基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧社區(qū)服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

趙瑩德

（上海市大數(shù)據(jù)股份有限公司，上海 200041）

0 引言

建設(shè)智慧社區(qū)，是一項(xiàng)城市實(shí)施新型現(xiàn)代化治理的基礎(chǔ)工程。5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為智慧社區(qū)的發(fā)展和建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1-4]，本文將從總體架構(gòu)、業(yè)務(wù)展示層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)平臺(tái)層、業(yè)務(wù)子系統(tǒng)五個(gè)層面，重點(diǎn)介紹基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧社區(qū)服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)和實(shí)現(xiàn)，為城市社區(qū)的數(shù)字化治理及生活服務(wù)提供完整的解決方案。

1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體技術(shù)架構(gòu)分為五層（如圖 1所示），分別是業(yè)務(wù)展示層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)平臺(tái)層，信息通訊層及業(yè)務(wù)子系統(tǒng)層：

圖1 智慧社區(qū)服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

（1）業(yè)務(wù)展示層，對(duì)應(yīng)服務(wù)端口的呈現(xiàn)方式，包含一個(gè)C端的客戶(hù)生活服務(wù)App，一個(gè)B端的智慧社區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)。

（2）業(yè)務(wù)應(yīng)用層，對(duì)應(yīng)滿(mǎn)足客戶(hù)生活服務(wù)App、智慧社區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的功能接口及實(shí)現(xiàn)，在業(yè)務(wù)展示端口可以是H5 的實(shí)現(xiàn)方式，也可以是小程序的實(shí)現(xiàn)方式，底層通過(guò)微服務(wù)向上提供接口服務(wù)。

（3）業(yè)務(wù)平臺(tái)層,是智慧社區(qū)的平臺(tái)支撐層，包括，3D GIS（Geographic Information System）平臺(tái)，AI視頻分析平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)及集成管理平臺(tái)。

（4）信息通訊層，用于解決智慧社區(qū)ICT通訊問(wèn)題，主要由移動(dòng)運(yùn)行商提供保障，包含5G，NB-IoT等通信技術(shù)。

（5）業(yè)務(wù)子系統(tǒng)層，包括建設(shè)智慧社區(qū)必要的前端智能化子系統(tǒng)及設(shè)備，涵蓋社區(qū)內(nèi)各自分散和獨(dú)立的子系統(tǒng)，比如安防、人臉、消控、梯控、智能水電、人行、門(mén)禁、門(mén)鎖、車(chē)行、停車(chē)、汽車(chē)充電樁等子系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)技術(shù)選型

本系統(tǒng)使用SpringBoot作為后端框架，mybatis作為數(shù)據(jù)持久層框架，使用MySQL作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。前端方面，移動(dòng)端使用Ios、Android兩種技術(shù)，Vue、微信小程序框架，以ReactJS作為底層開(kāi)發(fā)框架，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)App、小程序、web頁(yè)面多種方式訪問(wèn)系統(tǒng)。

通過(guò)使用這些技術(shù)框架，實(shí)現(xiàn)了智慧社區(qū)服務(wù)平臺(tái)的相關(guān)功能，并滿(mǎn)足各項(xiàng)使用指標(biāo)要求，便于后期維護(hù)，系統(tǒng)可擴(kuò)展性也較強(qiáng)，便于系統(tǒng)上線后，新增各類(lèi)前端業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。

2.2 業(yè)務(wù)展示層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.2.1 智慧社區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智慧社區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，也稱(chēng)智能運(yùn)營(yíng)中心（Intelligent Operation Center，IOC）系統(tǒng)，通過(guò)連接并管理各子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)社區(qū)的“一張圖”智能運(yùn)營(yíng)管理和調(diào)度，主要滿(mǎn)足以下兩類(lèi)角色的需求：

（1）管理者需求：對(duì)社區(qū)重大事件的指揮調(diào)度，了解各部門(mén)的指標(biāo)完成情況，對(duì)社區(qū)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并實(shí)時(shí)決策。

（2）運(yùn)營(yíng)人員需求：一是及時(shí)掌握本部門(mén)及所負(fù)責(zé)辦理的事項(xiàng)及資源運(yùn)行狀態(tài)；二是可視化的數(shù)據(jù)解讀支持，掌握本部門(mén)的指標(biāo)完成情況；三是在處理突發(fā)事件時(shí)能夠獲取實(shí)時(shí)信息支持，比如地理定位信息和實(shí)時(shí)視頻信息等。

通過(guò)智慧社區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)社區(qū)的“人、車(chē)、設(shè)備、事件”狀態(tài)的可視、可控、可管、便捷，為社區(qū)運(yùn)營(yíng)以及服務(wù)提供全流程的數(shù)字化服務(wù)。如下圖所示：

