物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧園區(qū)的深化應(yīng)用研究

李寧萬(wàn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧園區(qū)的深化應(yīng)用研究

李寧萬(wàn)

（廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007）

隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，在新一輪信息化技術(shù)推動(dòng)下，智慧園區(qū)已逐步成為推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主陣地。園區(qū)智慧化建設(shè)體現(xiàn)了新一代信息技術(shù)與通信技術(shù)的深度融合，在充分應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、可視化、智能化集成等技術(shù)基礎(chǔ)上，高效整合園區(qū)各類基礎(chǔ)信息資源，建設(shè)智慧化的上層應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)管理智能化，保障園區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。文章以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深化應(yīng)用為基線，結(jié)合應(yīng)用IBMS智能化樓控集成技術(shù)，依托智慧可視化管理平臺(tái)，探索實(shí)現(xiàn)園區(qū)能耗管理、設(shè)備運(yùn)維、辦公自動(dòng)化、智慧服務(wù)等的進(jìn)一步智能化。

物聯(lián)網(wǎng)；可視化；智慧園區(qū)；IBMS智能化集成

引言

智慧園區(qū)是城市化環(huán)境最重要的人才和產(chǎn)業(yè)聚集地，近年來(lái)隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，在智慧城市先行概念指導(dǎo)及新一輪信息化建設(shè)浪潮推動(dòng)下，智慧園區(qū)已逐步成為推動(dòng)城市區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要陣地。智慧園區(qū)最突出的特點(diǎn)是“智慧”，通過(guò)融合新一代信息技術(shù)和通信技術(shù)，使園區(qū)“智慧大腦”具備多維感知、高速傳輸、集中運(yùn)算、故障預(yù)警、智能化處理、決策輔助等全方位的服務(wù)能力[1]。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，如智能抄表、智能家居、運(yùn)動(dòng)手環(huán)等，主要是應(yīng)用傳感器、RFID射頻識(shí)別、無(wú)線通信等技術(shù)構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)的泛在感知網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)中的人與物、物與物能夠彼此交換信息，進(jìn)行“交流”[2]。本文旨在研究將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深化應(yīng)用于智慧園區(qū)的各個(gè)方面，依托園區(qū)完善的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，更深層次整合園區(qū)的各類資源，為可視化管理平臺(tái)提供全面的感知和管理能力，進(jìn)一步提高園區(qū)各項(xiàng)事務(wù)的智慧化程度。

1　發(fā)展趨勢(shì)

園區(qū)智慧化建設(shè)體現(xiàn)以人為本的思想，是以需求為導(dǎo)向、以服務(wù)為宗旨、以應(yīng)用為關(guān)鍵、以信息資源開(kāi)發(fā)利用為主線的信息化過(guò)程。通過(guò)構(gòu)建安全、高效、便捷的信息資源交換網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)各類資源的高度共享和利用，并能在多系統(tǒng)、多用戶、多業(yè)務(wù)協(xié)同下實(shí)現(xiàn)管理的智慧化[3]。隨著信息技術(shù)不斷革新，園區(qū)智慧化建設(shè)更趨于平臺(tái)集約化發(fā)展，表現(xiàn)為以下三個(gè)方面。

（1）服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)化全覆蓋是園區(qū)智慧化建設(shè)最重要的基礎(chǔ)內(nèi)容，目標(biāo)是提供高帶寬、低延時(shí)、高安全、隨處可達(dá)的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，為各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施末端感知、信息交換、控制邏輯等提高可能。

（2）應(yīng)用智慧化：物聯(lián)網(wǎng)、可視化等技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用極大地促進(jìn)園區(qū)信息化的程度，使園區(qū)各項(xiàng)應(yīng)用和服務(wù)趨于智慧化。

