基于中臺模式的園區IOC平臺架構設計研究

田冬迪

（上海師慶科技發展有限公司 上海市 201103）

1 引言

園區經濟的快速發展承載著區域經濟的產業鏈組合與集聚。在大力促進城市數字化轉型的時代背景下，園區作為城市重要組成單元和功能載體，其信息化管理發展趨勢從基礎網絡到信息應用向縱深發展、重塑，逐步實現結合物聯化、互聯化和智能化技術的發展與應用，是構建數字孿生城市的基本單元。在傳統的園區管理模式下，多通過增加人力、物力等形式以滿足園區管理過程中各類日益增長的業務需求，造成極大的溝通成本及經濟成本。在園區信息化建設過程中存在業務系統建設不規范、安全意識不足、大量重復性功能建設、缺乏相互間參考模型、用戶權限分配管理邏輯混亂、缺乏配置管理等問題[1]。與此同時，由于應用垂直化建設造成的“數據煙囪”、“信息孤島”、“場景不聯動”等問題也日益突出[2]。

園區智能運營管理平臺（Intelligent Operations Center，簡稱IOC 平臺）由此應運而生，其綜合集成物聯網（IOT）、大數據（Big Data）、地理信息系統（GIS）、建筑信息模型（BIM）、人工智能（AI）等技術手段[2]，通過對園區信息化各業務系統進行海量數據整合、多維數據展示、關注點提取，形成信息化專業系統的集成應用，實現信息技術在園區智能運營管理中的時間、空間全覆蓋、各業務領域全覆蓋、產業鏈周期全覆蓋，最終實現園區管理的管理信息化、運營智能化、統籌一體化、建設標準化。但是，園區信息化各業務系統相對獨立運行，系統間集成、融通存在數據結構不一致、部分系統功能沖突或重復建設、無法聯動等問題，使園區IOC平臺呈現響應速度、服務能力、管理水平下降的現象。

中臺模式作為一種新系統架構思路，承載著前臺與后臺轉換和橋接，通過共享復用整合業務邏輯、降低系統間耦合度、復用系統功能，以實現多業務場景共享及快速迭代，解決園區IOC 平臺建設過程中創新驅動快速變化的前臺和穩定可靠驅動變化周期相對較慢的后臺之間的矛盾[3]。基于中臺模式的園區IOC 平臺通過調配規劃后臺硬件設備及基礎設施，規劃中臺各業務系統間職能邊界、打通數據孤島，實現前臺應用的敏捷式開發與規模化創新，提升了各園區各業務系統的協同能力以及新建系統的開發維護效率。從而解決了傳統模式下系統擴展能力低，業務功能重復建設、系統穩定性差、無法支撐高并發等問題[4]。

2 中臺模式下的軟件架構

圖1：傳統模式下“川”字型架構與中臺模式下“山”字型架構對比

2.1 中臺模式概述

中臺的概念最早由阿里集團在2015年提出的“大中臺，小前臺”戰略中衍生出來，靈感來源于一家芬蘭的游戲公司Supercell[5]。中臺模式的誕生是業務復雜化的結果，是為更好的服務于前臺的快速迭代與規模化創新從而更好的為用戶提供服務而存在的。基礎業務是有限的，業務場景是無限的，基于中臺模式可以很好地通過有限的基礎業務滿足無限的業務場景[6]。從系統角度看，中臺為上層應用提供標準接口，把面向互聯網的前端應用和面向內部管理的企業遺留系統銜接起來，屏蔽底層系統的復雜性和各種適配工作[6]。從數據角度看，中臺收斂業務場景的同時，也收斂了數據，這為后續的數據中臺搭建打下良好基礎[6]。

