淺析物聯網技術在工業園區的應用

李耀東 顧文浩

摘 要：為大力推動工業園區升級轉型，充分發揮工業園區在城市產業發展的核心地位，引入物聯網技術助力工業園區創新管理模式。將物聯網技術與工業園區重點管理要素相結合，闡述物聯網技術在園區重要場景下的應用與實現，提升園區綜合管理水平，營造優質生產經營環境，加速推進新型工業化與城市化進程。

關鍵詞：物聯網;工業園區;定位;綜合管理

中圖分類號：TP39;TN929.5文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）02-00-04

0 引 言

工業園區是城市工業產業集聚的核心，是城市經濟發展、對外開放、招商引資的載體，是發展智能制造產業、促進產城融合、推動產業結構優化與發展方式轉變的重要平臺。利用信息化技術加快工業園區升級轉型，提高園區管理服務水平，有利于加速城市新型工業化與新型城市化進程，全面提升城市經濟實力，是當今城市發展的必然趨勢。隨著工業園區產業發展與規模逐漸壯大，需要管理的重點要素不斷增多，出現的管理問題千變萬化，亟待處理的數據量呈幾何增長，主要靠人力解決信息采集、分析、處理的傳統管理模式已無法滿足日益繁雜的管理需求。為了解決此問題，可將物聯網技術融入工業園區的管理模式中，發揮其廣覆蓋、低成本、高速率、高安全、高穩定等優勢，提升工業園區精細化管理水平，創新工業園區管理模式。

1 建設定位

要運用物聯網技術對工業園區進行升級改造，首先應當了解工業園區的建設需求，以需求為導向，分析基于物聯網的工業園區建設定位。工業園區是以傳統產業為主導，即以紡織、制造、服裝、食品加工等輕工業以及煤炭、電力、鋼鐵等資源消耗型工業為主導特征的工業園區，普遍存在發展動力不足、產業結構不優、安全事故無管控、環境污染嚴重、能源消耗過大、配套服務不便利等問題。需以工業園區管理模式升級優化為切入點，利用物聯網技術，通過各類視頻監控、傳感器、射頻識別、智能終端等方式，按照通用的標準協議把相關感知端與應用系統相連接，進行信息交換與共享，實現智能化識別、采集、定位、監控、預警和管理，創建智慧化管理體系，全面提升工業園區在安全生產、環境保護、能源監管、公共管理等方面的綜合管理水平，為園區企業營造更優質的經營環境，為園區合理布局、結構優化、產業集聚、完善配套等提供強有力的支撐。

因此，基于物聯網的工業園區建設定位應為“安全”“綠色”“節能”“便捷”，構建物聯感知、綠色低碳、智慧服務的新型工業園區，大大提升工業園區的核心競爭力，提高安全監管能力、環境保護能力、能源監控能力、配套服務能力，通過物聯網+智慧應用對園區進行精細化管理，提高園區空間升值潛力，擴大園區招商引資吸引力，進而大力提升園區社會與經濟雙重效益。

2 總體功能架構

基于物聯網的工業園區總體功能架構自下向上分為感知層、傳輸層、設施層、平臺層、應用層、用戶層以及標準規范、運維管理、安全管理九個部分。總體功能架構如圖1所示。

（1）感知層：充分利用高清攝像頭、傳感器、GPS、RFID標簽以及其他類型智能終端設備，在不同的場景下感知、監測、采集、上報園區內各方面數據，供上層平臺處理、分析，并向應用系統提供數據支撐。

（2）傳輸層：為打通分布在不同場景下的前端智能終端與后端平臺之間的信息交互渠道而建立的多途徑傳輸網絡主要分為光纖網絡、4G/WiFi網絡、NB-IoT網絡。

（3）設施層：用于構建平臺運行的軟硬件環境。硬件環境包括服務器設備、存儲設備、網絡設備與相應的機房及配套條件;軟件環境主要包括服務器、存儲等設備正常運轉所需的操作系統、數據庫等第三方軟件。

