基于物聯網的智慧園區系統設計與實現研究

林志廣

（深圳市電信工程有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

智慧園區建設需要在企業中構建科學的數據庫，借助IT 技術來監管用電與設施的安全，從而達到全部監控的自動化，基于互聯網構建智能管理模式來提高園區管理能力，這也屬于園區建設的初衷。因為互聯網無法達到企業運行需要，在這一背景下信息化管理系統的優點更為顯著。

1 物聯網概念及其發展

（1）概念。它是銜接自動設備與互聯網，基于此借助終端達到設備辨別、監控與定位。另外能夠基于物聯網達到管理生產生活，從而有效提高資源使用率以及生活品質。其中的“物”指可聯網、具有數據發送處理、能識別的物體，在具體實踐運用中需要通過通信協議。

（2）發展。為解決物聯網通信的不足，發展出低功耗廣域網網絡（low power wide area network, LPWAN）方向。一般根據距離把通信技術分成兩類，也就是長短距離通信，它們的適用場景以及優勢不足有所差異。對于第一種類型，它的代表有Wi-Fi、ZigBee 等，所需成本較低、功耗不高、傳輸快等優勢，缺點在于只能在約10m 的范圍中傳遞，難以達到穩定傳輸要求[1]。對于第二種類型，較為典型的有移動蜂窩通信（圖1），其缺點功耗較大、所需投入較大、網絡承載有限。物聯網的特征包括連接裝置多、距離長、范圍較廣，對于這些問題無法借助傳統的通信技術來處理，所以提出了廣域網絡的必要性。其有著顯著的優勢，其特點是功耗不高、遠程通信、穿透能力強，較為典型的如LoRa。

圖1 移動蜂窩通信

2 智慧園區建設中物聯網運用現狀

2.1 園區管理問題

廣東某企業在建設智慧園區期間，針對物聯網的實踐運用還有著不少的園區管理問題。這和物聯網運用起步較晚有關，因此對于網絡結構以及管理機制均不是很完善，并且信息分類所出現的不足均是致使問題的核心因素。從智慧園區建設來看，物聯網有著不可忽視的地位，不過因為企業的監管體系不夠健全造成操作中平臺無法兼容、運行異常等出現，致使園區管理困難，工作運行也將發生大量漏洞。園區即便存在類似設備，若版本與接口不兼容，將難以對接接口。加上人為因素難以控制管理周期，使得管理效果下降。

2.2 經濟成本問題

基于物聯網來構建智慧園區需要加以分析經濟成本。企業運營旨在盈利，因此在項目運行期間，在確保項目正常運行的同時也應該獲得一定利益。企業發展規模會持續增加，因此進一步應用物聯網要具備相應配套設備，方可達到物聯網運行效果。對于設備的購買會選取不一樣的類型與型號，不過在運行期間需單設數據交換規范，因此對于硬軟件均要第一時間升級，尤其是應用軟件更應該結合實況更新，在園區建設中方可有效應用這些平臺。在園區具體建設期間要處理軟件運維難題，這也屬于投入較大成本的方面。

3 基于物聯網的智慧園區設計

3.1 智慧園區系統總體架構

通過規范體系、防護體系等為智慧園區系統提供支撐，根據功能分成多個層次：①感知層。具有數據信息收集功能，基于智能終端設備（圖2）來收集數據信息，借助網絡通道匯聚至平臺層。②傳輸層。具有網絡傳遞功能，基于安全隔離設備達到數據信息交換，確保數據安全的基礎上達到邏輯融合，為業務交互提供支持。③平臺層。具備數據存儲、處理等功能，可以實時處理全量數據。基于計算以及存儲能力支持下提供智能信息處理服務，為業務提供業務能力支持。基于邊緣節點借助處理平臺以及設備為即時響應提供支持。④應用層。具有業務應用功能，基于業務能力支持，該層次提供多項業務功能，如園區人車管理、智慧服務等，為業務給予人機交互能力。在系統建設期間，規范體系、防范體系等對智慧園區系統的質量提供支持，防護體系為系統正常運行提供防護支撐。

圖2 智能終端設備

3.2 數據流程規劃設計

在系統感知層中子系統收集的音頻視頻、訪客數據等，借助隔離設備傳送至內網。在系統平臺層中，借助識別算法獲取結構化信息，開展大數據庫統計且保存，供平臺展示數據信息。并且就非結構化信息而言，能提供給平臺開展實時顯示，保存在存儲區為平臺提供圖像查詢。內網開展信息處理之后，把指令與訪客身份比較結果基于隔離設備傳到物聯網，從而對業務開展聯動控制，達到數據信息正常交換。

4 基于物聯網的智慧園區系統實現

4.1 拓撲結構

網絡涉及內網、互聯網等獨自建立物聯網，其和互聯網之間隔離。互聯網用來發布數據，并且把訪客信息傳輸到物聯網，信息交互由隔離系統確保安全。物聯網把收集到的信息，比如人臉識別、安全日志，由隔離設備傳輸到內網，根據信息種類分發，達到數據的有效轉換。內網處理信息、保存信息。針對源于物聯網的數據信息把結果傳到物聯網，由隔離裝置傳到物聯網，達到數據高效交換。針對安全裝置及防護需要，應設置相應的系統，如接入認證、集中配置、管理設備、匯集日志信息，借助探針技術來對事件開展報警、分析，以達到信息交互以及安全管控[2]。

