张家口冬奥会信息服务物联网平台建设模式研究

许利军，许向前

(张家口学院，河北张家口 075000)

张家口冬奥会信息服务物联网平台建设模式研究

许利军，许向前

(张家口学院，河北张家口 075000)

分析张家口的城市信息化建设现状和2022年冬奥会的信息服务需求，设计冬奥会信息服务物联网平台的主要功能，构建平台总体框架，提出符合2022年冬奥会切实需求的信息服务物联网平台的建设模式。

2022冬奥会；信息服务物联网平台；建设模式

2015年7月31日，北京携手张家口获得了2022年冬奥会的主办权。如何贯彻习近平总书记“坚持绿色办奥、共享办奥、开放办奥、廉洁办奥”的重要指示，体现2022年冬奥会 “以运动员为中心、可持续发展、节俭办赛”的三大理念，把2022年冬奥会办成一届精彩、非凡、卓越的奥运盛会，对于张家口市来说无疑是一项前所未有的重大课题。随着张家口城市信息化建设水平的不断提升，基于物联网(Internet of things ,以下简称IOT)[1]的智慧城市建设也不断推进。为了保证2022年冬奥会的顺利进行，必须要有一个强大而稳定综合信息管理系统的支持。本文充分利用物联网(IOT)、云计算、4G通信、城市光网等新技术提出了基于物联网的张家口冬奥会信息服务管理平台(以下用IOT Platform代替)，设计了平台的主要功能，构建了平台的总体框架，提出了符合2022年张家口冬奥会切实需求的信息服务物联网平台的建设模式。

1 张家口城市信息化建设现状分析

近年来，张家口市信息化建设按照统筹规划、整合资源、突出重点、应用导向的原则持续稳步推进，电信网、广播电视网和互联网规模及覆盖范围不断扩大，并已形成了大容量、高速率、覆盖全市城乡的信息通信网络。信息化基础设施建设的不断完善，为创建“智慧城市”提供了硬件支撑和根本保障。到目前为止，张家口市已经实现了远程教育工程、医疗卫生信息化、数字化城市管理、“数字环保”全面应用、社会保障信息化、智能交通管理和不停车收费系统，构建了全市卫生系统网络办公平台、数字化城市管理信息系统、全方位“数字环保”信息系统和政府综合信息服务网络信息平台等。目前，张家口市已经在全省率先在数字化城市管理信息系统中采用三维实景技术，建成了包含大气自动监控系统、地表水自动监控系统、污染源在线监控系统等在内的集环境信息、环境监控、环境应急为一体的环境监控指挥中心，形成了全市统一的环境信息资源共享体系、环境自动监控与预警体系、环境应急处置调度体系，构建了集网络行政审批服务与审批监督信息系统、“张家口党风廉政建设”信息系统、政务环境监督举报信箱和信访网上服务等系统为一体的市级行政权力公开透明网络信息平台。这些城市信息化建设的措施和成就，从整体上提升了张家口市的信息化建设水平和综合管理水平[2]。

不可否认的是，张家口由于其所在的特殊地理位置决定了其经济发展水平在河北省相对落后，跟北京市更是有着巨大的落差。张家口市的城市基础设施建设和信息化建设都离冬奥会的要求还相去甚远，需要紧锣密鼓的加大投资力度和建设速度，才能保证2022年冬奥会的需求。同时，2022冬奥会也给北京周边及张家口带来了经济快速发展的最大机遇，这对于加快张家口市信息化建设，保证2022冬奥会信息服务的需求提供了强有力的保障。

2 2022年冬奥会信息服务物联网平台的总体要求

随着物联网(IOT)时代的到来，信息交流已经成为奥运会、冬奥会等国际大型体育赛事中相当重要的环节，“物物相联”的物联网将在未来的体育比赛中起到重要的辅助作用。物联网在智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居等领域的应用，为2022年冬奥会信息服务物联网平台的建设奠定了坚实的基础。

