智慧园区顶层规划设计方案

王红彦 周世桥

1.中国汽车工业工程有限公司 天津 300113

2.澳大利亚国立大学 澳大利亚 堪培拉 2601

智慧园区作为建设数字世界的落脚点，是当今发展数字经济的新理念和新模式。近年来，随着中国城市化加快发展以及互联网+、一带一路等多项战略和政策的深入推动，云计算、物联网、大数据、人工智能、5G等为代表的新技术不断创新，各类园区迅速发展，高新企业纷纷入驻，同时企业对园区智慧化服务和智能化管理也提出了更高的要求。在园区探索新型工业化、城镇化的发展过程中，争夺高端产业发展要素、加快科技自主创新、促进产业转型升级、完善民生保障体系、打造园区独特品牌等，使得园区建设的竞争日益激烈。'智慧园区'建设已成为发展趋势。

1 智慧园区定义

建立园区IOT智慧集成中枢，平台具备迅捷信息采集、高速信息传输、高效可靠计算及智能事务处理能力，依靠云计算、物联网、大数据、人工智能、移动互联网等新一代信息赋能技术推进园区建设、业务流程和服务运维全过程的海量异构数据的采集、清洗、融合、存储、挖掘和分析，实现基础设施信息化、运营管理精细化、功能服务便利化和产业发展高端化的产业园区。

智慧园区的本质是基于新型赋能技术和园区数据的服务重构。

2 当前智慧园区建设存在的问题

2.1 信息基础设施不完善 烟囱式系统浪费资源

现在新建的工业园区多处于城市边缘位置，移动通信服务和建设存在着线路质量不保证、移动通讯覆盖面窄、网络承载能力低、信号易干扰不稳定、互联网总体接入带宽偏小等问题。无线接入建设方面，无线接入点少，覆盖面窄，而且接入带宽小，没有与移动通信网络及与固定通信网络一起形成全覆盖、无间隙的信息网络。无法充分满足企业在园区内的生产和生活需求。

另外，信息化配套设施和服务效能缺乏规划统筹。工业园区基本都会建立数据中心为企业提供主机托管、互联网接入等服务，但缺乏建立共享共用的资源如容灾备份中心，呼叫中心等，因此也无法将各种计算模型和能力、存储和展示能力整合，利用虚拟化技术，为园区内各企业提供高效、集约的云服务平台。这一切制约了园区的管理与生产的有效性与可持续发展。因此园区现有的数据中心在定制化与增值服务方面还存在着较大的发展空间和潜力。

2.2 顶层设计系统化不高 应用创新难发挥效益

目前园区内各企业或公司都在积极开展信息化、数字化、智能化建设，但由于缺乏顶层设计，各个企业过分强调数据的安全性和运营的特殊性，条块分割，各自为战。突出表现为计算机网络自成体系，业务系统封闭运行，从物理层面将数据孤立开来，信息资源的开发利用重复建设却没有提到应有高度。导致公共数据难以互联互通，园区内信息集成共享度不高，用户感知度较差等问题。尤其是大型的公共数据库和主题专用数据库等商业性的信息资源开发滞后，社会可利用的信息资源更加不足；另外，公共基础数据采集、共享、交换、维护、储存、利用和发布的规范和标准尚未建立，信息资源的开发和利用缺乏有效的激励机制。

2.3 数据安全风险需强化 产业运营管理效率低

智能时代给网络安全带来的挑战是全方位的。大数据技术的出现，使得现代社会的信息安全面临新的威胁，同时也引发了信息安全领域的变革与创新。企业在网络、系统、应用和管理层面缺乏相关的安全技术和流程标准，数据在被存储、传输、计算、调用过程中缺乏高层级的安全加密系统保护，在数据安全擦除、访问控制等方面缺乏资金投入与严格的管控。数据安全核心技术更是受制于人，导致全局性的安全隐患。

众多开发商在建设发展过程中很少顾及园区产业的未来运营管理，园区产业没有整体的运营规划及智慧监测，忽视了产业运营的服务，缺乏智能化的载体和平台。强建设弱运营是当前开发园区的通病。

