基于物聯網的智慧社區服務平臺實現

趙瑩德

（上海市大數據股份有限公司，上海 200041）

0 引言

建設智慧社區，是一項城市實施新型現代化治理的基礎工程。5G、大數據、物聯網等信息化技術的迅猛發展，為智慧社區的發展和建設提供了堅實的基礎[1-4]，本文將從總體架構、業務展示層、業務應用層、業務平臺層、業務子系統五個層面，重點介紹基于物聯網的智慧社區服務平臺的建設和實現，為城市社區的數字化治理及生活服務提供完整的解決方案。

1 總體架構設計

系統整體技術架構分為五層（如圖 1所示），分別是業務展示層、業務應用層、業務平臺層，信息通訊層及業務子系統層：

圖1 智慧社區服務平臺總體架構

（1）業務展示層，對應服務端口的呈現方式，包含一個C端的客戶生活服務App，一個B端的智慧社區運營管理系統。

（2）業務應用層，對應滿足客戶生活服務App、智慧社區運營管理系統的功能接口及實現，在業務展示端口可以是H5 的實現方式，也可以是小程序的實現方式，底層通過微服務向上提供接口服務。

（3）業務平臺層,是智慧社區的平臺支撐層，包括，3D GIS（Geographic Information System）平臺，AI視頻分析平臺、物聯網平臺、大數據管理平臺及集成管理平臺。

（4）信息通訊層，用于解決智慧社區ICT通訊問題，主要由移動運行商提供保障，包含5G，NB-IoT等通信技術。

（5）業務子系統層，包括建設智慧社區必要的前端智能化子系統及設備，涵蓋社區內各自分散和獨立的子系統，比如安防、人臉、消控、梯控、智能水電、人行、門禁、門鎖、車行、停車、汽車充電樁等子系統。

2 系統詳細設計與實現

2.1 系統技術選型

本系統使用SpringBoot作為后端框架，mybatis作為數據持久層框架，使用MySQL作為后臺數據庫，存儲系統數據。前端方面，移動端使用Ios、Android兩種技術，Vue、微信小程序框架，以ReactJS作為底層開發框架，用戶可以通過手機App、小程序、web頁面多種方式訪問系統。

通過使用這些技術框架，實現了智慧社區服務平臺的相關功能，并滿足各項使用指標要求，便于后期維護，系統可擴展性也較強，便于系統上線后，新增各類前端業務子系統。

2.2 業務展示層設計與實現

2.2.1 智慧社區運營管理系統設計與實現

智慧社區運營管理系統，也稱智能運營中心（Intelligent Operation Center，IOC）系統，通過連接并管理各子系統，實現社區的“一張圖”智能運營管理和調度，主要滿足以下兩類角色的需求：

（1）管理者需求：對社區重大事件的指揮調度，了解各部門的指標完成情況，對社區運營數據進行分析并實時決策。

（2）運營人員需求：一是及時掌握本部門及所負責辦理的事項及資源運行狀態；二是可視化的數據解讀支持，掌握本部門的指標完成情況；三是在處理突發事件時能夠獲取實時信息支持，比如地理定位信息和實時視頻信息等。

通過智慧社區運營管理系統，實現對社區的“人、車、設備、事件”狀態的可視、可控、可管、便捷，為社區運營以及服務提供全流程的數字化服務。如下圖所示：

圖2 智慧社區運營管理系統示例

2.2.2 客戶生活服務平臺設計與實現

智慧社區客戶生活服務平臺是社區居民一站式生活服務的入口（如圖 3所示），包含智慧停車、安全防護等C端服務功能，以滿足居民對美好生活的向往。該平臺所有的功能通過業務應用層以H5或小程序方式提供。

圖3 客戶生活服務平臺示意圖

2.3 業務應用層設計與實現

業務應用層主要包括安防管理、人員管理、交通管理、能耗管理、樓宇管理、物業管理、生活服務六大主要功能域。這些功能由微服務方式將服務接口暴露給業務展示層的智慧社區運營管理系統和客戶生活服務平臺調用，如圖4所示。

圖4 業務應用層微服務實現示意圖

2.4 業務平臺層設計與實現

2.4.1 3D GIS平臺設計與實現

3D GIS平臺實現了二維、三維地理信息展示與全場景的信息服務支撐，如圖 5所示。它具有高度還原場景、精準定位、表達直觀、無縫切換、并且可進行各種空間的分析與管理等各類功能，并為上層應用系統提供開放WEB、移動應用的GIS服務能力和應用接口，實現GIS輔助決策、底層服務支撐。

圖5 3D GIS平臺效果圖

2.4.2 AI視頻分析平臺設計與實現

視頻智能分析平臺包含視頻監控管理和視頻解析管理功能模塊。視頻監控管理實現對視頻監控的管理；視頻解析管理實現視頻解析的管理。視頻智能分析平臺建設利用云計算技術，基于公有云邊緣計算節點，建設視頻智能分析平臺，實現對底層基礎設施的統一調度、優化管理，屏蔽各類基礎設施設備的差異，構建計算集群、存儲集群、網絡集群，并提供視頻智能分析平臺IT資源的管理、調度、自動化等能力。