（3）平臺(tái)集約化：園區(qū)智慧化管理將逐步從分散的、獨(dú)立的、功能單一的子系統(tǒng)模式向集約化的平臺(tái)轉(zhuǎn)變，基于新一代物聯(lián)網(wǎng)、可視化、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，數(shù)據(jù)集中共享，平臺(tái)集約化管理，多系統(tǒng)協(xié)調(diào)同步，是園區(qū)信息化建設(shè)的主要發(fā)展方向。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)15000多個(gè)，對(duì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)高達(dá)30%以上，國(guó)家積極推進(jìn)智慧園區(qū)建設(shè)。智慧園區(qū)已成為智慧城市發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力，正逐步發(fā)展成為智慧城市全面產(chǎn)業(yè)融合的主陣地，趨勢(shì)如圖1所示。

圖1 智慧園區(qū)發(fā)展趨勢(shì)

2 技術(shù)策略

主線是在園區(qū)末端的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施中深化應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使其具備在網(wǎng)監(jiān)測(cè)及管理的能力，為園區(qū)管理及服務(wù)智能化創(chuàng)造先決條件。進(jìn)一步應(yīng)用IBMS智能化樓控集成技術(shù)，集成園區(qū)消防、門禁、監(jiān)控、會(huì)議、廣播等各類子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全面的系統(tǒng)互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享。最后應(yīng)用3D建模、BIM模型等技術(shù)構(gòu)建可視化的管理平臺(tái)，以虛擬化管理為主導(dǎo)，結(jié)合應(yīng)用移動(dòng)APP端實(shí)現(xiàn)園區(qū)管理的智能化。

智慧園區(qū)可視化管理服務(wù)體系架構(gòu)如圖2所示。

圖2 服務(wù)體系架構(gòu)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

在園區(qū)環(huán)境中，建筑物分散、設(shè)施種類繁多、綜合布線困難等，一直是制約園區(qū)管理難以實(shí)現(xiàn)全面智慧化的主要因數(shù)，由此造成園區(qū)管理的效率低、人工依賴性強(qiáng)、成本高等一系列問(wèn)題。因此，在基礎(chǔ)設(shè)施層深化應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用智能感知及傳輸設(shè)備代替人工巡檢，彌補(bǔ)園區(qū)末端網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)的缺陷，實(shí)現(xiàn)設(shè)施的遠(yuǎn)程智能化管理，就顯得十分必要。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是解決“物”的智能化問(wèn)題，新一代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合了先進(jìn)的傳感器、數(shù)據(jù)處理及互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，集成邏輯控制功能，極大地簡(jiǎn)化上層應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)算復(fù)雜度，有效降低傳輸成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)“物”的智能化管理[4,5]。

ZigBee架構(gòu)的典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如圖3所示，其中：Coordinator（協(xié)調(diào)器）是網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建者，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層服務(wù)（AI面板等）；Router（路由器）數(shù)據(jù)中繼，實(shí)現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中繼功能）；End Device（終端節(jié)點(diǎn)）數(shù)據(jù)采集，集成處理及轉(zhuǎn)發(fā)功能（設(shè)備端接入功能）。

圖3 基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

2.2 IBMS智能化集成

IBMS是一種智能化樓宇控制系統(tǒng)集成技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化接口將園區(qū)各類樓宇控制子系統(tǒng)集成為有機(jī)的統(tǒng)一體，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)、跨終端的數(shù)據(jù)整合，提供園區(qū)樓宇的全局事件管理和流程自動(dòng)化[6]。

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層及應(yīng)用層使用IBMS智能化集成技術(shù)，為可視化管理平臺(tái)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時(shí)，在樓控子系統(tǒng)全面集成互聯(lián)基礎(chǔ)上，可視化管理平臺(tái)得以實(shí)現(xiàn)全面的監(jiān)測(cè)預(yù)警、故障診斷、綜合運(yùn)維、聯(lián)動(dòng)響應(yīng)等一系列高層次應(yīng)用，使園區(qū)管理更智能。

IBMS智能化樓控系統(tǒng)集成框架如圖4所示。

圖4 IBMS智能化樓控系統(tǒng)集成框架

2.3 智慧園區(qū)可視化管理平臺(tái)

