物聯網技術在智慧園區的深化應用研究

李寧萬

物聯網技術在智慧園區的深化應用研究

李寧萬

（廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007）

隨著城市化建設的快速發展，在新一輪信息化技術推動下，智慧園區已逐步成為推動區域經濟增長的主陣地。園區智慧化建設體現了新一代信息技術與通信技術的深度融合，在充分應用物聯網、可視化、智能化集成等技術基礎上，高效整合園區各類基礎信息資源，建設智慧化的上層應用平臺，實現服務管理智能化，保障園區經濟可持續發展。文章以物聯網技術的深化應用為基線，結合應用IBMS智能化樓控集成技術，依托智慧可視化管理平臺，探索實現園區能耗管理、設備運維、辦公自動化、智慧服務等的進一步智能化。

物聯網；可視化；智慧園區；IBMS智能化集成

引言

智慧園區是城市化環境最重要的人才和產業聚集地，近年來隨著城市化建設的快速發展，在智慧城市先行概念指導及新一輪信息化建設浪潮推動下，智慧園區已逐步成為推動城市區域經濟增長的主要陣地。智慧園區最突出的特點是“智慧”，通過融合新一代信息技術和通信技術，使園區“智慧大腦”具備多維感知、高速傳輸、集中運算、故障預警、智能化處理、決策輔助等全方位的服務能力[1]。此外，物聯網技術已廣泛應用于生產生活中，如智能抄表、智能家居、運動手環等，主要是應用傳感器、RFID射頻識別、無線通信等技術構建萬物互聯的泛在感知網絡，使網絡中的人與物、物與物能夠彼此交換信息，進行“交流”[2]。本文旨在研究將物聯網技術深化應用于智慧園區的各個方面，依托園區完善的互聯網絡覆蓋，更深層次整合園區的各類資源，為可視化管理平臺提供全面的感知和管理能力，進一步提高園區各項事務的智慧化程度。

1　發展趨勢

園區智慧化建設體現以人為本的思想，是以需求為導向、以服務為宗旨、以應用為關鍵、以信息資源開發利用為主線的信息化過程。通過構建安全、高效、便捷的信息資源交換網絡，實現園區各類資源的高度共享和利用，并能在多系統、多用戶、多業務協同下實現管理的智慧化[3]。隨著信息技術不斷革新，園區智慧化建設更趨于平臺集約化發展，表現為以下三個方面。

（1）服務網絡化：網絡化全覆蓋是園區智慧化建設最重要的基礎內容，目標是提供高帶寬、低延時、高安全、隨處可達的網絡接入服務，為各項基礎設施末端感知、信息交換、控制邏輯等提高可能。

（2）應用智慧化：物聯網、可視化等技術的規模應用極大地促進園區信息化的程度，使園區各項應用和服務趨于智慧化。

（3）平臺集約化：園區智慧化管理將逐步從分散的、獨立的、功能單一的子系統模式向集約化的平臺轉變，基于新一代物聯網、可視化、移動互聯網等技術的綜合應用，數據集中共享，平臺集約化管理，多系統協調同步，是園區信息化建設的主要發展方向。

國內現有各類產業園區15000多個，對經濟貢獻高達30%以上，國家積極推進智慧園區建設。智慧園區已成為智慧城市發展的強大驅動力，正逐步發展成為智慧城市全面產業融合的主陣地，趨勢如圖1所示。

圖1 智慧園區發展趨勢

2 技術策略

主線是在園區末端的各項基礎設施中深化應用物聯網技術，使其具備在網監測及管理的能力，為園區管理及服務智能化創造先決條件。進一步應用IBMS智能化樓控集成技術，集成園區消防、門禁、監控、會議、廣播等各類子系統，實現全面的系統互聯和數據共享。最后應用3D建模、BIM模型等技術構建可視化的管理平臺，以虛擬化管理為主導，結合應用移動APP端實現園區管理的智能化。

