智慧园区管理系统整体解决方案

文/刘慧明，陈淑红，张帅勇，罗伟志（浙江慧控科技有限公司）

1 概述

智慧园区是以互联网为载体，“互联网+产业”融合产业模式为手段，面向园区提供全产业链支撑服务的解决方案。能够帮助园区在信息化方面建立统一的组织管理协调架构，业务管理平台和对内对外服务运营平台。将相关资源形成紧密联系的整体，获得高效、协同、互动的整体效益。

1.1 建设背景

园区企业逐渐向高（高技术）、新（新领域）、专（专业性）行业发展。未来趋势，园区将是高新技术产业的集中研发地，高新企业群集的区域，高新产品孵化和生产的基地。

园区规划建设整体性越来越强，更加注重各种基础配套设施，以更好的服务促进高新产业的发展。尤其是注重产业园区的信息化建设，构建互联互通、资源共享的信息资源网络，以信息化带动产业化是加快产业园区发展的重要内容。

各类产业园区发展迅猛，规模扩张也越来越明显，高新企业纷纷入驻，企业对园区信息化要求越来越高，同时对园区服务和管理水平也提出了更高的要求。

1.2 建设目标

智慧园区是在园区搭建的IT基础设施之上，构建一个基于WEB/Portal的虚拟园区，运用物联网、云计算、多媒体等现代信息技术，帮助园区在信息化建设方面构建统一的组织管理协调架构、业务管理平台和对外服务平台，为园区管理者以及企业提供创新管理与运营服务，具体包括以下方面：

1.2.1 资源整合

搭建统一入口的信息平台，使园区管理者、园区企业、员工形成一个紧密联系的整体，盘活园区内各方角色的资源，获得高效、协同、互动、整体的效益。

1.2.2 管理服务

为园区管理服务，进一步提升园区内部的政务管理能力和服务水平，同时增强园区在推动企业创新上的服务能力。

1.2.3 企业服务

为产业提供服务。通过企业管理云的搭建和物联网传感技术的配置，为园区企业提供信息收集、传输和反馈通道。通过对这些信息的汇总分析，为园区的安全管理，风险控制和应急指挥建立决策支持平台。

2 智慧园区需求分析

2.1 园区涉及主体

园区通常涉及两类主体，即园区管理委员会（或称管理中心）和企业，他们在园区内是管理与被管理、服务与被服务的关系。

管委会一般属于当地政府的派出机构，行使政府职能，主要职责包括园区的整体规划、道路建设、用地管理、招商引资、园区居民管理等等。

园区企业一般通过招商引资的方式进驻园区，主要从事产品技术研发、产品生产加工、产品运营等相关工作。管理与被管理、服务与被服务的关系。

2.2 园区主体的信息化诉求

据分析，目前各类园区由于基础设施建设不完善，缺乏统一专业的园区现代化管理规划，因此园区管理方式落后，主要体现在：

①园区定位及发展方向不够明确，建设起点不高，没有形成特色。园区运营商只提供基本的水电气、交通、建筑等基础设施建设，信息化、智能化都由入驻企业自行完成。园区管理平台和入住企业平台不能交互互动；

②园区信息建设自成体系，信息化水平低，缺乏远程、集中控制方式，同时业务系统封闭运行，软硬件各个系统相对独立，数据库也相对独立，不能实现信息资源共享。

③园区管理局限于园区安防、园区消费等几个方面，没有覆盖到园区节能管理、空间管理、建筑管理等领域。在管理方式上处于被动状态，无法针对园区各类情况调整管理策略。园区服务对象主要面向园区运营商，入驻的中小型企业缺乏企业信息资源共享、发布、招商引资平台。

图1 智慧园区的体系结构

3 软件总体技术框架

3.1 云计算中心网络平台

3.1.1 总体目标

建设“智慧园区”所要依赖的两项基本技术是前端的物联网技术和后端的云计算技术。云计算技术是目前最流行的IT技术，其主要用于解决按需服务的需求，提供资源池、弹性计算、高可扩展、安全稳定、自服务、自动化、虚拟化和便捷的网络访问的基础架构。

