基于端邊云架構的園區系統設計

李軍 李日南 葉乾瑩

一、引言

城市治理的科學化、精細化、智能化已成為推動高質量發展的必由之路。智慧園區作為城市產業聚集的關鍵載體，通過對園區開展全面信息感知、高速傳輸、海量存儲和智能處理，極大提升園區智慧化水平，推動城市智慧化發展。

國家一直關注智慧園區的建設，國務院發布的《“十四五”數字經濟發展規劃》中指出“引導各類要素加快向園區聚集”，各地也高度重視智慧園區建設，相繼出臺相關政策，鼓勵園區實現全場景化的數字運營。經過政府的引導和多年的建設發展，智慧園區經歷了從智慧園區1.0階段（單點智能，單場景智慧化）到智慧園區3.0階段（全數字化階段，包括全要素聚合、全場景智慧）的演進，智慧園區建設也從以實現綜合管理和服務為主要落地手段到打造泛在互聯、智能協同的智慧園區轉變。

物聯網體系架構是物聯網頂層設計的關鍵環節，能夠有效指導物聯網系統設計，國內外的許多科研機構都對物聯網體系架構進行研究，如美國提出的Physical-net體系架構和CPS體系架構，歐盟提出的SENSEI架構和IoT-A架構，無錫物聯網產業研究院提出的“六域”模型等，這些體系架構的提出對物聯網的發展提供強有力的理論指導，極大地推動了物聯網的應用落地。隨著物聯網應用的不斷滲透普及，體系架構在行業中的應用實踐也促進了自身的不斷演進，形成更符合技術發展的物聯網體系架構。本文提出符合物聯網發展的基于端邊云的物聯網體系架構，在體系架構基礎上設計智慧園區系統，通過全域感知、多層認知、智慧應用等方式，實現園區精細治理，為治理者全面掌握園區狀況、信息化快速反應機制提供有效支撐，讓精準服務、精準管理、精準決策成為可能。

二、基于端邊云的物聯網體系架構

融合AI CLOUD 架構設計理念，本文提出基于端邊云的物聯網體系架構，架構采用分層分治的設計思路，自底向上分為終端層、邊緣層、平臺層和應用層，以及安全保障、運維支撐和標準規范，總體架構如圖所示。

在物聯網體系總體架構中，感知層側重多維感知數據的采集及前端智能處理，以布設全域的傳感設備采集視頻、圖像等多種物聯網感知數據，實現園區一體化多維感知。邊緣層又稱邊緣域，側重感知數據匯聚、存儲、處理和邊緣智能應用，向下統一接入采集的物聯網數據形成相應業務的專題庫以提供場景化應用，向上按需將數據上傳云中心進行統一管理和調配，實現數據的互聯和互通。平臺層側重多維數據的融合和基于大數據的多維分析，按需匯聚邊緣域的物聯網數據，與行業數據、互聯網數據融合形成大數據資源池和數據資源平臺，實現多維數據之間的關聯及深度挖掘。應用層則是根據不同行業的數據和應用需求，推動數據資源共享、共聯、共創，推動物聯網與城市治理、安全應急、智慧社區、生態環境等重點領域深度融合。運維支撐則為用戶、設備廠商提供產品 + 服務的一站式運維，安全保障用于全面提升物聯網基礎設施的防御能力，不給攻擊入侵留機會。標準規范則為設備與平臺的對接、企業之間標準的統一提供有力支撐。

三、基于端邊云的物聯網體系架構的智慧園區建設

本文基于端邊云的物聯網體系架構，立足園區實際發展需要，聚焦園區運行、環境、治安、安全生產等方面，設計智慧園區系統。其中：本系統在感知層通過全域布設多種傳感設備來收集多種環境信息，如消防、路燈、車輛、人員、井蓋等；在邊緣層通過統一接入傳感設備采集的各種物聯網數據，將收集的非結構化數據轉化成結構化數據并加以分析、存儲，用以支撐邊緣域應用。在平臺層建有數據中心，利用數據支撐平臺的數據接入和交換整合能力，按需匯聚園區的感知數據，與行業信息數據、互聯網數據融合，形成專題數據庫；構建AI智能應用資源池，對資源池中數據進行關聯分析挖掘，結合算法倉庫實現對協同處置、運行監測、場景治理、服務民眾等業務的特色應用。在應用層圍繞“園區概覽”、“企業經營”“日常運行”“園區環境”“治安重點”“安全生產”“消防重點”和“園區保障”8個模塊，以數據打通和融合共享為基礎，在園區物業、園區企業、運營服務單位之間形成自查、監督、排查、預警、跟蹤的聯動機制，并基于大數據研判，快速洞察與掌控防控業務全貌，為科學決策提供支撐。

通過對園區的系統設計，顯著提升園區在精準分析、協同處置和動態監管三方面的能力。首先，園區將散布在園區各個角落的數據連接起來，通過對大量數據的分析和整合，對園區進行全域的即時分析與管理，實現對園區的精準分析、整體研判。其次，通過對收集到的實時信息進行鑒定、分類、處置和流轉，調動相關部門共同采取相應措施進行處置，實現園區治理“回應性”和“精細化”目標；最后，園區通過事件告警、事件監控、人臉分析、車輛分析、公共安全事件預測、環保事件預測等方式，對園區整體運行態勢進行監測以及對可能出現的不良狀況預警。

四、結語

本文提出基于端邊云的物聯網體系架構，利用體系架構在物聯互通、AI多層認知等核心能力的指導，結合智慧園區的發展需要，從頂層對園區進行架構設計，從安全生產、園區保障、治安安全等多方面，構建從全面數據感知、智能分析處理到告警聯動處置的智能保障體系，指導傳統行業與物聯網技術有效融合，為系統性的實現園區數字化轉型升級提供頂層設計參考。同時，體系架構在行業中的應用實踐也促進了自身的不斷演進，更好地指導物聯網基礎設施建設落地。未來，物聯網在各行各業中的應用將不斷滲透普及，更需要加強物聯網體系架構頂層設計，持續推動物聯網與安全保障、社會治理、民生服務、產業經濟深度融合，夯實數字中國、智慧社會發展基礎，創造美好未來。

作者單位：中電海康集團有限公司