2022年张家口冬奥会信息服务物联网平台是基于物联网三层架构的软硬件相结合的物联网应用平台，IOT Platform建设的目标就是依托具有低成本、低功耗、自组织、可靠性高等特点的WSN无线传感网络[3]作为前段的感知网络，进行环境数据的采集，然后通过因特网、WIFI、4G移动网络等进行信息传输，将采集的数据信息汇总到后台MySQL数据库，成为2022年冬奥会的数字化应用平台、网络数据中心、智能监控中心。通过IOT Platform可以对张家口市的奥运赛场环境进行监控，以智能大数据将赛况、交通出行信息、目的地停车位等信息进行实时发布，使人们在家中就可以查询赛事、交通路况，提前预约门票、停车位，合理解决交通拥堵问题。奥运观众、旅游者和市民也可以通过手机下载2022冬奥会APP软件，享受私人定制的个性化信息服务和公众化便民服务，通过智能摄像头在线实时捕捉运动员动作，通过温度湿度传感器、空气质量传感器查询赛场的温湿度和空气质量，也可以查询旅游住宿、餐饮消费、电子地图、人文历史等方面的信息。

3 2022年冬奥会信息服务物联网平台的总体架构

基于物联网技术的张家口冬奥会信息服务平台(IOT Platform)应该包括三个部分，分别是信息感知系统、信息传输系统和信息服务管理系统[4]。处于最前端的信息感知系统主要负责监测和采集赛区的道路交通状况、赛场内部的环境信息和赛事的实施赛况，将采集的数据信息通过信息传输系统传送到信息服务管理系统，信息服务管理系统对采集到的信息进行存储、分析和处理，根据信息处理结果对张家口赛区进行科学控制和管理，并对赛场的声、光、电、雪等因素进行实时控制，将赛况对外实时发布。

3.1 信息感知系统

最前端的信息感知系统由数据采集层、短距离通信技术、协同信息处理层构成。数据采集层通过各种类型的传感器获取赛区周边及赛场的数据信息和实时赛况，将采集到的包括各种物理量、标识、音频和视频等海量多媒体信息进行组合，以分级、分层的方式结合来进行标识。数据采集层主要涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位技术。短距离通信技术和协同信息处理层将采集到的信息在局部范围内进行协同处理，通过数据挖掘和融合技术，以提高数据的精确度，降低信息的冗余度，并通过自组织短距离无线传感网接入广域承载网络，从而实现在物联网中互通互联地共享体育信息数据。本系统中采用的数据通信协议是Zigbee协议。

3.2 信息传输系统

信息传输系统将来自信息感知系统的大量环境信息和体育信息通过4G移动通信网、互联网、广电网、卫星网等基础网络传输到信息服务管理系统。信息传输系统是连接前端信息感知系统和信息服务管理系统的桥梁，在上传各类数据信息和下达各种电气设备的实时控制指令等方面发挥着重要的作用，同时保证用户能实时查看采集到的各种数据信息。

3.3 信息服务管理系统

信息服务管理系统由智能处理层、窗口展示层、安全保障层组成。智能处理层对前端信息感知系统通过中间信息传输系统传输的数据信息进行动态汇集、存储、数据分析、数据备份和数据挖掘等智能处理，实现海量的分布式环境和体育信息的管理，执行多个部门机构的联合监管。智能处理层凭借云计算、云存储、数据挖掘等技术体系，为用户提供与冬奥会要求相匹配的动态呈现以及不同类别的信息搜索数据库。窗口展示层是发布奥运赛区交通信息、赛场体育信息，提供预约门票、停车位等个性化服务的统一平台，支持热线电话、手机短信、互联网等多种公众查询手段。窗口展示层处于冬奥会信息服务物联网平台的顶层，是连接用户和该物联网平台的纽带和信息交互的平台。安全保障层是保障2022冬奥会信息服务物联网平台系统安全，实现身份验证与个人特征识别、密钥分配、信息隐藏、数据备份、病毒防治、访问控制、应急反应等信息安全服务的子系统。安全保障层是IOT Platform信息安全的重要防线，涉及到的关键技术有电子ID身份识别技术、密码技术、PKI公钥技术、信息隐藏技术、IP安全技术等。

4 信息服务平台的建设模式

在综合考虑2022年冬奥会短期需求和张家口“智慧城市”建设长远发展需求的基础上，贯彻“以运动员为中心、可持续发展、节俭办赛”的三大理念，以功能实用、经济环保为目标采取分阶段建设模式，避免片面追求大而全。第一阶段为冬奥会前和冬奥会期间，采用物联网实体和虚拟平台共建模式，第二阶段为后奥运时期，进入“智慧张家口”全面建设阶段[5]。

