智慧园区建设关键技术研究

李进昭 许凤

摘要：“智慧园区”是建设“智慧中国”的重要组成部分。为了探讨如何建设“智慧园区”，本文选取地理信息系统技术、物联网技术、云计算技术及BIM技术四项园区建设的关键技术，对这些技术的应用原理、手段等进行了研究分析，最后提出了建设“智慧园区”的技术应用建议。本文结论对国内园区建设具有指导意义，为之后的智慧园区相关课题研究提供技术支持及决策参考。

Abstract： "Smart Park" is an important part of building "Smart China". In order to explore how to build a "smart park"， this paper selects the key technologies of the four parks of GIS technology， Internet of Things technology， cloud computing technology and BIM technology， and studies and analyzes the application principles and methods of these technologies. Finally， it puts forward the technical application suggestions for building a "Smart Park". The conclusions of this paper have guiding significance for the construction of domestic parks， and provide technical support and decision-making reference for the research of related topics in the smart park.

关键词：智慧建设；园区建设；园区服务平台；关键技术

Key words： smart construction；park construction；park service platform；key technology

中图分类号：TU72 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）29-0260-02

0 引言

“智慧园区”及“智慧建设”是建设“智慧中国”的重要内容。利用智慧技术发展园区，提高建设水平，加强其关键技术的研究非常重要。一般来讲，我们把在园区建设过程中，通过应用3D建模技术、现代网络技术、物联网技术、云计算等技术所建立的可以进行智能决策和优化方案的项目建设环境称之为智慧建设。本文主要对建设智慧园区四项关键技术进行实用性研究分析，分别为地理信息系统技术、物联网技术、云计算技术与BIM技术，为后续的课题研究提供技术支持与决策参考。

1 地理信息系统（GIS）技术

地理信息系统（GIS）是在采集部分或整个地球表层（包括大气层）空间地理信息数据的基础上，对地理信息数据进行储存、管理、模拟及运算分析等操作的空间信息系统。

园区中GIS的应用主要以GIS与空间分析及建模技术的结合为主。近来，GIS技术正在研究如何将GIS与空间及建模技术结合，以便更深的挖掘GIS技术的应用。目前这种结合主要分为两种思路：一种是将GIS作为大数据环境系统，需要如更精确数据搜集与分析技术结合，提高GIS对空间对象地理信息数据的归纳、统计及分析。另一种思路则认为GIS作为空间地理信息系统，需与空间模型技术结合，建立一体化地理信息模型，提高GIS的直观性，方便GIS在更强理论环境中进行模拟。

针对园区建设的应用，可以通过应用GIS与建模技术的结合，在园区智慧建设管理上提供以下几个方面的辅助功能：园区空间结构规划；园区交通规划；园区内在建工程分析；园区内空气质量区域分析；园区内质量问题多发区的分布等。

2 物联网技术

物联网指的是在物品与物品之间实现信息交换及通信，以嵌入式智能技术、短距离通信技术、微机电技术为基础的物联网技术是“智慧园区”及园区指挥建设的核心技术。

通过一些先进的感知及信息传说处理技术，如RFID、WSN、云计算、传感器等，可以在园区公共安全、信息化管理、生态节能控制、配套管理等领域建立物联网，实现相关对象的实时监控与管理，有利于管理操作的精细化与智能化。

物联网可以对园区内配套公共设施的使用情况进行监测，提醒管理人员进行重点维护，达到节省人力资源的目的。例如，自动检测园区内垃圾桶的容量变化，在垃圾桶即将投满时提醒管理人员进行清理。还比如，自动检测停车场的车位变化，指引车辆进入空余车位。物联网在园区配套的运维上有很大的潜力。

3 云计算技术

云计算不再是通过单一计算机或服务器进行计算，而是通过整合大量分布式计算机的计算资源，将计算压力进行分配，以达到效率运算的目的。但是由于其通过互联网进行连接，對各分布式计算机的同步及运算整合提出了更高的要求。

