物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施管理平臺(tái)建設(shè)方案

文｜王佳慧 盧燕

一、技術(shù)發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體，它讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心及基礎(chǔ)依舊是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，它是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的延伸和拓展。我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入“新常態(tài)”，經(jīng)濟(jì)中常態(tài)化、結(jié)構(gòu)性矛盾凸顯、改革進(jìn)入攻堅(jiān)期，依靠增加要素投入來(lái)改善總需求的發(fā)展模式已難以為繼，需著力解放和發(fā)展生產(chǎn)力，改善供給質(zhì)量和效率，加快推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型。

2019 年，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議把推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展列為七項(xiàng)重大工作任務(wù)之首，明確提出要加大制造業(yè)的技術(shù)改造和設(shè)備更新，加快 5G 的商用步伐，加快人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。我國(guó)各地工業(yè)水平不一，推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展亟需智能制造的快速發(fā)展，推動(dòng)工業(yè)制造從單點(diǎn)信息技術(shù)應(yīng)用向全面數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化轉(zhuǎn)變。

2020年3月中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開(kāi)會(huì)議提出，5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度，在此背景下信息技術(shù)進(jìn)入新一輪革命期，驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)空間從人人互聯(lián)向萬(wàn)物互聯(lián)演進(jìn)。

二、現(xiàn)狀分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為海南數(shù)字城市建設(shè)所需基礎(chǔ)技術(shù)之一，將融入到海南數(shù)字城市建設(shè)的方方面面，如城市交通、公共安防、市政設(shè)施、環(huán)境保護(hù)、氣象服務(wù)等，屆時(shí)會(huì)部署眾多的物聯(lián)網(wǎng)感知終端，同時(shí)會(huì)建設(shè)多種多樣的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，產(chǎn)生大量的應(yīng)用數(shù)據(jù)。海南省物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施管理平臺(tái)的建設(shè)尚處于起步階段，感知基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基礎(chǔ)薄弱，各委辦局各自獨(dú)立建設(shè)管理平臺(tái)，存在條塊壁壘和數(shù)據(jù)煙囪。原有的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)主要以視頻類為主，感知類的標(biāo)識(shí)及監(jiān)測(cè)類物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)較少，且功能老舊，存在物聯(lián)感知設(shè)施資源難整合、視頻質(zhì)量差、維護(hù)不及時(shí)等問(wèn)題。根據(jù)調(diào)研，我省各委辦局建設(shè)和使用感知設(shè)施類型如下：

（1）無(wú)需移動(dòng)性，小數(shù)據(jù)量，對(duì)時(shí)延不敏感的感知終端，例如農(nóng)林牧漁監(jiān)控、家畜監(jiān)控、環(huán)境污染監(jiān)控、河流流速監(jiān)控、消防類設(shè)備監(jiān)控等。

（2）無(wú)需移動(dòng)性，大數(shù)據(jù)量（上行），需較寬頻段的感知終端，例如工地監(jiān)管、車流感知等。

（3）移動(dòng)性強(qiáng)，需執(zhí)行頻繁切換，小數(shù)據(jù)量的感知終端，例如可穿戴類設(shè)備、遠(yuǎn)程心電圖、遠(yuǎn)程B超等。

三、業(yè)務(wù)需求

智慧農(nóng)業(yè)、智慧水利、智慧城市、無(wú)人駕駛、智慧家居、遠(yuǎn)程醫(yī)療等應(yīng)用，依靠海量的物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施得以實(shí)現(xiàn)，改變了人們的生產(chǎn)方式和生活方式。面對(duì)全域全場(chǎng)景的感知設(shè)施和感知數(shù)據(jù)，需要快速建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)的設(shè)備接入、數(shù)據(jù)清洗、整合、存儲(chǔ)功能外，還需研究構(gòu)建城市感知數(shù)據(jù)模型，從城市運(yùn)行管理的業(yè)務(wù)邏輯出發(fā)，基于城市感知數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)感知數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值管理以及感知智能分析服務(wù)等相關(guān)功能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，更好地發(fā)揮感知基礎(chǔ)設(shè)施及感知數(shù)據(jù)在智能城市中的作用。要求平臺(tái)能具備信息的可交換與可共享性（所有數(shù)據(jù)應(yīng)是基于感知物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)各子集間業(yè)務(wù)協(xié)同可交換和可共享的）、信息的準(zhǔn)確性（信息的數(shù)字化、加載、管理、查詢、發(fā)布及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果應(yīng)是準(zhǔn)確可信的）、處理速度（要保證更新信息的及時(shí)獲取、處理、入庫(kù)與發(fā)布）、查詢速度要求（由于系統(tǒng)的信息量大，并且信息的增長(zhǎng)速度快，須有合理的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和檢索算法，以保證終端使用的響應(yīng)速度）。

物聯(lián)網(wǎng)感知管理平臺(tái)建成后，各類感知數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一采集、匯聚、融合、共享、分析，從而給各個(gè)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)使用。各行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)以后將無(wú)需獨(dú)立建設(shè)行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)。管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)海量感知數(shù)據(jù)的匯聚清洗、融合分析，為數(shù)字孿生城市的建設(shè)提供鮮活實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、物聯(lián)主題數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)。管理平臺(tái)為感知終端提供數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析處理和轉(zhuǎn)換、OTA固件升級(jí)等基礎(chǔ)功能，以及應(yīng)用延伸、業(yè)務(wù)邏輯定制化、霧計(jì)算、智能決策等進(jìn)階服務(wù)， 賦予創(chuàng)新商業(yè)模式，凝聚產(chǎn)業(yè)生態(tài)，助力產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型。