建议园区打造成为先进的云计算中心，发展并支撑面向整个入园企业的电子政务云、存储云、物流云、环境云的应用。并通过云计算中心的建设，传播新理念、研发推广新应用，助力园区信息化建设。

3.1.2 总体架构

云计算中心是园区信息化向智慧化发展的必经阶段，同时在建设智慧园区过程中也会带动相关产业的整体发展，成为经济转型、产业升级、城市提升的新引擎。

智慧园区的体系结构可以分为四层，分别为感知层、传输层、平台层、应用层。其中感知层和传输层主要属于前端物联网技术，云计算中心主要聚焦于应用层和平台层（见图1）。

对应智慧园区的平台层和应用层，园区云计算中心从网络架构上可分为底层的“云计算/存储基础架构”和上层的“云服务平台”两部分。

云计算/存储基础架构

云服务平台

3.1.3 基础平台

3.1.3.1 云计算资源池模块

计算资源池的作用是承载应用服务器、Web服务器的压力，支撑云工程涉及到的企业信息系统等业务的运行。

计算资源池是整个云计算中心的计算核心，是运算性能最直接的体现。云计算中心的计算资源池模块可以通过虚拟化技术和分布式运算技术，将大量专用服务器的运算能力叠加起来，形成比超级计算机更强大的运算能力。计算资源池与云存储模块、高速接入网络配合工作，可以实现远超传统超算中心的整体性能。

3.1.3.2 云存储资源池模块

云存储资源池实现虚拟机镜像文件的共享存储，并用于视频、文档、图片、声音及物联网数据等非结构化数据的存储。存储资源池采用元数据与实际数据相分离的方式，通过分布式存储技术，将多台物理设备中的存储空间聚合成一个虚拟存储池，既能充分发挥存储系统的性能和磁盘利用率，又能为用户提供文件系统的共享功能，是一个完全开放的、共享的、跨平台的系统，具有高性能、高可靠性、使用维护简单、性能和容量可线性扩展的高端存储系统（见图2）。

3.1.3.3 云安全管理模块

随着我国信息化的高速发展，信息成为政府、重要行业、企业以及个人的重要资产，其可靠性、安全性和完整性关系到企业的生存力和竞争力。

图2 云存储资源池存储子系统的构成

图3 某智慧园区的计算中心主备数据中心

园区云计算中心的用户大多是IT企业，信息安全的重要性显而易见。因此在建设初期就要构建云计算信息安全保障体系，建立突发事件应急处置机制，遵照信息系统安全等级保护的要求，结合智能安全管理和持续安全服务，打造一个全新的最优的云中安全盾。

3.1.3.4 主备数据中心

主备数据中心是云计算中心基础设施，主要是由大量服务器组成（见图3）。

计算中心主备数据中心选址建议在基础设施、供水供电条件相对较好的、有一定产业基础的高新园区，保证主备数据中心正常、顺畅运行。

可选：数据灾备中心作为主数据中心的备份中心，为数据提供统一的、安全的备份服务，与主数据中心实时同步机制。在主数据中心出现问题时，灾备中心第一时间进行服务恢复，因此，灾备中心建设与主数据中心建设标准一致。

4 智慧园区平台建设内容

4.1 智慧园区平台总体构架（见图4）

图4 智慧园区平台总体构架

4.2 智慧园区云平台建设

智慧园区规划建设着重突出“生态、智慧”两大主题特色，在智慧园区建设方面，围绕“园区行为数据化”这一核心理念，融合先进信息与通信技术，借助云计算、物联网、地理信息技术、三维虚拟化等高科技手段，建设了集地上地下、室内室外一体化的二三维地理信息平台，并定制开发了智慧楼宇、智能监控、智慧交通、智能指挥、环境监测等服务体系，为园区管理者、入驻企业和个人提供全方位智能服务，打造国内一流的高质量“智慧园区”（见图5）。

