“智慧園區(qū)”的模塊化設(shè)計與實現(xiàn)

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司 朱 崢

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“智慧園區(qū)”的模塊化設(shè)計與實現(xiàn)

江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司 朱 崢

【摘要】隨著國家信息化進程的不斷推進，產(chǎn)業(yè)園區(qū)信息化建設(shè)也逐漸由早期的“網(wǎng)絡(luò)化”、“數(shù)字化”向更高層次的“智慧化”過度。“智慧園區(qū)”的設(shè)計需要體現(xiàn)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的理念。本文提出基于模塊化的“智慧園區(qū)”設(shè)計理念讓“智慧園區(qū)”的架構(gòu)更為清晰，并擁有更為靈活的可擴展性。

【關(guān)鍵詞】智慧園區(qū)；模塊化設(shè)計；信息化

1 引言

產(chǎn)業(yè)園區(qū)是推進現(xiàn)代化建設(shè)的產(chǎn)物。園區(qū)為科學配置土地資源、合理調(diào)整經(jīng)濟布局、有效改善投資環(huán)境、積極引導產(chǎn)業(yè)集聚、全面提升產(chǎn)業(yè)能級發(fā)揮了重要作用，日益成為支撐經(jīng)濟發(fā)展的重要增長點。

隨著國家信息化進程的不斷推進，產(chǎn)業(yè)園區(qū)的信息化程度也在不斷加強，越來越多的信息以數(shù)字化的形態(tài)呈現(xiàn)，園區(qū)信息化建設(shè)也逐漸由早期的“網(wǎng)絡(luò)化”、“數(shù)字化”向更高層次的“智慧化”過度。“智慧園區(qū)”是園區(qū)信息化發(fā)展的高級階段，通過將政府、園區(qū)、產(chǎn)業(yè)有機的整合為一體，實現(xiàn)更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通和更深入的智能化。目前，我國的“智慧園區(qū)”建設(shè)缺乏完整、科學的標準體系，合適的運行管理模式以及有效規(guī)劃從而導致重復建設(shè)和信息孤島的產(chǎn)生。建設(shè)完成后的效果也與建設(shè)初衷存在較大的差異。為此，本文提出了基于模塊化的“智慧園區(qū)”設(shè)計理念，通過模塊化的設(shè)計讓“智慧園區(qū)”的架構(gòu)更為清晰，并擁有更為靈活的可擴展性。

2 模塊化設(shè)計概述

2.1 模塊化理論

模塊的概念最早在建筑行業(yè)中通過將建筑按照功能分成可以自由組合的建筑單元的概念被提出，此時的模塊化強調(diào)獨立的個體在幾何尺寸上可以實現(xiàn)連接和互換。隨后，模塊被引入機械制造業(yè)以及計算機軟件業(yè)，通過與產(chǎn)品的功能聯(lián)系在一起，模塊具有了明確的功能定義特征、幾何連接接口以及功能輸入、輸出接口特征。

模塊是構(gòu)成產(chǎn)品的一部分，具有獨立功能，具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出接口的通用獨立單元，相同種類的模塊在產(chǎn)品族中可以重用和互換，相關(guān)模塊的排列組合就可以形成最終的產(chǎn)品。所謂模塊化，就是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，研究產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的構(gòu)成形式，用分解和組合的方法，建立模塊體系，并運用模塊組合成產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的全過程。

2.2 模塊化設(shè)計的特點及目標

由于方案的制訂是依賴于客戶需求的不同而變化的，同時產(chǎn)品模塊的劃分必須考慮多方面的不同需求，所以產(chǎn)品的模塊化設(shè)計必須結(jié)合實際情況，沒有一成不變的解決方案。因此理解模塊化設(shè)計的特點對于利用模塊化達到的目的就顯得十分的重要。

模塊化設(shè)計特點主要包含以下三個方面：

（1）模塊化設(shè)計讓組成部件具有獨立的功能。

模塊化設(shè)計避免了由于部件的設(shè)計更改會影響到產(chǎn)品的多個功能，降低了產(chǎn)品的復雜程度并提高了部件的重用度。

（2）模塊化設(shè)計要求模塊之間具備一致性接口。

為了提升模塊化設(shè)計的可擴展性，實現(xiàn)同類模塊之間的互換，嚴格的尺寸接口和輸入輸出接口的定義是必須的。

（3）模塊化設(shè)計中模塊構(gòu)成具有一定的層次。

為了降低設(shè)計的難度，應(yīng)將產(chǎn)品進行模塊化分解，模塊可以包含子模塊，并由子模塊相互作用構(gòu)成模塊的功能并最終保證系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

通過模塊化設(shè)計，可以在以下幾個方面得到有益的：

（1）通過模塊的組合配置，可以創(chuàng)建不同需求的產(chǎn)品，滿足客戶的定制需求。

（2）相似性的重用，既可以重用已有模塊和已有設(shè)計經(jīng)驗，也可以重用整個產(chǎn)品生命周期中的各種資源。

（3）減少產(chǎn)品工程復雜程度，因為模塊是產(chǎn)品部分功能的封裝，產(chǎn)品設(shè)計人員使用具體模塊時根本不用關(guān)心內(nèi)部實現(xiàn)，可以使研發(fā)人員更加關(guān)注頂層邏輯，提高產(chǎn)品工程管理質(zhì)量和產(chǎn)品的可靠性。