四、建設(shè)方案

物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施管理平臺(tái)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)智能化戰(zhàn)略的基礎(chǔ)、建設(shè)孿生城市的重要支撐、構(gòu)建數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要抓手。管理平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)與物聯(lián)網(wǎng)信息基礎(chǔ)設(shè)施各專項(xiàng)建設(shè)同步統(tǒng)籌規(guī)劃，建立完善的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、制度等保障體系，加大跨行業(yè)的安全管理和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施管理平臺(tái)采用微服務(wù)設(shè)計(jì)和分層模式，降低各軟件模塊間的耦合度，具備靈活的按需部署的特性。根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景及計(jì)算能力的要求，各微服務(wù)可作為組件按需部署在云、邊、端，結(jié)合設(shè)備本身能力實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的智能化改造以及云邊端協(xié)同應(yīng)用，滿足低時(shí)延、高效能的設(shè)備協(xié)同要求，降低對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求，達(dá)到就近計(jì)算、高效反饋、按需分析的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

物聯(lián)網(wǎng)感知平臺(tái)可以考慮通過(guò)建設(shè)滿足五大能力：物聯(lián)終端設(shè)備接入能力、物聯(lián)終端管理維護(hù)能力、物聯(lián)數(shù)據(jù)輕量治理能力、物聯(lián)數(shù)據(jù)開(kāi)放共享能力、平臺(tái)主動(dòng)安全防護(hù)能力。

表1 能力視表

在接入能力方面，針對(duì)物聯(lián)設(shè)備的通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)協(xié)議的多樣性，不規(guī)范性，平臺(tái)支持設(shè)備直接接入和網(wǎng)關(guān)接入兩種方式，滿足低能耗網(wǎng)絡(luò)（NB-IoT）、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（WIFI）、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（4G、5G）、光纖接入；

在維護(hù)能力方面，以已對(duì)接的物聯(lián)終端為資產(chǎn)，統(tǒng)一設(shè)備標(biāo)識(shí)和設(shè)備空間標(biāo)識(shí)，提供設(shè)備型號(hào)管理、設(shè)備管理、設(shè)備在役管理以及設(shè)備歸屬權(quán)管理；

在輕量治理能力方面，支持物聯(lián)感知數(shù)據(jù)完整性、正確性與一致性的校驗(yàn)與清洗；

在開(kāi)放共享能力方面，圍繞設(shè)備的“所有權(quán)、管理權(quán)、維護(hù)權(quán)、使用權(quán)”，明確權(quán)屬，提供設(shè)備可見(jiàn)和可控管理，以及數(shù)據(jù)資源目錄發(fā)布、需求登記與審批、數(shù)據(jù)開(kāi)放共享等服務(wù)；

在主動(dòng)安全防護(hù)能力方面，對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行脫密處理，并細(xì)化數(shù)據(jù)的增刪改查以及開(kāi)放共享權(quán)限，確保數(shù)據(jù)安全。

管理平臺(tái)整體依照微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，分為適配管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、統(tǒng)一服務(wù)系統(tǒng)、運(yùn)維保障系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)保障系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)、開(kāi)放門戶系統(tǒng)等子系統(tǒng)；平臺(tái)每個(gè)子系統(tǒng)都可以獨(dú)立部署，橫向擴(kuò)展，模塊間采用 RPC 調(diào)用方式通信， 從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)模塊的解耦，保證模塊的獨(dú)立性。

同時(shí)平臺(tái)的建設(shè)需要滿足安全性，物聯(lián)設(shè)備接入平臺(tái)從網(wǎng)絡(luò)通信安全、開(kāi)放能力安全、應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全、云平臺(tái)安全提供整體的安全保障。提供端到端的安全體系能力（云端、設(shè)備端、應(yīng)用端），包括網(wǎng)絡(luò)通信安全、開(kāi)放能力安全、應(yīng)用數(shù)據(jù)安全和云平臺(tái)安全。

平臺(tái)建成后，各委辦局新建的感知設(shè)施必須接入本平臺(tái)，原有的感知設(shè)施仍接入各委辦局自建的管理平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)間的接口給本平臺(tái)提供感知數(shù)據(jù)。同時(shí)后續(xù)可考慮建立全域數(shù)字化標(biāo)識(shí)體系。制定海南全域數(shù)字化標(biāo)識(shí)規(guī)范和物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，利用RFID、二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)感知設(shè)施與全省城市部件“唯一身份標(biāo)識(shí)”的統(tǒng)一規(guī)則編碼、統(tǒng)一接入管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)流通。

五、方案結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施管理平臺(tái)的建設(shè)能夠?qū)?dòng)態(tài)信息進(jìn)行管理，為未來(lái)一個(gè)階段動(dòng)態(tài)信息管理的完善和擴(kuò)充提供支撐，能夠有效提高各委辦局的現(xiàn)代化管理水平，對(duì)信息化進(jìn)程有著巨大的提升作用。項(xiàng)目建成后將產(chǎn)生極大的社會(huì)效益，將在促進(jìn)政府監(jiān)管、保證可持續(xù)發(fā)展、加速產(chǎn)業(yè)聚集，促進(jìn)人員就業(yè)方面等方面產(chǎn)生相應(yīng)的社會(huì)效益。