基于物聯(lián)網(wǎng)的新型智慧園區(qū)應(yīng)用研究與實現(xiàn)

陳 峰

（武漢虹旭信息技術(shù)有限責(zé)任公司，武漢 430205）

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，各類智慧化應(yīng)用應(yīng)運而生，智慧園區(qū)也隨之發(fā)展。傳統(tǒng)的信息化、自動化的園區(qū)，逐漸被新型的智慧化的園區(qū)所取代。新型智慧園區(qū)通過更多的智能設(shè)備、智能化子系統(tǒng)的運用，融合園區(qū)管理、工作、生活的需求，建設(shè)統(tǒng)一平臺，打通各子系統(tǒng)的通道，實現(xiàn)各子系統(tǒng)集中管控和互聯(lián)互通；同時借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)運用，建設(shè)各類貼近用戶的智慧應(yīng)用，實現(xiàn)園區(qū)由自動化向智慧化轉(zhuǎn)變，使得園區(qū)的運營管理更加規(guī)范、安全，為園區(qū)客戶提供舒適、高效的高品質(zhì)服務(wù)，進而提升智慧園區(qū)的整體價值。

2 智慧園區(qū)現(xiàn)狀分析

2.1 背景

2010年以來，智慧城市的概念進入中國之后，經(jīng)歷了從數(shù)字城市到智能城市再到智慧城市、“互聯(lián)網(wǎng)+”城市幾個階段的變化，并引發(fā)了智慧城市建設(shè)的熱潮。2015年，十八屆五中全會把“創(chuàng)新發(fā)展”作為發(fā)展的首要方面，智慧城市經(jīng)歷了轉(zhuǎn)型創(chuàng)新發(fā)展的高潮。《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》等政策的密集出臺，更是全方位地豐富了智慧城市的建設(shè)內(nèi)容。隨著技術(shù)不斷迭代，智慧城市的概念和應(yīng)用范圍仍會不斷擴充，在當(dāng)下，智慧園區(qū)作為智慧城市的重要組成部分，是城市智慧落地點之一，是城市管理、政務(wù)服務(wù)和市場服務(wù)的載體，同樣也經(jīng)歷了信息化、到智能化、再到智慧化的發(fā)展歷程，黨中央和國務(wù)院也更加注重智慧園區(qū)的建設(shè)與發(fā)展，從2012年至今，頒布了多項政策推進智慧園區(qū)的建設(shè)，國內(nèi)更多的各類型園區(qū)投身于園區(qū)的智慧化建設(shè)中。

2.2 現(xiàn)狀分析

（1）設(shè)備及各類子系統(tǒng)眾多，相互獨立。技術(shù)的發(fā)展，園區(qū)信息化進程也不斷推進，越來越多的設(shè)備子系統(tǒng)、信息化系統(tǒng)推廣應(yīng)用。如消防、空調(diào)、視頻、周界、停車、梯控等等包含智能化設(shè)備的子系統(tǒng)紛紛得到應(yīng)用，但各子系統(tǒng)相互獨立，之間缺乏互聯(lián)互通、聯(lián)動互動。同時，眾多系統(tǒng)的管理、維護也給管理者和用戶帶來不便。（2）單一設(shè)備品牌不同，通信及交互不易。對單一設(shè)備來說，也是品牌眾多，不同的品牌，實現(xiàn)相似的功能，其實現(xiàn)的方式、交互的方式、交互的協(xié)議等也可能各不相同。例如在安防范疇的視頻監(jiān)控，同一個園區(qū)里，多個設(shè)備廠家?guī)砹硕鄠€視頻監(jiān)控平臺，相互之間的兼容性不足，無法統(tǒng)一接入，給園區(qū)的安防帶來隱患。（3）傳統(tǒng)方式的運營管理，費時費力，且效率不高。傳統(tǒng)的運營管理，借助單一管理系統(tǒng)，輔助人工對園區(qū)的設(shè)備設(shè)施進行運營管理，為園區(qū)用戶提供各類服務(wù)和保障，涉及多部門、多系統(tǒng)的較復(fù)雜流程時，處理周期長、效率低，費時費力。例如，園區(qū)用戶車輛出入認證，從申請、審核到進入停車系統(tǒng)，要經(jīng)手多個角色和多個流程，處理復(fù)雜、效率低下。（4）新設(shè)備、新系統(tǒng)的應(yīng)用，并未給園區(qū)用戶帶來智慧化的體驗。技術(shù)發(fā)展帶來的新設(shè)備、新系統(tǒng)上線，但業(yè)務(wù)應(yīng)用跟不上發(fā)展的步伐，或者業(yè)務(wù)應(yīng)用單一，無法實現(xiàn)跨系統(tǒng)，給用戶帶來了一些不良體驗。例如人工智能領(lǐng)域的人臉識別技術(shù)，應(yīng)用在門禁已非常廣泛，但門禁系統(tǒng)與考勤系統(tǒng)、停車系統(tǒng)、會議系統(tǒng)，甚至于安防系統(tǒng)等，卻相互獨立，跨系統(tǒng)的應(yīng)用無法得以實現(xiàn)。

