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基于IPv6的可大规模部署的高性价比PM2.5监测系统应用示范项目简介

南京市国家下一代互联网示范城市
基于IPv6的可大规模部署的高性价比PM2.5监测系统
应用示范项目简介
南京云创存储科技有限公司
一、项目概况
为了有效控制PM2.5污染，必须大规模部署廉价的监测节点，进行精细化监测和实时预警。基于IPv6的可大规模部署的高性价比PM2.5监测系统将物联网云计算与IPv6技术相结合，搭建环境云监控与预警平台，对PM2.5进行精细化监测和实时预警。本项目基于IPv6技术，拟在整个南京市部署10000个室内PM2.5云监测仪和500个室外PM2.5云监测节点，全面反应整个南京市室内及室外的空气污染状况，从根本追踪污染源，进一步治理雾霾。目前该项目已成功地小规模部署在南京、石家庄、秦皇岛及其他城市，得到环保单位的好评与认可。
项目成功实施后，充分发挥示范作用，通过IPv6连接大规模高密度部署的PM2.5监测节点，准确、及时、全面地反映全市PM2.5现状及发展趋势；实现PM2.5污染传播过程实时深化与污染源追踪；建设PM2.5动态管控与分级评估体系实现动态监管；建设面向公众的空气质量个性化服务体系,以良好、可验证的效果推进工程在全省和全国的市场复制。

二、现有基础

图1 自主研发的PM2.5云监测节点(物联网节点)

图2 PM2.5云监测平台和传统PM2.5监测设备对比图

图3 PM2.5云监测平台

图4 PM2.5污染传播过程实时演化与污染源追踪

图5 PM2.5发布平台

图6与权威PM2.5监测数据的对比图
与权威PM2.5监测数据的对比

三、总体技术路线
本次项目中主要用IPv6技术解决云计算海量数据入库的数据源及海量数据分析处理能力问题。将基于IPV6技术的PM2.5传感器采集上来的各种数据上传到系统，通过网络传送到数据接受服务器，数据经过解析后，通过PM2.5云监测平台对海量历史和实时数据的智能分析处理，将实时数据通过Web网页、移动终端展示给最终用户，同时提供预警信息、PM2.5污染传播过程实时演化与污染源追踪功能。
此外，系统中的每一个节点均支持IPv6/IPv4双栈模式，通过对后端网络系统的升级，整个后端系统均支持IPv4/IPv6的数据收发以及应用。
对IPv6协议栈和路由机制进行相应的精简，以满足对网络低功耗、低存储容量和低传送速率的要求。对于 PM2.5物联网监测设备，虽然IPv6可为每一个传感器分配一个独立的IP地址，但传感器网需要和外网之间进行一次转换，起到IP地址压缩和简化翻译的功能。通过提高传感器节点功耗、存储、处理器能力，进一步精简IPv6协议栈能支持更大的节点组网。通过工程实践促进IPV6与物联网技术的融合。

图7 系统架构图
四、项目指标
u 基于IPv6的可大规模部署的高性价比PM2.5监测系统支持IPv4/IPv6网络、允许IPv4/IPv6用户接入、IPv4/IPv6用户访问。
u 升级后应用系统服务依旧可以正常进行，用户可以通过IPv4/IPv6访问系统。
u 项目实施后，预期发展的IPv6用户数约为50-100万，预计每天会产生3024万条监测记录，可以检验IPv6在商业应用中的可靠性和稳定性，也可以让更多市民了解使用IPv6。
u 通过IPv6连接大规模高密度部署的PM2.5监测节点，可建设面向公众的空气质量个性化服务体系,以良好、可验证的效果推进工程在全省甚至全国市场复制。
五、项目投资预算
本项目总投资2800万，企业自筹1500万元，银行贷款1300万元，向国家申请项目资金1400万元。
六、商业模式
本项目具体商业和运营模式是：围绕生态环境保护的需求，在成功试点的基础上，采用“产品＋服务”的模式，以高性价比的产品和平台销售取得收益，以持续的运维、技术支持等取得服务收益。
Ø （1）向政府部门销售PM2.5监测节点或服务。与环保部门和其它部门合作，大规模部署PM2.5监测节点，实现更大范围和更加精准的PM2.5监测和实时预警，通过销售监测节点及云平台或者出售监测数据来获取收益。目前江苏省和河北省环保厅已经完成了前期的测试，正在制定大规模部署的计划。
Ø （2） 向家庭用户推广家用PM2.5监测产品。通过面向公众的广告宣传向家庭用户销售廉价美观的室内PM2.5监测终端，把成千上万家庭用户通过Wifi连入到IPv6网络中，使公众可以通过PC或手机App随时查看PM2.5污染情况。
Ø （3） 以互联网方式推广PM2.5监测产品和服务。通过与联想等手机厂商合作（正在洽谈中），以成本价格大规模推广家用PM2.5终端。与360安全卫士等互联网公司合作（正在洽谈中），以免费方式推广PM2.5监测App。二者的目的都是为了达到提升市场占有率的目标，最终通过深度服务、精确广告等方式盈利。
Ø （4） 承担国家相关课题。形成并升级自主知识产权技术，开展产学研结合的核心技术攻关，为社会和全行业服务的同时，通过技术转让、承担纵向课题和横向任务，从而在技术和经济两方面形成可持续发展的良性循环。
七、经济及社会效益分析
（1）经济效益分析：
ü 本项目将围绕生态环境保护的需求，在成功试点的基础上，采用“产品＋服务”的模式，以高性价比的产品和平台销售取得收益，以持续的运维、技术支持等取得服务收益。
ü 本项目预计正常年经营收入为 8000万元，实现净利润 2816万元。
ü 本项目对城市的大气环境质量改善起到支撑作用，促进和带动物联网产业及关联产业的结构调整与发展，形成前瞻性成果和新的经济增长点的项目，具有我国有很高的社会和经济价值。
（2）社会效益分析：
本项目是基于环保领域的IPV6智慧网络应用，是具有典型示范作用的下一代互联网应用。 
ü （1）通过大规模部署高性价比PM2.5监测系统，将全面提升IPv6用户普及率和网络接入覆盖率；
ü （2）利用创新商业模式及特色应用，形成有利于更大规模应用的示范效应，积极推广政府购买服务，培育新服务、新市场、新业态；
ü （3）本项目将推动下一代互联网与新一代移动通信、移动互联网、物联网、云计算、大数据等新兴信息技术融合应用，推动本市下一代互联网规模部署，并形成规模产业。
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