智慧園區建設關鍵技術研究

李進昭 許鳳

摘要：“智慧園區”是建設“智慧中國”的重要組成部分。為了探討如何建設“智慧園區”，本文選取地理信息系統技術、物聯網技術、云計算技術及BIM技術四項園區建設的關鍵技術，對這些技術的應用原理、手段等進行了研究分析，最后提出了建設“智慧園區”的技術應用建議。本文結論對國內園區建設具有指導意義，為之后的智慧園區相關課題研究提供技術支持及決策參考。

Abstract： "Smart Park" is an important part of building "Smart China". In order to explore how to build a "smart park"， this paper selects the key technologies of the four parks of GIS technology， Internet of Things technology， cloud computing technology and BIM technology， and studies and analyzes the application principles and methods of these technologies. Finally， it puts forward the technical application suggestions for building a "Smart Park". The conclusions of this paper have guiding significance for the construction of domestic parks， and provide technical support and decision-making reference for the research of related topics in the smart park.

關鍵詞：智慧建設；園區建設；園區服務平臺；關鍵技術

Key words： smart construction；park construction；park service platform；key technology

中圖分類號：TU72 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0260-02

0 引言

“智慧園區”及“智慧建設”是建設“智慧中國”的重要內容。利用智慧技術發展園區，提高建設水平，加強其關鍵技術的研究非常重要。一般來講，我們把在園區建設過程中，通過應用3D建模技術、現代網絡技術、物聯網技術、云計算等技術所建立的可以進行智能決策和優化方案的項目建設環境稱之為智慧建設。本文主要對建設智慧園區四項關鍵技術進行實用性研究分析，分別為地理信息系統技術、物聯網技術、云計算技術與BIM技術，為后續的課題研究提供技術支持與決策參考。

1 地理信息系統（GIS）技術

地理信息系統（GIS）是在采集部分或整個地球表層（包括大氣層）空間地理信息數據的基礎上，對地理信息數據進行儲存、管理、模擬及運算分析等操作的空間信息系統。

園區中GIS的應用主要以GIS與空間分析及建模技術的結合為主。近來，GIS技術正在研究如何將GIS與空間及建模技術結合，以便更深的挖掘GIS技術的應用。目前這種結合主要分為兩種思路：一種是將GIS作為大數據環境系統，需要如更精確數據搜集與分析技術結合，提高GIS對空間對象地理信息數據的歸納、統計及分析。另一種思路則認為GIS作為空間地理信息系統，需與空間模型技術結合，建立一體化地理信息模型，提高GIS的直觀性，方便GIS在更強理論環境中進行模擬。

針對園區建設的應用，可以通過應用GIS與建模技術的結合，在園區智慧建設管理上提供以下幾個方面的輔助功能：園區空間結構規劃；園區交通規劃；園區內在建工程分析；園區內空氣質量區域分析；園區內質量問題多發區的分布等。

2 物聯網技術

物聯網指的是在物品與物品之間實現信息交換及通信，以嵌入式智能技術、短距離通信技術、微機電技術為基礎的物聯網技術是“智慧園區”及園區指揮建設的核心技術。

通過一些先進的感知及信息傳說處理技術，如RFID、WSN、云計算、傳感器等，可以在園區公共安全、信息化管理、生態節能控制、配套管理等領域建立物聯網，實現相關對象的實時監控與管理，有利于管理操作的精細化與智能化。

物聯網可以對園區內配套公共設施的使用情況進行監測，提醒管理人員進行重點維護，達到節省人力資源的目的。例如，自動檢測園區內垃圾桶的容量變化，在垃圾桶即將投滿時提醒管理人員進行清理。還比如，自動檢測停車場的車位變化，指引車輛進入空余車位。物聯網在園區配套的運維上有很大的潛力。

3 云計算技術

云計算不再是通過單一計算機或服務器進行計算，而是通過整合大量分布式計算機的計算資源，將計算壓力進行分配，以達到效率運算的目的。但是由于其通過互聯網進行連接，對各分布式計算機的同步及運算整合提出了更高的要求。

