术应用及技术趋势。
 
智慧管网以数字化水电气数据的基础上，以数据全面统一、感知交互可视、系统融合互联，预测预警为特征，通过端+云+大数据体系架构实现感知、预判、管控的能力。
 
智慧  以智慧路灯、垃圾分类为核心，结合人工智能与IOT技术，为城市管理、民生服务提供支撑，包括照明、充电、广告、安防监控，垃圾自动分类提醒等。
 
智慧交通以智能车、摄像头、ROS机械臂为硬件载体，运用人工智能、机器视觉、ROS系统、IOT技术，配合交通场景、停车场景、货物分拣场景，实现无人驾驶、红绿灯识别、交通标识识别、车牌识别等系统功能，构建未来智慧交通无人驾驶、智慧道路、智慧停车等研创场景。
 
4）展示层
 
展示层基于移动终端、PC电脑、数据大屏等前端展示界面，以各系统应用展示及使用为目标，可视化显示智慧城市所有的设备状态信息、传感数据、报警数据、控制执行、数据趋势及预测等。
 
4.7.3、产品特色
 
1）工业级产业应用场景
 
智慧城市系统将真实工业软硬件集成，并实地部署到实验室中，整个系统运用嵌入式、传感与智能控制、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等多技术综合融合，提供了包括智慧环境（智慧气象、智慧农林）、智慧管网（智慧水务、智慧电网、智慧燃气）、智慧  （智慧路灯、智慧井盖、垃圾分类、平安城市）、智慧交通（智慧交管、智慧停车、智慧分拣）等软硬件系统，结合智慧中台大数据处理系统，满足综合教学创新实践实训、科研需求等，也为智慧产业人才培养、新工科专业建设起着至关重要的作用。
 
2）多场景、多应用，数据可视化
 
智慧城市系统提供大数据处理的基础能力技术，如集数据采集、数据存储、数据计算、数据等等基础功能。还包含建设数据中台的一系列工具（离线或实时数据研发工具、数据联通工具等）。通过高清电子大屏对智慧城市的所有信息数据进行监控和信息展示，通过大数据可视化系统进行实时的数据报表和报警监控。
 
系统获取整套成智慧城市设备数据及状态，结合数据分析，采用数据可视化技术，通过图表、图形、地图等视觉元素，将设备状态展现出来，从而通过图形去表达数据和信息。通过数据可视化大屏系统，可直观查询查看智慧城市相关设备设施运行状态，可对设备设施告警事件进行直观定位。
 
3）课程配套、循序渐进，多方向教学
 
整个系统运用嵌入式、传感与智能控制、移动互联网、云计算、大数据、人工智能等多技术综合融合，硬件弹性伸缩实地部署、软件开源开放，配合完善的教学课程，满足综合教学创新实践实训、科研需求等，解决嵌入式、传感与智能控制、机器视觉、自然语言处理、工程规划与设计、应用设计与开发、服务器部署与实施等多种课程学习。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。
 
配套基础课程《传感与控制器原理与应用》、《无线传感网络》、《Android应用开发》、《Python基础》、《机器视觉OpenCV》、《深度学习与Tensorlow》、《PyQt5 GUI应用开发》、《自然语言处理》、《Ros机械臂控制与应用》等。
 
配套项目型实践课程《智慧城市系统工程概要设计》、《智慧城市系统工程规划设计》、《智慧城市系统工程应用设计》、《智慧城市人工智能技术应用》。
 
4）虚拟仿真配套教学，虚实结合
 
智慧城市系统中采用的智能节点、异构网关、传感与控制器等硬件与配套虚拟仿真软件一致。
 
仿真系统采用三维动画仿真技术，可仿真原理演示、实验电路搭建调试、实验操作运行演示等功能，清晰易于理解掌握。通过沉浸式体验，避免用户操作真实性的问题。使用户在实验、物联网工程布线、开发应用等真实场景中，得心应手。
 
虚拟仿真系统中里每个器材（网关，无线网关、节点，传感器，控制器，调试线、仿真器等）均按照真实的硬件设备1:1进行缩放，建立3D模型。
 
综合例程实操过程中，均采用3D模型及3D场景中拖拽控件，同时支持线路（电源、仿真器、传感器接线等）动态验证，轻松掌握工业级传感器接线、配置、组网技术。
 
结合以上技术特点，充分满足线上课程、实操、考核、比赛等要求。从而解决了无法线下开课、考核、比赛等重要问题。
 
4.7.4、各系统软硬件介绍
 
（1）智慧环境
 
智慧气象：
 
一体化气象站高度集成了多种气象监测要素，提高了监测精度的同时，还节省了大量的气象设备维护工作。隐藏式探头设计，面对雨雪天气，可以应对雨雪的干扰，让气象站的监测精度有了保障。将一体化气象站、其他传感器、摄像头等模块与无线传感器网络、物联网技术、云计算等技术进行融合，我们就可以快速的搭建出基于智慧城市的智慧气象系统。
 
智慧气象系统主要基于传感器/执行器、智能节点、智能网关、云服务器等硬件设备进行软件开发，由智能节点采集温湿度、光照、大气压力、空气质量、风速、风向、噪声、雨雪等气象数据，然后智能节点通过无线传感网将数据传递给智能网关，网关提供本地服务同时将数据发送至云平台，用户可以通过APP或Web方式（数据大屏）连接本地或云平台的服务程序进行交互。
 
智慧农林：
 
智慧农林系统集成农业大棚沙盘，采用长宽全透明效果，密封全防护设计，重点体现内部设备及传感器。配套侧部自然通风系统、水循环喷灌系统、照明系统等。水循环喷灌系统使用潜水泵、储水池、上下水管、喷头等实现真实水喷灌效果。配合土壤温湿度、土壤PH、土壤盐分、光照强度、二氧化碳等传感器。将传感及自动控制硬件模块、无线传感器网络、云计算等技术进行融合，配套数据可视化大屏。
 
智慧农林系统包含环境监测、农林控制、户外监测、棚内外数据对比、历史数据等内容及应用展示。
 
（2）智慧管网
 
智慧水务
 
智慧水务系统包含用水量检测、水温监测（趋势）、水质监测、历史数据等内容及应用展示。水循环及水监测沙盘作为系统硬件主体，采用内外观察窗的形式，长宽全透明设计，可直观观测水循环水表（用水量）变化、水质变化等现象，满足教学需求。系统实时采集水质PH、水温、水质溶氧量、氨氮浓度、水质浊度、水位、水量等数据用于监测水体环境。
 
智慧燃气：
 
智慧燃气系统，主要由智能燃气表、燃气传感器、燃气电磁阀、风扇等传感控制等器件组成。在通过智能燃气表及时采集记录燃气用量的同时，通过燃气传感器实时监测燃气是否泄露的状态。一旦发现燃气泄露，马上自动关闭燃气阀，并及时通过风扇将燃  出室外。
 
智慧电网：
 
智能电网系统由多个电表组成。分表安装在不同的子系统中，如智慧路灯、智慧交管、平安城市等系统中。总表与分表分别监测整个智慧城市项目用电情况（电压、电流、功率、频率、电能、功率因数）。将传感及自动控制技术、无线传感器网络、云计算等技术进行融合，搭建智慧电网系统，通过后台的数据分析进行自动调节和控制。
 
智慧电网系统包含用电量大数据、电量能耗、分表智慧电力数据等内容及应用展示。