淺析智慧園區(qū)規(guī)劃的挑戰(zhàn)與應(yīng)對

摘? 要：園區(qū)作為城市的基本單元，在全球技術(shù)革新浪潮中，正快速步入智慧化階段。在智慧園區(qū)規(guī)劃中，面臨著一些共性的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對挑戰(zhàn)，智慧園區(qū)規(guī)劃要從個人、企業(yè)、建設(shè)和運(yùn)營方三類主體的核心需求和痛點(diǎn)出發(fā)，以發(fā)展的眼光，保障園區(qū)在經(jīng)歷數(shù)年建設(shè)期后仍領(lǐng)先于時(shí)代，打破技術(shù)迭代可能造成的園區(qū)前期設(shè)備投資浪費(fèi)的窘境，并基于積累的園區(qū)私有數(shù)據(jù)優(yōu)化人工智能算法，在運(yùn)營管理中推進(jìn)園區(qū)持續(xù)進(jìn)化。

關(guān)鍵詞：智慧園區(qū);規(guī)劃;感知;人工智能

中圖分類號：TP399? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）24-0147-03

Analysis on the Challenge and Response of the Planning of Smart Park

WU Chao

（CITIC Construction Co.，Ltd.，Beijing? 100027，China）

Abstract：As the basic unit of the city，the park is stepping into the intelligent stage quickly in the global technological innovation wave. In the smart park planning，there are some common challenges. In order to meet the challenge，the planning of smart park should start from the core needs and pain points of individuals，enterprises，construction and operators. From the perspective of development，it should ensure that the park is still ahead of the times after several years of construction，break the dilemma of equipment investment waste in the early stage of the park caused by technology iteration，and optimize the artificial intelligence algorithm based on the accumulated private data of the park，so as to promote the continuous evolution of the park in the operation and management.

Keywords：smart park;planning;perception;artificial intelligence

0? 引? 言

中國城鎮(zhèn)化正在加速發(fā)展。園區(qū)作為城市的基本單元，是最重要的人口和產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。在作者從事的一個大型園區(qū)綜合開發(fā)項(xiàng)目中，智能技術(shù)的快速革新，對智慧園區(qū)規(guī)劃提出了多種挑戰(zhàn)，需要從發(fā)展的視角進(jìn)行前瞻性地應(yīng)對。

一個智慧園區(qū)就是一個生命體，因需求而孕育，在規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)中誕生，在使用和運(yùn)營中不斷成長，不斷優(yōu)化，發(fā)揮價(jià)值。智慧園區(qū)是城市的一個縮影，在感知、判斷、反應(yīng)、學(xué)習(xí)的循環(huán)中持續(xù)進(jìn)化，智慧程度越來越高，如圖1所示。

本文力求列出在一個智慧產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃實(shí)例中遇到的挑戰(zhàn)，并分析應(yīng)對的辦法，為其他園區(qū)規(guī)劃提供借鑒和參考。

1? 智慧園區(qū)規(guī)劃面臨的挑戰(zhàn)

智慧園區(qū)規(guī)劃是對未來園區(qū)智慧化的整體性、長期性、基本性問題的思考，是融合多個園區(qū)利益相關(guān)方期望，對園區(qū)智能化建設(shè)的綜合部署，是一定時(shí)期內(nèi)園區(qū)智能化發(fā)展的藍(lán)圖。

站在全局的視角，在智慧園區(qū)規(guī)劃過程中，普遍面臨著以下四個挑戰(zhàn)：

挑戰(zhàn)1：在規(guī)劃之后開始的園區(qū)建設(shè)期，往往需要數(shù)年，而在技術(shù)快速進(jìn)步的當(dāng)今時(shí)代，如何讓智慧園區(qū)在建成后仍保持先進(jìn)性，不落伍。

挑戰(zhàn)2：智慧園區(qū)由多個智慧系統(tǒng)組成，如何避免多個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立布線造成的系統(tǒng)復(fù)雜和高昂成本，提升傳感器布設(shè)的靈活性和擴(kuò)展性。

挑戰(zhàn)3：軟硬件本身并不能賦予園區(qū)智慧，智慧化離不開園區(qū)管理的數(shù)據(jù)、算法、算力。如何用數(shù)據(jù)訓(xùn)練和優(yōu)化算法、自我學(xué)習(xí)，提升園區(qū)智慧性。

挑戰(zhàn)4：園區(qū)建成只是開端，運(yùn)營期才是園區(qū)生命體學(xué)習(xí)成長、發(fā)揮作用的黃金年齡段。如何從建設(shè)階段平滑過渡到運(yùn)營階段，保障園區(qū)在運(yùn)營階段的持續(xù)發(fā)展？

規(guī)劃是智慧園區(qū)從規(guī)劃走向建設(shè)、運(yùn)營的漫長生命歷程的起點(diǎn)，發(fā)揮著龍頭作用。針對規(guī)劃中面臨的挑戰(zhàn)，在頂層設(shè)計(jì)階段進(jìn)行妥善應(yīng)對，對智慧園區(qū)的成敗，發(fā)揮著決定性作用。