園區(qū)智慧化管理的理想形態(tài)是提供直觀、高效、智能的管理體驗(yàn)，可視化管理平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)感知、可視化呈現(xiàn)、虛擬化管理、開(kāi)放擴(kuò)展等多項(xiàng)核心技術(shù)，圍繞園區(qū)管理的資源利用、招商引資、企業(yè)管理、能源消耗、環(huán)境保護(hù)等多方面業(yè)務(wù)需求，提供個(gè)性化的智慧服務(wù)體驗(yàn)，為園區(qū)營(yíng)造生態(tài)環(huán)保的辦公環(huán)境[7]。

智慧園區(qū)可視化管理平臺(tái)不僅高效提升園區(qū)整體的綜合管理能力，而且在園區(qū)的發(fā)展規(guī)劃、投資決策、適應(yīng)未來(lái)等方面發(fā)揮重要作用，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 智慧園區(qū)可視化管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深化應(yīng)用具體實(shí)踐

園區(qū)智慧化建設(shè)的基本思路是將新一代信息技術(shù)充分應(yīng)用于園區(qū)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)的各個(gè)方面，通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等嵌入到園區(qū)建筑、安防、供水、供電、環(huán)保等各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施中，依托園區(qū)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使基礎(chǔ)設(shè)施與信息系統(tǒng)相融合，再透過(guò)上層系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)園區(qū)管理的智慧化[8]。

以典型的企業(yè)型園區(qū)為例，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深化應(yīng)用于能耗管理、設(shè)備運(yùn)維、辦公自動(dòng)化和智慧服務(wù)中，結(jié)合可視化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)園區(qū)管理的智慧化。

3.1 智慧能耗管理

園區(qū)能耗管理的目標(biāo)是能源的高效利用，達(dá)到節(jié)能減排、綠色環(huán)保、促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展的目的。園區(qū)能耗主要包含電能、水能、燃?xì)饽艿?，傳統(tǒng)的能耗管理模式基本上是粗放式、被動(dòng)式和經(jīng)驗(yàn)式，表現(xiàn)在：以保障正常供給為目的，不出故障時(shí)基本不檢查維護(hù)，沒(méi)有使用規(guī)劃和調(diào)節(jié)機(jī)制，主要憑借管理者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，將園區(qū)能耗的監(jiān)控管理精細(xì)化到各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)每個(gè)能耗區(qū)域單獨(dú)監(jiān)測(cè)和控制，充分收集各個(gè)環(huán)節(jié)的能耗信息，進(jìn)行能耗分布、能耗趨勢(shì)、能耗成本、能耗同環(huán)比、能耗異常診斷、能效標(biāo)識(shí)等分析，從中獲得最優(yōu)化的能耗配置方案，從而實(shí)現(xiàn)能耗管理的智慧化[9]。

例如，園區(qū)的用電管理，應(yīng)用智能電表將能耗監(jiān)測(cè)和控制細(xì)分到樓宇、樓層、車間、機(jī)房及辦公室等單元，將照明、空調(diào)、暖通、電梯、水泵等用電設(shè)施歸類統(tǒng)計(jì)，對(duì)各個(gè)用電時(shí)段進(jìn)行分析，形成年度、季度、月度、日間的用電趨勢(shì)圖，通過(guò)動(dòng)畫、圖表等方式展示能耗分布及排名等關(guān)鍵性指標(biāo)，從而根據(jù)分析結(jié)果及實(shí)際情況進(jìn)行合理規(guī)劃調(diào)整。

圖6 園區(qū)能耗管理智慧化

3.2 智慧運(yùn)維管理

園區(qū)的各類基礎(chǔ)設(shè)施具有數(shù)量眾多、分布廣泛、型號(hào)各異等特點(diǎn)，傳統(tǒng)園區(qū)中這些設(shè)施的智能化程度低（或沒(méi)有）、維護(hù)難度大（基本依賴廠家）、人員依賴性高（主要是巡邏發(fā)現(xiàn)）等，是運(yùn)維管理難以智慧化的主要原因。為改善這些問(wèn)題，在基礎(chǔ)設(shè)施中嵌入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)無(wú)線、WIFI、有線等方式接入園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，使其具備在網(wǎng)監(jiān)測(cè)及管理能力。同時(shí)，將基礎(chǔ)設(shè)施的信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，在可視化管理平臺(tái)統(tǒng)籌規(guī)劃其全生命周期運(yùn)維，定期維護(hù)和保養(yǎng)，形成維保記錄并錄入，科學(xué)合理地管理和使用這些設(shè)施，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理智慧化。

