基于物聯網的新型智慧園區應用以及實現

摘要：物聯網技術是在互聯網的基礎上發展起來，與網絡互相連接，可以實現信息交換和智能化管理。智慧園區作為一種新型應用模式已經被廣泛地應用于人們生活、生產以及社會服務等領域中。本文分析了現階段工業園區現狀及智慧園區現狀和新型智慧園區設計方案，并且基于IOT網關智慧的實際應用進行了效果介紹。

關鍵詞：物聯網;智能化;智慧園區

中圖分類號：F2文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.07.013

1現階段工業園區現狀及智慧園區現狀

中國是一個“世界工廠”，全國擁有超過1500個工業園區，占中國經濟總量的30%以上。我國的國家級開發區的數量從2011年的219個持續增加到了2015年的364個，年均復合增長率達到了13.5%。從2012年到2013年，國家級開發區的數量激增后，進入了穩定的增長階段。2014年，新批準的國家級開發區數量為9個，增長率僅為2.8%。2015年，新批準的國家級開發區有31個，增長9.3%。截至2020年底，全國有168個高新區和552個國家級開發區，是當地“工廠”中最重要的“車間”。在政府的指導下，中國的工業園區已經發展了30多年，工業園區已經發展成為我國經濟發展的重要形式和主要動力。

但是“工廠”和“車間”巨大資源和能源的消耗，以及大量現有污染物和溫室氣體的排放所引起的許多環境問題，使得變革和發展變得更加緊迫。因此，研究中國工業園區的未來智能化發展趨勢顯得尤為重要。中國的智慧園區始于2000年，現已成為解決之前工業園區引發的環境問題最好的方案。隨著智能化，生態工業園區，工業共生等概念和方法的引入，許多工業園區都在積極尋求和實踐智慧化發展。但是由于開發測試環境的成本很高，目前的研究成果適用于研究宣傳和提供參考的理論模型，但取得的技術成果在園區的發展推進過程中可能會面臨各種各樣的挑戰，所以許多國內的智慧園區仍然還處于發展起步初期階段。

2新型智慧園區設計方案

2.1系統架構

智慧園區科技框架是一個多種子系統共同組合而形成的相互關聯、輔助相成的系統。基于物聯網技術的新型智慧園區的技術框架體系主要是包括感知層、網絡管理層、應用服務管理層三個維度組合而形成的，從而建立起了一套更加科學完善的技術規范安全的保障制度。由感知層對智慧園區內所有的系統進行傳輸通過感應而獲取并收集到的信息，通過物聯網網絡層下的移動互聯網網絡信息技術對園區內所有需要系統的信息進行系統的傳遞，從而實現了對數據的采集和分析綜合化處理，最后到應用服務器層，完全實現了對于園區應用所需系統實際功能的應用。

2.2分層描述

2.2.1感知層

感知層可分為識別對象子層、識別單元、傳輸網關和訪問網關。它本身的功能就相當于是智慧園區的感覺和神經系統，它主要是專門針對園區內部所有的基礎設備、環境、建筑、安全等所有的基礎設備及其信息進行感知和監視，達到識別物體、收集信息的功能。為完善環境、城市基礎設施、公共場所、車輛道路和建筑物、生產站點等智能園區中的智能應用程序提供了廣泛而強大的數據庫。感知管理層的深度感知管理模塊設計是實現智慧園區管理智能化的重要基礎，它的感知層直接實現了對整個智慧園區的深度感知。

2.2.2網絡層

智慧園區網絡層包括核心層、匯聚層以及接入層。

（1）網絡核心層是整個智慧園區網絡層的管理中心，擔負整個網內大量的網絡通信，園區各職能部門之間的網絡連接，提供辦公自動化的信息管理服務，為整個智慧園區的大數據管理中心和微服務器、數據中心、應用服務器等設備提供快速高性能的網絡連接等。核心層列表中的每個核心層的交換機可以同時接入電信、移動、聯通三個不同的網絡提供商的數據，通過無線的方式實現用戶自由選擇網絡提供商的服務，既節省了資金，同時只需通過軟件設置的方式就可以實現供應商的切換，可以使智慧園區的使用者便捷高效地選擇自己需要的網絡提供商。

（2）匯聚層是位于智慧園區內部網絡系統訪問核心層和網絡核心層之間的“中介”。匯聚層的核心功能主要就是為許多主要網絡帶寬訪問節點實現網絡帶寬數據匯聚和網絡線路帶寬匯聚。

（3）智慧園區的接入層主要用的是無線接入和光纖到戶。匯聚層交換機系統具有出色高性能的網絡路由和線速交換接入功能，支持ipv4/ipv6雙線速協議棧的多種線速數據轉發，可以輕松集成管理園區內網絡數據、視頻和網絡音頻等多種集成網絡服務。網絡接入層可以與不同的網絡通信，具有良好的操作性，可以詳細分析和監測智慧園區中的數據信息。