智慧園區可視化管理服務體系架構如圖2所示。

圖2 服務體系架構

2.1 物聯網技術應用

在園區環境中，建筑物分散、設施種類繁多、綜合布線困難等，一直是制約園區管理難以實現全面智慧化的主要因數，由此造成園區管理的效率低、人工依賴性強、成本高等一系列問題。因此，在基礎設施層深化應用物聯網技術，用智能感知及傳輸設備代替人工巡檢，彌補園區末端網絡不可達的缺陷，實現設施的遠程智能化管理，就顯得十分必要。

物聯網技術最大的優點是解決“物”的智能化問題，新一代物聯網技術融合了先進的傳感器、數據處理及互聯網通信技術，集成邏輯控制功能，極大地簡化上層應用系統的運算復雜度，有效降低傳輸成本，提高系統運行效率，從本質上實現“物”的智能化管理[4,5]。

ZigBee架構的典型物聯網應用如圖3所示，其中：Coordinator（協調器）是網絡創建者，實現應用層服務（AI面板等）；Router（路由器）數據中繼，實現路由轉發（網絡節點中繼功能）；End Device（終端節點）數據采集，集成處理及轉發功能（設備端接入功能）。

圖3 基于ZigBee的物聯網架構

2.2 IBMS智能化集成

IBMS是一種智能化樓宇控制系統集成技術，采用標準化接口將園區各類樓宇控制子系統集成為有機的統一體，實現跨平臺、跨系統、跨終端的數據整合，提供園區樓宇的全局事件管理和流程自動化[6]。

在基礎數據層及應用層使用IBMS智能化集成技術，為可視化管理平臺提供數據基礎，同時，在樓控子系統全面集成互聯基礎上，可視化管理平臺得以實現全面的監測預警、故障診斷、綜合運維、聯動響應等一系列高層次應用，使園區管理更智能。

IBMS智能化樓控系統集成框架如圖4所示。

圖4 IBMS智能化樓控系統集成框架

2.3 智慧園區可視化管理平臺

園區智慧化管理的理想形態是提供直觀、高效、智能的管理體驗，可視化管理平臺基于物聯網感知、可視化呈現、虛擬化管理、開放擴展等多項核心技術，圍繞園區管理的資源利用、招商引資、企業管理、能源消耗、環境保護等多方面業務需求，提供個性化的智慧服務體驗，為園區營造生態環保的辦公環境[7]。

智慧園區可視化管理平臺不僅高效提升園區整體的綜合管理能力，而且在園區的發展規劃、投資決策、適應未來等方面發揮重要作用，其結構如圖5所示。

圖5 智慧園區可視化管理平臺結構

3 物聯網技術深化應用具體實踐

園區智慧化建設的基本思路是將新一代信息技術充分應用于園區生產、經營、管理和服務的各個方面，通過將物聯網技術等嵌入到園區建筑、安防、供水、供電、環保等各項基礎設施中，依托園區互聯網絡，使基礎設施與信息系統相融合，再透過上層系統建設實現園區管理的智慧化[8]。

以典型的企業型園區為例，將物聯網技術深化應用于能耗管理、設備運維、辦公自動化和智慧服務中，結合可視化管理平臺實現園區管理的智慧化。

3.1 智慧能耗管理

園區能耗管理的目標是能源的高效利用，達到節能減排、綠色環保、促進能源可持續發展的目的。園區能耗主要包含電能、水能、燃氣能等，傳統的能耗管理模式基本上是粗放式、被動式和經驗式，表現在：以保障正常供給為目的，不出故障時基本不檢查維護，沒有使用規劃和調節機制，主要憑借管理者的經驗進行管理。應用物聯網技術后，將園區能耗的監控管理精細化到各個環節，對每個能耗區域單獨監測和控制，充分收集各個環節的能耗信息，進行能耗分布、能耗趨勢、能耗成本、能耗同環比、能耗異常診斷、能效標識等分析，從中獲得最優化的能耗配置方案，從而實現能耗管理的智慧化[9]。