運(yùn)維管理智慧化除前端基礎(chǔ)設(shè)施必不可少的智能化外，還需依托強(qiáng)大的可視化管理平臺(tái)，通過(guò)建立人機(jī)關(guān)聯(lián)的協(xié)調(diào)機(jī)制，在日常的巡檢、維修和保養(yǎng)中形成維保日志并及時(shí)上傳，平臺(tái)根據(jù)以往相似問(wèn)題的處理日志給出維修建議并生成派工單下發(fā)到人員，從而形成平臺(tái)、人員到設(shè)備的運(yùn)維管理一體化。

從平臺(tái)管理角度，運(yùn)維管理的智慧化主要包括以下四個(gè)方面。

（1）建立專家知識(shí)庫(kù)，統(tǒng)籌基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期運(yùn)維，形成經(jīng)驗(yàn)參考，例如：相似的故障大多是由于相同的原因引起，通過(guò)專家知識(shí)庫(kù)快速找到解決思路。

（2）建立工單管理，將運(yùn)維工作關(guān)聯(lián)到人員，平臺(tái)將故障信息描述成派工單并通知到人員，對(duì)故障處理過(guò)程進(jìn)行全流程跟蹤管理。

（3）建立運(yùn)維協(xié)調(diào)機(jī)制，通過(guò)平臺(tái)制定方案，在日常巡檢、檢修、保養(yǎng)中及時(shí)上報(bào)，由方案來(lái)指導(dǎo)人員做相應(yīng)的事，而由平臺(tái)來(lái)部署協(xié)調(diào)。

（4）建立預(yù)警管理機(jī)制，在設(shè)備的質(zhì)保期、維保周期、報(bào)廢期等時(shí)間節(jié)點(diǎn)上建立預(yù)警機(jī)制，及時(shí)通知相關(guān)人員介入處理。

圖7 設(shè)備運(yùn)維智慧化

3.3 辦公自動(dòng)化

園區(qū)辦公自動(dòng)化的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)辦公場(chǎng)景的自動(dòng)化，其關(guān)鍵所在是辦公設(shè)備的智能化以及可視化管理平臺(tái)的智慧化。從設(shè)備智能化角度，除部分辦公設(shè)備本身具備智能化功能外，大多數(shù)設(shè)備需要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造，使其具備遠(yuǎn)程接入、控制及管理的智能化功能。從實(shí)現(xiàn)邏輯角度，辦公場(chǎng)景自動(dòng)化是根據(jù)場(chǎng)景需求，通過(guò)多樣化的情景模式設(shè)定，同時(shí)設(shè)置關(guān)聯(lián)觸發(fā)條件，在場(chǎng)景變化時(shí)自動(dòng)觸發(fā)或一鍵快速切換實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。

可視化平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是智能化集成園區(qū)各種樓控子系統(tǒng)，接入各類基礎(chǔ)設(shè)施，可很好地通過(guò)情景模式、預(yù)案設(shè)定等來(lái)滿足各種辦公場(chǎng)景自動(dòng)化的需求。情景模式支持定制化的場(chǎng)景布置，主要滿足多樣化的布景需求；預(yù)案設(shè)定支持定制化的預(yù)置流程，主要滿足規(guī)律性、周期性的可執(zhí)行任務(wù)。

例如：會(huì)議室在使用前用戶使用一鍵布景功能，將各類燈光、空調(diào)、音響、顯示屏等一鍵配置到就緒狀態(tài)；在會(huì)議過(guò)程中，用戶可根據(jù)會(huì)議主題變化一鍵快速切換到相應(yīng)的情景模式；而在會(huì)議結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)將各類設(shè)備關(guān)閉或恢復(fù)至待機(jī)狀態(tài)。如圖8所示。

