郭志彪，阮健生

（1.中國(guó)移動(dòng)粵港澳大灣區(qū)（廣東）創(chuàng)新研究院有限公司，廣東 廣州 510623；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司，廣東 廣州 510623）

0 引 言

隨著信息化技術(shù)水平的不斷提高，智慧城市已逐漸與我國(guó)的民生領(lǐng)域產(chǎn)生了越來(lái)越緊密的聯(lián)系，直接關(guān)系到大眾的生活以及社會(huì)的生產(chǎn)。由于智慧園區(qū)本身具有較高的系統(tǒng)性，所以其整體的建設(shè)目標(biāo)也相對(duì)較為復(fù)雜。例如，要通過(guò)建設(shè)智慧園區(qū)有效整合分散信息資源，切實(shí)提高決策信息的精準(zhǔn)性，促使信息能夠得到更優(yōu)化的展現(xiàn)，切實(shí)解決數(shù)據(jù)不流通的問(wèn)題[1-5]。為保證智慧園區(qū)建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要對(duì)園區(qū)信息平臺(tái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在把握其需求的基礎(chǔ)上，打造完善的設(shè)計(jì)框架。

1 物聯(lián)網(wǎng)角度下智慧園區(qū)信息平臺(tái)的需求分析

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施需求分析

基礎(chǔ)設(shè)施需求可劃分為駐地網(wǎng)絡(luò)需求和無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)需求。針對(duì)駐地網(wǎng)絡(luò)需求，由于智慧園區(qū)的規(guī)模相對(duì)較大，所以其主干網(wǎng)的特點(diǎn)也較為豐富，例如有著較為嚴(yán)格的傳輸容量要求，整體的高效性、安全性、穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng)等。為充分體現(xiàn)主干網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，需要融合光纖寬帶，以確保所有的數(shù)據(jù)都能夠順利進(jìn)入到信息平臺(tái)[6]。主干網(wǎng)中包括公網(wǎng)、專網(wǎng)以及私網(wǎng)，而其也形成了不同的傳輸需求。例如，公網(wǎng)對(duì)于相關(guān)技術(shù)及運(yùn)營(yíng)要求較為嚴(yán)苛，需要在園區(qū)內(nèi)部形成標(biāo)準(zhǔn)且完善的網(wǎng)絡(luò)體系；專網(wǎng)的傳輸需求集中于要有光纖網(wǎng)絡(luò)提供支撐，以便于能夠順利地實(shí)現(xiàn)智能化服務(wù)；私網(wǎng)傳輸需求在于要具有單獨(dú)的局域網(wǎng)，并且局域網(wǎng)也要以光纖網(wǎng)絡(luò)作為支持，形成有效的匯聚。

對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸需求，可劃分為互聯(lián)網(wǎng)WLAN 和無(wú)線傳感網(wǎng)兩部分。前者的需求在于能夠提供無(wú)障礙、無(wú)死角的信息交互服務(wù)，后者的傳輸需求在于能夠構(gòu)建更加完善且全面的采集點(diǎn)，以便于及時(shí)地定位風(fēng)險(xiǎn)并防范風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 信息化處理需求分析

第一，綠色環(huán)保服務(wù)。在智慧園區(qū)建設(shè)過(guò)程中，須緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，貫徹綠色環(huán)保相關(guān)理念，立足于這一理念，精準(zhǔn)獲取環(huán)境動(dòng)態(tài)信息，如濕度信息、溫度信息及有害氣體的濃度信息，然后對(duì)信息進(jìn)行有效地傳遞和處理。若發(fā)現(xiàn)其中存在異常情況應(yīng)及時(shí)控制，而這對(duì)于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)有較為嚴(yán)格的要求。第二，高效快捷。這一需求主要對(duì)應(yīng)著智慧園區(qū)內(nèi)的人工管理。智慧園區(qū)運(yùn)行過(guò)程中，需要以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為基礎(chǔ)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)內(nèi)部的運(yùn)行情況，并及時(shí)地以信息化手段對(duì)障礙進(jìn)行控制，促進(jìn)園區(qū)內(nèi)物流、車輛、人員流通。

