山東省科技發展計劃項目可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 事信息技術研究的團隊力量。 本項目有教授 1 人，副教授 /高級工程師 2 人，博士 3 人，碩士 6 人參加。 項目負責人，副教授，碩士研究生導師（博士學位在讀），曾獲得山東省科技進步二等獎 3 項，山東省計算機優秀成 果二等獎 1 項，山東省教育廳科技進步一等獎 1 項。 項目組主要成員（第 2 位），教授，曾獲得 2020 國家科技進步一等獎（首位）1 項，國家科技進步二等獎（第二位） 1 項，部級科技進步一等獎 3 項。 項目組主要成員（第 3 位），博士在讀，山東省科技進步二等獎 1 項。 資源優勢 承擔單位和協作單位在 無線與移動通信、微波通信、信道編碼與糾錯抗干擾、通信信號處理及其實現 (DSP、 FPGA、 ASIC)、通信網絡及應用、音視頻多媒體與數字電視、智能交通信息、導航定位與地理信息系統 方面進行了多年的項目開發和研究 。 本項目依托的實驗室有 三個 ,分別是：山東大學信息與通信系統實驗實驗室（ 985 校級）重點實驗室，設備價值 600 萬元；電子設計自動化實驗室，設備價值 2020 萬元；民航數據通信與新航行系統部級重點實驗室，設備價值 2020 萬元。 上述條件保證項目的順利進行。 項目組織條件和情況已落實，軟件和硬件的平臺、圖紙、技術資料的來源已確定。 四、應用或產業化前景、市場需求 結合發展趨勢和基礎優勢說明，主要應用領域及對相關產業的帶動作用及國內外市場需求。 國內各行業對信息采集和信息共享的需求越來越大。同時大部分國內企業和通信商還沒有采用嵌入式通信 網關，國內現有的通信網絡無法很好地適應國內產業需求。無線通信網關的應用也包括了廣闊的領域，如通信、控制等。對行業的促進最直接的表現是提高工作效率、減少工作人員。而且本項目可以應用于多個產業，可以根據自己行業的需要自由選擇組合方式，更能完成多項功能。 具體應用領域有以下幾個主要方面： 電力系統中的監測和聯合控制：在電力系統中，可以監控個供電設備的運行情況，及時將故障報告給監控中心，監控中心匯總數據，進行聯網調度和控制。 民航、公共交通聯合控制：民航、公共交通越來越無法承載廣大群眾出行的要求。只能通過優化調度， 才能夠充分發揮現有道路的優勢。采用該網關，可以將大量的交通數據匯總在一起，統一調度。 環境監測數據采集和控制：環境監測歷來都是環保系統的一項重要任務，但是采用傳統的環境監測方式需要花費大量的人力和物力，延誤了環境保護的時間和降低了環境保護的力度。采用該網關設備，可以組成一個大型的監測網絡，及時地發現環境污染問題。 氣象信息匯總和分析：氣象信息也可以通過該網關集中匯總數據信息，從而更加精確的預測天氣。 地震監測和報警：該網關和地震監測傳感器一起，形成地震監測網絡，為地震的預測提供及時數據，進一步保證廣大人民的 生命和財產安全。 水利設施運行狀態監測和控制：水利設施利用該網關可以實現聯合調度，為大范圍的區域調水提供硬件上的保障。 用于電力、石油等各種工業采集、控制系統：該網關還普遍應用于各種工業控制系統。在工業控制當中，網關可以為聯合控制提供數據基礎和控制渠道。提高控制系統及其數據網絡的安全性、可靠性、實時性。 總之，能形成數億元的目標市場。本系統可以應用在國內各種行業、各種規模的信息系統建設項目之中，有極強的普遍應用性和系統移植性，能拉動各個信息產業的建設 。 具體說明已有和有待開發的市場情況。 該網關設備可以 應用在國內各種行業、各種規模的數據采集和無線通信系統的建設項目之中。