2? 基于核心需求分階段實(shí)施

園區(qū)的智能化技術(shù)日新月異，更新速度很快，但園區(qū)的核心需求卻是相對穩(wěn)定的。如果僅僅從當(dāng)前的技術(shù)架構(gòu)出發(fā)，大量采購硬件設(shè)備，則園區(qū)建成后，常常難以避免因技術(shù)迭代造成的硬件淘汰和浪費(fèi)。

智慧園區(qū)規(guī)劃應(yīng)從相對穩(wěn)定的核心需求出發(fā)，著眼園區(qū)的用戶——人、企業(yè)、建設(shè)及運(yùn)營方三大主體，重點(diǎn)解決三大主體的痛點(diǎn)，以持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值奠定智慧園區(qū)成功的基石。園區(qū)三大主體的需求示例如圖2所示。

人是園區(qū)的第一要素，舒心的工作、生活，便捷的交通、停車、社交、餐飲等，是人對園區(qū)的基本訴求。企業(yè)是園區(qū)的推動者，上下游的配套、暢通的物流、安全的辦公環(huán)境、高能效的建筑，促進(jìn)了企業(yè)的聚集。建設(shè)及運(yùn)營方是園區(qū)的管理者，先進(jìn)的資產(chǎn)管理、高效的物業(yè)管理、可靠的給排水、經(jīng)濟(jì)的制冷和供暖、健康的生態(tài)環(huán)境，助力園區(qū)資產(chǎn)升值，助力管理者獲取投資回報(bào)。

在園區(qū)投入使用的過程中，產(chǎn)業(yè)是逐漸導(dǎo)入的，入駐園區(qū)的企業(yè)和人是逐步明確的，需求也是日益清晰的。以核心需求為起點(diǎn)，就能劃分建設(shè)階段，控制投資規(guī)模，分階段實(shí)施，在每個階段來臨前，預(yù)留調(diào)優(yōu)空間，與時(shí)俱進(jìn)。避免了純粹從技術(shù)設(shè)備架構(gòu)出發(fā)，大量采購硬件，又被快速的技術(shù)迭代淘汰，造成智慧園區(qū)建設(shè)投資失敗的情形。

3? 用總線/無線模式替代多張網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立部署

變智慧，首要的就是可感知，如果園區(qū)沒有感知，就不能稱之為智慧，而只是單純的系統(tǒng)。因此，園區(qū)走向智慧化的第一步，就是可感知。

感知不僅包括視覺、聽覺、觸覺，還要覺察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、人和資產(chǎn)的位置、獲取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等等。園區(qū)中，多個設(shè)備系統(tǒng)并存，新風(fēng)、冷源、熱源、消防、安防等等系統(tǒng)都需要感知和傳輸信息。由于每個系統(tǒng)都需要傳輸信號，各個設(shè)備系統(tǒng)又相對獨(dú)立，傳統(tǒng)的多張網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立部署模式，造成巨大的接線工作量、眾多的故障點(diǎn)、低下的維護(hù)效率。

為破解多張網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立部署的缺點(diǎn)，核心是要改變低效率的布線方式。通過推廣設(shè)備傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，使用“總線”這一公共通信干線，可以合并大量的有線線路，大幅減少布線的成本;通過使用無線傳輸，可以使各種系統(tǒng)終端布設(shè)的位置更加靈活，更具擴(kuò)展性。所以，要綜合應(yīng)用有線和無線的傳輸優(yōu)勢，在干線傳輸側(cè)，發(fā)揮有線傳輸抗干擾、穩(wěn)定、安全的優(yōu)點(diǎn)，在靠近傳感器側(cè)，發(fā)揮無線終端位置靈活、易擴(kuò)展、低成本的優(yōu)勢。有線、無線共同發(fā)力，打造未來智能布線。部署模式的發(fā)展如圖3所示。

基于有線無線共同發(fā)力的思路，一方面，在樓宇、智慧燈桿、園區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)施中預(yù)留通信布線的管道，優(yōu)先建設(shè)通信干線，另一方面，將末端尚未明確的部分傳感器布設(shè)適當(dāng)延遲，可以大幅提升傳感器布設(shè)的擴(kuò)展性。

4? 基于私有數(shù)據(jù)訓(xùn)練和優(yōu)化園區(qū)大腦

園區(qū)走向智慧，是持續(xù)進(jìn)化的過程。園區(qū)，在全面感知的基礎(chǔ)上，在充分?jǐn)?shù)據(jù)支撐下進(jìn)行決策;對狀態(tài)和后果進(jìn)行判斷;根據(jù)情景分析調(diào)動資源，做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng);不斷改進(jìn)決策模型和流程，持續(xù)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的持續(xù)進(jìn)化。