2.2.3應用層

應用層是一個涵蓋了智慧園區內部各個領域的信息服務供給層，它涵蓋了園區內部各個領域的整體綜合性應用系統，實現對信息資源的分析、評估、挖掘大數據的潛力信息和應用價值，從而促進用戶更加智能便捷地獲得和利用其所需的信息資源，實現了信息的整合應用。

2.3痛點分析

2.3.1信息孤島、運維效率低

隨著日新月異的科技發展，智慧園區也在全國各地逐步開展起來，但是智能化建設程度卻不盡相同。鑒于之前的建筑設計沒有相應的智能化配套設施做基礎，以及各地園區的種類特征不同，絕大多數園區只是考慮到覆蓋部分園區功能的信息化需求。各個系統建設之前還沒有出現智慧園區，所以之前系統的不論是硬件建設還是軟件建設都存在著信息壁壘，在功能上系統之間不能互通，導致數據無法進行共享。單一的功能性的服務不能完全地滿足園區內用戶日益增長需求的同時，在不同的系統之間的信息傳達等工作更是耗費了大量人力和物力，這也是導致運維效率較低的主要原因之一。

2.3.2同質化情況嚴重

很多園區管理方在智慧園區的運營層面上是專家，但是在智慧園區建設上卻缺乏經驗。他們對于智能化建設還沒有一個比較明確的方向，在開展建設工作的時候大多會參考其他智慧園區。這個時候就容易造成系統功能同質化的問題，其根本原因就是沒有根據智慧園區自身的種類、性質等實際情況進行分析，在智慧園區定位還沒有明確的情況下，照搬其他智慧園區或者市面上已有的系統，這樣會造成嚴重的同質化現象。不僅沒有達到智慧園區的最終目的，還要承擔額外的運營成本。

2.3.3沒有構建園區整體生態，難以形成閉環

智慧園區中的生態豐富度比較高，因為產業園本身有著各種各樣的生態鏈、產業鏈。但之前園區內的每個生態并沒有互相關聯、相輔相成形成一套閉環的整體系統，每個不同的生態之間沒有建立連接，在園區中只有形成了一個生態的良性循環，每個生態才能夠體現出他們在應用、管理、分析、服務等各個層面的作用。

2.3.4缺乏前瞻規劃，對外擴展性低

在智慧園區進行信息化建設的初始階段，一些信息化的想法和需求往往只是想要解決他們目前在運營上所遇到的一些難題，試圖通過信息化的手段對園區進行優化升級。但是如果在建設的初始階段，僅僅考慮到眼前的一些已經遇到需求點的話，往往是不夠的。因為在21世紀這個科技飛速發展的信息化時代，在規劃的初始階段就必須具有較強的前瞻性，否則在之后的發展中對外的擴展性低，將不利于未來的園區進行功能的提升。

3基于IOT網關的智慧應用分析

3.1IOT網關

（1）IOT訪問模塊。它主要功能是可以實現系統對各種智能化網絡設備進行實時的訪問，其中包括網絡協議的數據分析，命令執行的控制和其他應用功能等的實現。

（2）IOT產品過程質量控制管理模塊。它主要實現了從多個應用程序管理層連接到應用設備層和設施管理層的不同過程數據控制，包括多個系統的不同過程數據觸發和處理控制，數據包的轉換，命令和控制數據包的緩存以及其他控制功能。

3.2人臉識別應用

3.2.1應用場景

在現代科技發展中，面部圖像識別成像技術的發展應用相對來說比較成熟，并且隨著移動硬件和物聯網技術的不斷進步，視頻和交流的各種動態視頻面部圖像識別技術也已經逐漸地開始被人們廣泛地應用推廣。目前的人臉識別系統主要是通過普通型的智能攝像機檢測收集到的視頻，并將其視頻傳輸到智能人臉識別管理系統中來進行視頻的識別和比較。目前主要應用場景包括實時的考勤管理，具有訪問控制的門禁系統，商務會議信息登錄、企業訪客身份識別和服務授權的會議管理系統，信息服務平臺的安全黑白標簽名單管理控件和安全鏈接等。

3.2.2需求分析

面部識別技術在新型的智慧園區實際管理中的全面推廣應用，為智慧園區的用戶提供了便捷舒適的服務和使用的體驗，為智慧園區的運營管理人員提供了一種高效安全的管理方法。例如，如果在網絡安全控制中應用人臉識別技術，那在人臉識別控制系統中就可以自動識別安全黑名單中的人員，并通過網絡視頻安全監控服務平臺的安全黑名單風險設置來發布園區的黑名單。一旦發現黑名單中的人員進入，智慧園區的安全系統會通過警報的方式發送給平臺的其他用戶，提高了智慧園區的整體安全級別。

3.2.3業務架構

分析與人臉識別相關的業務相關需求，完善強化需求流程，通過物聯網的應用實現系統中各個子系統相互間的交互與控制，并為用戶提供相應的便捷舒適的應用服務。

3.3會議預約應用

3.3.1應用場景

智慧園區中的會議較多，但會議室、視聽室、演講室和禮堂等資源相對有限。如果用戶可以通過會議資源預留系統和資源占用情況查看資源狀態，就可以根據實際需要使用資源預留的服務，這樣就不會出現用戶到達園區而沒有空閑場地的情況出現。