2 物聯(lián)網(wǎng)角度下智慧園區(qū)信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法

2.1 大數(shù)據(jù)處理層的設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在智慧園區(qū)信息平臺(tái)中占據(jù)著極其重要的地位，并且其所囊括的范圍比較廣泛，類型也較為豐富，如地理信息系統(tǒng)、GPS 定位系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)所形成的數(shù)據(jù)，都可被概括為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[7]。為了更好地儲(chǔ)存、分析和管理這些數(shù)據(jù)，需要以強(qiáng)大的技術(shù)體系作為支撐。在展開(kāi)智慧園區(qū)信息平臺(tái)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要較高程度地關(guān)注大數(shù)據(jù)處理層，并選擇合適的技術(shù)體系。綜合分析來(lái)看，在設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)處理層時(shí)需要關(guān)注以下2 點(diǎn)：

第一，要做好網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的截取。智慧園區(qū)中包含著海量數(shù)據(jù)，且覆蓋范圍較為廣泛。對(duì)于海量數(shù)據(jù)，可劃分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)兩種。其中，空間數(shù)據(jù)又可被稱為GIS 數(shù)據(jù)，是園區(qū)內(nèi)部自行處理生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；非空間數(shù)據(jù)是對(duì)立于空間數(shù)據(jù)的一種數(shù)據(jù)體系，例如傳感器系統(tǒng)、視頻采集系統(tǒng)或GPS 定位系統(tǒng)所形成的數(shù)據(jù)可被劃分到這一類別。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的日益成熟，非空間數(shù)據(jù)中也融合了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)這一類別，更進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)的復(fù)雜性與繁瑣性，導(dǎo)致智慧園區(qū)信息平臺(tái)在儲(chǔ)存、管理和應(yīng)用數(shù)據(jù)時(shí)面臨著較高的壓力。但網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中包含很多具有參考價(jià)值且必要的數(shù)據(jù)，所以在構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理層設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要遵循同構(gòu)化處理思想，合理地截取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存、利用及分析。

第二，要做好海量數(shù)據(jù)的分析工作。在此期間，可采取模型處理方法。該種模式的主要操作流程為：首先，根據(jù)智慧園區(qū)信息平臺(tái)的具體需求，設(shè)定不同的空間分析模塊；而后通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析模塊，展開(kāi)系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)分析，在經(jīng)過(guò)復(fù)雜算法后做好數(shù)據(jù)的分類，以明確使用方向，以此達(dá)到良好的大數(shù)據(jù)處理狀態(tài)，促進(jìn)信息平臺(tái)的穩(wěn)定發(fā)展。

2.2 功能層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.2.1 信息平臺(tái)功能層次結(jié)構(gòu)

立足于物聯(lián)網(wǎng)視角，智慧園區(qū)信息平臺(tái)中包含著較為豐富的職能部門體系。雖然各職能部門彼此有著較為緊密的聯(lián)系，但也有著獨(dú)特的信息需求及功能需求。在開(kāi)展功能層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要先明確各功能子系統(tǒng)的特點(diǎn)，而后選擇合適的管理控制方法及管理決策方法，利用智能多系統(tǒng)對(duì)各個(gè)功能子系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)整合，使之能夠順利架構(gòu)成完整的有機(jī)體，在各子系統(tǒng)各司其職而又相互聯(lián)系的狀態(tài)下促進(jìn)信息平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行[8]。在物聯(lián)網(wǎng)角度下，智慧園區(qū)信息平臺(tái)所包含的子系統(tǒng)包括但不限于環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧交通、智慧視頻、信息處理、應(yīng)急救援以及高層管理。隨著其功能體系的日益完善，逐漸覆蓋了公共應(yīng)用程序、公共數(shù)據(jù)文件等子系統(tǒng)。

