2022年度上海市科学技术奖揭晓：强国复兴有我，优秀创新成果展示

2022年度上海市科学技术奖

强国振兴我有责

展示优秀创新成果

今年5月，科技蓝闪耀上海。在此期间，阔别两年的上海市科学技术奖于5月26日在上海展览中心再次揭晓。胸怀“大国”、胸怀“四个方向”，涌现出一大批标志性成果，为正处于快速发展关键时期的上海国际科创中心建设增添了底色和亮点。发展。

2022年度上海市科学技术一等奖获奖项目优秀创新成果来了！本栏目以“与我共兴强国”为主题，重点关注项目要解决的问题、取得的重要创新成果、实际应用效果等，向社会公众展示获奖成果。

本期“档案”的秘密

项目名称：城市安全治理物联网关键技术及应用

完成单位：中国科学院上海微系统与信息技术研究所等

完成：赵建龙等

奖励级别：技术发明一等奖

城市安全治理始终是一项艰巨的任务。困难在于管理部门无法及时了解城市的运行情况。现代城市安全治理的逻辑是利用遍布城市的传感器和摄像头实时捕捉数据并聚合在一起，帮助城市管理者形成对城市的“实时动态”感知。所谓“实时动态”，就是要实现对城市脉搏的实时掌控，需要每分每秒、每天24小时、每周7天及时获取城市的最新数据。实现“实时动态”感知的关键是物联网技术。

物联网在现场部署大量传感器设备采集数据并发送给管理中心，为城市安全管理人员提供消防安全状态监控、大客流检测等城市安全管理人员的“千里眼” ，提升城市治安管理能力。然而，随着城市化的快速发展，大量部署的传感器设备产生的海量数据也让城市治安管理人员患上了“老花眼”。寻找有价值的数据来进一步提高城市治安管理水平尤其困难。

科学研究如何帮助物联网更好地助力城市安全治理？中国科学院上海微系统与信息技术研究所赵建龙研究员带领的团队为此展开了持续探索。从基础研究、技术创新、检测验证、标准制定到规模示范，历时十余年，形成多项授权发明。城市安全治理的专利关键物联网技术体系已转化为数十种智能传感器、物联网专网通信设备、可视化智慧城市安全指挥调度平台等软硬件产品，应用于智慧消防、智慧公安等领域。以及应急指挥调度等领域。提供全方位、立体化、多维化、动态化的辅助决策信息数据支撑服务，有效应对突发事件，赋能城市管理各环节，助力不断提升公共安全服务能力，有效支撑国家公共安全精细化建设治理体系化、数字化。

01

利用智能模型

实现高精度、低功耗物联网传感

为了捕捉火灾等概率较低但发生后影响极其严重的事件，传统物联网技术需要频繁采集和传输数据，导致传感器浪费约80%的能源并产生大量垃圾数据。

“为了让传感器更加精准和智能，我们的创新在于‘传感、计算、传输’的融合。”赵建龙介绍，他们开发的高精度低功耗物联网传感技术，一方面通过增加传感器与目标气体之间的距离来有效检测面积以及连接多个光子晶体谐振腔组的方法。并行实现气体折射率的并行实时高精度检测，灵敏度高于同组。周期产品提升了近2个数量级；另一方面，对采集到的数据进行过滤后，计算差异、方差、增长率等多维特征指标展开，实现高精度特征捕获；最后，通过事件包和周期包优化相结合的低功耗传输方式，实现了“感知、计算、传输”一体化的智能感知，减少了90%以上的前端通信次数，大幅降低功耗。

赵建龙团队测试传感器精度

02

打通网络间多种接入资源协调通道，

实现海量信息高效可靠传输

城市中大量传感器部署在地下、水下、深井等无线覆盖较差、环境影响复杂的区域。容易与原有服务网络失去连接，且​​数据量大，容易出现数据错误或丢失、网络拥塞等情况，信息的可靠实时传输难以保证。