（4）平臺層：搭建物聯網管理服務平臺，主要包含支撐服務與數據服務兩類，可細分為設備管理、用戶管理、數據管理、數據共享、研判分析等部分。設備管理可對所有設備定義不同的管理、連接權限，屏蔽不同設備與連接協議的差異，完善全網設備的統一管理與統一接入能力;用戶管理將用戶與角色相匹配，通過不同角色的設置，向不同角色的用戶分配差異性使用權限;數據管理為平臺提供高效靈活的數據管理服務，包括數據傳輸管理、數據存儲管理、數據權限管理等;數據共享將平臺數據資源進行優化與再配置，打通園區各部門各行業的信息壁壘，實現各應用系統之間的業務協同;研判分析實現平臺數據的處理與分析，并進行可視化展現，使前端采集的數據產生更大的價值，為應用的智慧化提供支撐服務。

（5）應用層：根據工業園區建設定位，基于物聯網技術定制開發安監管理、環境管理、能源管理、公共管理等應用系統，今后依據園區發展穩步升級舊應用、持續拓展新應用。

（6）用戶層：為園區內政府管理人員、企業工作人員、社會公眾提供統一的應用展現通道，可通過手機、平板、電腦、LED拼接大屏等終端展現。

（7）標準規范：針對設備的統一接入、數據的互聯互通、應用的正常運行、平臺的集中管理、工程的穩定推進等方面內容制定相應標準，保障項目正常運轉。

（8）運維管理：為系統提供整體運維管理機制，確保項目的整體建設能力與可持續運行。

（9）安全管理：為系統營造統一的安全環境，提供統一入口、統一認證、統一授權等安全服務。

3 網絡部署與應用實現

要通過物聯網技術實現工業園區管理模式的轉變，在工業園區進行物聯網的總體網絡部署至關重要。分不同場景部署大量各類物聯網終端是總體部署的前提;依托自行建設或購買服務獲得的光纖網絡、4G/WiFi網絡、NB-IoT網絡等傳輸途徑進行數據傳輸是總體部署的基礎;搭建統一的物聯網管理服務平臺，匯聚、整合、分析、處理園區各方數據資源，為上層應用提供統一支撐服務是總體部署的關鍵;根據工業園區不同管理需求定制開發相應的應用服務，實現園區各領域的信息化管理，提升園區綜合管理水平，創新工業園區信息化管理新模式是總體部署的核心。基于物聯網的工業園區總體部署如圖2所示。

3.1 安監管理

建設面向安全生產監督管理、控制與服務的應用模式，主要包括企業安全設備狀態監測、企業安全值守情況監測、高危高風險區監測、重要車輛運行監測等。

3.1.1 企業安全設備狀態監測

對企業日常生產中運行的安全監測設備的斷電、故障、關閉等狀態及物理參數進行監測分析，當出現異常狀態時可對企業預警，并將相關信息反饋至園區安全監管部門，由監管部門核實企業處理情況，并對企業違法違規行為進行處罰處理。

3.1.2 企業安全值守情況監測

設置視頻攝像頭，實時獲取企業值班室值守情況，結合視頻智能分析技術，對值守人員狀態、超時無人值守等情況進行分析、預警，并記錄嚴重違規行為作為行政處罰的依據。

3.1.3 高危高風險區監測

對工業園區高風險區建立高空全景瞭望系統，事前能及時發現火災等險情，事中能為應急救援提供周邊情況信息，為應急決策、指揮調度提供參考依據;對工業園區高危作業區實行視頻監控與傳感器（溫度、濕度、壓力、有毒氣體）雙重部署，獲取高危作業區工作環境信息，如出現異常變化可提前預警。