例如，園區的用電管理，應用智能電表將能耗監測和控制細分到樓宇、樓層、車間、機房及辦公室等單元，將照明、空調、暖通、電梯、水泵等用電設施歸類統計，對各個用電時段進行分析，形成年度、季度、月度、日間的用電趨勢圖，通過動畫、圖表等方式展示能耗分布及排名等關鍵性指標，從而根據分析結果及實際情況進行合理規劃調整。

圖6 園區能耗管理智慧化

3.2 智慧運維管理

園區的各類基礎設施具有數量眾多、分布廣泛、型號各異等特點，傳統園區中這些設施的智能化程度低（或沒有）、維護難度大（基本依賴廠家）、人員依賴性高（主要是巡邏發現）等，是運維管理難以智慧化的主要原因。為改善這些問題，在基礎設施中嵌入物聯網技術，通過無線、WIFI、有線等方式接入園區網絡，使其具備在網監測及管理能力。同時，將基礎設施的信息錄入數據庫中，在可視化管理平臺統籌規劃其全生命周期運維，定期維護和保養，形成維保記錄并錄入，科學合理地管理和使用這些設施，從而實現運維管理智慧化。

運維管理智慧化除前端基礎設施必不可少的智能化外，還需依托強大的可視化管理平臺，通過建立人機關聯的協調機制，在日常的巡檢、維修和保養中形成維保日志并及時上傳，平臺根據以往相似問題的處理日志給出維修建議并生成派工單下發到人員，從而形成平臺、人員到設備的運維管理一體化。

從平臺管理角度，運維管理的智慧化主要包括以下四個方面。

（1）建立專家知識庫，統籌基礎設施全生命周期運維，形成經驗參考，例如：相似的故障大多是由于相同的原因引起，通過專家知識庫快速找到解決思路。

（2）建立工單管理，將運維工作關聯到人員，平臺將故障信息描述成派工單并通知到人員，對故障處理過程進行全流程跟蹤管理。

（3）建立運維協調機制，通過平臺制定方案，在日常巡檢、檢修、保養中及時上報，由方案來指導人員做相應的事，而由平臺來部署協調。

（4）建立預警管理機制，在設備的質保期、維保周期、報廢期等時間節點上建立預警機制，及時通知相關人員介入處理。

圖7 設備運維智慧化

3.3 辦公自動化

園區辦公自動化的目標是實現辦公場景的自動化，其關鍵所在是辦公設備的智能化以及可視化管理平臺的智慧化。從設備智能化角度，除部分辦公設備本身具備智能化功能外，大多數設備需要應用物聯網等技術進行升級改造，使其具備遠程接入、控制及管理的智能化功能。從實現邏輯角度，辦公場景自動化是根據場景需求，通過多樣化的情景模式設定，同時設置關聯觸發條件，在場景變化時自動觸發或一鍵快速切換實現辦公自動化。

可視化平臺的優勢是智能化集成園區各種樓控子系統，接入各類基礎設施，可很好地通過情景模式、預案設定等來滿足各種辦公場景自動化的需求。情景模式支持定制化的場景布置，主要滿足多樣化的布景需求；預案設定支持定制化的預置流程，主要滿足規律性、周期性的可執行任務。

例如：會議室在使用前用戶使用一鍵布景功能，將各類燈光、空調、音響、顯示屏等一鍵配置到就緒狀態；在會議過程中，用戶可根據會議主題變化一鍵快速切換到相應的情景模式；而在會議結束后，系統自動將各類設備關閉或恢復至待機狀態。如圖8所示。