3 “智慧園區(qū)”模塊化設(shè)計與實現(xiàn)

“智慧園區(qū)”總體系統(tǒng)架構(gòu)采取層次化和模塊化的設(shè)計思想可以簡要描述為“二部分、五層次”。

（1）兩部分：從系統(tǒng)整體來看，“智慧園區(qū)”由兩個頂層模塊構(gòu)成，分別為信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息應(yīng)用平臺。信息基礎(chǔ)設(shè)施是園區(qū)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，為信息提供存儲、傳輸和交換的平臺；信息應(yīng)用平臺基于信息基礎(chǔ)設(shè)施為園區(qū)內(nèi)政府、企業(yè)以及員工提供相應(yīng)的信息化服務(wù)。信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)結(jié)合不同的需求可分為政府、產(chǎn)業(yè)、民生三個領(lǐng)域用于面向園區(qū)各個主體（園區(qū)管理機構(gòu)、企業(yè)、員工等）。信息應(yīng)用平臺也相應(yīng)的衍生出政府、產(chǎn)業(yè)、民生、其他四類推動信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的引擎。

（2）五層次：“智慧園區(qū)”兩大模塊可細分為為五層次的架構(gòu)體系，其中信息基礎(chǔ)設(shè)施包含物理基礎(chǔ)設(shè)施以及邏輯基礎(chǔ)設(shè)施兩層，信息應(yīng)用平臺包含公共信息平臺、業(yè)務(wù)平臺、業(yè)務(wù)子系統(tǒng)三層。

“智慧園區(qū)”模塊化設(shè)計

物理基礎(chǔ)設(shè)施是“智慧園區(qū)”建設(shè)的基礎(chǔ)，為數(shù)據(jù)管理、存儲、傳輸、交換提供公共物理承載平臺。其中傳輸包含光纜網(wǎng)、移動網(wǎng)、集群網(wǎng)、衛(wèi)星通信等多種物理路徑，管理、存儲、交換主要由數(shù)據(jù)中心機房的服務(wù)器、交換機以及存儲設(shè)備提供。

邏輯基礎(chǔ)設(shè)施基于物理設(shè)施搭建，提供數(shù)據(jù)邏輯承載平臺，主要包含IP承載網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)（傳感器）網(wǎng)絡(luò)、專用通信網(wǎng)，云服務(wù)平臺（云計算、云存儲）以及智能支撐網(wǎng)等，并向信息應(yīng)用平臺提供統(tǒng)一的協(xié)議、接口。

公共信息平臺是“智慧園區(qū)”模塊化設(shè)計的關(guān)鍵，通過統(tǒng)一的信息化平臺整合供需各方的信息，體現(xiàn)了“資源匯聚、共享協(xié)同”的設(shè)計理念，主要包含了數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)交換、運行維護管理和目錄管理等多個子系統(tǒng)。其首先通過資源和信息的互聯(lián)互通實現(xiàn)效率最大化；其次根據(jù)實際需求進行應(yīng)用模塊的增減和拆分，實現(xiàn)定制化和即插即用。

業(yè)務(wù)平臺是基于公共信息平臺搭建的，并由公共信息平臺提供統(tǒng)一可編程接口。根據(jù)參與各方的需求實現(xiàn)高度可定制化。可分為內(nèi)部管理平臺、綜合服務(wù)平臺、安全防范平臺、節(jié)能減排平臺等多種平臺。其中內(nèi)部管理主要面向政府和園區(qū)管委、綜合服務(wù)平臺主要面向

企業(yè)和員工，安全防范和節(jié)能減排主要作為輔助服務(wù)類平臺。

業(yè)務(wù)子系統(tǒng)可以看做業(yè)務(wù)平臺的子模塊，可根據(jù)投資和用戶需求自行定制并增減，最終實現(xiàn)各業(yè)務(wù)平臺所要達到的建設(shè)目標。

4 “智慧園區(qū)”模塊化設(shè)計舉例

5 總結(jié)

通過模塊化設(shè)計賦予了“智慧園區(qū)”高度的可擴展性，其中最關(guān)鍵的應(yīng)用在于公共信息平臺的引入。園區(qū)公共信息平臺是園區(qū)數(shù)據(jù)公共進出通道，為園區(qū)政務(wù)專網(wǎng)和各類智慧應(yīng)用提供基于園區(qū)公共數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)服務(wù)、信息承載服務(wù)以及數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)。隨著工業(yè)化、信息化“兩化融合”的不斷深入以及國家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的持續(xù)推進，越來越多的“智慧”將出現(xiàn)在我們的工作與生活中。通過運用模塊化的設(shè)計思路，可以將復雜的問題系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，有效推進信息化的應(yīng)用水平。

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