物联网角度下智慧园区信息平台设计方法研究

郭志彪，阮健生

（1.中国移动粤港澳大湾区（广东）创新研究院有限公司，广东 广州 510623；2.中国移动通信集团广东有限公司，广东 广州 510623）

0 引 言

随着信息化技术水平的不断提高，智慧城市已逐渐与我国的民生领域产生了越来越紧密的联系，直接关系到大众的生活以及社会的生产。由于智慧园区本身具有较高的系统性，所以其整体的建设目标也相对较为复杂。例如，要通过建设智慧园区有效整合分散信息资源，切实提高决策信息的精准性，促使信息能够得到更优化的展现，切实解决数据不流通的问题[1-5]。为保证智慧园区建设目标的实现，需要对园区信息平台进行合理设计，在把握其需求的基础上，打造完善的设计框架。

1 物联网角度下智慧园区信息平台的需求分析

1.1 基础设施需求分析

基础设施需求可划分为驻地网络需求和无线传输网络需求。针对驻地网络需求，由于智慧园区的规模相对较大，所以其主干网的特点也较为丰富，例如有着较为严格的传输容量要求，整体的高效性、安全性、稳定性相对较强等。为充分体现主干网的应用优势，需要融合光纤宽带，以确保所有的数据都能够顺利进入到信息平台[6]。主干网中包括公网、专网以及私网，而其也形成了不同的传输需求。例如，公网对于相关技术及运营要求较为严苛，需要在园区内部形成标准且完善的网络体系；专网的传输需求集中于要有光纤网络提供支撑，以便于能够顺利地实现智能化服务；私网传输需求在于要具有单独的局域网，并且局域网也要以光纤网络作为支持，形成有效的汇聚。

对于无线网络传输需求，可划分为互联网WLAN 和无线传感网两部分。前者的需求在于能够提供无障碍、无死角的信息交互服务，后者的传输需求在于能够构建更加完善且全面的采集点，以便于及时地定位风险并防范风险。

1.2 信息化处理需求分析

第一，绿色环保服务。在智慧园区建设过程中，须紧跟时代发展步伐，贯彻绿色环保相关理念，立足于这一理念，精准获取环境动态信息，如湿度信息、温度信息及有害气体的浓度信息，然后对信息进行有效地传递和处理。若发现其中存在异常情况应及时控制，而这对于无线传感网络有较为严格的要求。第二，高效快捷。这一需求主要对应着智慧园区内的人工管理。智慧园区运行过程中，需要以大数据分析技术为基础，精准预测内部的运行情况，并及时地以信息化手段对障碍进行控制，促进园区内物流、车辆、人员流通。

2 物联网角度下智慧园区信息平台的设计方法

2.1 大数据处理层的设计

基础数据在智慧园区信息平台中占据着极其重要的地位，并且其所囊括的范围比较广泛，类型也较为丰富，如地理信息系统、GPS 定位系统、传感器系统以及视频监控系统所形成的数据，都可被概括为基础数据[7]。为了更好地储存、分析和管理这些数据，需要以强大的技术体系作为支撑。在展开智慧园区信息平台设计工作时，需要较高程度地关注大数据处理层，并选择合适的技术体系。综合分析来看，在设计大数据处理层时需要关注以下2 点：

第一，要做好网络数据的截取。智慧园区中包含着海量数据，且覆盖范围较为广泛。对于海量数据，可划分为空间数据和非空间数据两种。其中，空间数据又可被称为GIS 数据，是园区内部自行处理生成的基础数据；非空间数据是对立于空间数据的一种数据体系，例如传感器系统、视频采集系统或GPS 定位系统所形成的数据可被划分到这一类别。随着互联网技术体系的日益成熟，非空间数据中也融合了网络数据这一类别，更进一步提高了数据的复杂性与繁琐性，导致智慧园区信息平台在储存、管理和应用数据时面临着较高的压力。但网络数据中包含很多具有参考价值且必要的数据，所以在构建大数据处理层设计方案时，需要遵循同构化处理思想，合理地截取网络数据，并储存、利用及分析。

第二，要做好海量数据的分析工作。在此期间，可采取模型处理方法。该种模式的主要操作流程为：首先，根据智慧园区信息平台的具体需求，设定不同的空间分析模块；而后通过统计分析模块，展开系统化的数据分析，在经过复杂算法后做好数据的分类，以明确使用方向，以此达到良好的大数据处理状态，促进信息平台的稳定发展。

