物聯網角度下智慧園區信息平臺設計方法研究

郭志彪，阮健生

（1.中國移動粵港澳大灣區（廣東）創新研究院有限公司，廣東 廣州 510623；2.中國移動通信集團廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

0 引 言

隨著信息化技術水平的不斷提高，智慧城市已逐漸與我國的民生領域產生了越來越緊密的聯系，直接關系到大眾的生活以及社會的生產。由于智慧園區本身具有較高的系統性，所以其整體的建設目標也相對較為復雜。例如，要通過建設智慧園區有效整合分散信息資源，切實提高決策信息的精準性，促使信息能夠得到更優化的展現，切實解決數據不流通的問題[1-5]。為保證智慧園區建設目標的實現，需要對園區信息平臺進行合理設計，在把握其需求的基礎上，打造完善的設計框架。

1 物聯網角度下智慧園區信息平臺的需求分析

1.1 基礎設施需求分析

基礎設施需求可劃分為駐地網絡需求和無線傳輸網絡需求。針對駐地網絡需求，由于智慧園區的規模相對較大，所以其主干網的特點也較為豐富，例如有著較為嚴格的傳輸容量要求，整體的高效性、安全性、穩定性相對較強等。為充分體現主干網的應用優勢，需要融合光纖寬帶，以確保所有的數據都能夠順利進入到信息平臺[6]。主干網中包括公網、專網以及私網，而其也形成了不同的傳輸需求。例如，公網對于相關技術及運營要求較為嚴苛，需要在園區內部形成標準且完善的網絡體系；專網的傳輸需求集中于要有光纖網絡提供支撐，以便于能夠順利地實現智能化服務；私網傳輸需求在于要具有單獨的局域網，并且局域網也要以光纖網絡作為支持，形成有效的匯聚。

對于無線網絡傳輸需求，可劃分為互聯網WLAN 和無線傳感網兩部分。前者的需求在于能夠提供無障礙、無死角的信息交互服務，后者的傳輸需求在于能夠構建更加完善且全面的采集點，以便于及時地定位風險并防范風險。

1.2 信息化處理需求分析

第一，綠色環保服務。在智慧園區建設過程中，須緊跟時代發展步伐，貫徹綠色環保相關理念，立足于這一理念，精準獲取環境動態信息，如濕度信息、溫度信息及有害氣體的濃度信息，然后對信息進行有效地傳遞和處理。若發現其中存在異常情況應及時控制，而這對于無線傳感網絡有較為嚴格的要求。第二，高效快捷。這一需求主要對應著智慧園區內的人工管理。智慧園區運行過程中，需要以大數據分析技術為基礎，精準預測內部的運行情況，并及時地以信息化手段對障礙進行控制，促進園區內物流、車輛、人員流通。

2 物聯網角度下智慧園區信息平臺的設計方法

2.1 大數據處理層的設計

基礎數據在智慧園區信息平臺中占據著極其重要的地位，并且其所囊括的范圍比較廣泛，類型也較為豐富，如地理信息系統、GPS 定位系統、傳感器系統以及視頻監控系統所形成的數據，都可被概括為基礎數據[7]。為了更好地儲存、分析和管理這些數據，需要以強大的技術體系作為支撐。在展開智慧園區信息平臺設計工作時，需要較高程度地關注大數據處理層，并選擇合適的技術體系。綜合分析來看，在設計大數據處理層時需要關注以下2 點：

第一，要做好網絡數據的截取。智慧園區中包含著海量數據，且覆蓋范圍較為廣泛。對于海量數據，可劃分為空間數據和非空間數據兩種。其中，空間數據又可被稱為GIS 數據，是園區內部自行處理生成的基礎數據；非空間數據是對立于空間數據的一種數據體系，例如傳感器系統、視頻采集系統或GPS 定位系統所形成的數據可被劃分到這一類別。隨著互聯網技術體系的日益成熟，非空間數據中也融合了網絡數據這一類別，更進一步提高了數據的復雜性與繁瑣性，導致智慧園區信息平臺在儲存、管理和應用數據時面臨著較高的壓力。但網絡數據中包含很多具有參考價值且必要的數據，所以在構建大數據處理層設計方案時，需要遵循同構化處理思想，合理地截取網絡數據，并儲存、利用及分析。

第二，要做好海量數據的分析工作。在此期間，可采取模型處理方法。該種模式的主要操作流程為：首先，根據智慧園區信息平臺的具體需求，設定不同的空間分析模塊；而后通過統計分析模塊，展開系統化的數據分析，在經過復雜算法后做好數據的分類，以明確使用方向，以此達到良好的大數據處理狀態，促進信息平臺的穩定發展。

