智慧園區頂層規劃設計方案

王紅彥 周世橋

1.中國汽車工業工程有限公司 天津 300113

2.澳大利亞國立大學 澳大利亞 堪培拉 2601

智慧園區作為建設數字世界的落腳點，是當今發展數字經濟的新理念和新模式。近年來，隨著中國城市化加快發展以及互聯網+、一帶一路等多項戰略和政策的深入推動，云計算、物聯網、大數據、人工智能、5G等為代表的新技術不斷創新，各類園區迅速發展，高新企業紛紛入駐，同時企業對園區智慧化服務和智能化管理也提出了更高的要求。在園區探索新型工業化、城鎮化的發展過程中，爭奪高端產業發展要素、加快科技自主創新、促進產業轉型升級、完善民生保障體系、打造園區獨特品牌等，使得園區建設的競爭日益激烈。'智慧園區'建設已成為發展趨勢。

1 智慧園區定義

建立園區IOT智慧集成中樞，平臺具備迅捷信息采集、高速信息傳輸、高效可靠計算及智能事務處理能力，依靠云計算、物聯網、大數據、人工智能、移動互聯網等新一代信息賦能技術推進園區建設、業務流程和服務運維全過程的海量異構數據的采集、清洗、融合、存儲、挖掘和分析，實現基礎設施信息化、運營管理精細化、功能服務便利化和產業發展高端化的產業園區。

智慧園區的本質是基于新型賦能技術和園區數據的服務重構。

2 當前智慧園區建設存在的問題

2.1 信息基礎設施不完善 煙囪式系統浪費資源

現在新建的工業園區多處于城市邊緣位置，移動通信服務和建設存在著線路質量不保證、移動通訊覆蓋面窄、網絡承載能力低、信號易干擾不穩定、互聯網總體接入帶寬偏小等問題。無線接入建設方面，無線接入點少，覆蓋面窄，而且接入帶寬小，沒有與移動通信網絡及與固定通信網絡一起形成全覆蓋、無間隙的信息網絡。無法充分滿足企業在園區內的生產和生活需求。

另外，信息化配套設施和服務效能缺乏規劃統籌。工業園區基本都會建立數據中心為企業提供主機托管、互聯網接入等服務，但缺乏建立共享共用的資源如容災備份中心，呼叫中心等，因此也無法將各種計算模型和能力、存儲和展示能力整合，利用虛擬化技術，為園區內各企業提供高效、集約的云服務平臺。這一切制約了園區的管理與生產的有效性與可持續發展。因此園區現有的數據中心在定制化與增值服務方面還存在著較大的發展空間和潛力。

2.2 頂層設計系統化不高 應用創新難發揮效益

目前園區內各企業或公司都在積極開展信息化、數字化、智能化建設，但由于缺乏頂層設計，各個企業過分強調數據的安全性和運營的特殊性，條塊分割，各自為戰。突出表現為計算機網絡自成體系，業務系統封閉運行，從物理層面將數據孤立開來，信息資源的開發利用重復建設卻沒有提到應有高度。導致公共數據難以互聯互通，園區內信息集成共享度不高，用戶感知度較差等問題。尤其是大型的公共數據庫和主題專用數據庫等商業性的信息資源開發滯后，社會可利用的信息資源更加不足；另外，公共基礎數據采集、共享、交換、維護、儲存、利用和發布的規范和標準尚未建立，信息資源的開發和利用缺乏有效的激勵機制。

2.3 數據安全風險需強化 產業運營管理效率低

智能時代給網絡安全帶來的挑戰是全方位的。大數據技術的出現，使得現代社會的信息安全面臨新的威脅，同時也引發了信息安全領域的變革與創新。企業在網絡、系統、應用和管理層面缺乏相關的安全技術和流程標準，數據在被存儲、傳輸、計算、調用過程中缺乏高層級的安全加密系統保護，在數據安全擦除、訪問控制等方面缺乏資金投入與嚴格的管控。數據安全核心技術更是受制于人，導致全局性的安全隱患。

眾多開發商在建設發展過程中很少顧及園區產業的未來運營管理，園區產業沒有整體的運營規劃及智慧監測，忽視了產業運營的服務，缺乏智能化的載體和平臺。強建設弱運營是當前開發園區的通病。

3 智慧園區建設目標

智慧化轉型是解決傳統園區痛點的最佳選擇。用智慧化的方式重新定義園區，以新一代信息基礎設施為基礎，以智能化應用為建設目標，促進園區內技術融合、資源共享、業務協同，打造安全可靠、實時反饋的創新服務平臺。全方位重塑園區安全、效率、成本和體驗；重塑園區管理運營模式，推進經營機制變革；重塑園區業務部署模式與商業模式深度融合，通過協同創新來實現業務價值和能力。

為此智慧園區的建設目標應該是[4]：

3.1 建立園區建設“智慧”法則

智慧園區的建設需要以人為本，全面感知、內生發展，要注重通過“智慧”的基礎設施、公共服務體系和政務服務建設，將人、物、事件等相關信息進行全面感知與互聯，形成智慧的泛在信息源，提升產業園區的內部管理水平和創新能力，實現自我適應調節、優化和完善，為企業創造良好的可持續發展的環境。