2.2.2 信息平臺(tái)主要子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在智慧園區(qū)信息平臺(tái)中包含的主要子系統(tǒng)分別為：智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)、智能物流系統(tǒng)、智能安防和預(yù)警系統(tǒng)。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需把握相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以充分體現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

在設(shè)計(jì)智能環(huán)境監(jiān)測(cè)及災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)時(shí)，需要考慮到整個(gè)智慧園區(qū)內(nèi)部的條件。一般來(lái)看，智慧園區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)供應(yīng)鏈都比較龐大且復(fù)雜。在構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測(cè)及災(zāi)害預(yù)警子系統(tǒng)時(shí)，需要確保其能夠?qū)@區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)且全面的監(jiān)測(cè)，并能夠把握各地點(diǎn)的物理數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化情況，如環(huán)境溫度變化、濕度變化、有害氣體的濃度變化等。在及時(shí)把控?cái)?shù)據(jù)的同時(shí)，利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理，而后通過(guò)大數(shù)據(jù)處理層進(jìn)行進(jìn)一步的加工，最后匯總到智慧園區(qū)的信息平臺(tái)。智能環(huán)境監(jiān)測(cè)及災(zāi)害預(yù)警子系統(tǒng)的存在，可以幫助智慧園區(qū)有效預(yù)防并控制可能產(chǎn)生的安全隱患，降低損失。在整個(gè)系統(tǒng)中共包括三大部分，分別為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)處理。其中，數(shù)據(jù)采集主要以傳感器為核心；而數(shù)據(jù)傳輸又可被劃分為兩種不同的類別，分別為有線傳輸和無(wú)線傳輸。具體操作期間，需要明確智慧園區(qū)的布局，合理地設(shè)置傳感器位置，確保各節(jié)點(diǎn)的傳感器相互形成有效連接，可全面覆蓋智慧園區(qū)，并精準(zhǔn)把握其中的動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)。完成數(shù)據(jù)采集后，可利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，而經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)需要通過(guò)有線或無(wú)線傳輸?shù)姆绞絻?chǔ)存。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在安全風(fēng)險(xiǎn)或者超出了系統(tǒng)的安全設(shè)定范圍，那么系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，便于管理者及時(shí)處理。

在設(shè)計(jì)智能物流子系統(tǒng)時(shí)，主要應(yīng)用的工具就是GPS定位或者北斗定位，以此對(duì)園區(qū)內(nèi)的車輛進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控，從而了解園區(qū)內(nèi)的交通情況。必要時(shí)，可將智能物流子系統(tǒng)與ZigBee 技術(shù)相互結(jié)合。通過(guò)這一方法進(jìn)一步提高系統(tǒng)監(jiān)控的精準(zhǔn)性，也能夠輔助管理者精準(zhǔn)掌握汽車的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)了解停車場(chǎng)的占用情況，構(gòu)建合適的指揮方案；還可利用智能物流子系統(tǒng)，及時(shí)地向車輛推送平臺(tái)決策信息，使之可以更好地配合平臺(tái)操作，避免出現(xiàn)擁堵問(wèn)題。

在設(shè)計(jì)智能安防和預(yù)警總系統(tǒng)時(shí)，需要將重點(diǎn)集中在采集系統(tǒng)、煙感系統(tǒng)、紅外系統(tǒng)以及振動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等方面，以全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控的方式對(duì)智慧園區(qū)內(nèi)的情況進(jìn)行了解，也可通過(guò)GIS 系統(tǒng)了解布控資源的分布情況及相應(yīng)參數(shù)[9]。在智慧園區(qū)管理工作中，管理人員只需要通過(guò)系統(tǒng)中所生成的地圖便可以精準(zhǔn)地查到相關(guān)部位的監(jiān)控信息與視頻圖像。若各個(gè)布控點(diǎn)產(chǎn)生了異常情況，其會(huì)自動(dòng)報(bào)警并彈出界面，以便于管理者及時(shí)查收。