云计算在园区内的应用，一方面可以对物联网、GIS提供强有力的支撑，可以使其更加庞大，信息更加全面。另一方面，可以与BIM模型等结合，对园区建设过程中的决策进行模拟并给出相关建议。例如：可以计算园区内新建单体对周边建筑的光照影响，或者对建筑物施工阶段的设计变更进行模拟，方便管理者的决策。

云计算应用于园区管理方案，国内已有过相应的探讨，通过在IaaS虚拟服务器中部署各类数据库，以实现各数据库安全访问；结合PaaS的数据库访问控制及交换服务，可以整合数据库资源，建立各类数据间联系；另外，通过SaaS的软件开发，可以建立其他智慧管理方案。具体到云计算平台的搭建方式，以下两类具备较高的可行性：

一是在园区内由运营维护单位建立专门的私有云平台，该平台只供园区使用，且由园区进行运维。此平台对安全性的要求较低，但可以保证数据直接存放与园区内，方便调取。

二是直接租赁大型云平台中心的计算资源，由平台中心服务商直接提供相关服务。此平台直接由平台服务商进行维护，具有较高的安全性能，但平台实际储存于园区之外。

4 BIM技术

建筑信息模型（BIM）是将建筑工程项目各项参数及相关信息整合入3D建筑模型内而建立的模型，具有五大特性：可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性。其不仅是数字信息的集成与查阅，还可以利用相关建筑模型进行模拟施工、运营等，同时可以对建筑信息进行集成管理，使建筑工程在其整个进程中效率提高、风险降低。

BIM作为实现智慧建设的重要工具，在“智慧园区”的建设中，具备以下优势：①BIM的展现形式为3D可视化模型，具有层次结构并直观易于理解。模型中整合了全面的項目建设及管理信息，不仅可以进行虚拟建造等模拟，还可以对各种外界环境下建筑的各项性能进行分析计算。

②BIM中整合了几乎包括工程建设过程中材料、结构体系、节能等全部信息，并且可以一直进行更新或补充。且BIM在施工结束后可以继续应用在运营维护阶段，避免了资料的缺失等。

③BIM为所有参建单位提供了协同工作的平台。各参建单位均可对BIM模型中的信息进行查阅或补全。同时，通过BIM，可以实现各参建单位的实时互通，提高了效率，并降低了出错的概率。

④BIM可以与物联网进行整合，物联网收集到的信息可以整合进BIM，提高BIM模型的信息全面性，同时BIM也可以对物联网进行模拟优化，指导物联网在园区内的布置安放，共同发展。

⑤BIM与智慧园区核心技术——GIS具有互补性。BIM可以为GIS提供可视化的建筑信息模型，便于GIS收集建筑信息并进行特定的空间分析计算。同时GIS可以为BIM模型提供更精确地地理信息位置，使BIM模型更直观与精确。

5 应用建议及结论

综上所述， GIS技术、物联网技术、云计算技术、BIM技术均可“智慧园区”的建设中发挥作用。现阶段国内对上述技术均已具备一定的研发基础和产业化能力，其中部分已经在交通、医疗、公共配套等领域得到广泛应用，可以进一步用于园区建设和管理上。

BIM技术是智慧园区及智慧建设的基石。只有通过BIM技术，园区的建设与管理才能以可视化的方式进行。通过集成GIS、物联网、云计算等技术，BIM技术可以辅助管理方与各参建方进行决策模拟、虚拟建造、方案优化等工作。建立项目全生命周期的BIM集成平台，是实现园区智慧建设和管理的关键。

建设智慧型园区是未来各类经济园区发展的方向，实现园区的智慧建设及管理需要建设一个智能化的园区服务平台，此平台需要协调应用多种理论和技术，更全面、更有效、更快捷、更智慧的将园区建设及管理的各个层面有机结合起来，实现园区智慧化发展。

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