2.3 新型智慧園區(qū)與傳統(tǒng)園區(qū)的區(qū)別

傳統(tǒng)的智慧園區(qū)，更多的精力花在硬件改造及企業(yè)服務(wù)，如基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)及硬件環(huán)境、辦公自動化、企業(yè)服務(wù)信息化等，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)的設(shè)備監(jiān)管及運維的自動化。新型的智慧園區(qū)，聚焦園區(qū)用戶服務(wù)和用戶體驗，依托物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等先進技術(shù)，細化應(yīng)用場景，為園區(qū)各類用戶提供一系列智慧化應(yīng)用及服務(wù)，提升園區(qū)用戶的感知和園區(qū)的整體服務(wù)水平，向真正的智慧園區(qū)邁進。

3 新型智慧園區(qū)設(shè)計方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

新型智慧園區(qū)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 分層描述

整個系統(tǒng)架構(gòu)分三層：基礎(chǔ)設(shè)施層、接入層、應(yīng)用層。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層。主要包括各類智能化設(shè)備、智能化子系統(tǒng)，如門禁管理子系統(tǒng)、停車管理子系統(tǒng)、訪客管理子系統(tǒng)、會議管理子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)、空調(diào)子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)等等。基礎(chǔ)設(shè)施層為園區(qū)的智能化、智慧化提供了管理的可能性。

（2）接入層。接入層是應(yīng)用層與基礎(chǔ)設(shè)施層之間的一層，主要功能是提供對底層的協(xié)議適配、系統(tǒng)對接交互、跨系統(tǒng)的聯(lián)動及聯(lián)動控制。

（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層是智慧園區(qū)服務(wù)平臺的功能及服務(wù)呈現(xiàn)，也是用戶體驗智慧園區(qū)帶來的服務(wù)的入口，可以是多種形式，包括各類WEB、APP、微信小程序等，按服務(wù)類型分有系統(tǒng)服務(wù)、員工服務(wù)、物業(yè)服務(wù)、后勤服務(wù)和第三方服務(wù)等。

3.3 痛點分析

3.3.1 集成難

原因分析：由于要集成多種類型，多個廠家的子系統(tǒng)，接口協(xié)議五花八門，集成難度大，工作量巨大，往往一個項目實施周期都在6個月以上，解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù)是協(xié)議適配。

解決方案：在接入層，實現(xiàn)多協(xié)議自動適配和跨系統(tǒng)流程控制，有兩種實現(xiàn)方案。

一種是園區(qū)建設(shè)IBMS（智能建筑綜合管理平臺）的方案，是一種重量級方案，即由園區(qū)的IBMS平臺實現(xiàn)應(yīng)用層與設(shè)備設(shè)施層的對接、交互。IBMS平臺實現(xiàn)并擴展了智能設(shè)備應(yīng)用的各類對接協(xié)議，包括TCP/IP、485、OPC、Modbus、微耕等協(xié)議，封裝各類應(yīng)用接口及流程，能對對各類設(shè)備和子系統(tǒng)進行自動適配、對接，并由IBMS實現(xiàn)應(yīng)用擴展；同時在IBMS中固化流程控制，實現(xiàn)跨系統(tǒng)的交互、聯(lián)動和聯(lián)動控制。

另一種是IOT方案，是一種輕量級網(wǎng)關(guān)模塊，實現(xiàn)智能化設(shè)備對接和交互。IOT網(wǎng)關(guān)模塊主要針對單一系統(tǒng)，屬于較輕量級的應(yīng)用，其有優(yōu)點是易于部署、調(diào)試、維護和升級。由單獨的IOT流程控制模塊實現(xiàn)多IOT網(wǎng)關(guān)模塊的交互，繼而實現(xiàn)跨系統(tǒng)的聯(lián)動。

3.3.2 智慧虛

原因分析：目前智能建筑的智能化、園區(qū)的智能化還停留在概念層面，包裝的成分大，多系統(tǒng)的聯(lián)動缺，實用性差，實際用戶體驗不到園區(qū)的智慧化。

解決方案：從應(yīng)用層的功能規(guī)劃入手，從園區(qū)各類角色的角度實際需求出發(fā)，通過靈活的流程設(shè)置，滿足各類用戶的應(yīng)用需求；同時，通過這些貼身應(yīng)用服務(wù)的提供，增強用戶對智慧園區(qū)里智慧業(yè)務(wù)的體驗，提升用戶與應(yīng)用的粘度，增加智慧園區(qū)的運營附加值。

4 基于IOT網(wǎng)關(guān)的智慧應(yīng)用分析

4.1 IOT網(wǎng)關(guān)

IOT網(wǎng)關(guān)在兼顧接入多種智能設(shè)備的前提下，實現(xiàn)了靈活開發(fā)、快速部署、控制簡單便捷，是一種輕量級的接入方案。

（1）IOT接入模塊。實現(xiàn)智能化設(shè)備的接入，包括協(xié)議解析、命令控制等功能。（2）IOT流程控制模塊。實現(xiàn)應(yīng)用層到設(shè)備設(shè)施層的流程控制，包括多系統(tǒng)的流程觸發(fā)和控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、命令及數(shù)據(jù)緩存等功能。

