基于物联网的智慧社区服务平台实现

赵莹德

（上海市大数据股份有限公司，上海 200041）

0 引言

建设智慧社区，是一项城市实施新型现代化治理的基础工程。5G、大数据、物联网等信息化技术的迅猛发展，为智慧社区的发展和建设提供了坚实的基础[1-4]，本文将从总体架构、业务展示层、业务应用层、业务平台层、业务子系统五个层面，重点介绍基于物联网的智慧社区服务平台的建设和实现，为城市社区的数字化治理及生活服务提供完整的解决方案。

1 总体架构设计

系统整体技术架构分为五层（如图 1所示），分别是业务展示层、业务应用层、业务平台层，信息通讯层及业务子系统层：

图1 智慧社区服务平台总体架构

（1）业务展示层，对应服务端口的呈现方式，包含一个C端的客户生活服务App，一个B端的智慧社区运营管理系统。

（2）业务应用层，对应满足客户生活服务App、智慧社区运营管理系统的功能接口及实现，在业务展示端口可以是H5 的实现方式，也可以是小程序的实现方式，底层通过微服务向上提供接口服务。

（3）业务平台层,是智慧社区的平台支撑层，包括，3D GIS（Geographic Information System）平台，AI视频分析平台、物联网平台、大数据管理平台及集成管理平台。

（4）信息通讯层，用于解决智慧社区ICT通讯问题，主要由移动运行商提供保障，包含5G，NB-IoT等通信技术。

（5）业务子系统层，包括建设智慧社区必要的前端智能化子系统及设备，涵盖社区内各自分散和独立的子系统，比如安防、人脸、消控、梯控、智能水电、人行、门禁、门锁、车行、停车、汽车充电桩等子系统。

2 系统详细设计与实现

2.1 系统技术选型

本系统使用SpringBoot作为后端框架，mybatis作为数据持久层框架，使用MySQL作为后台数据库，存储系统数据。前端方面，移动端使用Ios、Android两种技术，Vue、微信小程序框架，以ReactJS作为底层开发框架，用户可以通过手机App、小程序、web页面多种方式访问系统。

通过使用这些技术框架，实现了智慧社区服务平台的相关功能，并满足各项使用指标要求，便于后期维护，系统可扩展性也较强，便于系统上线后，新增各类前端业务子系统。

2.2 业务展示层设计与实现

2.2.1 智慧社区运营管理系统设计与实现

智慧社区运营管理系统，也称智能运营中心（Intelligent Operation Center，IOC）系统，通过连接并管理各子系统，实现社区的“一张图”智能运营管理和调度，主要满足以下两类角色的需求：

（1）管理者需求：对社区重大事件的指挥调度，了解各部门的指标完成情况，对社区运营数据进行分析并实时决策。

（2）运营人员需求：一是及时掌握本部门及所负责办理的事项及资源运行状态；二是可视化的数据解读支持，掌握本部门的指标完成情况；三是在处理突发事件时能够获取实时信息支持，比如地理定位信息和实时视频信息等。

通过智慧社区运营管理系统，实现对社区的“人、车、设备、事件”状态的可视、可控、可管、便捷，为社区运营以及服务提供全流程的数字化服务。如下图所示：

图2 智慧社区运营管理系统示例

2.2.2 客户生活服务平台设计与实现

智慧社区客户生活服务平台是社区居民一站式生活服务的入口（如图 3所示），包含智慧停车、安全防护等C端服务功能，以满足居民对美好生活的向往。该平台所有的功能通过业务应用层以H5或小程序方式提供。

图3 客户生活服务平台示意图

2.3 业务应用层设计与实现

业务应用层主要包括安防管理、人员管理、交通管理、能耗管理、楼宇管理、物业管理、生活服务六大主要功能域。这些功能由微服务方式将服务接口暴露给业务展示层的智慧社区运营管理系统和客户生活服务平台调用，如图4所示。

图4 业务应用层微服务实现示意图

2.4 业务平台层设计与实现

2.4.1 3D GIS平台设计与实现

3D GIS平台实现了二维、三维地理信息展示与全场景的信息服务支撑，如图 5所示。它具有高度还原场景、精准定位、表达直观、无缝切换、并且可进行各种空间的分析与管理等各类功能，并为上层应用系统提供开放WEB、移动应用的GIS服务能力和应用接口，实现GIS辅助决策、底层服务支撑。

图5 3D GIS平台效果图

2.4.2 AI视频分析平台设计与实现

视频智能分析平台包含视频监控管理和视频解析管理功能模块。视频监控管理实现对视频监控的管理；视频解析管理实现视频解析的管理。视频智能分析平台建设利用云计算技术，基于公有云边缘计算节点，建设视频智能分析平台，实现对底层基础设施的统一调度、优化管理，屏蔽各类基础设施设备的差异，构建计算集群、存储集群、网络集群，并提供视频智能分析平台IT资源的管理、调度、自动化等能力。