3 智慧园区建设目标

智慧化转型是解决传统园区痛点的最佳选择。用智慧化的方式重新定义园区，以新一代信息基础设施为基础，以智能化应用为建设目标，促进园区内技术融合、资源共享、业务协同，打造安全可靠、实时反馈的创新服务平台。全方位重塑园区安全、效率、成本和体验；重塑园区管理运营模式，推进经营机制变革；重塑园区业务部署模式与商业模式深度融合，通过协同创新来实现业务价值和能力。

为此智慧园区的建设目标应该是[4]：

3.1 建立园区建设“智慧”法则

智慧园区的建设需要以人为本，全面感知、内生发展，要注重通过“智慧”的基础设施、公共服务体系和政务服务建设，将人、物、事件等相关信息进行全面感知与互联，形成智慧的泛在信息源，提升产业园区的内部管理水平和创新能力，实现自我适应调节、优化和完善，为企业创造良好的可持续发展的环境。

3.2 提供园区“定制化”服务

招商引资的多样性决定智慧园区的建设需要针对不同的服务对象提供差异化、个性化的服务内容。需要有效整合产业园区内、外各种资源，汇聚各类创新要素，构建创新氛围，最终形成高效、活力的创新生态系统，实现园区管理者、企业公众的紧密联结，从而提升产业园区对企业和人才的吸引力和凝聚力。

3.3 构建综合的“智能”服务体系

智慧园区是建立在园区数字化基础之上的智能化管理和运营方式，需要将智能技术如物联网、5G技术、大数据、人工智能等融入到园区的运营管理中，建立共享智慧园区网络架构体系，打造园区智慧云服务平台，提升智能化管理服务水平；需要注重内容的多样性、鲜活性、可视性和互动性，将园区企业、服务提供商、应用提供商等各方优势资源加以整合，以信息化、智慧化的方式助力园区的可持续发展，提升园区的经济效益、品牌效益和社会效益。

4 智慧园区顶层设计规划

顶层设计对智慧园区建设至关重要。运用顶层设计方法，自上向下，从智慧园区建设战略目标出发，确定智慧园区建设的总目标，有效指导园区开展智慧园区信息化规划及建设工作，对园区基础设施、智能控制系统、支撑平台、应用服务、管理保障和安全保障进行统一规划和建设。

4.1 总体框架

智慧园区的体系架构从园区信息化整体建设考虑，以通信和信息技术为视角，提出了所需要具备的四个建设层次和三个支撑体系，横向建设层次的上层对其下层具有依赖关系；纵向支撑体系对于四个横向建设层次具有约束关系[1]。

图1 智慧园区体系架构

4.2 总体框架描述

4.2.1 基础设施层

建立园区底层的感知设备及传感器网络，通过无线、有线、移动通讯等手段，实现对园区范围内基础设施、环境、建筑、安全等方面的识别、信息采集、监测和控制；以满足对园区人、事、物的智能感知[1]。

（1）市政基础设施[2]

图2 市政基础设施

市政基础设施是指园区红线以外的道路交通、能源供给、通讯网络等；但对于智慧园区来说，更关注的是电信运行商能提供高速、安全、优质的宽带网络服务，能提供稳定优质的移动通信网络园区深度覆盖等。

（2）信息基础建设[3]

信息基础设施参照智能建筑设计标准对智能化系统工程的分类，包括信息化应用系统、智能化集成系统、信息设施系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、机房工程等。