在走向智慧的過程中，數(shù)據(jù)是核心資源，算法是智慧的思維，數(shù)據(jù)和算法共同構(gòu)筑了園區(qū)大腦。

毫無疑問，園區(qū)智慧之路中，將會產(chǎn)生大量私有數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)，記錄著建筑節(jié)能是否高效、園區(qū)交通是否通暢、停車位統(tǒng)一調(diào)度是否有效、設(shè)備資產(chǎn)是否在可控范圍內(nèi)、外來人員是否進(jìn)入等等，成為訓(xùn)練園區(qū)大腦的重要財(cái)富。數(shù)據(jù)不僅是園區(qū)大腦中算法的輸入，同時(shí)，記錄著園區(qū)大腦決策后的結(jié)果，給園區(qū)大腦中的人工智能算法的自學(xué)習(xí)提供反饋。人工智能算法架構(gòu)如圖4所示。

園區(qū)的工作和生活，是數(shù)據(jù)持續(xù)生成的過程，是園區(qū)大腦中算法不斷使用、反饋的正向循環(huán)。通過數(shù)據(jù)治理，不斷推進(jìn)園區(qū)管理數(shù)據(jù)的有效共享和互通;通過使用和反饋，不斷促進(jìn)園區(qū)大腦的人工智能算法進(jìn)步。人工智能算法，通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，通過類腦的形象思維，持續(xù)優(yōu)化，使園區(qū)更加智慧?；贕IS地理信息數(shù)據(jù)、路況信息、停車場等信息，模擬和預(yù)測交通路況，引導(dǎo)交通行車路線，控制交通信號燈，就是典型的人工智能算法應(yīng)用的一個例子。

5? 推行物聯(lián)感知基礎(chǔ)設(shè)施管理標(biāo)準(zhǔn)化和BIM

如果把園區(qū)比喻成人，那么建設(shè)期只是孩子的呱呱墜地，運(yùn)營期才是孩子長大成人，為社會做出貢獻(xiàn)的階段。

智慧園區(qū)的規(guī)模越大，在運(yùn)營期管理的傳感器、隱蔽工程管線就越多。園區(qū)中的傳感器往往達(dá)到數(shù)萬、數(shù)十萬個。為了管理園區(qū)中規(guī)模巨大的物聯(lián)網(wǎng)感知基礎(chǔ)設(shè)施、復(fù)雜的隱蔽管線，保障從建設(shè)期平滑過渡到運(yùn)營期，需要大力推行物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施管理標(biāo)準(zhǔn)化和BIM。

在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，需大力推行標(biāo)準(zhǔn)化，需對物聯(lián)感知設(shè)備建立統(tǒng)一的標(biāo)識管理和身份認(rèn)證機(jī)制，保證合法有序接入;對傳輸、配電等物聯(lián)感知基礎(chǔ)設(shè)施，建立配套支撐設(shè)備的安全管理機(jī)制;對敏感物聯(lián)感知設(shè)備，防止未授權(quán)訪問、竊取、損壞和干擾，確保采集數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和可用性。通過制定和實(shí)施預(yù)防性維護(hù)、故障發(fā)現(xiàn)、恢復(fù)管理措施，保障物理網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)可靠使用。

在園區(qū)的建設(shè)期應(yīng)用BIM技術(shù)，構(gòu)建園區(qū)的孿生數(shù)字模型，可以便捷訪問定位園區(qū)的空間、設(shè)施、管線。通過為BIM模型中的每項(xiàng)資產(chǎn)賦予參數(shù)、條形碼、維護(hù)手冊，持續(xù)應(yīng)用，跟蹤其更新和改動，可以保障數(shù)字孿生版本的一致性和完整性。當(dāng)園區(qū)從建設(shè)進(jìn)入運(yùn)營階段，可以通過BIM準(zhǔn)確快速地管理園區(qū)龐大的資產(chǎn)，大幅降低運(yùn)營管理成本。BIM信息模型成為園區(qū)從建設(shè)期平滑過渡到運(yùn)營期的一項(xiàng)有效技術(shù)支撐手段。BIM、GIS地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)共同發(fā)力，可以更好地支撐智慧園區(qū)的數(shù)字孿生。

6? 結(jié)? 論

在智慧園區(qū)規(guī)劃的實(shí)例中，從園區(qū)穩(wěn)定的核心需求出發(fā)，引入和推廣BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)，升級網(wǎng)絡(luò)部署模式，謀劃通過積累私有數(shù)據(jù)提升園區(qū)大腦的智慧性，謀劃推行物聯(lián)感知基礎(chǔ)設(shè)施管理標(biāo)準(zhǔn)化和BIM，保障從建設(shè)期平滑過渡到運(yùn)營期，大幅提升了智慧園區(qū)規(guī)劃的柔性和生命力。后續(xù)的工作中，智慧園區(qū)規(guī)劃還將隨著園區(qū)需求的發(fā)展而持續(xù)改進(jìn)、走向完善。

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作者簡介：巫超（1977-），男，漢族，安徽馬鞍山人，高級職稱，碩士研究生，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)。