“智慧園區(qū)”建設(shè)的研究

朱 奇

（杭州蕭山國際機場有限公司，浙江 杭州 311241）

國家《“十四五”信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》指出：要打通企業(yè)數(shù)據(jù)鏈，通過智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)推動全數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)的實時采集和全面貫通，構(gòu)建數(shù)字化供應(yīng)鏈管理體系，引導(dǎo)企業(yè)打造數(shù)字化駕駛艙，實現(xiàn)經(jīng)營管理的可視化和透明化。為響應(yīng)發(fā)展要求，化工、民航及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等以“園區(qū)”業(yè)態(tài)為主、對生產(chǎn)運行管理有很高要求的行業(yè)，需要大力開展“智慧園區(qū)”建設(shè)，實現(xiàn)關(guān)鍵管理環(huán)節(jié)和流程的智能化改造升級，提升園區(qū)管理水平。

1 建設(shè)目標

依托大數(shù)據(jù)、AI人工智能、物聯(lián)感知、數(shù)字孿生等技術(shù)手段，圍繞規(guī)范化集成、精準化采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、可視化展現(xiàn)、自動化操作、智能化服務(wù)的原則，建設(shè)精準管控的智慧化服務(wù)，實現(xiàn)園區(qū)管理的安全與高效，保證問題早發(fā)現(xiàn)早解決，提高精細化管理服務(wù)水平。

2 突出特色

2.1 一屏可視

通過數(shù)字駕駛艙建立覆蓋全園區(qū)生產(chǎn)、安全、環(huán)境、治理的一屏展示系統(tǒng)管控平臺，實現(xiàn)對園區(qū)的實時監(jiān)視、統(tǒng)一管控和資源共享。

2.2 一端可治

通過手機移動端掌握園區(qū)各運行要素、生產(chǎn)資源等各項數(shù)據(jù)，同時可通過移動端加強員工的安全教育培訓(xùn)以及安全隱患的巡查和防范。

2.3 一表可依

依托AI人工智能、物聯(lián)lot、移動互聯(lián)網(wǎng)等前端感知技術(shù)和傳輸技術(shù)，構(gòu)架園區(qū)的數(shù)字駕駛艙，建立數(shù)據(jù)資產(chǎn)，形成數(shù)據(jù)報表，為園區(qū)在安全、生產(chǎn)、交通、營收等管理決策方面提供有力數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 建設(shè)方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要由數(shù)字駕駛艙、移動端、基礎(chǔ)設(shè)施、傳輸層和感知層組成。其中，數(shù)字駕駛艙包含工作流引擎、報表工具、GIS服務(wù)、三維地圖引擎、地理信息、數(shù)據(jù)服務(wù)及數(shù)據(jù)可視化平臺資源等。移動端包含隱患排查、事件處理、視頻監(jiān)控和統(tǒng)計報表等。基礎(chǔ)設(shè)施包含網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)中心、存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)集成及邊緣處理等。傳輸層包含5G、WIFI、NB-LOT、光纖網(wǎng)及GPS定位等。感知層包含揚塵傳感器、水質(zhì)傳感器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛定位器、AI分析終端及廣播等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 平臺組成

3.2.1 數(shù)字駕駛艙

數(shù)據(jù)大屏：建立三維可視化平臺，以園區(qū)安全、環(huán)保、生產(chǎn)管理為中心，集成生產(chǎn)、安全、環(huán)境監(jiān)測各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)，依托三維GIS和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，將園區(qū)各建筑物、道路、地上地下管道進行三維數(shù)字化建模，逐步建立園區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境、生態(tài)資源、安全防控與環(huán)境監(jiān)測的態(tài)勢分析圖。同時對各子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)實行統(tǒng)一存儲，實現(xiàn)透明化管理，根據(jù)管理需要，進行實時分析、集中監(jiān)控、集中發(fā)布、智能管控，實現(xiàn)對園區(qū)生產(chǎn)的科學(xué)指揮與決策。

生產(chǎn)管理：平臺包括生產(chǎn)配料、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、統(tǒng)計分析等模塊。以月度生產(chǎn)計劃為依據(jù)，結(jié)合園區(qū)現(xiàn)有設(shè)備的產(chǎn)能等信息，生成每日生產(chǎn)計劃，并且通過生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)自動推送任務(wù)指令。在任務(wù)執(zhí)行過程中，系統(tǒng)同步進行安全運行統(tǒng)計分析。