2.2 中臺模式下軟件架構的轉變

軟件架構的發展從單體架構到分布式SOA 架構、到微服務、再到中臺模式，其演化過程是與業務復雜化共同發展的。以中臺模式構建園區IOC 平臺的核心是實現傳統模式下相互獨立的多業務線“川”字型結構向中臺模式下提取通用化核心邏輯服務于所有業務線需求的“山”字型結構。對園區原有以“川”字型集成的業務系統進性業務、功能上的識別、重組，實現共性業務的共享服務以及新業務應用的快遞迭代；圍繞各類結構化、非結構化數據資源開展統一數據規劃、管理、分析[7]；優化硬件設備資源的負載及運行效率。

以園區IOC 平臺中重要組成部分綜合安防業務為例，當園區僅采用視頻監控時，直接根據需求部署前端監控設備及監控業務系統即可實現。當安防業務線增加為視頻監控、紅外監控、周界監控同時并行時，綜合安防業務系統可以有兩種部署方式：第一種方式是新安防業務線還是單獨實現，多個安防業務線之間是相互獨立的，系統結構整體上是“川”字型（如圖1 所示）。

這種結構下，各安防子業務線的核心結構類似，存在著同步管理、調度、維護難度大，代碼大量冗余等問題，同時導致整個綜合安防平臺運轉低效。第二種方式是把安防系統的電子地圖、處置力量、報警事件等核心邏輯單獨抽取出來，由安防業務線的統一響應用戶需求，此時對于各個安防子業務線系統而言，特定和專業的業務響應在應用層解決，共享部分的業務在通用層解決，再通過綜合安防系統提前設置的預案完成業務流程。這種方式整體結構上是“山”字型，通用層就是山字最下面一橫，把各個安防子業務線有機整合在一起，共享業務邏輯和統一業務規則，實現最大程度的復用。

3 基于中臺模式的園區IOC平臺架構設計

基于中臺模式的園區IOC 平臺架構設計采用統一的軟件架構理念，按垂直架構劃分，遵循統一的標準規范體系、安全保障體系規范約束，包括基礎設施層、后臺、中臺（業務中臺、數據中臺、技術中臺）、前臺及用戶層（如圖2 所示）。

基礎設施層主要包括物聯感知、IDC 中心（數據中心）、綜合布線三大部分，是園區IOC 平臺按照業務系統運行需求和園區空間布局統一規劃設計的軟硬件設備及物理連通基礎環境。物聯感知部分包括各類傳感器、探測器、GPS、RFID、監控設備、交互終端等，通過前端設備探測并輔以空間定位信息，為園區IOC 平臺提供重要日常運維信息。IDC 中心是園區IOC 平臺運行的基礎動能，包括Web 服務器、應用服務器、業務服務、云計算服務器、數據庫服務器、地圖服務器、磁盤陣列以及各類基礎配套軟件，通過IDC 中心的統一調配，可以有利于各業務系統對硬件配套的伸縮彈性，提高IOC 平臺網絡信息安全保障水平。綜合布線部分包括園區內布設的光纖寬帶、無線網絡、移動通信及園區內網，是園區IOC 平臺運行的連接血脈，其規劃設計的合理性、運行的穩定通暢型直接影響整個園區運維情況。

后臺部分包括辦公自動化系統（OA）、企業資源計劃（ERP）、生產管理系統（MES）、客戶關系管理系統（CRM）、智能建筑管理系統（IBMS）等一系列園區已建成的、體系成熟、穩定運行的基礎管理信息系統。為保障向中臺模式的新架構平穩過渡且最大限度降低改造成本，按照架構需求對這些平臺進行對接改造后接入園區IOC 平臺。

中臺與前臺是園區IOC 平臺的主體運行部分，利用中臺的服務與支撐能力，構建多維度、多渠道的一體化園區智能運行平臺。用戶通過統一身份認證可以通過門戶網站、微信公眾平臺、APP、小程序等不同服務渠道進入園區IOC 平臺，根據平臺定義用戶的不同權限、角色訪問各專題業務平臺。專題業務平臺是從中臺服務中提取、搭建的園區日常辦公、綜合安防、運維管理等各專業系統，根據中臺模式的特點，前臺部分運行專題業務平臺將大量核心運算及通用業務邏輯下沉到中臺部分運行，可極大提高專題業務平臺的運行效率，并為其快速迭代更新提供有力的技術支撐。