圖2 智慧社區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)示例

2.2.2 客戶(hù)生活服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智慧社區(qū)客戶(hù)生活服務(wù)平臺(tái)是社區(qū)居民一站式生活服務(wù)的入口（如圖 3所示），包含智慧停車(chē)、安全防護(hù)等C端服務(wù)功能，以滿(mǎn)足居民對(duì)美好生活的向往。該平臺(tái)所有的功能通過(guò)業(yè)務(wù)應(yīng)用層以H5或小程序方式提供。

圖3 客戶(hù)生活服務(wù)平臺(tái)示意圖

2.3 業(yè)務(wù)應(yīng)用層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要包括安防管理、人員管理、交通管理、能耗管理、樓宇管理、物業(yè)管理、生活服務(wù)六大主要功能域。這些功能由微服務(wù)方式將服務(wù)接口暴露給業(yè)務(wù)展示層的智慧社區(qū)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)和客戶(hù)生活服務(wù)平臺(tái)調(diào)用，如圖4所示。

圖4 業(yè)務(wù)應(yīng)用層微服務(wù)實(shí)現(xiàn)示意圖

2.4 業(yè)務(wù)平臺(tái)層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.4.1 3D GIS平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3D GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了二維、三維地理信息展示與全場(chǎng)景的信息服務(wù)支撐，如圖 5所示。它具有高度還原場(chǎng)景、精準(zhǔn)定位、表達(dá)直觀、無(wú)縫切換、并且可進(jìn)行各種空間的分析與管理等各類(lèi)功能，并為上層應(yīng)用系統(tǒng)提供開(kāi)放WEB、移動(dòng)應(yīng)用的GIS服務(wù)能力和應(yīng)用接口，實(shí)現(xiàn)GIS輔助決策、底層服務(wù)支撐。

圖5 3D GIS平臺(tái)效果圖

2.4.2 AI視頻分析平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

視頻智能分析平臺(tái)包含視頻監(jiān)控管理和視頻解析管理功能模塊。視頻監(jiān)控管理實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻監(jiān)控的管理；視頻解析管理實(shí)現(xiàn)視頻解析的管理。視頻智能分析平臺(tái)建設(shè)利用云計(jì)算技術(shù)，基于公有云邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，建設(shè)視頻智能分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化管理，屏蔽各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的差異，構(gòu)建計(jì)算集群、存儲(chǔ)集群、網(wǎng)絡(luò)集群，并提供視頻智能分析平臺(tái)IT資源的管理、調(diào)度、自動(dòng)化等能力。

2.4.3 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在本論文方案中，采用華為OcceanConnect平臺(tái)作為底層物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，如圖 6所示。其功能涵括針對(duì)各類(lèi)物聯(lián)數(shù)據(jù)采集的感知設(shè)施的設(shè)備管理，并可與當(dāng)前主流物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)進(jìn)行對(duì)接，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)管理與故障定界；此外，具備終端設(shè)備遠(yuǎn)程升級(jí)、業(yè)務(wù)策略編排、感知數(shù)據(jù)共享等能力。感知設(shè)備通過(guò)NB-IoT/4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)采集的感知信息的傳輸，并通過(guò)平臺(tái)的應(yīng)用使能社區(qū)內(nèi)各智慧應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)綜合應(yīng)用服務(wù)。

圖6 智慧社區(qū)華為Occean Connect物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

2.4.4 大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智慧社區(qū)在運(yùn)營(yíng)管理中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，比如人的數(shù)據(jù)、車(chē)的數(shù)據(jù)、設(shè)備的數(shù)據(jù)、事件的數(shù)據(jù)等，要實(shí)現(xiàn)社區(qū)的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管理和客戶(hù)的精準(zhǔn)服務(wù)，必須對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)或離線處理。本方案中的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，總體架構(gòu)設(shè)計(jì)是遵循面向業(yè)務(wù)和服務(wù)要求的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建了一個(gè)具有海量信息的存儲(chǔ)、計(jì)算平臺(tái)，為上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了一個(gè)開(kāi)放、高效、智能的大數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)、分析、挖掘等服務(wù)，如圖 7所示。系統(tǒng)架構(gòu)具備良好的可擴(kuò)展性，保證業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和新業(yè)務(wù)快速上線，通過(guò)兼容Hadoop社區(qū)API，具備標(biāo)準(zhǔn)性、開(kāi)放性、演進(jìn)性的特點(diǎn)，能夠快速構(gòu)筑大數(shù)據(jù)平臺(tái)能力。

圖7 智慧社區(qū)大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

2.4.5 集成管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智慧社區(qū)在建設(shè)過(guò)程中，必須對(duì)原有的弱電智能化子系統(tǒng)進(jìn)行集成,比如周界入侵防范系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、BA系統(tǒng)、門(mén)禁管理系統(tǒng)、停車(chē)管理系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)等，另外還需要對(duì)各類(lèi)ERP系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等進(jìn)行集成，但這些系統(tǒng)的部署極其復(fù)雜，有些系統(tǒng)以邊緣子系統(tǒng)方式存在，有些系統(tǒng)部署在云平臺(tái)，還有些系統(tǒng)部署在客戶(hù)的私有云上，如何對(duì)這些復(fù)雜的異構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行集成，給我們智慧社區(qū)的建設(shè)工作帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。華為ROMA平臺(tái)提供了易部署、易上手的集成管理方式，本方案中采用華為ROMA完成各子系統(tǒng)的集成，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、服務(wù)、消息、設(shè)備的集成，主要包括如下核心能力：