圖8 辦公自動(dòng)化

3.4 智慧APP服務(wù)

園區(qū)智慧化服務(wù)的目標(biāo)是為員工、企業(yè)及來(lái)訪人員提供一系列智慧化的服務(wù)，包括訪客預(yù)約、停車管理、餐廳服務(wù)、會(huì)議預(yù)約及智慧物業(yè)等。在園區(qū)中隨時(shí)可達(dá)的網(wǎng)絡(luò)接入，隨處可見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)感知，具備智能化的各種服務(wù)設(shè)備和高安全的互聯(lián)網(wǎng)關(guān)及防火墻，使員工的各種移動(dòng)終端能夠可靠地共享和利用各類信息資源。

園區(qū)智慧化服務(wù)的基礎(chǔ)是開(kāi)放式的系統(tǒng)接入、集約式的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、聯(lián)動(dòng)式的決策和應(yīng)急響應(yīng)、統(tǒng)一的平臺(tái)門戶、可視化的數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)報(bào)表，體現(xiàn)以人為本的理念，從智慧應(yīng)用、智慧管理、智慧運(yùn)維等多角度提供智慧化服務(wù)。

例如，來(lái)訪人員通過(guò)微信小程序線上預(yù)約，選擇來(lái)訪對(duì)象及來(lái)訪時(shí)段，填報(bào)個(gè)人信息及健康碼，可選備注車輛信息，提交預(yù)約?？梢暬芾砥脚_(tái)接收到預(yù)約消息，檢查被預(yù)約對(duì)象是否需要授權(quán)，提交被預(yù)約對(duì)象審核并短信通知。預(yù)約成功后給來(lái)訪人員回復(fù)一個(gè)二維碼信息，來(lái)訪人員憑借二維碼進(jìn)入園區(qū)，二維碼還可約束來(lái)訪人員只能在園區(qū)相應(yīng)區(qū)域內(nèi)活動(dòng)。來(lái)訪結(jié)束后，二維碼即刻失效，系統(tǒng)生成來(lái)訪記錄，便于后期核查。如圖9所示。

圖9 訪客預(yù)約管理

4 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧園區(qū)的深化應(yīng)用進(jìn)一步提升園區(qū)管理的智慧化，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于園區(qū)各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，依托可視化管理平臺(tái)，將園區(qū)建設(shè)為集成物聯(lián)感知、數(shù)據(jù)融合、泛在互聯(lián)的智慧化新型園區(qū)。除文中提及的應(yīng)用實(shí)踐外，在園區(qū)的供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、產(chǎn)品和設(shè)備監(jiān)控管理、安全生產(chǎn)管理等方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都有良好的應(yīng)用空間，能極大促進(jìn)園區(qū)各類生產(chǎn)的信息化和智慧化。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷革新，園區(qū)在感知分析、決策預(yù)警、處理控制等方面達(dá)到了前所未有的智能化，而其低成本、高集成度的特點(diǎn)也非常值得在其它領(lǐng)域展開(kāi)深化應(yīng)用研究。

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Research on Deepening the Application of Internet of Things Technology in Smart Park

With the rapid development of urbanization, the smart park has gradually become the main position to promote regional economic growth under the promotion of a new round of information technology. The intelligent construction of the park reflects the deep integration of the new generation of information technology and communication technology. Based on the full application of Internet of things, visualization, intelligent integration and other technologies, the park effectively integrates various basic information resources, builds an intelligent upper application platform, realizes intelligent service management, and ensures the sustainable development of the park economy. Based on the deepening application of Internet of things technology, combined with the application of IBMS intelligent building control integration technology, and relying on the intelligent visual management platform, this paper explores the further intelligentization of energy consumption management, equipment operation and maintenance, office automation and intelligent service in the park.

Internet of things; visualization; smart park; IBMS intelligent integration

TP393.02

A

1008-1151(2022)08-0011-05

2022-05-14

李寧萬(wàn)（1984－），男（壯族），廣西平果人，廣西交科集團(tuán)有限公司工程師，從事信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理工作。