4.3 智慧园区设备监测

4.3.1 GIS可视化应用与服务

地理空间信息可以应用在园区以下管理中。

图5 智慧园区云平台服务体系

①与城市级”一级平台”信息互联互通和数据共享交换。

②与电子政务内外网业务。

③园区综合监控与管理（包括：数字城管、环保节能、市政市容等）。

④园区应急指挥调度。

⑤园区治安监控与管理。

⑥园区道路交通监控与管理。

⑦园区基础设施监控与管理。

⑧园区服务（包括政务服务、公共服务、商业服务、物业服务等）。

⑨园区建筑物、居住区、企事业单位物业与设施管理，安全监控等。

4.4 对子系统设备监测

4.4.1 对BA系统的集成

系统对楼宇自控系统的集成主要包括：冷热源系统、空调通风系统、电梯系统、给排水系统、风机盘系统、三表抄送系统、变配电系统等，对这些系统进行实时监测，故障报警，并提供报警与故障类型。系统通过OPC接口对建筑智能设备管理系统进行数据采集。

4.4.2 对智能照明系统的集成

智能照明系统的集成主要是：对智能照明系统进行监察，实行大楼内公共区域（大堂、公共走道、门厅、地下室走廊）照明、室外环境照明、泛光照明等。系统通过OPC接口方式与智能照明系统进行数据采集与控制，主要实现以下基本功能。

①监测整个大楼内的所有照明设备的开、关、报警与故障状态。

②监视各主要照明回路的状态与报警，以及时间安排计划表；

③提供选择区域或照明回路的开关减光控制，也可以直接对单个灯光或整个区域的灯光进行开关。

④执行开关预案，实现定时开关预案内的灯光设备，系统对每个灯光提供减光控制，实现灯光亮度的无级变化。

⑤执行来自入侵报警与紧急求助系统、消防报警系统等子系统开启特定区域照明的指令；

⑥系统主要设备的运行状态显示、记录、报表文件；

4.4.3 对电力监控系统的集成

系统通过OPC接口方式与电力监控系统进行数据采集与控制，主要实现以下基本功能：

①监测整个大楼内电力设备的开、关、报警与故障状态。

②电表的实时电量，电流，电压等参数。

③根据提取的数据生成模拟量一览表，开关量一览表，电度量一览表，事件的报警一览表。；

④可以把电表电量自动生成日报表、周报表、月报表等统计报表进行导出，导出方式有文本文件，EXCEL文件以及其它格式的数据文件，方便用户对用电量进行统计；

4.4.4 对电梯系统的集成

IBMS系统通过电梯系统提供的Modbus通讯协议对电梯系统进行数据采集与控制，其主要实现功能如下：

①监测电梯运行状态，实时显示电梯当前所处楼层，对电梯运行、故障、报警状态进行实时图像显示；

②监测电梯运行时的速度、加速度、电压电流是否正常，超过指标时进行报警；

③实时监测电梯对话，电梯报警信息。出现对话请求或者报警信息时，及时弹现在管理计算机平面上；

④实行运行预案，对节假日等，停止某些电梯的运行；

⑤与消防系统进行联动，当发生消防报警时，自动停止电梯的使用。

4.4.5 对消防报警系统集成

消防报警系统是整个园区监测的重点，火灾一旦发生，以前所有的努力都会毁于一瞬间，消防监测主要是强调消防报警发生时，安保人员响应的及时程度，在某项目内，由于存在多栋大楼，整个监测难度大大增加，由于消防报警误报较多，经常性的误报会使安保人员的处于麻木状态，因此消防报警发生时，一定要联动视频，把相应区域的视频信息切换到电视墙上，经过确认才能后消除报警。

4.4.6 对充电桩系统集成

系统通过TCP/IP或RS485接口与充电桩系统相连，实时的监测各个充电桩的使用情况，监测充电电流、电压、充电时长，监测充电桩的故障报警状态，系统支持各种类型的充电桩连接，包括基于国家标的充电桩及特斯拉等标准的充电桩。

系统实时显示当前充电时长、充电费用等。可以查询每天的充电次数，充电时长，充电费用等参数，并生成统计报表。

4.4.7 对一卡通管理系统集成

一卡通是基于网络的智能卡应用系统，实现不仅在企业内部，同时在园区内的电子货币、综合结算、金融管理，身份验证、出入口门禁管理、访客身份识别，路径管理，车辆运行监控等诸多功能。有力地推进园区的网络化、信息化过程，为园区的集中管理与分散操作、高效运作提供了有效的工具。