4.2 人臉識別應(yīng)用

4.2.1 應(yīng)用場景

人臉識別技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，基于視頻流的動態(tài)人臉識別隨著硬件的發(fā)展和技術(shù)的進步也開始得到應(yīng)用。動態(tài)人臉識別通過普通的IPC攝像頭采集視頻流，傳輸?shù)饺四樧R別系統(tǒng)進行識別和比對，IOT網(wǎng)關(guān)模塊實現(xiàn)人臉識別系統(tǒng)與考勤系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、訪客系統(tǒng)、會議系統(tǒng)和服務(wù)平臺的對接，提供人臉識別技術(shù)在智慧園區(qū)的綜合應(yīng)用。基于人臉識別的考勤；基于人臉識別的門禁；基于人臉識別的會議簽到；基于人臉識別的訪客識別與授權(quán)；基于人臉識別的安防黑白名單布控；基于人臉識別的安防聯(lián)動。

4.2.2 需求分析

人臉識別技術(shù)在園區(qū)的綜合應(yīng)用，提供給園區(qū)用戶便捷、舒適的服務(wù)體驗，也給園區(qū)的管理帶來高效、安全的管理手段。如人臉識別在安防控制的應(yīng)用，通過視頻監(jiān)控平臺接入的視頻流、服務(wù)平臺的黑白名單設(shè)置，人臉識別系統(tǒng)可以識別出黑白名單風(fēng)險，及時發(fā)布黑名單告警并推送到不同的平臺及用戶，提升園區(qū)整體的安防水平。

4.2.3 業(yè)務(wù)架構(gòu)

圖2 人臉識別應(yīng)用的業(yè)務(wù)架構(gòu)

對人臉識別相關(guān)的業(yè)務(wù)需求分析，提煉需求并固化流程，通過IT手段實現(xiàn)各子系統(tǒng)的交互和控制，為用戶提供相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)。

4.3 會議預(yù)約應(yīng)用

4.3.1 應(yīng)用場景

園區(qū)企業(yè)眾多，各類匯報、會議多，相對來說，會議室、影音室、報告廳及禮堂等資源的數(shù)量有限，如何提高有限資源的利用效率？可以通過會議資源預(yù)約系統(tǒng)，查看資源的情況及資源的占用情況，根據(jù)自身的需求申請預(yù)約資源。

（1）資源的實時查看，如有哪些會議室可用、會議室可容納人數(shù)、會議室是否有投影儀、是否有影音系統(tǒng)等。（2）資源預(yù)約申請、審核、計時、計費。（3）發(fā)布會議通知，會議簽到。（4）會議資源聯(lián)動，如提前開啟空調(diào)、照明、投影儀、幕布、窗簾等。（5）利用智能探測器，實現(xiàn)無人判別及資源智能回收。

4.3.2 需求分析

會議預(yù)約的智能化應(yīng)用包括的步驟有：

（1）會議資源申請人根據(jù)需求查詢會議資源，選擇滿足條件的會議室或其他資源。（2）資源管理者根據(jù)資源申請人的需求，配置資源，完成資源申請的審核。（3）系統(tǒng)自動控制資源的使用，如控制信息發(fā)布、資源內(nèi)照明、空調(diào)、投影、影音等設(shè)備。（4）會議結(jié)束時，系統(tǒng)處理資源回收請求，如關(guān)閉照明、投影、空調(diào)等。（5）會議提前結(jié)束，系統(tǒng)可根據(jù)智能探測器，對長時間無人使用的資源進行自動回收。

4.3.3 業(yè)務(wù)架構(gòu)

圖3 會議預(yù)約應(yīng)用的業(yè)務(wù)架構(gòu)

對會議預(yù)約業(yè)務(wù)需求分析，提煉需求并固化流程，通過IT手段實現(xiàn)各子系統(tǒng)的交互和控制，為用戶提供相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)。隨著智慧城市的發(fā)展，智慧園區(qū)這種業(yè)態(tài)也得到了高速的發(fā)展。各類新技術(shù)的出現(xiàn)，智能化設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，大批的園區(qū)內(nèi)的智慧業(yè)務(wù)也得以應(yīng)用。新型智慧園區(qū)從園區(qū)從業(yè)人員的角度出發(fā)，聚焦園區(qū)從業(yè)人員的貼身需求，動態(tài)擴展流程，為園區(qū)從業(yè)人員提供各類智慧化服務(wù)，為園區(qū)從業(yè)人員提供高效、舒適的辦公、生活環(huán)境，也為園區(qū)管理者提供便捷、安全的管理手段，從而提升園區(qū)的競爭力。

5 結(jié)束語

方案采用上層應(yīng)用開發(fā)、多系統(tǒng)對接交互、底層硬件建設(shè)的設(shè)計思路，通過分層架構(gòu)實現(xiàn)新型園區(qū)的建設(shè)，既便于園區(qū)的建設(shè)和軟硬件部署，也利于后期的軟硬件擴容、擴展，實現(xiàn)真正意義上的智慧園區(qū)。