2.2 功能層次結構的設計

2.2.1 信息平臺功能層次結構

立足于物聯網視角，智慧園區信息平臺中包含著較為豐富的職能部門體系。雖然各職能部門彼此有著較為緊密的聯系，但也有著獨特的信息需求及功能需求。在開展功能層次結構設計工作時，需要先明確各功能子系統的特點，而后選擇合適的管理控制方法及管理決策方法，利用智能多系統對各個功能子系統進行適當整合，使之能夠順利架構成完整的有機體，在各子系統各司其職而又相互聯系的狀態下促進信息平臺的穩定運行[8]。在物聯網角度下，智慧園區信息平臺所包含的子系統包括但不限于環境監測、智慧交通、智慧視頻、信息處理、應急救援以及高層管理。隨著其功能體系的日益完善，逐漸覆蓋了公共應用程序、公共數據文件等子系統。

2.2.2 信息平臺主要子系統設計

在智慧園區信息平臺中包含的主要子系統分別為：智能環境監測系統和災害預警系統、智能物流系統、智能安防和預警系統。進行設計時，需把握相應的設計要點，以充分體現系統的應用價值。

在設計智能環境監測及災害預警系統時，需要考慮到整個智慧園區內部的條件。一般來看，智慧園區內的生產供應鏈都比較龐大且復雜。在構建環境監測及災害預警子系統時，需要確保其能夠對園區進行實時且全面的監測，并能夠把握各地點的物理數據動態變化情況，如環境溫度變化、濕度變化、有害氣體的濃度變化等。在及時把控數據的同時，利用數據傳輸系統對其進行處理，而后通過大數據處理層進行進一步的加工，最后匯總到智慧園區的信息平臺。智能環境監測及災害預警子系統的存在，可以幫助智慧園區有效預防并控制可能產生的安全隱患，降低損失。在整個系統中共包括三大部分，分別為數據采集、數據傳輸以及數據處理。其中，數據采集主要以傳感器為核心；而數據傳輸又可被劃分為兩種不同的類別，分別為有線傳輸和無線傳輸。具體操作期間，需要明確智慧園區的布局，合理地設置傳感器位置，確保各節點的傳感器相互形成有效連接，可全面覆蓋智慧園區，并精準把握其中的動態化數據。完成數據采集后，可利用數據處理系統對數據進行篩選，而經過處理后的數據需要通過有線或無線傳輸的方式儲存。若發現數據存在安全風險或者超出了系統的安全設定范圍，那么系統會自動報警，并自動調取相應的應急預案，便于管理者及時處理。

在設計智能物流子系統時，主要應用的工具就是GPS定位或者北斗定位，以此對園區內的車輛進行精準監控，從而了解園區內的交通情況。必要時，可將智能物流子系統與ZigBee 技術相互結合。通過這一方法進一步提高系統監控的精準性，也能夠輔助管理者精準掌握汽車的運行狀態，實時了解停車場的占用情況，構建合適的指揮方案；還可利用智能物流子系統，及時地向車輛推送平臺決策信息，使之可以更好地配合平臺操作，避免出現擁堵問題。

在設計智能安防和預警總系統時，需要將重點集中在采集系統、煙感系統、紅外系統以及振動報警系統等方面，以全天候實時監控的方式對智慧園區內的情況進行了解，也可通過GIS 系統了解布控資源的分布情況及相應參數[9]。在智慧園區管理工作中，管理人員只需要通過系統中所生成的地圖便可以精準地查到相關部位的監控信息與視頻圖像。若各個布控點產生了異常情況，其會自動報警并彈出界面，以便于管理者及時查收。

2.3 園區傳輸網絡的設計

智慧園區的傳輸網絡是信息平臺的重要組成部分。在開展這一部分的設計工作時，需要將注意力集中在以下3 個方面：

第一，要做好有線和無線網絡的設計工作。通過有線網絡和無線網絡工具在智慧園區內部建立局域網，以此既能夠更加穩定地連接各個子系統，也能夠促使各管理部門之間和企業之間形成更加穩定的關系，構建完善的硬件組件框架。另外，借由有線網絡和無線網絡智慧園區信息平臺，可有效地實現數據共享及數據融合，促進數據交互，強化數據傳輸的精準性及整體效率。除此之外，可利用有線和無線網絡展開集群通信。必要時，智慧園區信息平臺可設計并建設無線專網，以此滿足移動無線設備的相關需要。

