“智慧園區”的模塊化設計與實現

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司 朱 崢

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“智慧園區”的模塊化設計與實現

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司 朱 崢

【摘要】隨著國家信息化進程的不斷推進，產業園區信息化建設也逐漸由早期的“網絡化”、“數字化”向更高層次的“智慧化”過度。“智慧園區”的設計需要體現系統化、結構化的理念。本文提出基于模塊化的“智慧園區”設計理念讓“智慧園區”的架構更為清晰，并擁有更為靈活的可擴展性。

【關鍵詞】智慧園區；模塊化設計；信息化

1 引言

產業園區是推進現代化建設的產物。園區為科學配置土地資源、合理調整經濟布局、有效改善投資環境、積極引導產業集聚、全面提升產業能級發揮了重要作用，日益成為支撐經濟發展的重要增長點。

隨著國家信息化進程的不斷推進，產業園區的信息化程度也在不斷加強，越來越多的信息以數字化的形態呈現，園區信息化建設也逐漸由早期的“網絡化”、“數字化”向更高層次的“智慧化”過度。“智慧園區”是園區信息化發展的高級階段，通過將政府、園區、產業有機的整合為一體，實現更透徹的感知、更全面的互聯互通和更深入的智能化。目前，我國的“智慧園區”建設缺乏完整、科學的標準體系，合適的運行管理模式以及有效規劃從而導致重復建設和信息孤島的產生。建設完成后的效果也與建設初衷存在較大的差異。為此，本文提出了基于模塊化的“智慧園區”設計理念，通過模塊化的設計讓“智慧園區”的架構更為清晰，并擁有更為靈活的可擴展性。

2 模塊化設計概述

2.1 模塊化理論

模塊的概念最早在建筑行業中通過將建筑按照功能分成可以自由組合的建筑單元的概念被提出，此時的模塊化強調獨立的個體在幾何尺寸上可以實現連接和互換。隨后，模塊被引入機械制造業以及計算機軟件業，通過與產品的功能聯系在一起，模塊具有了明確的功能定義特征、幾何連接接口以及功能輸入、輸出接口特征。

模塊是構成產品的一部分，具有獨立功能，具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出接口的通用獨立單元，相同種類的模塊在產品族中可以重用和互換，相關模塊的排列組合就可以形成最終的產品。所謂模塊化，就是從系統觀點出發，研究產品（或系統）的構成形式，用分解和組合的方法，建立模塊體系，并運用模塊組合成產品（或系統）的全過程。

2.2 模塊化設計的特點及目標

由于方案的制訂是依賴于客戶需求的不同而變化的，同時產品模塊的劃分必須考慮多方面的不同需求，所以產品的模塊化設計必須結合實際情況，沒有一成不變的解決方案。因此理解模塊化設計的特點對于利用模塊化達到的目的就顯得十分的重要。

模塊化設計特點主要包含以下三個方面：

（1）模塊化設計讓組成部件具有獨立的功能。

模塊化設計避免了由于部件的設計更改會影響到產品的多個功能，降低了產品的復雜程度并提高了部件的重用度。

（2）模塊化設計要求模塊之間具備一致性接口。

為了提升模塊化設計的可擴展性，實現同類模塊之間的互換，嚴格的尺寸接口和輸入輸出接口的定義是必須的。

（3）模塊化設計中模塊構成具有一定的層次。

為了降低設計的難度，應將產品進行模塊化分解，模塊可以包含子模塊，并由子模塊相互作用構成模塊的功能并最終保證系統功能的實現。

通過模塊化設計，可以在以下幾個方面得到有益的：

（1）通過模塊的組合配置，可以創建不同需求的產品，滿足客戶的定制需求。

（2）相似性的重用，既可以重用已有模塊和已有設計經驗，也可以重用整個產品生命周期中的各種資源。

（3）減少產品工程復雜程度，因為模塊是產品部分功能的封裝，產品設計人員使用具體模塊時根本不用關心內部實現，可以使研發人員更加關注頂層邏輯，提高產品工程管理質量和產品的可靠性。

3 “智慧園區”模塊化設計與實現

“智慧園區”總體系統架構采取層次化和模塊化的設計思想可以簡要描述為“二部分、五層次”。

（1）兩部分：從系統整體來看，“智慧園區”由兩個頂層模塊構成，分別為信息基礎設施和信息應用平臺。信息基礎設施是園區信息化建設的基礎，為信息提供存儲、傳輸和交換的平臺；信息應用平臺基于信息基礎設施為園區內政府、企業以及員工提供相應的信息化服務。信息基礎設施建設結合不同的需求可分為政府、產業、民生三個領域用于面向園區各個主體（園區管理機構、企業、員工等）。信息應用平臺也相應的衍生出政府、產業、民生、其他四類推動信息基礎設施建設的引擎。

（2）五層次：“智慧園區”兩大模塊可細分為為五層次的架構體系，其中信息基礎設施包含物理基礎設施以及邏輯基礎設施兩層，信息應用平臺包含公共信息平臺、業務平臺、業務子系統三層。

“智慧園區”模塊化設計

物理基礎設施是“智慧園區”建設的基礎，為數據管理、存儲、傳輸、交換提供公共物理承載平臺。其中傳輸包含光纜網、移動網、集群網、衛星通信等多種物理路徑，管理、存儲、交換主要由數據中心機房的服務器、交換機以及存儲設備提供。

邏輯基礎設施基于物理設施搭建，提供數據邏輯承載平臺，主要包含IP承載網、物聯網（傳感器）網絡、專用通信網，云服務平臺（云計算、云存儲）以及智能支撐網等，并向信息應用平臺提供統一的協議、接口。

公共信息平臺是“智慧園區”模塊化設計的關鍵，通過統一的信息化平臺整合供需各方的信息，體現了“資源匯聚、共享協同”的設計理念，主要包含了數據服務、數據交換、運行維護管理和目錄管理等多個子系統。其首先通過資源和信息的互聯互通實現效率最大化；其次根據實際需求進行應用模塊的增減和拆分，實現定制化和即插即用。

業務平臺是基于公共信息平臺搭建的，并由公共信息平臺提供統一可編程接口。根據參與各方的需求實現高度可定制化。可分為內部管理平臺、綜合服務平臺、安全防范平臺、節能減排平臺等多種平臺。其中內部管理主要面向政府和園區管委、綜合服務平臺主要面向

企業和員工，安全防范和節能減排主要作為輔助服務類平臺。

業務子系統可以看做業務平臺的子模塊，可根據投資和用戶需求自行定制并增減，最終實現各業務平臺所要達到的建設目標。

4 “智慧園區”模塊化設計舉例

5 總結

通過模塊化設計賦予了“智慧園區”高度的可擴展性，其中最關鍵的應用在于公共信息平臺的引入。園區公共信息平臺是園區數據公共進出通道，為園區政務專網和各類智慧應用提供基于園區公共數據庫的數據服務、信息承載服務以及數據挖掘服務。隨著工業化、信息化“兩化融合”的不斷深入以及國家“互聯網+”戰略的持續推進，越來越多的“智慧”將出現在我們的工作與生活中。通過運用模塊化的設計思路，可以將復雜的問題系統化、結構化，有效推進信息化的應用水平。

參考文獻

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