基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的智慧園區(qū)信息系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

王 毅，俞朝輝，王光鵬

（華信咨詢設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

0 引 言

1 基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的智慧園區(qū)信息系統(tǒng)設(shè)計要點

1.1 智慧園區(qū)信息系統(tǒng)硬件架構(gòu)

1.1.1 建立智慧園區(qū)信息系統(tǒng)架構(gòu)

由感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層共同組成智慧園區(qū)的信息系統(tǒng)架構(gòu)，基于同一標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)各單位之間的互聯(lián)互通與資源共享，加快園區(qū)內(nèi)信息感知速度，再將感知到的信息通過各傳輸網(wǎng)絡(luò)向應(yīng)用系統(tǒng)高效、穩(wěn)定地傳輸，并顯示于各應(yīng)用系統(tǒng)中。智慧園區(qū)信息系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智慧園區(qū)信息系統(tǒng)架構(gòu)

1.1.2 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

（1）智能環(huán)境監(jiān)測設(shè)計。將環(huán)境監(jiān)測單元及模塊在園區(qū)內(nèi)合理設(shè)置，對園區(qū)環(huán)境信息進(jìn)行實時監(jiān)控，如濕度、溫度以及有害氣體含量等均為環(huán)境信息，再通過傳輸網(wǎng)絡(luò)匯總監(jiān)控到的環(huán)境信息，并向應(yīng)用支撐平臺發(fā)送。由環(huán)境數(shù)據(jù)采集與環(huán)境數(shù)據(jù)接收處理2 個部分共同組成環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)處理部分主要包括無線數(shù)據(jù)的接收處理，將合適數(shù)量的傳感器在園區(qū)內(nèi)的各節(jié)點合理布置，再通過傳輸系統(tǒng)發(fā)送所采集的環(huán)境數(shù)據(jù)并處理分析。當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過安全范圍內(nèi)時，智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)將自動對其進(jìn)行處理，相關(guān)管理人員也會接收到由智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)所發(fā)送的報警信息，即可通過視頻專網(wǎng)查看相關(guān)情況。

（2）智能交通設(shè)計。利用車輛上的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）與射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）模塊，對車輛在園區(qū)內(nèi)所在位置進(jìn)行實時監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)園區(qū)各路段實時態(tài)勢的自動生成，利用傳輸網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行匯總后，發(fā)送至應(yīng)用支撐平臺[1]。一般情況下，各路段信息被實時調(diào)用后，即可將最合適的路線提供給園區(qū)管理人員，實現(xiàn)對園區(qū)交通的統(tǒng)一指揮調(diào)度；其中經(jīng)過園區(qū)認(rèn)證的車輛能夠在園區(qū)內(nèi)享受免停進(jìn)出園區(qū)的服務(wù)。

1.1.3 應(yīng)用支撐平臺設(shè)計

（1）公共信息無/有線接入服務(wù)。在設(shè)計支撐平臺時，應(yīng)根據(jù)園區(qū)的具體需求，對公共信息接入設(shè)計不同的權(quán)限，確保安保系統(tǒng)以及其他人員能夠在一定程度上獲取園區(qū)內(nèi)部的公共信息，從而完成各項工作，該操作過程則是公共信息接入。例如，對園區(qū)的地理信息、園區(qū)入駐企業(yè)等進(jìn)行查詢等，都屬于公共信息接入的服務(wù)范圍[2]。

（2）公共信息整合與交換服務(wù)。公共信息整合：根據(jù)實際需要，收集園區(qū)內(nèi)部的企業(yè)以及應(yīng)用系統(tǒng)的信息，并將各項信息整合在一起，向各應(yīng)用系統(tǒng)直接反饋生成后的公共信息，該部分公共信息既完整又全面。公共信息交換：根據(jù)實際需要，選擇合適的形式或格式交換不同應(yīng)用系統(tǒng)所上報的公共信息。