4.1 物联网实体和虚拟平台共建阶段

加快智慧城市建设步伐，整合交通、公安、政府、旅游餐饮、环保等各行业的数据中心，建设基于物联网技术和云计算的虚拟信息服务平台，实现信息共享与数据融合，为2022年冬奥会提供交通运行、政务管理、环境监测、安保、旅游餐饮、社会人文、赛场管理、门票预订等方面的综合信息服务。加大滑雪场馆、奥运村及其配套设施的实体建设力度，按照绿色智慧节能建筑的要求高标准建设，直接与2022年冬奥会物联网信息服务平台实现对接，实现智慧冬奥。目前，正在筹备建设中的北京·张家口冬奥会二维码公共服务平台暨崇礼智慧城市建设项目，设计了城市设施管理信息系统、人口管理信息系统、智慧交通服务管理系统、智慧旅游管理系统等服务平台及，具备了2022年冬奥会信息服务物联网平台的基本功能，但是，在环境监测、安保、赛场管理、门票预订等方面还需要根据冬奥会暨智慧城市建设的具体要求进行进一步的完善。

4.2 “智慧张家口”全面建设阶段

在后奥运时期，根据市政府“智慧张家口”的总体建设目标，以冬奥会为契机，在崇礼智慧城市的基础上逐步建设国内一流的智慧城市。在2022年冬奥会信息服务物联网平台的基础上，在全市范围内继续推进物联网实体建设以及与互联网系统的完全对接和融合，建设城市核心数据中心，增加在线支付、掌上办事、体育健身、社交等公共服务与数据增值子平台，打造具有国内领先水平的张家口市政综合服务物联网平台，把张家口建设成一个基础设施先进、信息网络畅通、科技应用普及、生产生活便捷、城市管理高效、公共服务完备、生态环境优美、惠及全体市民的智慧城市。

5 结束语

2022年冬奥会信息服务物联网平台(IOT Platform)重点突出了实时、兼容、自组织和智能化的特点，将各种异构的系统和分布式信息资源进行整合，可以实现管理、控制和经营一体化，该平台充分体现了2022年冬奥会 “以运动员为中心、可持续发展、节俭办赛”的三大理念，同时为广大的冬奥运会参与者提供了一个交流、互动的平台，同时为“智慧张家口”的建设提供了坚实可靠的技术和理论基础。

[1]刘云浩. 物联网导论[M]. 北京：科学出版社，2011.

[2]刘柱. 张家口市提速“智慧城市”创建[EB/OL].河北新闻网, http://zjk.hebnews.cn/2014-05/19/content_3943718.htm ，2014-05-21.

[3]罗汉江. 物联网应用技术导论[M]. 东软电子出版社，2013.

[4]林慧琳. 基于物联网的社区信息化综合信息服务系统的实现[D]. 山东大学，2010.11.

[5]许焱，张可，王刚. 北京奥运综合交通信息平台建设模式研究[J]. 交通运输工程与信息学报，2010，(06).

Research on the Construction Mode of Zhangjiakou Winter Olympic Information Services IOT Platform

XU Li-jun，XU Xiang-qian

(Zhangjiakou University, Zhangjiakou, Hebei 075000)

The present situation of Zhangjiakou's urban informatization construction and the demands of information services for 2022 Winter Olympic Games were analyzed in this paper. The main function of Zhangjiakou Winter Olympic Information Services IOT Platform was designed, and the general framework of this platform was constructed. The construction mode of 2022 Winter Olympic Games Information Services IOT Platform was proposed.

2022 Winter Olympic Games; Information Services IOT Platform; construction mode

2016-02-28

许利军(1973-)，男，河北怀安人，张家口学院理学系教授，硕士。研究方向：物联网、电子信息教学与研究。

本文系张家口市2015年度社会科学立项研究课题“张家口冬奥会信息服务物联网平台建设模式研究”(项目编号：2015017)的研究成果。

F49

A

1008-8156(2016)01-0005-03

修回日期：2016-03-11