2.4.3 物联网平台设计与实现

在本论文方案中，采用华为OcceanConnect平台作为底层物联网平台，如图 6所示。其功能涵括针对各类物联数据采集的感知设施的设备管理，并可与当前主流物联网感知技术进行对接，同时能实现物联管理与故障定界；此外，具备终端设备远程升级、业务策略编排、感知数据共享等能力。感知设备通过NB-IoT/4G蜂窝网络及物联网专网实现采集的感知信息的传输，并通过平台的应用使能社区内各智慧应用，实现物联综合应用服务。

图6 智慧社区华为Occean Connect物联网平台

2.4.4 大数据管理平台设计与实现

智慧社区在运营管理中会产生大量的数据，比如人的数据、车的数据、设备的数据、事件的数据等，要实现社区的数字化运营管理和客户的精准服务，必须对这些数据进行实时或离线处理。本方案中的大数据平台，总体架构设计是遵循面向业务和服务要求的总体架构设计理念，构建了一个具有海量信息的存储、计算平台，为上层业务系统提供了一个开放、高效、智能的大数据信息存储、分析、挖掘等服务，如图 7所示。系统架构具备良好的可扩展性，保证业务动态扩展和新业务快速上线，通过兼容Hadoop社区API，具备标准性、开放性、演进性的特点，能够快速构筑大数据平台能力。

图7 智慧社区大数据管理平台实现架构

2.4.5 集成管理平台设计与实现

智慧社区在建设过程中，必须对原有的弱电智能化子系统进行集成,比如周界入侵防范系统、视频监控系统、BA系统、门禁管理系统、停车管理系统、物业管理系统等，另外还需要对各类ERP系统、财务系统等进行集成，但这些系统的部署极其复杂，有些系统以边缘子系统方式存在，有些系统部署在云平台，还有些系统部署在客户的私有云上，如何对这些复杂的异构系统进行集成，给我们智慧社区的建设工作带来巨大挑战。华为ROMA平台提供了易部署、易上手的集成管理方式，本方案中采用华为ROMA完成各子系统的集成，以实现数据、服务、消息、设备的集成，主要包括如下核心能力：

（1）异构连接能力：可以应用程序接口（API）、消息集成（Message Integration）等多种方式集成异构数据源；（2）连接应用能力：通过消息集成和API集成等方式，实现云端与边缘、云与云之间的应用集成，实现应用之间简单、高效的链接；（3）连接数据能力：有效支持多种数据源、多目标、多种协议的数据集成；（4）连接API能力：提供全连接数字化转型的关键能力，提供混合云集成服务门户，实现API生态的广泛连接；（5）连接物能力：实现IT与OT的有效连接，实现业务创新；（6）消息订阅能力：在服务的基础上，北向支持消息订阅的方式上报事件；（7）服务管理能力：可对基于平台的北向服务进行注册、鉴权等多种管理。

2.5 信息通讯层设计与实现

5G、NB-IoT、LORA等新一代信息通讯技术为物联网时代的设备连接提供了新型的组网方式，这些具有安全性高、覆盖率强、连接数量大、低时延等特点的通讯方式，为复杂场景设备间的互联提供了有效通讯保障，目前主流的物联网平台基本都支持这些组网方式。

图8 智慧社区华为ROMA集成管理平台

2.6 业务子系统层设计与实现

业务子系统层包括智慧社区建设过程中必不可少的前端硬件子系统和设备，是智慧社区服务的前端触点，是客户感知度最高、数字运营过程中非常关键的设备。在智慧社区建设过程中，应配置的系统包括：（1）安全防范系统，应包括周界入侵防范系统（如图9所示）、视频监控系统、可视化对讲系统、进出口管理系统、室内安防系统、电梯监控管理系统、消防预警系统等；（2）信息通讯系统，包括信息引导发布系统（如图10所示）、电梯五方对讲系统等；（3） 物业管理系统，包括BA系统、停车管理系统、社区管理系统、智慧垃圾箱系统等等；（4）智能家居系统（如图11所示），包括室内呼救系统、灯光控制系统、新风控制系统、空调控制系统等。这些子系统通过不同的方式进行组网，实现同业务平台层各系统的集成，以满足业务应用层各类功能场景的实际需求。

图9 周界入侵防范系统示意图

图10 信息引导发布系统示意图

图11 智能家居系统示意图

3 系统测试

系统测试主要包含四部分内容：（1）全套业务流程；（2）系统功能验证；（3）用户权限管理；（4）信息安全、数据安全。

经过系统测试，用户可以通过浏览器、微信小程序访问业务系统，业务流程顺利，系统功能完善，基本符合预期目标。

图12 系统运行示意图

4 结语

建设智慧社区，既是国家推进城市治理能力现代化发展的必然途径，又是满足全国人民美好生活向往的重要保障。本文通过业务展示层、业务应用层、业务平台层、信息通讯层、业务子系统层五个方面，完整地给出了智慧社区数字化的实现路径，并提供了整套解决方案。