2.2 功能层次结构的设计

2.2.1 信息平台功能层次结构

立足于物联网视角，智慧园区信息平台中包含着较为丰富的职能部门体系。虽然各职能部门彼此有着较为紧密的联系，但也有着独特的信息需求及功能需求。在开展功能层次结构设计工作时，需要先明确各功能子系统的特点，而后选择合适的管理控制方法及管理决策方法，利用智能多系统对各个功能子系统进行适当整合，使之能够顺利架构成完整的有机体，在各子系统各司其职而又相互联系的状态下促进信息平台的稳定运行[8]。在物联网角度下，智慧园区信息平台所包含的子系统包括但不限于环境监测、智慧交通、智慧视频、信息处理、应急救援以及高层管理。随着其功能体系的日益完善，逐渐覆盖了公共应用程序、公共数据文件等子系统。

2.2.2 信息平台主要子系统设计

在智慧园区信息平台中包含的主要子系统分别为：智能环境监测系统和灾害预警系统、智能物流系统、智能安防和预警系统。进行设计时，需把握相应的设计要点，以充分体现系统的应用价值。

在设计智能环境监测及灾害预警系统时，需要考虑到整个智慧园区内部的条件。一般来看，智慧园区内的生产供应链都比较庞大且复杂。在构建环境监测及灾害预警子系统时，需要确保其能够对园区进行实时且全面的监测，并能够把握各地点的物理数据动态变化情况，如环境温度变化、湿度变化、有害气体的浓度变化等。在及时把控数据的同时，利用数据传输系统对其进行处理，而后通过大数据处理层进行进一步的加工，最后汇总到智慧园区的信息平台。智能环境监测及灾害预警子系统的存在，可以帮助智慧园区有效预防并控制可能产生的安全隐患，降低损失。在整个系统中共包括三大部分，分别为数据采集、数据传输以及数据处理。其中，数据采集主要以传感器为核心；而数据传输又可被划分为两种不同的类别，分别为有线传输和无线传输。具体操作期间，需要明确智慧园区的布局，合理地设置传感器位置，确保各节点的传感器相互形成有效连接，可全面覆盖智慧园区，并精准把握其中的动态化数据。完成数据采集后，可利用数据处理系统对数据进行筛选，而经过处理后的数据需要通过有线或无线传输的方式储存。若发现数据存在安全风险或者超出了系统的安全设定范围，那么系统会自动报警，并自动调取相应的应急预案，便于管理者及时处理。

在设计智能物流子系统时，主要应用的工具就是GPS定位或者北斗定位，以此对园区内的车辆进行精准监控，从而了解园区内的交通情况。必要时，可将智能物流子系统与ZigBee 技术相互结合。通过这一方法进一步提高系统监控的精准性，也能够辅助管理者精准掌握汽车的运行状态，实时了解停车场的占用情况，构建合适的指挥方案；还可利用智能物流子系统，及时地向车辆推送平台决策信息，使之可以更好地配合平台操作，避免出现拥堵问题。

在设计智能安防和预警总系统时，需要将重点集中在采集系统、烟感系统、红外系统以及振动报警系统等方面，以全天候实时监控的方式对智慧园区内的情况进行了解，也可通过GIS 系统了解布控资源的分布情况及相应参数[9]。在智慧园区管理工作中，管理人员只需要通过系统中所生成的地图便可以精准地查到相关部位的监控信息与视频图像。若各个布控点产生了异常情况，其会自动报警并弹出界面，以便于管理者及时查收。

2.3 园区传输网络的设计

智慧园区的传输网络是信息平台的重要组成部分。在开展这一部分的设计工作时，需要将注意力集中在以下3 个方面：

第一，要做好有线和无线网络的设计工作。通过有线网络和无线网络工具在智慧园区内部建立局域网，以此既能够更加稳定地连接各个子系统，也能够促使各管理部门之间和企业之间形成更加稳定的关系，构建完善的硬件组件框架。另外，借由有线网络和无线网络智慧园区信息平台，可有效地实现数据共享及数据融合，促进数据交互，强化数据传输的精准性及整体效率。除此之外，可利用有线和无线网络展开集群通信。必要时，智慧园区信息平台可设计并建设无线专网，以此满足移动无线设备的相关需要。