2.3 園區(qū)傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

智慧園區(qū)的傳輸網(wǎng)絡(luò)是信息平臺(tái)的重要組成部分。在開(kāi)展這一部分的設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要將注意力集中在以下3 個(gè)方面：

第一，要做好有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)工作。通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)工具在智慧園區(qū)內(nèi)部建立局域網(wǎng)，以此既能夠更加穩(wěn)定地連接各個(gè)子系統(tǒng)，也能夠促使各管理部門之間和企業(yè)之間形成更加穩(wěn)定的關(guān)系，構(gòu)建完善的硬件組件框架。另外，借由有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)智慧園區(qū)信息平臺(tái)，可有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)融合，促進(jìn)數(shù)據(jù)交互，強(qiáng)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性及整體效率。除此之外，可利用有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)集群通信。必要時(shí)，智慧園區(qū)信息平臺(tái)可設(shè)計(jì)并建設(shè)無(wú)線專網(wǎng)，以此滿足移動(dòng)無(wú)線設(shè)備的相關(guān)需要。

第二，要做好視頻專線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)工作。智慧園區(qū)規(guī)模相對(duì)較為龐大，會(huì)劃分為不同的樓宇或者不同的區(qū)域，彼此之間通常需要進(jìn)行視頻通信，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)有一定的要求。因此可以通過(guò)設(shè)計(jì)視頻專線網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)滿足這一要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的視頻監(jiān)控。另外，視頻專線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)也有助于智慧園區(qū)內(nèi)部各系統(tǒng)服務(wù)的智能化發(fā)展，如交通指揮系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。相比于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)專線，視頻專線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度更高，可滿足視頻及音頻的傳輸要求。

第三，要做好集群通信的設(shè)計(jì)工作。在此過(guò)程中，可以應(yīng)用無(wú)線數(shù)字集群技術(shù)。該技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于可基本滿足智慧園區(qū)內(nèi)的聯(lián)合指揮通信要求，有助于園區(qū)內(nèi)部更好地開(kāi)展調(diào)度工作及災(zāi)害應(yīng)急工作；具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，可滿足短數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)及分組數(shù)據(jù)的傳輸要求；具備一定的語(yǔ)音傳輸功能，可滿足園區(qū)內(nèi)部的電話互聯(lián)廣播、個(gè)人呼叫及群組呼叫要求[10]。在設(shè)計(jì)集群通信系統(tǒng)時(shí)，需劃分出4 層結(jié)構(gòu)框架，分別為接入層、傳輸層、控制層以及應(yīng)用層。同時(shí)，也要對(duì)交換管理系統(tǒng)、終端系統(tǒng)基站以及無(wú)線終端系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)節(jié)，確保其內(nèi)部包含較為完善的組成體系；還要做好天線、光纜及電纜等輔助性材料的選擇及設(shè)計(jì)工作，使之能夠與各系統(tǒng)緊密相連，進(jìn)而打造完善的數(shù)字集群系統(tǒng)。

2.4 園區(qū)傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智慧園區(qū)信息平臺(tái)的傳感系統(tǒng)共包括3 個(gè)部分，分別為視頻數(shù)據(jù)采集、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集以及車輛定位數(shù)據(jù)采集。不同的子系統(tǒng)包含著不同的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

在設(shè)計(jì)視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，須著重關(guān)注園區(qū)內(nèi)的安全區(qū)域、危險(xiǎn)源監(jiān)控區(qū)域以及較容易產(chǎn)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。隨著智能化時(shí)代的到來(lái)，5G 技術(shù)、WiFi 無(wú)線通信技術(shù)也進(jìn)入到迅猛發(fā)展的階段，將其與監(jiān)控系統(tǒng)相互融合已成為該系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，也需要順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)，融合高清攝像頭以及拾音器，以此增強(qiáng)視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傳感功能；還可利用有線及無(wú)線傳輸系統(tǒng)，對(duì)傳感器內(nèi)所形成的信息進(jìn)行精準(zhǔn)處理以及儲(chǔ)存。