3.2 提供園區“定制化”服務

招商引資的多樣性決定智慧園區的建設需要針對不同的服務對象提供差異化、個性化的服務內容。需要有效整合產業園區內、外各種資源，匯聚各類創新要素，構建創新氛圍，最終形成高效、活力的創新生態系統，實現園區管理者、企業公眾的緊密聯結，從而提升產業園區對企業和人才的吸引力和凝聚力。

3.3 構建綜合的“智能”服務體系

智慧園區是建立在園區數字化基礎之上的智能化管理和運營方式，需要將智能技術如物聯網、5G技術、大數據、人工智能等融入到園區的運營管理中，建立共享智慧園區網絡架構體系，打造園區智慧云服務平臺，提升智能化管理服務水平；需要注重內容的多樣性、鮮活性、可視性和互動性，將園區企業、服務提供商、應用提供商等各方優勢資源加以整合，以信息化、智慧化的方式助力園區的可持續發展，提升園區的經濟效益、品牌效益和社會效益。

4 智慧園區頂層設計規劃

頂層設計對智慧園區建設至關重要。運用頂層設計方法，自上向下，從智慧園區建設戰略目標出發，確定智慧園區建設的總目標，有效指導園區開展智慧園區信息化規劃及建設工作，對園區基礎設施、智能控制系統、支撐平臺、應用服務、管理保障和安全保障進行統一規劃和建設。

4.1 總體框架

智慧園區的體系架構從園區信息化整體建設考慮，以通信和信息技術為視角，提出了所需要具備的四個建設層次和三個支撐體系，橫向建設層次的上層對其下層具有依賴關系；縱向支撐體系對于四個橫向建設層次具有約束關系[1]。

圖1 智慧園區體系架構

4.2 總體框架描述

4.2.1 基礎設施層

建立園區底層的感知設備及傳感器網絡，通過無線、有線、移動通訊等手段，實現對園區范圍內基礎設施、環境、建筑、安全等方面的識別、信息采集、監測和控制；以滿足對園區人、事、物的智能感知[1]。

（1）市政基礎設施[2]

圖2 市政基礎設施

市政基礎設施是指園區紅線以外的道路交通、能源供給、通訊網絡等；但對于智慧園區來說，更關注的是電信運行商能提供高速、安全、優質的寬帶網絡服務，能提供穩定優質的移動通信網絡園區深度覆蓋等。

（2）信息基礎建設[3]

信息基礎設施參照智能建筑設計標準對智能化系統工程的分類，包括信息化應用系統、智能化集成系統、信息設施系統、建筑設備管理系統、公共安全系統、機房工程等。

基礎設施層是智慧園區建設的重要部分?；A設施層主要實現對園區的建筑物、車輛、人員、設備、環境、安防信息進行采集，并對相應的數據進行封裝、調度，為用戶提供信息接入服務。致力于在智能安防部分將園區建設成為“可見，可知，可管”的全方位、無盲區立體安全防護系統；通過視覺識別及訪客預約系統對園區內人流、物流進行合理疏導，做到通行安全快捷、順暢無憂。在智能環境方面，通過對園區內所有公用機電設備的遠程監控，配合公共區域的各類傳感器，實現對園區內所有空間的環境可知可控，最大化的利用自然光照、溫濕度、風力等因素保障辦公生活環境的舒適，從而降低能耗，使園區實現綠色可持續發展。在智能生活部分，通過安防、廣播、電視、無線對講、環境、餐飲、充電樁等多種智能化系統的共同協作，實現園區內辦公人員的生活便利與舒適，同時為園區物業管理提供高效的管理輔助手段。

圖3 信息基礎設施

隨著新技術的發展，越來越多的基礎設施層終端系統轉型升級。智慧化轉型后的基礎設施層多種系統將由云化的應用，少線化/無線化的IP網絡以及智能化終端構成，借助邊云協同、IPv6、邊緣計算、安全認證等技術，實現安全可靠的鏈接、高效節能的運行和管理[1]。

端側設備智能化趨勢：例如攝像頭目前已經從單一的視頻采集發展到智能化人員分析、行為分析，特別是在工廠車間，對于人員進入危險區報警、是否按標準佩戴安全帽、人員在某個工序是否動作標準、中間件是否符合要求等等，起到了很大的作用；門禁設備支持多種采集手段（刷臉、刷卡、刷二維碼、NFC等）、測溫等；園區的路燈、井蓋、垃圾桶等可以通過新技術引入進行自動控制、自動監測的系統。

端側設備連接IP化、無線化趨勢：終端智能化設備接入到IP網絡中對企業的物聯網提出了此類智能設備網絡連接安全、可靠性要求，以及與辦公業務、生產業務隔離等要求。

平臺云化管理趨勢：基礎設施系統的平臺從本地應用系統變為云化的管理平臺，支持海量的分布式物聯設備的接入、管理，權限的統一管理，實現萬物互聯、多端互聯，建立全鏈接的智慧園區數字化場景，提升園區數字化管理和公共服務，提升園區的經濟效益。