有意思的是,《二月》語篇中的第十封信是錢正興寫給陶嵐的，信中沒有使用問句。此外,《二月》一般不直接描寫女方陶嵐的讀后感，多寫男方蕭澗秋的讀后感。

（3）公共信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)。園區(qū)地理信息、企業(yè)基本信息、園區(qū)人員信息、車輛信息等均屬于公共信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以根據(jù)不同應(yīng)用系統(tǒng)的需求將相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全方位提供。

1.1.4 智慧園區(qū)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

（1）有/無線專網(wǎng)。在設(shè)計時應(yīng)針對園區(qū)內(nèi)部單位及應(yīng)用系統(tǒng)的需求，進(jìn)行智慧園區(qū)信息系統(tǒng)有/無線專網(wǎng)的設(shè)計與建立，實現(xiàn)不同企業(yè)與應(yīng)用系統(tǒng)的互聯(lián)互通，即在園區(qū)內(nèi)對公共信息進(jìn)行廣播或交互等操作[3]。例如，園區(qū)安保系統(tǒng)的構(gòu)建可以通過集群通信的形式，利用無線專網(wǎng)建立安保專用的無線網(wǎng)絡(luò)，為安保日常工作提供服務(wù)，提高智慧園區(qū)通信效率與質(zhì)量。

（2）集群通信。利用數(shù)字技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等構(gòu)建集群通信系統(tǒng)，主要是基于IP 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)形成的集合電話聯(lián)通、指揮調(diào)度以及數(shù)據(jù)通信等功能的數(shù)字系統(tǒng)，形成高效且滿足關(guān)鍵領(lǐng)域無線指揮調(diào)度需求的移動通信系統(tǒng)[4]。配置靈活性高、擴展性良好等是該系統(tǒng)明顯的基本特征，在實際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)具體需求靈活選擇相應(yīng)的系統(tǒng)，使系統(tǒng)能夠滿足為多個城市的用戶提供單域系統(tǒng)的需求，或者滿足為全國的用戶提供多域系統(tǒng)的需求。數(shù)字集群通信系統(tǒng)中搭建的綜合通信平臺，集成處理與通信相關(guān)的技術(shù)，提高通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，融合不同通信系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上建立綜合性的通信系統(tǒng)，根據(jù)具體需求靈活選擇合適的互聯(lián)互通方式，如與IP 網(wǎng)絡(luò)、公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（Public Switched Telephone Network，PSTN）進(jìn)行互通等[5]。

（3）視頻專網(wǎng)。根據(jù)園區(qū)的實際情況，在園區(qū)各區(qū)域合理進(jìn)行視頻布控，構(gòu)建視頻專網(wǎng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)對園區(qū)內(nèi)部進(jìn)行全面、實時的視頻監(jiān)控，將視頻服務(wù)與園區(qū)安保系統(tǒng)進(jìn)行對接，提高園區(qū)安防智能化水平。

1.2 智慧園區(qū)信息系統(tǒng)軟件架構(gòu)

1.2.1 智能環(huán)境監(jiān)測軟件系統(tǒng)設(shè)計

由環(huán)境數(shù)據(jù)收集與顯示、危險信息分發(fā)等模塊共同組成智能化環(huán)境監(jiān)測軟件，收集與顯示園區(qū)內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)收集到危險數(shù)據(jù)時，該軟件完成判斷后將發(fā)出警告提醒，選擇合適的形式或格式，利用集群通信或者綜合通信等平臺將警告信息發(fā)送給相關(guān)人員，實現(xiàn)在最短的時間內(nèi)快速處置險情[6]。基于智能環(huán)境監(jiān)測軟件的功能架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 基于智能環(huán)境監(jiān)測軟件的功能架構(gòu)

1.2.2 智能交通軟件設(shè)計

智能交通軟件在應(yīng)用時主要是通過智能交通系統(tǒng)接收車載終端全球移動通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communications，GSM）模塊發(fā)出的信號，獲取車輛的位置信息，從而在交通系統(tǒng)上合理進(jìn)行車載信息的設(shè)置，以保證各車輛位置信息接收的實時性。智能交通軟件還可以將車輛信息共享給相應(yīng)的平臺，確保管理人員能夠通過視頻專網(wǎng)實時調(diào)閱園區(qū)內(nèi)部的車輛視頻信息。如車輛行駛方向、位置等信息均會經(jīng)過云分析、云存儲處理，并根據(jù)已有信息預(yù)測園區(qū)內(nèi)部的交通情況，將其反饋給相關(guān)人員。也可以通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布園區(qū)內(nèi)交通情況，以便擁有權(quán)限的人員對其進(jìn)行實時訪問與查看[7]。