安全管理：園區(qū)安全管理實行動態(tài)監(jiān)控，對危險區(qū)域進行分級防范管控。通過利用虛擬電子圍欄技術(shù)，結(jié)合各類傳感器設(shè)備，實現(xiàn)人員、車輛的定位展示。對于重大危險源實行實時監(jiān)控、安全預(yù)警。同時可實現(xiàn)崗位安全檢查標準化、安全隱患排查治理流程化以及環(huán)境動態(tài)監(jiān)測數(shù)字化。

儲能可視化：對園區(qū)真實場景進行虛擬空間的數(shù)字孿生，以圖形化方式展示各建筑物數(shù)據(jù)，同時對產(chǎn)能分布、產(chǎn)能消耗等數(shù)據(jù)進行預(yù)判和分析，從而實現(xiàn)儲能可視化，為園區(qū)管理的決策提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2.2 移動端

移動端由6大功能模塊組成，作為日常員工考勤、巡檢、查詢的登陸端口，也是管理人員與普通員工的溝通平臺。

預(yù)警接收：園區(qū)報警信息、傳感預(yù)警信息的發(fā)布和接收。

安全巡檢：工作人員對作業(yè)現(xiàn)場安全隱患的檢查以及圖片信息上報。

視頻調(diào)閱：管理人員可通過移動端查閱園區(qū)實時視頻。

信息發(fā)布：支持移動端的信息群發(fā)功能。

智慧班組：人員上崗安全交底、安全培訓(xùn)記錄、檢查記錄等。

人員考勤：園區(qū)工作人員定位、上下班打卡功能。

4 場景應(yīng)用

4.1 人員定位

利用GPS/北斗定位實現(xiàn)人員定位及考勤功能。定位方式包括：員工工作證內(nèi)置芯片定位、頭盔加裝標簽定位和手機移動端定位。具體可實現(xiàn)的功能如下。

考勤管理：分辦公區(qū)、宿舍區(qū)、作業(yè)區(qū)等3區(qū)進行考勤管理，各區(qū)界以RFID方式進行復(fù)核。

生產(chǎn)區(qū)打卡：對作業(yè)區(qū)根據(jù)工作和時間的安排，利用手機定位進行打卡，區(qū)域外不允許打卡。

高風(fēng)險區(qū)防范：系統(tǒng)可顯示高風(fēng)險區(qū)（高溫、有毒、有害等）人員定位信息，對未獲得授權(quán)進入的人員通過語音進行驅(qū)離。

圖2 定位方式

4.2 無人機作業(yè)

利用無人機實施各類高空作業(yè)（民航機場應(yīng)安排在航班停飛期間），以達到智能、高效、便捷、安全的成效。具體可實現(xiàn)的功能如下。

（15）尼日利亞政府決心在五年內(nèi)做到糧食自給。為此而進行的“綠色革命”，可以說已邁出了可喜一步。 （1980·《人民日報》）

園區(qū)實景模型采集制作：為園區(qū)提供實景模型制作。該功能優(yōu)點是：效率高，單日工作可達7.5平方公里的三維數(shù)據(jù)模型；簡單安全，可避免測繪人員墜落受傷風(fēng)險；數(shù)據(jù)直觀，有直觀模型生成，可用于園區(qū)監(jiān)測與運營管理；適配應(yīng)用，可制作等高線地形圖，進行園區(qū)安全分析。

園區(qū)數(shù)字孿生應(yīng)用：基于大疆智圖實現(xiàn)園區(qū)實景的二維正射影像與三維模型重建， 建立園區(qū)數(shù)字資產(chǎn)。該功能優(yōu)點是：標準化立體數(shù)據(jù)，通過記錄坐標、面積、現(xiàn)場圖片，讓數(shù)據(jù)更全面、更立體、更標準；系統(tǒng)平臺對接，通過無人機API接口進行二次開發(fā)，將無人機數(shù)據(jù)集成到智能園區(qū)應(yīng)用平臺上；數(shù)字孿生應(yīng)用，通過無人機制作的三維地圖模型，為智慧園區(qū)平臺提供數(shù)據(jù)孿生應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化；資源動態(tài)管理，利用無人機效率特性，提升資源數(shù)據(jù)更新頻次，達到動態(tài)管理目的。

園區(qū)智能巡檢應(yīng)用：建立無人機的自動巡檢、自主充電，實現(xiàn)無人值守功能。該功能優(yōu)點是：航線規(guī)劃，可設(shè)定精確的巡檢航線；成果管理，巡檢數(shù)據(jù)自動上傳數(shù)據(jù)庫建檔，無需干預(yù)；任務(wù)下發(fā)，可下發(fā)定時任務(wù)，由無人機按時作業(yè)；異常預(yù)警，極端天氣、異常事件將實時推送預(yù)警信息。