在設(shè)計(jì)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，需要先找準(zhǔn)采集的重點(diǎn)區(qū)域，例如污染源、人口較為密集的區(qū)域以及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域。在明確這些重點(diǎn)采集區(qū)域后須安裝相應(yīng)的傳感設(shè)備以及有害氣體濃度的監(jiān)測(cè)傳感器，通過(guò)這一方式及時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化狀態(tài)，并及時(shí)地進(jìn)行控制以及災(zāi)后救援等工作。環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用流程如下：當(dāng)完成系統(tǒng)的安裝之后，傳感器會(huì)自動(dòng)采集并傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將其上傳到處理系統(tǒng)，由處理系統(tǒng)展開(kāi)自動(dòng)化的分析運(yùn)算。若處理系統(tǒng)察覺(jué)其中存在異常數(shù)據(jù)，會(huì)立刻啟動(dòng)報(bào)警設(shè)備，并會(huì)自動(dòng)聯(lián)系異常數(shù)據(jù)所在區(qū)域的采集設(shè)備，進(jìn)一步精準(zhǔn)監(jiān)控該地區(qū)的實(shí)時(shí)變化情況，快速聯(lián)系管理人員，啟動(dòng)預(yù)警方案。若在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中災(zāi)害已然出現(xiàn)，智慧園區(qū)信息平臺(tái)也會(huì)通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)化開(kāi)啟應(yīng)急救援，并及時(shí)向相關(guān)部門報(bào)警；對(duì)于這一階段所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)記錄并儲(chǔ)存。

從車輛定位數(shù)據(jù)的采集分析來(lái)看，在我國(guó)現(xiàn)在的智慧園區(qū)中，這一系統(tǒng)相對(duì)較為完善，其中所包含的系統(tǒng)類別也比較豐富，例如國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的北斗系統(tǒng)以及國(guó)外較為常見(jiàn)的GPS 系統(tǒng)。相比于GPS 系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯，例如其能夠提供雙向功能，而GPS 只能被動(dòng)接收；它能夠更好地為智慧園區(qū)信息平臺(tái)服務(wù)，快速完成信息定位、信息傳輸?shù)裙ぷ鳎徊⑶冶倍沸l(wèi)星是在斜軌道上運(yùn)行的，即便在監(jiān)測(cè)過(guò)程中遇到了遮擋物，也能夠很好地進(jìn)行定位。因此，開(kāi)展園區(qū)信息平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要先了解現(xiàn)有終端設(shè)備的實(shí)際情況，而后可酌情選擇北斗系統(tǒng)或GPS 系統(tǒng)，必要時(shí)也可將兩種系統(tǒng)相互融合。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文立足于物聯(lián)網(wǎng)角度分析智慧園區(qū)信息平臺(tái)的需求，有助于針對(duì)性地開(kāi)展整體設(shè)計(jì)工作。在物聯(lián)網(wǎng)角度下，智慧園區(qū)信息平臺(tái)的需求可被劃分為基礎(chǔ)設(shè)施需求和信息化處理需求兩種類型。相關(guān)領(lǐng)域需要在上述需求的基礎(chǔ)上，找準(zhǔn)信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)方向，做好大數(shù)據(jù)處理層、功能層次結(jié)構(gòu)、園區(qū)傳輸網(wǎng)絡(luò)和傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，切實(shí)打造完善的智慧園區(qū)信息平臺(tái)，以助力其充分展現(xiàn)整體價(jià)值，促進(jìn)整個(gè)社會(huì)向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。