3.3.2需求分析

會議資源申請者可以查看會議場地資源的預約情況，并根據需要對會議室或其他符合條件的資源進行選擇。然后資源管理者根據資源申請者的實際的需求進行資源分配，并完成對資源的申請和審查。智慧園區的用戶可以在實際使用時利用系統的智能化控制功能開自主控制房間資源的使用。在會議結束時，系統發送資源恢復請求，例如關閉燈，投影儀和空調。如果會議提前結束，系統可以根據智能探測器自動恢復使用房間的設備。

3.3.3業務架構

分析智慧園區用戶的實際業務的需求以完成資源的預訂，完善用戶需求并加強流程管理，通過物聯網的應用來實現各個子系統相互間的交互和控制，并為用戶提供相應便捷舒適的應用服務。

3.4園區交通控制

3.4.1應用場景

（1）智慧園區的智能公交車使用RFID、傳感和其他技術實時定位公交車并實現諸如彎道和路線通知之類的功能。共享租賃自行車可以通過安裝配備智能密碼鎖將車輛數據上鎖并傳到智慧園區共享單車服務平臺。它實現了精確的車輛定位和車輛行駛狀況的實時控制。車輛控制互聯網系統使用先進的傳感器，RFID和各種攝像頭技術來實時收集各種有關車輛及其周圍環境和有關車輛本身的大量信息，并將這些數據通過傳輸傳送到整個車輛控制系統，包括實際油耗，車輛行駛速度等，以實時的方式監控每個車輛的行駛巡航狀態。計費軟件使用傳感器收集，并將收集的數據傳輸到云平臺。通過APP實時連接到云平臺，以實現集成管理和其他功能。

（2）智慧園區的智能化交通燈通過安裝在智慧園區十字路口的雷達設備監控車輛的數量、車輛之間的距離和在交叉口的速度，同時實時監控行人數量和外部天氣情況，調整交通信號燈動態，并發出信號，提高交叉路口的車輛通行率。

（3）智慧園區的智能車位停車基于智能停車位配置資源，通過車輛安裝自動地磁強度傳感器和監控攝像頭對園區內車輛進行牌照信息識別，實現停車位信息搜索和停車預訂、使用基于APP的自動停車付款管理、自動收取停車費等功能。通過發送至綁定的微信或綁定支付寶的車牌管理信息系統，系統會根據通行里程自動通過發送到微信或綁定支付寶來收取相關費用，實現降低園區內收取停車費的流程，提高交通出行的效率，縮短其他車輛等待等候的時間。

3.4.2需求分析

在目前物聯網的所有主要應用場景中，交通被普遍認為是其中最為具有發展前途的應用之一。隨著我國城市化的快速發展，交通問題已經變得越來越嚴重，傳統的交通解決方案不再需要能夠有效解決新的交通安全問題，因此現代智能化交通系統應運而生。智慧園區交通系統使用先進的網絡信息處理技術、數據傳輸信息技術和現代計算機數據處理信息技術將其有效地整合，并且應用到園區交通管理信息系統中，使車輛與人，車輛和城市道路得以緊密合作，改善了城市交通管理環境，并有效地提高了交通資源綜合利用率。以移動物聯網、大數據、人工智能等技術為主要代表的物聯網技術有效地解決了交通擁堵、停車位空間限制、交通信號燈不合理變化等復雜的問題，最終成功實現了現代智能化的交通。

3.4.3業務架構

智能化交通的總體架構分為感知層、通信層、平臺層和應用層。感知層系統使用的是可以隨時隨地進行檢測、測量和分析捕獲感知信息的傳感設備和處理系統，它可以實現集成交通的可見性和可測量性。通信層是通過車輛云網絡實現人員、車輛和道路的聯網和傳輸系統。平臺層是智能化交通系統中信息交換的樞紐，是一個集成了數據管理和計算環境的綜合中心。同時它還可以按需實現交通委員會、公安及交通警察、城市管理以及交通相關部門之間的信息分享和交流。應用層是對區域間、行業間和跨界的大量數據進行深入分析和挖掘，篩選出適用于特定行業和場景的部門數據進行實際應用。

4結語

隨著信息化時代的不斷進步，我國的城市智能化建設的腳步進一步發展，新型的智慧園區的形態也在不斷地進行發展。隨著新的技術不斷涌入和智能化的設備的廣泛應用，智慧園區內的許多智能化服務應運而生。新型的智慧園區從園區實際的使用者角度出發，重點關注了智慧園區中資源使用者個人的實際需求，為智慧園區的使用者提供便捷舒適的智能化服務。新型系統通過系統分層軟件架構設計實現了新型的智慧園區的網絡建設，這樣不僅方便了后期遠去的智能化改造，而且在之后還可以有助于社區軟件和基礎硬件的綜合擴展。隨著新型智慧園區的推廣應用，之后的園區一定會變得越來越智能化。

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作者簡介：劉楠（1988-），男，漢族，山西運城人，碩士研究生，研究方向：基建及工業園區物業管理。

3983501908265