圖3 無人機

4.3 安全隱患報送

利用移動端實現(xiàn)快速、便捷的安全隱患報送。具體可實現(xiàn)的功能如下。

隱患排查：員工日常工作發(fā)現(xiàn)存在安全隱患，如管道泄漏、路面塌陷、水管破裂、起火風(fēng)險等，可通過移動端進行拍照記錄。

隱患上報：移動端系統(tǒng)具備“隱患拍”功能模塊，可自動取得定位信息，并可調(diào)用現(xiàn)場照片，同時記錄上報時間、上報人員，實現(xiàn)一鍵上報。

風(fēng)險錄入：將日常任務(wù)存在的危險因素及防范措施提前錄入風(fēng)險庫中。員工選擇任務(wù)后，系統(tǒng)將自動識別風(fēng)險，直接從庫中帶出風(fēng)險等級、危險因素及防范措施，提高員工風(fēng)險辨識分析能力，實現(xiàn)風(fēng)險超前管控。

圖4 安全隱患報送流程

4.4 智能車輛管理

在車輛上安裝視頻監(jiān)控、對講終端，組成音視頻傳輸平臺。數(shù)據(jù)存儲在車載端，并通過5G信號與云端相聯(lián)，再由第三方接口與智慧園區(qū)平臺操作端實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交互。具體可實現(xiàn)的功能如下。

車輛定位：可通過平臺端或移動端查詢車輛位置，并可查詢指定時段車輛軌跡。

行為分析：對行駛中員工疲勞駕駛、玩手機等安全隱患進行AI視頻分析，并通知相關(guān)管理人員，提高安全駕駛管控能力。

圖5 智能車輛管理系統(tǒng)

4.5 環(huán)境檢測

在園區(qū)各位置安裝傳感設(shè)備，如粉塵監(jiān)測傳感器、溫度監(jiān)測傳感器及水質(zhì)監(jiān)測傳感器等，以實現(xiàn)園區(qū)環(huán)境監(jiān)測分析。同時，對接政府環(huán)境監(jiān)測平臺，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時共享，建立園區(qū)環(huán)境監(jiān)測態(tài)勢分析圖，對預(yù)警事件進行采集、分析、處置、反饋并形成閉環(huán)流程，從而加強園區(qū)的環(huán)境保護。

圖6 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

4.6 AI視頻展示和分析

利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合AI智能分析技術(shù)，實現(xiàn)園區(qū)實時監(jiān)視和異常情況的分析、識別。具體可實現(xiàn)的功能如下：

視頻融合：將園區(qū)所有視頻重新進行整合，根據(jù)部位、區(qū)位進行分類融合。

一圖展示：視頻點位在園區(qū)“一張圖”上進行加載，可通過數(shù)字駕駛艙與移動端進行實時調(diào)閱。

視頻補點：在園區(qū)入口處增加視頻點位，可對進出車輛進行車牌抓拍，并形成記錄文檔。

視頻提升：對園區(qū)原有模擬監(jiān)控點位進行數(shù)字化改造提升，有效提升視頻的清晰度。

視頻分析：應(yīng)用廣播平臺，疊加人臉識別、AI分析算法，進行分析并識別安全帽佩戴、違章作業(yè)、離崗睡崗、人員異常聚集、交通擁堵、交通違章、消防場地占用及煙火報警等情況。

4.7 紅色黨建

推進園區(qū)治理能力現(xiàn)代化，在智慧園區(qū)平臺建設(shè)黨建信息宣傳模塊，在平臺和移動端實現(xiàn)企業(yè)信息展示，并提供各方意見交流渠道等。展示內(nèi)容包括數(shù)字黨建、數(shù)據(jù)公開、參事議事、項目建設(shè)等。

4.8 園區(qū)風(fēng)采

為推動“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用，讓員工能更好了解企業(yè)文化，及時掌握園區(qū)的情況信息，在平臺、移動端和園區(qū)各處大屏進行展示，展示內(nèi)容包括：企業(yè)簡介、園區(qū)規(guī)章、管理特色、生產(chǎn)信息、宣傳視頻及配套信息等。

5 結(jié) 論

“智慧園區(qū)”是企業(yè)智慧化建設(shè)的重要組成部分。在化工、民航及高新技術(shù)開發(fā)等行業(yè)推進“智慧園區(qū)”建設(shè)，可以通過全面應(yīng)用新一輪科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級的最新成果，創(chuàng)新生產(chǎn)、監(jiān)管方式，建立對生產(chǎn)運行全要素、全流程、全場景進行數(shù)字化處理、智能化響應(yīng)和智慧化支撐的新模式形態(tài)，進一步加強安全防線，確保生產(chǎn)運行平穩(wěn)有序。