用戶層包括企業員工、物業運維、服務機構、大眾訪客、平臺管理五大類用戶類型及Web、智能移動終端、拼接屏、觸控終端四大類渠道介質。

4 園區IOC平臺中臺模式的模塊劃分與設計

4.1 業務中臺

業務中臺為園區IOC 平臺提供統一、規范、多樣的業務運行支撐，支持根據用戶實際需求定制場景事件、業務流程，主要包括園區地理信息共享服務、園區各專業系統業務處理、即時通訊、集成支付（微信、支付寶、銀聯業務與園區一卡通集成）、移動應用開發、PC 應用開發、物聯管理、實時監控、園區IOC 平臺輸出展示可視化支撐、融合視頻云、園區通用協議管理、配置中心、用戶管理中心、日志管理等。同時包括通過協議規范的外部系統API 接入。根據前臺專題應用的主題統一規劃業務流程及資源配置，進行數據匯聚及對象化處理，以提供園區信息查詢檢索、動態分析、智能決策、經驗評估等事件挖掘及自主智能學習功能。

4.2 數據中臺

數據中臺匯聚、提取園區IDC 中心的數據資源，構建園區業務管理數據庫、應用管理數據庫、數據文件前置庫、園區地理信息數據庫、園區設備設施數據庫、用戶權限配置庫、災備數據庫及數據文件存儲，推動園區業務數據的可持續應用，通過數據中臺把園區IDC 中心的數據變成一種服務能力。通過園區IOC 平臺業務系統運行產生數據、API 接入數據或來源于物聯感知設備采集數據進行預處理后，基于元數據管理、數據字典規范及數據脫敏處理后存入對應數據庫，依托數據運算、數據挖掘、模型管理后為業務中臺及專業業務應用提供數據支撐，通過數據應用支撐、數據治理及數據生命周期管理等技術保障數據中臺滿足園區IOC 平臺數據資源的共享交換，實現數據反哺業務。

4.3 技術中臺

技術中臺主要為園區IOC 平臺提供應用集成服務，避免冗余技術能力的重復建設，提供簡單、一致、易用的應用技術基礎設施的能力接口，實現技術資源的可重復利用，支撐業務中臺、數據中臺的快速建設。技術中臺包括分布式服務框架、分布式事務、分布式調度、分布式緩存、分布式消息、分布式數據庫、分布式非結構化存儲等。技術中臺統一開發框架，并提供標準基礎設施的能力接口，支撐各業務系統的快速新建、綜合管理、高效輔助，助力前臺應用規范創新。

圖2：基于中臺模式的園區IOC 平臺總體架構圖

5 結束語

基于中臺模式的園區IOC 平臺建設是當下信息化技術水平發展到一定階段的產物，目的是為了解決業務系統高速發展、不斷膨脹帶來的“重復造輪子”、“煙囪式架構”等問題。但對原有已建成的業務系統進行改建也不是一蹴而就的，中臺模式作為一種產品設計思路或者系統架構思路，從平臺架構及業務流程方面確保了園區IOC 平臺的一體性、統一性、高效性，有效延長了平臺的生命周期，隨著中臺的不斷完善也將會促進園區IOC 平臺運行效率提升，降低運維成本，提升園區管理水平。

同時，中臺模式的實踐對園區IOC 平臺的規劃設計人員也提出了更高的要求，從頂層設計的層面即需要識別出一個中臺功能可以滿足多少業務場景、是否可以滿足新的業務場景的需求、是否可為外部系統提供服務，另一方面，平臺的規劃設計人員需具備較強的邏輯思維和戰略分析能力，在眾多業務線條中抽取出共性需求加入中臺，并同時為新業務的添加預估發展方向，最后形成產品化解決方案。