基础设施层是智慧园区建设的重要部分。基础设施层主要实现对园区的建筑物、车辆、人员、设备、环境、安防信息进行采集，并对相应的数据进行封装、调度，为用户提供信息接入服务。致力于在智能安防部分将园区建设成为“可见，可知，可管”的全方位、无盲区立体安全防护系统；通过视觉识别及访客预约系统对园区内人流、物流进行合理疏导，做到通行安全快捷、顺畅无忧。在智能环境方面，通过对园区内所有公用机电设备的远程监控，配合公共区域的各类传感器，实现对园区内所有空间的环境可知可控，最大化的利用自然光照、温湿度、风力等因素保障办公生活环境的舒适，从而降低能耗，使园区实现绿色可持续发展。在智能生活部分，通过安防、广播、电视、无线对讲、环境、餐饮、充电桩等多种智能化系统的共同协作，实现园区内办公人员的生活便利与舒适，同时为园区物业管理提供高效的管理辅助手段。

图3 信息基础设施

随着新技术的发展，越来越多的基础设施层终端系统转型升级。智慧化转型后的基础设施层多种系统将由云化的应用，少线化/无线化的IP网络以及智能化终端构成，借助边云协同、IPv6、边缘计算、安全认证等技术，实现安全可靠的链接、高效节能的运行和管理[1]。

端侧设备智能化趋势：例如摄像头目前已经从单一的视频采集发展到智能化人员分析、行为分析，特别是在工厂车间，对于人员进入危险区报警、是否按标准佩戴安全帽、人员在某个工序是否动作标准、中间件是否符合要求等等，起到了很大的作用；门禁设备支持多种采集手段（刷脸、刷卡、刷二维码、NFC等）、测温等；园区的路灯、井盖、垃圾桶等可以通过新技术引入进行自动控制、自动监测的系统。

端侧设备连接IP化、无线化趋势：终端智能化设备接入到IP网络中对企业的物联网提出了此类智能设备网络连接安全、可靠性要求，以及与办公业务、生产业务隔离等要求。

平台云化管理趋势：基础设施系统的平台从本地应用系统变为云化的管理平台，支持海量的分布式物联设备的接入、管理，权限的统一管理，实现万物互联、多端互联，建立全链接的智慧园区数字化场景，提升园区数字化管理和公共服务，提升园区的经济效益。

火灾自动报警系统的趋势：将通过云边协同、IPV6通讯的ICT技术，实现早期探测和自动报警。烟感终端支持可视化手段对现场火警精准判断，实时联动消防、监控、人员热力，实现告警视频复核和及时处置，实现声光报警及广播系统的精准疏导，极大提升安全管理水平和工作效率。

4.2.2 网络传输层

智慧园区的网络传输层连接物联感知子系统和设备终端，网络传输设施建设包括园区物联网、园区专网、移动通信网、园区机房和网元节点等。

网络传输层应充分利用当前成熟的网络设施组网技术、自动交换光网络、智能全光网络、5G信息通讯等技术，构建光传输为核心的融合网络，并与云计算、大数据、人工智能、虚拟增强现实等技术深度融合，实现光层多种业务形式的接入，新型业务的开发和提供，并为以传感和数据采集为目标的应用场景提供超千亿连接支持能力，为园区用户提供无缝的高速业务、快速动态带宽分配、极高数据传输速率和流量密度、毫秒级端到端时延等体验，使网络传输层由信息传输层向业务盈利层转变。

4.2.3 园区数字平台层

智慧园区数字平台是实现园区智慧化的核心。向下汇聚基础设施层的各类智能前端子系统，对其数据信息进行整合、挖掘、分析与处理，实现集约共享、信息整合重用的功能；向上支撑合作伙伴创新应用开发，实现园区的“数据融合、状态可视、业务可管、事件可控”，为园区使用者提供更优质的服务体验，为园区运营者提供持续卓越运营的能力，进而创造更大的经济与社会价值。

在此平台上，需要根据园区业务及管理等需求，通过数据接口，同政府、银行等外部系统进行数据交互。

根据园区管理和业务发展需求，建设统一数据库，实现园区数据自治；并支持多类型的数据源转换与连接，包括结构化数据、非结构化数据、视频、音频等；实现数据共享、数据备份与数据迁移的功能；建立数据访问限制的措施，确保数据访问权限等。