第二，要做好视频专线网络的设计工作。智慧园区规模相对较为庞大，会划分为不同的楼宇或者不同的区域，彼此之间通常需要进行视频通信，这对网络有一定的要求。因此可以通过设计视频专线网络的方式来满足这一要求，实现实时性的视频监控。另外，视频专线网络的设计也有助于智慧园区内部各系统服务的智能化发展，如交通指挥系统、安保系统、环境监测系统等。相比于传统的网络专线，视频专线网络的传输速度更高，可满足视频及音频的传输要求。

第三，要做好集群通信的设计工作。在此过程中，可以应用无线数字集群技术。该技术的最大优势在于可基本满足智慧园区内的联合指挥通信要求，有助于园区内部更好地开展调度工作及灾害应急工作；具备较强的数据传输能力，可满足短数据、状态数据及分组数据的传输要求；具备一定的语音传输功能，可满足园区内部的电话互联广播、个人呼叫及群组呼叫要求[10]。在设计集群通信系统时，需划分出4 层结构框架，分别为接入层、传输层、控制层以及应用层。同时，也要对交换管理系统、终端系统基站以及无线终端系统进行适当的优化调节，确保其内部包含较为完善的组成体系；还要做好天线、光缆及电缆等辅助性材料的选择及设计工作，使之能够与各系统紧密相连，进而打造完善的数字集群系统。

2.4 园区传感系统的设计

智慧园区信息平台的传感系统共包括3 个部分，分别为视频数据采集、环境参数监测数据采集以及车辆定位数据采集。不同的子系统包含着不同的设计要点。

在设计视频数据采集系统时，须着重关注园区内的安全区域、危险源监控区域以及较容易产生安全事故的风险区域。随着智能化时代的到来，5G 技术、WiFi 无线通信技术也进入到迅猛发展的阶段，将其与监控系统相互融合已成为该系统发展的必然趋势。在进行视频数据采集系统的设计时，也需要顺应发展趋势，融合高清摄像头以及拾音器，以此增强视频数据采集系统的传感功能；还可利用有线及无线传输系统，对传感器内所形成的信息进行精准处理以及储存。

在设计环境参数监测数据采集系统时，需要先找准采集的重点区域，例如污染源、人口较为密集的区域以及火灾风险较高的区域。在明确这些重点采集区域后须安装相应的传感设备以及有害气体浓度的监测传感器，通过这一方式及时监测环境的变化状态，并及时地进行控制以及灾后救援等工作。环境参数监测数据采集系统的应用流程如下：当完成系统的安装之后，传感器会自动采集并传输监控数据，然后通过无线网络将其上传到处理系统，由处理系统展开自动化的分析运算。若处理系统察觉其中存在异常数据，会立刻启动报警设备，并会自动联系异常数据所在区域的采集设备，进一步精准监控该地区的实时变化情况，快速联系管理人员，启动预警方案。若在数据分析过程中灾害已然出现，智慧园区信息平台也会通过系统自动化开启应急救援，并及时向相关部门报警；对于这一阶段所产生的各种数据，系统也会自动记录并储存。

从车辆定位数据的采集分析来看，在我国现在的智慧园区中，这一系统相对较为完善，其中所包含的系统类别也比较丰富，例如国内比较常见的北斗系统以及国外较为常见的GPS 系统。相比于GPS 系统，北斗系统的优势会更加明显，例如其能够提供双向功能，而GPS 只能被动接收；它能够更好地为智慧园区信息平台服务，快速完成信息定位、信息传输等工作；并且北斗卫星是在斜轨道上运行的，即便在监测过程中遇到了遮挡物，也能够很好地进行定位。因此，开展园区信息平台的系统设计工作时，需要先了解现有终端设备的实际情况，而后可酌情选择北斗系统或GPS 系统，必要时也可将两种系统相互融合。

3 结 语

本文立足于物联网角度分析智慧园区信息平台的需求，有助于针对性地开展整体设计工作。在物联网角度下，智慧园区信息平台的需求可被划分为基础设施需求和信息化处理需求两种类型。相关领域需要在上述需求的基础上，找准信息平台的设计方向，做好大数据处理层、功能层次结构、园区传输网络和传感系统的设计工作，切实打造完善的智慧园区信息平台，以助力其充分展现整体价值，促进整个社会向数字化、智能化方向发展。