2.4.3 物聯網平臺設計與實現

在本論文方案中，采用華為OcceanConnect平臺作為底層物聯網平臺，如圖 6所示。其功能涵括針對各類物聯數據采集的感知設施的設備管理，并可與當前主流物聯網感知技術進行對接，同時能實現物聯管理與故障定界；此外，具備終端設備遠程升級、業務策略編排、感知數據共享等能力。感知設備通過NB-IoT/4G蜂窩網絡及物聯網專網實現采集的感知信息的傳輸，并通過平臺的應用使能社區內各智慧應用，實現物聯綜合應用服務。

圖6 智慧社區華為Occean Connect物聯網平臺

2.4.4 大數據管理平臺設計與實現

智慧社區在運營管理中會產生大量的數據，比如人的數據、車的數據、設備的數據、事件的數據等，要實現社區的數字化運營管理和客戶的精準服務，必須對這些數據進行實時或離線處理。本方案中的大數據平臺，總體架構設計是遵循面向業務和服務要求的總體架構設計理念，構建了一個具有海量信息的存儲、計算平臺，為上層業務系統提供了一個開放、高效、智能的大數據信息存儲、分析、挖掘等服務，如圖 7所示。系統架構具備良好的可擴展性，保證業務動態擴展和新業務快速上線，通過兼容Hadoop社區API，具備標準性、開放性、演進性的特點，能夠快速構筑大數據平臺能力。

圖7 智慧社區大數據管理平臺實現架構

2.4.5 集成管理平臺設計與實現

智慧社區在建設過程中，必須對原有的弱電智能化子系統進行集成,比如周界入侵防范系統、視頻監控系統、BA系統、門禁管理系統、停車管理系統、物業管理系統等，另外還需要對各類ERP系統、財務系統等進行集成，但這些系統的部署極其復雜，有些系統以邊緣子系統方式存在，有些系統部署在云平臺，還有些系統部署在客戶的私有云上，如何對這些復雜的異構系統進行集成，給我們智慧社區的建設工作帶來巨大挑戰。華為ROMA平臺提供了易部署、易上手的集成管理方式，本方案中采用華為ROMA完成各子系統的集成，以實現數據、服務、消息、設備的集成，主要包括如下核心能力：

（1）異構連接能力：可以應用程序接口（API）、消息集成（Message Integration）等多種方式集成異構數據源；（2）連接應用能力：通過消息集成和API集成等方式，實現云端與邊緣、云與云之間的應用集成，實現應用之間簡單、高效的鏈接；（3）連接數據能力：有效支持多種數據源、多目標、多種協議的數據集成；（4）連接API能力：提供全連接數字化轉型的關鍵能力，提供混合云集成服務門戶，實現API生態的廣泛連接；（5）連接物能力：實現IT與OT的有效連接，實現業務創新；（6）消息訂閱能力：在服務的基礎上，北向支持消息訂閱的方式上報事件；（7）服務管理能力：可對基于平臺的北向服務進行注冊、鑒權等多種管理。

2.5 信息通訊層設計與實現

5G、NB-IoT、LORA等新一代信息通訊技術為物聯網時代的設備連接提供了新型的組網方式，這些具有安全性高、覆蓋率強、連接數量大、低時延等特點的通訊方式，為復雜場景設備間的互聯提供了有效通訊保障，目前主流的物聯網平臺基本都支持這些組網方式。

圖8 智慧社區華為ROMA集成管理平臺

2.6 業務子系統層設計與實現

業務子系統層包括智慧社區建設過程中必不可少的前端硬件子系統和設備，是智慧社區服務的前端觸點，是客戶感知度最高、數字運營過程中非常關鍵的設備。在智慧社區建設過程中，應配置的系統包括：（1）安全防范系統，應包括周界入侵防范系統（如圖9所示）、視頻監控系統、可視化對講系統、進出口管理系統、室內安防系統、電梯監控管理系統、消防預警系統等；（2）信息通訊系統，包括信息引導發布系統（如圖10所示）、電梯五方對講系統等；（3） 物業管理系統，包括BA系統、停車管理系統、社區管理系統、智慧垃圾箱系統等等；（4）智能家居系統（如圖11所示），包括室內呼救系統、燈光控制系統、新風控制系統、空調控制系統等。這些子系統通過不同的方式進行組網，實現同業務平臺層各系統的集成，以滿足業務應用層各類功能場景的實際需求。

圖9 周界入侵防范系統示意圖

圖10 信息引導發布系統示意圖

圖11 智能家居系統示意圖

3 系統測試

系統測試主要包含四部分內容：（1）全套業務流程；（2）系統功能驗證；（3）用戶權限管理；（4）信息安全、數據安全。

經過系統測試，用戶可以通過瀏覽器、微信小程序訪問業務系統，業務流程順利，系統功能完善，基本符合預期目標。

圖12 系統運行示意圖

4 結語

建設智慧社區，既是國家推進城市治理能力現代化發展的必然途徑，又是滿足全國人民美好生活向往的重要保障。本文通過業務展示層、業務應用層、業務平臺層、信息通訊層、業務子系統層五個方面，完整地給出了智慧社區數字化的實現路徑，并提供了整套解決方案。