园区根据自身发展情况，可通过自建或采用第三方云服务商的方式实现云计算平台，云计算平台主要提供：IaaS云服务、PaaS云服务、SaaS云服务。

采用大数据技术，建设集数据采集、存储、计算、挖掘、管理和展示等功能于一体的大数据平台。围绕园区主题进行数据建模和挖掘分析，为园区提供真实有效的数据支撑。

采用地理信息支撑技术，基于园区基础地理数据库，实现园区地理信息的服务发布、共享交换等功能。提供园区地图浏览、地名查询定位、路径分析等在线地理信息服务功能，为园区应用提供统一地理信息服务。

4.2.4 智慧应用层

智慧应用体系是智慧园区建设重要的部分，也是提升园区管理服务能力和生产生活环境的重要构成。智慧应用体系可分析、整合园区核心系统的各项关键信息，从而对民生、环保、公共安全、服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。

园区智能运营中心是智慧应用体系的“神经中枢”。通过对园区运行和管理过程中产生的数据，如政府数据、企业数据、互联网数据、物联网数据等，将数据按主题、定制化需求，成体系地加以分析研判，为各企业管理者提供智慧化、精细化管理决策依据。并融合园区应用，实现园区的状态可视、作业可管、运营可控，最终实现智慧园区的数字化运营目标。

4.2.5 系统运维体系

运维体系设计服务可以从策略、组织、流程、工具等多个方面评估现状和未来预期之间的差距，以工具、流程为着力点，实现运维的规范管理；以管控为支撑，实现过程的实时监控；运维过程中应严格按照运维方案，调度运维资源，建立运维台帐，优化运维开展工作。

4.2.6 系统运营体系[1]

园区运营主要是围绕业务、用户场景而开展的计划、组织、实施和控制等活动；即是对用户运营、业务运营的质量指标、效率指标、成本指标、体验指标、收益指标的管理，也是对运营的系统化、数字化的度量数据的采集、数据分析，为园区运营调整、园区企业发展提供支撑，最大程度发挥园区应用的使用价值，通过持续使用获取更多的运营收益。

4.2.7 系统安全体系

园区应建立保障智慧园区安全运行以及保障智慧园区建设的相关设施、平台和应用的安全，主要包括园区安全管理和信息安全管理。借助新一代云计算、物联网、决策分析优化等信息技术，对现有互联网技术、传感器技术、智能信息处理等信息技术高度集成，构建集监测、分析、整合以及智慧响应为一体的安全体系。其中园区安全管理通过园区的智能安防系统解决。信息安全管理根据相关安全要求和自身业务特点，建立一套基础增强、重点防范的安全防护体系。按照安全防护体系从网络边界环境、主机计算设施、对外应用服务和数据信息资源四个层面进行安全防护设计，提供访问控制、安全审计、恶意代码防护、身份鉴别、网络异常行为检测等安全功能和服务。

5 智慧园区价值体现

运用5G、AI、云计算、物联网、GIS、BIM、移动互联等新ICT技术，解决传统园区长期面临的“服务体验差、综合安防弱、运营效率低、管理成本高、业务创新难”等痛点，为客户提供更好的服务感知，助力企业用户通过数字化转型实现创新发。

以运营方为中心，通过平台与应用连接政府、企业、公众，实现园区运营数字化管理。

通过产业生态构建与园区大数据沉淀，打通产业链，完善服务链，实现更透彻的感知和度量、更全面的互联互通、更完善的服务体系、更深入的智能洞察、更精准的预测与决策园区，从而打造园区价值最大化。

6 总结

智慧园区的建设需要采用统筹规划、分步实施、集约共享的原则，在建设中要充分考虑智慧园区系统的可拓展性、智能性、高效性和生态化。从系统的基础设施层、应用层、业务建设、运营管理等方面进行解析和融合，结合新一代物联网技术、云计算技术、SOA技术、数据库技术、数据挖掘技术、智能处理技术等，将相关资源形成紧密联系体，为企业打造平台集约化、应用智慧化、运营简单化和环保生态化的信息支持服务，以获得高效、协同、互动的整体效益。