针对这些问题，团队发明了弹性频谱共享和多接入异构网络协作技术。一方面缓解了频谱资源跟不上海量数据传输需求的问题。它将数据拥塞与交通拥堵进行比较，并使用上行链路和下行链路不对称的物理资源。块灵活配置技术利用资源块之间的跳频来获得干扰随机化和分集增益，利用反应式和主动式相结合的链路选择/切换触发机制，实现物理资源块配置的灵活高效切换。它其实和现在的潮汐车道很相似。根据道路交通状况实时调整交通管制策略，正常车道暂时供对向通行车辆使用，缓解交通拥堵，提高整体交通效率。另一方面，采用多接入异构网络协同技术，根据链路质量、网络负载等因素，自适应地选择业务数据的分流、链路切换、报文复制等多连接策略，有效满足业务需求。不同渠道条件下的服务。传输可靠性指标保证海量信息访问和传输的可靠性和高效性。该技术可实现异构边缘直连通信时延小于10ms，可同时支持超过5万个终端的城市预警事件数据传输，达到国际领先水平。

03

整体情况呈现

城市治安综合管理应用系统

为了有效发现城市潜在风险并进行准确评估和及时预警，该项目开发了基于人工智能的风险监测预警技术，充分利用人类在社会中积累的知识指导机器进行风险态势感知、监测预警。并根据人工反馈不断优化内部模型，进一步提高“全灾害、重大突发事件”复杂场景下“小样本、快速突发事件”风险监测的普适性和可扩展性，与主流方法保持一致。平均绝对误差比人群聚集风险预测低20%以上。在此基础上，提出了基于知识预案的指挥救援动态推演技术，利用结构化事件案例知识库中的元素和关联性再现相关案例场景，并通过制定的问答和知识定位注意力机制推理技术自动关联匹配相似历史案例和应急预案，构建“结构化+时空+视觉”一体化推演系统，快速推断事件发展趋势，为事件提供“千里眼”和“音耳”应急救援指挥。 。

智能水压传感器产品及应用：智能水压传感器产品是基于高精度、低功耗物联网传感技术开发的。通过在市政消防栓、消防给水管网等安装部署，可以智能获取水网状态，服务智慧消防救援供水。安全和智能。

04

科技成果赋能城市安全治理

“该项目围绕提高服务城市安全治理效率的目标，探索出了一条从技术研究、产品开发、示范应用、标准化到规模化推广的成功之路。”赵建龙介绍，以物联网技术赋能的智慧消防领域为例，该项目将核心智能传感技术转化为智能水压传感器和智能消防栓产品的生产。在上海松江等地区进行了大规模应用和验证，全国首个区域部署拥有数千个水压传感器的市政消防栓超级动态监控平台，被上海消防总队认为“为消防安全提供了可靠的保障”。准确、智能感知建筑消防设施状态的数据传感方法。” 2020年12月13日，上海电视台纪实人文频道纪录片《智慧消防》播出，进一步拓展了消防装备的范围。互联网传播影响力。

项目自主研发的物联网专网通信设备和自适应音视频网关设备，具有强大的物联网数据、音视频综合通信能力，广泛应用于消防救援、智慧公安、应急指挥等行业物联网。专用网络系统。可视化协同指挥调度平台已在全国公安、消防、应急等相关部门稳定使用，为有效应对提供全方位、立体化、多维度、动态的辅助决策信息和数据支撑服务应对突发事件，有效保障城市高品质安全发展。尤其是人群计数和大客流预警技术，帮助在COVID-19疫情期间和疫情后阶段对拥挤的公共场所提供有效的安全预警，并被科学网和凤凰网报道。

该项目已转化为数十种物联网终端、系统及平台软硬件产品。智慧消防物联网系统占据上海2000余家重点消防单位近1/3的市场份额。城市安全管理系列系统已在全国28个直辖市/省会城市部署。城市和35%的县级城市已应用并销往“一带一路”沿线20多个国家，有效提升了我国在物联网领域的国际影响力和技术核心竞争力，推动了产业化我国物联网进程取得了显着的社会效益。

城市安全治理应用系统：集“指挥端+执行端”感知融合、全域态势呈现为一体的可视化协同指挥调度系统及平台软硬件产品，形成城市安全治理关键物联网技术体系，具有已应用于公安、消防、应急等相关部门稳定使用。部分产品应用于“一带一路”沿线20多个国家，赢得了国内外用户的好评。