在進(jìn)行園區(qū)內(nèi)部交通信息收集、保存與查詢功能設(shè)計時，該功能模塊主要負(fù)責(zé)收集園區(qū)內(nèi)部的交通信息，并將信息保存在數(shù)據(jù)庫中，待存儲完成后，即可在智能交通系統(tǒng)界面顯示相關(guān)車輛信息。

2 智慧互聯(lián)型園區(qū)信息系統(tǒng)應(yīng)用試驗

首先，通過利用有線、無線、模擬、數(shù)字、IP等通信網(wǎng)絡(luò)，建立一個滿足各種網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通需求的新型通信系統(tǒng)，實現(xiàn)智慧園區(qū)統(tǒng)一指揮調(diào)度。利用綜合通信平臺能夠?qū)@區(qū)內(nèi)部信息進(jìn)行綜合調(diào)度，呼叫園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中的通信終端，以實現(xiàn)調(diào)度與指揮一體化[8]。

其次，分別編號試驗中所使用的數(shù)字集群手持終端（a、b、c），將園區(qū)地圖導(dǎo)入智能安防系統(tǒng)中，對a、b、c 手持終端所發(fā)送的位置信息進(jìn)行接收。對指定監(jiān)控區(qū)域可出現(xiàn)的人員數(shù)量上限進(jìn)行設(shè)置，如人員數(shù)量上限為16；一旦智能安防系統(tǒng)監(jiān)測到該區(qū)域人員數(shù)量超過限值，將會自動發(fā)出警告信息[9]。同時對布控點的交通信息、環(huán)境信息進(jìn)行收集與融合處理，并向相關(guān)人員手持終端分發(fā)處理后的綜合信息。通過PSTN 網(wǎng)絡(luò)與集群通信手持終端、手機進(jìn)行互聯(lián)，即可通過調(diào)度臺撥號滿足互聯(lián)互通需求。

最后，從試驗結(jié)果來看，數(shù)字集群手持終端a、b、c 位置信息接收后，能夠?qū)崟r顯示在智能安防系統(tǒng)中的地圖上，且各個位置信息準(zhǔn)確。針對人員數(shù)量超過限值情況的處理，當(dāng)監(jiān)控視頻畫面中所顯示的人員數(shù)量超過限值時，智能安防系統(tǒng)自動警告功能正常，可以向智能融合系統(tǒng)快速傳輸警告信息[10]。利用智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)對相關(guān)位置的環(huán)境及交通信息進(jìn)行調(diào)用，獲得最終的綜合信息，再以短信形式向各數(shù)字集群手持終端發(fā)送融合處理后的信息，不同數(shù)字集群手持終端即可通過調(diào)度臺撥號進(jìn)行實時互聯(lián)互通，提升園區(qū)內(nèi)突發(fā)事件的處置效率，在一定程度上也能充分體現(xiàn)各系統(tǒng)之間協(xié)作的高效性。

3 結(jié) 論

在物聯(lián)網(wǎng)與云計算技術(shù)持續(xù)發(fā)展及技術(shù)水平不斷提高的支持下，不僅能為智慧園區(qū)信息系統(tǒng)升級提供有利條件，又能積極促進(jìn)智慧園區(qū)向精確化發(fā)展，進(jìn)一步提高園區(qū)的智能化水平。同時注重各種新技術(shù)的融合應(yīng)用，以保證智慧園區(qū)信息系統(tǒng)的運行效率，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)不同行業(yè)間多層次互聯(lián)以及業(yè)務(wù)方面的跨界融合，降低智慧園區(qū)運營成本的同時，又能助推智慧園區(qū)可持續(xù)發(fā)展。