第二，要做好視頻專線網絡的設計工作。智慧園區規模相對較為龐大，會劃分為不同的樓宇或者不同的區域，彼此之間通常需要進行視頻通信，這對網絡有一定的要求。因此可以通過設計視頻專線網絡的方式來滿足這一要求，實現實時性的視頻監控。另外，視頻專線網絡的設計也有助于智慧園區內部各系統服務的智能化發展，如交通指揮系統、安保系統、環境監測系統等。相比于傳統的網絡專線，視頻專線網絡的傳輸速度更高，可滿足視頻及音頻的傳輸要求。

第三，要做好集群通信的設計工作。在此過程中，可以應用無線數字集群技術。該技術的最大優勢在于可基本滿足智慧園區內的聯合指揮通信要求，有助于園區內部更好地開展調度工作及災害應急工作；具備較強的數據傳輸能力，可滿足短數據、狀態數據及分組數據的傳輸要求；具備一定的語音傳輸功能，可滿足園區內部的電話互聯廣播、個人呼叫及群組呼叫要求[10]。在設計集群通信系統時，需劃分出4 層結構框架，分別為接入層、傳輸層、控制層以及應用層。同時，也要對交換管理系統、終端系統基站以及無線終端系統進行適當的優化調節，確保其內部包含較為完善的組成體系；還要做好天線、光纜及電纜等輔助性材料的選擇及設計工作，使之能夠與各系統緊密相連，進而打造完善的數字集群系統。

2.4 園區傳感系統的設計

智慧園區信息平臺的傳感系統共包括3 個部分，分別為視頻數據采集、環境參數監測數據采集以及車輛定位數據采集。不同的子系統包含著不同的設計要點。

在設計視頻數據采集系統時，須著重關注園區內的安全區域、危險源監控區域以及較容易產生安全事故的風險區域。隨著智能化時代的到來，5G 技術、WiFi 無線通信技術也進入到迅猛發展的階段，將其與監控系統相互融合已成為該系統發展的必然趨勢。在進行視頻數據采集系統的設計時，也需要順應發展趨勢，融合高清攝像頭以及拾音器，以此增強視頻數據采集系統的傳感功能；還可利用有線及無線傳輸系統，對傳感器內所形成的信息進行精準處理以及儲存。

在設計環境參數監測數據采集系統時，需要先找準采集的重點區域，例如污染源、人口較為密集的區域以及火災風險較高的區域。在明確這些重點采集區域后須安裝相應的傳感設備以及有害氣體濃度的監測傳感器，通過這一方式及時監測環境的變化狀態，并及時地進行控制以及災后救援等工作。環境參數監測數據采集系統的應用流程如下：當完成系統的安裝之后，傳感器會自動采集并傳輸監控數據，然后通過無線網絡將其上傳到處理系統，由處理系統展開自動化的分析運算。若處理系統察覺其中存在異常數據，會立刻啟動報警設備，并會自動聯系異常數據所在區域的采集設備，進一步精準監控該地區的實時變化情況，快速聯系管理人員，啟動預警方案。若在數據分析過程中災害已然出現，智慧園區信息平臺也會通過系統自動化開啟應急救援，并及時向相關部門報警；對于這一階段所產生的各種數據，系統也會自動記錄并儲存。

從車輛定位數據的采集分析來看，在我國現在的智慧園區中，這一系統相對較為完善，其中所包含的系統類別也比較豐富，例如國內比較常見的北斗系統以及國外較為常見的GPS 系統。相比于GPS 系統，北斗系統的優勢會更加明顯，例如其能夠提供雙向功能，而GPS 只能被動接收；它能夠更好地為智慧園區信息平臺服務，快速完成信息定位、信息傳輸等工作；并且北斗衛星是在斜軌道上運行的，即便在監測過程中遇到了遮擋物，也能夠很好地進行定位。因此，開展園區信息平臺的系統設計工作時，需要先了解現有終端設備的實際情況，而后可酌情選擇北斗系統或GPS 系統，必要時也可將兩種系統相互融合。

3 結 語

本文立足于物聯網角度分析智慧園區信息平臺的需求，有助于針對性地開展整體設計工作。在物聯網角度下，智慧園區信息平臺的需求可被劃分為基礎設施需求和信息化處理需求兩種類型。相關領域需要在上述需求的基礎上，找準信息平臺的設計方向，做好大數據處理層、功能層次結構、園區傳輸網絡和傳感系統的設計工作，切實打造完善的智慧園區信息平臺，以助力其充分展現整體價值，促進整個社會向數字化、智能化方向發展。