目前明確的市場有電力 /石油系統中的監測和控制，民航數據通信處理、環境監測數據采集和控制，氣象信息采集與分析，地震設備監測與報警，高速公路 /智能信號交通聯合控制等，且山東省電力、勝利油田、民航總局、山東省地震局、山東省環保局、山東省交通廳等應用單位都有明確的產品需求，按山東省內每個行業 500 臺計算，僅上述行業估算就有 4000 臺以上的需求量 進一步在上述行業全國推廣，全國將有 1020 萬臺的市場空間。在自來水、熱力、煤氣、市政等其他應用領域，將 繼續形成數億元的更大的應用市場。 五、研究內容與預期目標 總體目標 該系統性價比高。該項目具有自主知識產權，項目水平達到國內領先。通過本項目的實施 , 企業資產規模達到 450 萬元，從業生產人員將達到 4050 人，該項目實施將新增就業人員 1525 人。 1) 經濟目標 項目完成后，年銷售收入 200 萬元 ,利稅 40 萬元，凈利潤 30 萬元。 2) 技術、質量指標 項目計劃完成時，技術指標和性能將達到國內領先水平。 1) 以通用稀疏分布式集群網關模型實現不同數據量的大小的分布式的堆疊、組合，形成網關集群應用。 2) 嵌入式 ARM7/ARM9 通用 核心單元，形成通用硬件平臺。 3) 網關具有無線網絡、以太網接口，兼容并自適應各種網絡設備。 4) 無線模式采用 CDMA/GPRS 模塊， 接收靈敏度 104dBm， 最大發射功率 ≥23dBm。 5) 實現多路（ 816）串口、多路（ 816）模擬口、多路（ 816） IO 口數據的采集，最高采樣頻率可達 330KHz。 通信速率以太網控制器 10M/100M 自適應；GPRS/CDMA 專用串口 (300115200BPS)。 LCD 液晶顯示。 6) 端到中心智能平臺（ M2C），中心網關軟件支持 LINUX 和 WINDOWS 的跨平臺應用。系統支持 65535 臺無線終端。網絡終端沒有限制。 7) 應用 RCP 可靠通信協議。采用流量控制措施來保證數據流量與實際網絡相匹配。 8) 網關平均無故障運行大于 10000 小時。 質量指標 按照 ISO9000 生產過程管理要求進行質量控制 , 符合國家相關部門電子產品質量檢測要求。形成 12 項國家專利和 1 項軟件著作權 。 六、研究方案、技術路線 技術方案 技術路線 由于使用環境的特殊性 , 必須設計成工業級產品， 作為系統核心的處理器必須體積小、集成度高、功耗低、處理能力強、操作簡單便捷。在性能指標上 , 由于必須負擔網絡的高效、準確傳輸等具有較高實 時性要求的任務 , 因此核心計算機必須具備足夠的運算能力，其外形尺寸和功耗也要受到嚴格限制。我們選擇嵌入式系統技術作為突破口，并形成嵌入式通用 /高級應用的通用平臺。 作為普及計算的支撐技術，嵌入式實時系統正逐步應用到越來越多的領域。 在 《 UNIWAY嵌入式無線通信網關協同設計及應用》 系統中采用了嵌入式系統設計方案 ，采用移植適合網絡應用和實時應用的 LINUX和 VxWorks操作系統基礎上進行軟件開發的方式。 本系統可實現多路數據的采集，并可通過有線或無線的方式接入網絡，實現信息的傳送。 系統包括：（ 1） ARM 核心板 ：為了提高系統的兼容性，我們擬將最基本的嵌入式 ARM 最小系統單獨抽象成一塊核心板，并通過通用接口與功能擴展板相連接，以此來實現外圍電路的復合利用。（ 2）功能擴展板：提供對各種外設的端口支持（如 UART/NET/USB/LCD CONTROL/IIC/IIS 等），并通過通用接口與核心板相連。例如 UART 選用 16554 工業級芯片。（ 3）采集控制模塊：通過系統擴展板上提供的 GPIO 接口，采集外部信息并將其送至主控芯片，或者接受主控芯片的命令，對該模塊下的設備進行有效的控制。（ 4）數傳模塊：負責數據的收發，其中又 分為有線和無線兩種。有線的方式，是通過擴展板上提供的網絡接口，利用網