4.5 智慧安防功能模块

对视频监控、入侵报警、停车场、出入口控制等系统进行报警分析，以柱形图分年、月、日报警次数显示；以饼状图进行报警处理情况进行百分比分析，确保园区日常工作的安全进行。实现以物联网信息技术为支撑，建成覆盖整个园区的网络互联互通、信息资源共享、标准规范统一、应用功能完备的园区信息化安防体系，明显提高园区信息资源综合开发利用水平，形成全员应用、资源共享的信息化工作格局。形成相关的报表，将各个区域的各个报警点以报表的形式呈现，方便物业管理人员和安保人员及时出来报警情况（见图6）。各个摄像头对园区进行实时监控，实现对园区内的实时监控，直观的了解现场的一举一动。

智慧园区APP通过与美团、携程、12306等APP合作，可以直接在APP上查询航班信息、火车票信息、汽车信息、各个景区信息，就可以直接预定各种车票及出行服务。

智慧园区APP通过与滴滴打车合作，可以直接在APP上实现叫车功能，并通过园区与APP方的深度合作，可以直接通过园区APP进行支付。

4.6 大数据分析及可视化

4.6.1 大数据分析

基于智慧园区云数据中心大数据，可对园区企业发展、产业规模、企业发展、地块经济贡献、产业园经济贡献、产业结构等指标进行分析，为政府决策提供数据支撑。

4.7 三维园区BIM展示

园区公共基础设施是园区整体建设的基础和支撑，也是园区建设的成果体现，进行园区三维模型建设，整合影像、矢量数据、综合管线数据等基础信息实现二三维一体化的数据管理与展示，为园区各个系统间的数据共享交换奠定了数据基础。并且三维浏览效果绚丽，身临其境般的参观体验有助于对外展示园区形象，进而促进园区的市场推广和招商引资工作。

图6 智慧安防功能模块对话框

园区数字三维可视化物联网平台是基于虚拟现实技术（VR与BIM）构建的一个全三维的数字园区，并结合互联网技术、射频识别传感器、视频监控系统、图像识别系统，以及数据仓库技术和数据挖掘技术，突破以人工管理为主的常规园区管理模式，解决传统模式中信息量少、流通不畅、缺乏综合分析、难以共享、应对突发事件反应迟缓、安全隐患较大等问题，实现物联网时代全面感知园区各种信息，让园区管理更加智能和便捷。

提供三维管线的属性查询、管线查询、特征查询、附属物查询、废弃查询、缓冲区查询等

4.8 视频监控系统

园区是一个开放的公共场所，人员复杂，虽然有保安在门口把守，并在园区巡逻，但要想达到全园区实时覆盖及24小时不间断巡视几乎是不可能的。如何保证园区的安全成为园区管理者的头等大事，如何保护员工生命财产安全 ，如何防止非法人员和车辆闯入 ，发生纠纷时，如何取证等等。依据园区的实际需求量身打造了一套园区视频监控系统，并具有以下特点：

①集成化——集成管理平台，各子系统相互联动，从分散到集中。

②智能化——智能识别和分析，应急指挥管理，变被动为主动。

③数字化——量身定做，全网IP数字化，实现高效。

④网络化——多级联网结构，各级部门可以实时查看，信息及时传达。

图7为视频监控系统的总体构架图。

系统总共包括五大部分：前端子系统、网络传输子系统、管理平台子系统、存储子系统、监控中心。

4.9 智慧园区监控管理系统

园区监控管理中心是园区多业务平台和园区管理与服务信息化系统 及各应用系统管理、操作、运行的物理场地。在园区监控管理中心内设置 行政管理分中心、治安管理分中心、应急管理分中心等园区管理机构，可满足园区的治安、重大安保、成果展示等职能的工作部署（见图8）。

图7 视频监控系统的总体构架

图8 某智慧园区的监控管理中心