圖8 辦公自動化

3.4 智慧APP服務

園區智慧化服務的目標是為員工、企業及來訪人員提供一系列智慧化的服務，包括訪客預約、停車管理、餐廳服務、會議預約及智慧物業等。在園區中隨時可達的網絡接入，隨處可見的物聯網感知，具備智能化的各種服務設備和高安全的互聯網關及防火墻，使員工的各種移動終端能夠可靠地共享和利用各類信息資源。

園區智慧化服務的基礎是開放式的系統接入、集約式的大數據基礎、聯動式的決策和應急響應、統一的平臺門戶、可視化的數據管理及數據報表，體現以人為本的理念，從智慧應用、智慧管理、智慧運維等多角度提供智慧化服務。

例如，來訪人員通過微信小程序線上預約，選擇來訪對象及來訪時段，填報個人信息及健康碼，可選備注車輛信息，提交預約。可視化管理平臺接收到預約消息，檢查被預約對象是否需要授權，提交被預約對象審核并短信通知。預約成功后給來訪人員回復一個二維碼信息，來訪人員憑借二維碼進入園區，二維碼還可約束來訪人員只能在園區相應區域內活動。來訪結束后，二維碼即刻失效，系統生成來訪記錄，便于后期核查。如圖9所示。

圖9 訪客預約管理

4 結束語

物聯網技術在智慧園區的深化應用進一步提升園區管理的智慧化，將物聯網技術應用于園區各項基礎設施，依托可視化管理平臺，將園區建設為集成物聯感知、數據融合、泛在互聯的智慧化新型園區。除文中提及的應用實踐外，在園區的供應鏈管理、生產過程自動化、產品和設備監控管理、安全生產管理等方面，物聯網技術都有良好的應用空間，能極大促進園區各類生產的信息化和智慧化。隨著物聯網技術的不斷革新，園區在感知分析、決策預警、處理控制等方面達到了前所未有的智能化，而其低成本、高集成度的特點也非常值得在其它領域展開深化應用研究。

[1] 岳宗田，劉向超，蔣子泉，等. 智慧城市建設下智慧園區規劃設計思路分析[J]. 智能城市，2022(2): 45-47.

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[3] 李彥勤，金晟俊，劉維，等. 基于智慧大腦平臺的智慧園區建設[J]. 信息技術與標準化，2021(6): 69-73.

[4] 劉斌，李婧. 物聯網技術應用于智慧園區的技術策略探析[J]. 科學技術創新，2021(29): 106-108.

[5] 周易欣，劉禹佳，杜軼男. 物聯網技術環境下的智慧校園系統設計[J]. 電子技術與軟件工程，2021(6): 146-147.

[6] 吳品堃. 新型物聯網智慧園區管理系統探索[J]. 智能建筑，2021(7): 21-23.

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[8] 唐國宏. 基于BIM的智慧園區綜合運營管理平臺建設探討[J]. 建筑電氣，2021(11): 45-48.

[9] 俞學豪. 物聯網技術在建筑能源管理系統中的應用[J]. 中國新技術新產品，2020(22): 37-39.

Research on Deepening the Application of Internet of Things Technology in Smart Park

With the rapid development of urbanization, the smart park has gradually become the main position to promote regional economic growth under the promotion of a new round of information technology. The intelligent construction of the park reflects the deep integration of the new generation of information technology and communication technology. Based on the full application of Internet of things, visualization, intelligent integration and other technologies, the park effectively integrates various basic information resources, builds an intelligent upper application platform, realizes intelligent service management, and ensures the sustainable development of the park economy. Based on the deepening application of Internet of things technology, combined with the application of IBMS intelligent building control integration technology, and relying on the intelligent visual management platform, this paper explores the further intelligentization of energy consumption management, equipment operation and maintenance, office automation and intelligent service in the park.

Internet of things; visualization; smart park; IBMS intelligent integration

TP393.02

A

1008-1151(2022)08-0011-05

2022-05-14

李寧萬（1984－），男（壯族），廣西平果人，廣西交科集團有限公司工程師，從事信息系統項目管理工作。