云計算在園區內的應用，一方面可以對物聯網、GIS提供強有力的支撐，可以使其更加龐大，信息更加全面。另一方面，可以與BIM模型等結合，對園區建設過程中的決策進行模擬并給出相關建議。例如：可以計算園區內新建單體對周邊建筑的光照影響，或者對建筑物施工階段的設計變更進行模擬，方便管理者的決策。

云計算應用于園區管理方案，國內已有過相應的探討，通過在IaaS虛擬服務器中部署各類數據庫，以實現各數據庫安全訪問；結合PaaS的數據庫訪問控制及交換服務，可以整合數據庫資源，建立各類數據間聯系；另外，通過SaaS的軟件開發，可以建立其他智慧管理方案。具體到云計算平臺的搭建方式，以下兩類具備較高的可行性：

一是在園區內由運營維護單位建立專門的私有云平臺，該平臺只供園區使用，且由園區進行運維。此平臺對安全性的要求較低，但可以保證數據直接存放與園區內，方便調取。

二是直接租賃大型云平臺中心的計算資源，由平臺中心服務商直接提供相關服務。此平臺直接由平臺服務商進行維護，具有較高的安全性能，但平臺實際儲存于園區之外。

4 BIM技術

建筑信息模型（BIM）是將建筑工程項目各項參數及相關信息整合入3D建筑模型內而建立的模型，具有五大特性：可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性。其不僅是數字信息的集成與查閱，還可以利用相關建筑模型進行模擬施工、運營等，同時可以對建筑信息進行集成管理，使建筑工程在其整個進程中效率提高、風險降低。

BIM作為實現智慧建設的重要工具，在“智慧園區”的建設中，具備以下優勢：①BIM的展現形式為3D可視化模型，具有層次結構并直觀易于理解。模型中整合了全面的項目建設及管理信息，不僅可以進行虛擬建造等模擬，還可以對各種外界環境下建筑的各項性能進行分析計算。

②BIM中整合了幾乎包括工程建設過程中材料、結構體系、節能等全部信息，并且可以一直進行更新或補充。且BIM在施工結束后可以繼續應用在運營維護階段，避免了資料的缺失等。

③BIM為所有參建單位提供了協同工作的平臺。各參建單位均可對BIM模型中的信息進行查閱或補全。同時，通過BIM，可以實現各參建單位的實時互通，提高了效率，并降低了出錯的概率。

④BIM可以與物聯網進行整合，物聯網收集到的信息可以整合進BIM，提高BIM模型的信息全面性，同時BIM也可以對物聯網進行模擬優化，指導物聯網在園區內的布置安放，共同發展。

⑤BIM與智慧園區核心技術——GIS具有互補性。BIM可以為GIS提供可視化的建筑信息模型，便于GIS收集建筑信息并進行特定的空間分析計算。同時GIS可以為BIM模型提供更精確地地理信息位置，使BIM模型更直觀與精確。

5 應用建議及結論

綜上所述， GIS技術、物聯網技術、云計算技術、BIM技術均可“智慧園區”的建設中發揮作用。現階段國內對上述技術均已具備一定的研發基礎和產業化能力，其中部分已經在交通、醫療、公共配套等領域得到廣泛應用，可以進一步用于園區建設和管理上。

BIM技術是智慧園區及智慧建設的基石。只有通過BIM技術，園區的建設與管理才能以可視化的方式進行。通過集成GIS、物聯網、云計算等技術，BIM技術可以輔助管理方與各參建方進行決策模擬、虛擬建造、方案優化等工作。建立項目全生命周期的BIM集成平臺，是實現園區智慧建設和管理的關鍵。

建設智慧型園區是未來各類經濟園區發展的方向，實現園區的智慧建設及管理需要建設一個智能化的園區服務平臺，此平臺需要協調應用多種理論和技術，更全面、更有效、更快捷、更智慧的將園區建設及管理的各個層面有機結合起來，實現園區智慧化發展。

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