4.2 智慧園區系統功能構成

智慧園區系統功能如下：①園區安全防護。基于周界防范、巡更達到地域感知，統一管理與整合運用全部的安防數據信息，達到交互增強預警聯防能力。②園區人員車輛管理。基于制定出入管理服務機制，達到對來訪人員的準確認證、查詢行為軌跡，保證可控可追蹤。并且基于引入有關功能，比如抓拍，保證車輛可控。③動環監控。針對園區設備的核心節點，達到智能巡檢、無人值守管理、智能報警等。④智慧服務。基于構建交通與音箱系統開發企業號，安裝無線接入裝置，集多項服務為一體，如數據發布，給予便民智慧服務。

4.3 園區智慧管理平臺組成

園區智慧管理平臺涉及多個平臺，比如應用平臺。鑒于當下需求以及今后的發展，平臺要適應系統集成以及拓展，達到信息資源共享以及挖掘。①云服務中心。這部分為園區的樞紐，屬于底層基礎設施，為平臺以及系統提供支撐環境，如業務以及智能中心。②綜合應用平臺。其借助底層支撐環境，達到信息驅動的業務運用、態勢顯現，從而對園區有關應用開展統一綜合管理，如人車信息，為園區提供管理平臺。③綜合態勢顯現系統。其一般完成全部業務數據及圖像顯現，涉及擴音系統。從園區監控平臺來看，監控中心屬于總控室，是開展人車管理、值班等的關鍵場所，關鍵業務為指揮調度業務，基于顯示系統能夠達到全面集中展現不同系統的信息，這些信息可結合需求顯示同時對信息開展自動化管理，便于精準的觀看、把握所有方面的信息且合理決策，顯著提升了決策效率，促使信息顯示更加直觀[3]。

5 基于物聯網的智慧園區設計優化策略

5.1 安全管理優化

在新時期環境下，企業引入物聯網技術旨在把人、機、物連接，并且借助網絡達到工作協調。基于物聯網連接內部不同板塊，當項目運營時就能夠及時采集到信息，同時進行有效整理與分類，為后期工作提供信息支持。在數據信息具體傳遞期間應加以重視數據風險，尤其是儲存與傳遞期間的風險，企業應該據此分析致使問題的因素，并且明確更科學的安全管理體系。具體發展中致使安全問題的因素通常源于網絡環境與操作，基于此種環境，若要借助物聯網開展園區建設就應該設計智能安防系統（圖3），基于平臺對園區開展封閉管理也應該科學布設有關的監控設備，它們要和系統銜接以達到動態監管園區安全。管理者能夠基于傳輸畫面對倉庫開展自動化監管，不但能夠第一時間監控其安全問題，而且還能夠在工作中有效定位人員位置，防止其發生安全問題。對于網絡結構也應該布設安全防火墻（圖4），登錄時將身份信息當作依據，系統的每一項操作也應該基于真實身份來完成，避免發生安全問題[4]。不過此過程涵蓋的平臺問題需要統計職工信息并把信息錄入平臺，通過結合實況識別賬戶風險同時分析操作風險，工作人員第一時間做出判斷，通過發布訪問指令進而促使園區建設更加安全、系統更可靠。

圖3 智能安防系統

圖4 防火墻

5.2 完善運維管理

企業在建設園區中所存在的硬軟件運維安全管控問題，有關人員在持續改進管理方案。此過程中得知獨立設施的情況下，若布設以太網等板塊能夠構建信號連接，達到物理插拔過程便能夠基于匹配接入設備。防止影響安全的因素同時減小使用難度。并且也可以設置傳感器（圖5），使系統能夠接收信息，同時在設計程序后錄入有關處理參數，使系統智能識別以及智能解決問題。例如，在園區中，系統分析每日傳遞信息，根據結果能夠衡量軟件是否需更新。管理者能夠預設智能升級模式和智能更新有關軟件。而在硬件監管期間，通過設計硬件系統檢測及監控中采集信息，同時據此判斷系統是否存在異常，一旦有異常，系統能夠及時提醒有關人員開展維修，降低由于硬件問題而造成安全問題發生的概率。相比于信息網絡，物聯網有所不同，其在操作中要求具備較強的專業能力。因此在物聯網可以促進智慧園區建設的基礎上要切實達到物聯網的運用，還應該從專業能力著手，例如加強培訓來增強其專業能力。另外還應該規范其工作行為和保證操作標準，為確保物聯網平臺高效運行，達到園區智慧管理[5]。

圖5 傳感器

6 結語

文章通過物聯網、自動識別等技術設計了智慧園區系統，基于建立人車管理、智慧服務等系統達到信息收集、動態監控，對園區人車達到自動化管理，通過把握園區態勢狀況的手段，顯著提高了管控能力及效率，并且為園區生產與生活提供了便捷。