3.1.4 重要車輛運行監測

對工業園區重要運輸車輛運行狀態進行監管，獲取高危車輛運行路線及車艙內高危品倉儲環境信息，保障車輛運輸安全。

3.2 環境管理

對工業園區水源、空氣、噪聲等環境要素進行全面感知與動態監測，實現園區環境發展趨勢的科學分析與預測。

3.2.1 水源質量監測

在工業園區監控范圍內的河流、湖泊、供水入口、污水廠等區域設置監測點，對總氮、總磷、氨氮、溶解氧、pH值、電導率、濁度、溫度等水質參數進行動態采集、監測、預警。

3.2.2 空氣質量監測

在污染隱患企業的廢氣排放口，人口高度集中的辦公場所等區域設置監測點，實時監測園區的空氣質量情況，對氣象常規參數（溫度、濕度、風速、風向等）、污染物指標（PM2.5，PM10，二氧化硫，二氧化氮，一氧化碳，二氧化碳等）進行動態采集、監測、預警。

3.2.3 環境噪聲監測

在工業園區施工工地、工程作業現場、交通干線、公共活動集聚區、居民生活區等重要區域設置監測點，對各類噪聲數據進行實時采集、監測、預警。

3.3 能源管理

利用物聯網技術采集工業園區水、電、天然氣等能源狀態信息，為園區合理利用與節約能源提供決策支撐，為企業降低能耗成本、實現綠色生產提供數據依據。其中水能管理是對園區內企業工業生產、公共設施（如綠化灌溉、清掃除塵等）、企業職工及居民日常生活用水情況進行實時監測;電能管理是對園區內企業工業生產、照明設施、LED宣傳、美化設施、企業職工及居民日常生活用電情況進行實時監測;天然氣管理可對企業工業生產、企業職工及居民日常生活用氣情況進行實時監測。

3.4 公共管理

加大工業園區治安防護、一卡通、在線停車管理等方面的信息化基礎建設，增強園區公共管理能力，為園區企業提供更加安全、便捷的工作環境，提升企業及其職工在園區工作、生活的歸屬感與幸福感。

3.4.1 治安防護

治安防護主要包括公共安全監控、在線巡更管理、周界入侵預警等。其中公共安全監控主要通過各類型高清攝像機（槍機、球機、人臉識別、熱感應等）的部署實現園區重要區域安全實時監控;在線巡更管理利用智能化巡更設備，使巡邏人員及車輛在日常巡邏中實現科學化、規范化、智能化管理;周界入侵預警通過紅外感應、視頻監控、語音播報等設備對工業園區重要邊界及區域進行智能設防，當出現非法靠近、入侵等行為時進行及時預警及風險處理。

3.4.2 一卡通及在線停車管理

一卡通是利用射頻技術實現園區內門禁、考勤、消費、停車場、通道、會議等應用的綜合服務，為園區管理者和企業員工工作、生活提供方便快捷的服務。在線停車管理可基于NB-IoT網絡在手機等智能終端上實現車位查找、預約、導航、反向尋車、在線支付等功能，解決找車位難的問題，在一定程度上緩解園區的交通擁堵。

4 結 語

應用物聯網技術助力工業園區管理模式轉型僅僅只是園區新型工業化與信息化的起步，重點在于夯實園區信息化基礎設施建設，充分發揮物聯網技術優勢，以最迅速、最便捷、最高效的方式感知工業園區內的信息變化，為應用系統處理分析提供數據支撐，為園區創新管理模式提供決策支撐。

未來，應當繼續深化工業園區與云計算、大數據、人工智能等信息化技術的深度融合，進一步促進工業園區信息化創新與變革。工業園區與云計算的深度融合實現了園區信息資源的共享共管，不僅能優化園區基礎設施資源配置，還能依托云計算為園區內的中小企業提供統一的云資源服務，減輕中小企業信息化建設成本，創造更好的企業發展環境;工業園區與大數據深度融合，利用大數據強大的決策分析能力，深挖園區潛在能力與價值，為園區產業結構優化、工業行業發展提供決策依據，同時，促進工業大數據應用，全力支撐智能制造及新型工業化轉型;推動工業園區與人工智能深度融合。制造業是國民經濟的主體與工業體系的核心，推進新一代人工智能技術在智能制造領域的應用是工業園區轉型與發展的必然趨勢。

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