（1）異構(gòu)連接能力：可以應(yīng)用程序接口（API）、消息集成（Message Integration）等多種方式集成異構(gòu)數(shù)據(jù)源；（2）連接應(yīng)用能力：通過(guò)消息集成和API集成等方式，實(shí)現(xiàn)云端與邊緣、云與云之間的應(yīng)用集成，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用之間簡(jiǎn)單、高效的鏈接；（3）連接數(shù)據(jù)能力：有效支持多種數(shù)據(jù)源、多目標(biāo)、多種協(xié)議的數(shù)據(jù)集成；（4）連接API能力：提供全連接數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵能力，提供混合云集成服務(wù)門(mén)戶(hù)，實(shí)現(xiàn)API生態(tài)的廣泛連接；（5）連接物能力：實(shí)現(xiàn)IT與OT的有效連接，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新；（6）消息訂閱能力：在服務(wù)的基礎(chǔ)上，北向支持消息訂閱的方式上報(bào)事件；（7）服務(wù)管理能力：可對(duì)基于平臺(tái)的北向服務(wù)進(jìn)行注冊(cè)、鑒權(quán)等多種管理。

2.5 信息通訊層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5G、NB-IoT、LORA等新一代信息通訊技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的設(shè)備連接提供了新型的組網(wǎng)方式，這些具有安全性高、覆蓋率強(qiáng)、連接數(shù)量大、低時(shí)延等特點(diǎn)的通訊方式，為復(fù)雜場(chǎng)景設(shè)備間的互聯(lián)提供了有效通訊保障，目前主流的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基本都支持這些組網(wǎng)方式。

圖8 智慧社區(qū)華為ROMA集成管理平臺(tái)

2.6 業(yè)務(wù)子系統(tǒng)層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

業(yè)務(wù)子系統(tǒng)層包括智慧社區(qū)建設(shè)過(guò)程中必不可少的前端硬件子系統(tǒng)和設(shè)備，是智慧社區(qū)服務(wù)的前端觸點(diǎn)，是客戶(hù)感知度最高、數(shù)字運(yùn)營(yíng)過(guò)程中非常關(guān)鍵的設(shè)備。在智慧社區(qū)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)配置的系統(tǒng)包括：（1）安全防范系統(tǒng)，應(yīng)包括周界入侵防范系統(tǒng)（如圖9所示）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、可視化對(duì)講系統(tǒng)、進(jìn)出口管理系統(tǒng)、室內(nèi)安防系統(tǒng)、電梯監(jiān)控管理系統(tǒng)、消防預(yù)警系統(tǒng)等；（2）信息通訊系統(tǒng)，包括信息引導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng)（如圖10所示）、電梯五方對(duì)講系統(tǒng)等；（3） 物業(yè)管理系統(tǒng)，包括BA系統(tǒng)、停車(chē)管理系統(tǒng)、社區(qū)管理系統(tǒng)、智慧垃圾箱系統(tǒng)等等；（4）智能家居系統(tǒng)（如圖11所示），包括室內(nèi)呼救系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、新風(fēng)控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)等。這些子系統(tǒng)通過(guò)不同的方式進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)同業(yè)務(wù)平臺(tái)層各系統(tǒng)的集成，以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)應(yīng)用層各類(lèi)功能場(chǎng)景的實(shí)際需求。

圖9 周界入侵防范系統(tǒng)示意圖

圖10 信息引導(dǎo)發(fā)布系統(tǒng)示意圖

圖11 智能家居系統(tǒng)示意圖

3 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)測(cè)試主要包含四部分內(nèi)容：（1）全套業(yè)務(wù)流程；（2）系統(tǒng)功能驗(yàn)證；（3）用戶(hù)權(quán)限管理；（4）信息安全、數(shù)據(jù)安全。

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，用戶(hù)可以通過(guò)瀏覽器、微信小程序訪問(wèn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)流程順利，系統(tǒng)功能完善，基本符合預(yù)期目標(biāo)。

圖12 系統(tǒng)運(yùn)行示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)智慧社區(qū)，既是國(guó)家推進(jìn)城市治理能力現(xiàn)代化發(fā)展的必然途徑，又是滿(mǎn)足全國(guó)人民美好生活向往的重要保障。本文通過(guò)業(yè)務(wù)展示層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)平臺(tái)層、信息通訊層、業(yè)務(wù)子系統(tǒng)層五個(gè)方面，完整地給出了智慧社區(qū)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)路徑，并提供了整套解決方案。