火災自動報警系統的趨勢：將通過云邊協同、IPV6通訊的ICT技術，實現早期探測和自動報警。煙感終端支持可視化手段對現場火警精準判斷，實時聯動消防、監控、人員熱力，實現告警視頻復核和及時處置，實現聲光報警及廣播系統的精準疏導，極大提升安全管理水平和工作效率。

4.2.2 網絡傳輸層

智慧園區的網絡傳輸層連接物聯感知子系統和設備終端，網絡傳輸設施建設包括園區物聯網、園區專網、移動通信網、園區機房和網元節點等。

網絡傳輸層應充分利用當前成熟的網絡設施組網技術、自動交換光網絡、智能全光網絡、5G信息通訊等技術，構建光傳輸為核心的融合網絡，并與云計算、大數據、人工智能、虛擬增強現實等技術深度融合，實現光層多種業務形式的接入，新型業務的開發和提供，并為以傳感和數據采集為目標的應用場景提供超千億連接支持能力，為園區用戶提供無縫的高速業務、快速動態帶寬分配、極高數據傳輸速率和流量密度、毫秒級端到端時延等體驗，使網絡傳輸層由信息傳輸層向業務盈利層轉變。

4.2.3 園區數字平臺層

智慧園區數字平臺是實現園區智慧化的核心。向下匯聚基礎設施層的各類智能前端子系統，對其數據信息進行整合、挖掘、分析與處理，實現集約共享、信息整合重用的功能；向上支撐合作伙伴創新應用開發，實現園區的“數據融合、狀態可視、業務可管、事件可控”，為園區使用者提供更優質的服務體驗，為園區運營者提供持續卓越運營的能力，進而創造更大的經濟與社會價值。

在此平臺上，需要根據園區業務及管理等需求，通過數據接口，同政府、銀行等外部系統進行數據交互。

根據園區管理和業務發展需求，建設統一數據庫，實現園區數據自治；并支持多類型的數據源轉換與連接，包括結構化數據、非結構化數據、視頻、音頻等；實現數據共享、數據備份與數據遷移的功能；建立數據訪問限制的措施，確保數據訪問權限等。

園區根據自身發展情況，可通過自建或采用第三方云服務商的方式實現云計算平臺，云計算平臺主要提供：IaaS云服務、PaaS云服務、SaaS云服務。

采用大數據技術，建設集數據采集、存儲、計算、挖掘、管理和展示等功能于一體的大數據平臺。圍繞園區主題進行數據建模和挖掘分析，為園區提供真實有效的數據支撐。

采用地理信息支撐技術，基于園區基礎地理數據庫，實現園區地理信息的服務發布、共享交換等功能。提供園區地圖瀏覽、地名查詢定位、路徑分析等在線地理信息服務功能，為園區應用提供統一地理信息服務。

4.2.4 智慧應用層

智慧應用體系是智慧園區建設重要的部分，也是提升園區管理服務能力和生產生活環境的重要構成。智慧應用體系可分析、整合園區核心系統的各項關鍵信息，從而對民生、環保、公共安全、服務、工商業活動在內的各種需求做出智能響應。

園區智能運營中心是智慧應用體系的“神經中樞”。通過對園區運行和管理過程中產生的數據，如政府數據、企業數據、互聯網數據、物聯網數據等，將數據按主題、定制化需求，成體系地加以分析研判，為各企業管理者提供智慧化、精細化管理決策依據。并融合園區應用，實現園區的狀態可視、作業可管、運營可控，最終實現智慧園區的數字化運營目標。

4.2.5 系統運維體系

運維體系設計服務可以從策略、組織、流程、工具等多個方面評估現狀和未來預期之間的差距，以工具、流程為著力點，實現運維的規范管理；以管控為支撐，實現過程的實時監控；運維過程中應嚴格按照運維方案，調度運維資源，建立運維臺帳，優化運維開展工作。

4.2.6 系統運營體系[1]

園區運營主要是圍繞業務、用戶場景而開展的計劃、組織、實施和控制等活動；即是對用戶運營、業務運營的質量指標、效率指標、成本指標、體驗指標、收益指標的管理，也是對運營的系統化、數字化的度量數據的采集、數據分析，為園區運營調整、園區企業發展提供支撐，最大程度發揮園區應用的使用價值，通過持續使用獲取更多的運營收益。

4.2.7 系統安全體系

園區應建立保障智慧園區安全運行以及保障智慧園區建設的相關設施、平臺和應用的安全，主要包括園區安全管理和信息安全管理。借助新一代云計算、物聯網、決策分析優化等信息技術，對現有互聯網技術、傳感器技術、智能信息處理等信息技術高度集成，構建集監測、分析、整合以及智慧響應為一體的安全體系。其中園區安全管理通過園區的智能安防系統解決。信息安全管理根據相關安全要求和自身業務特點，建立一套基礎增強、重點防范的安全防護體系。按照安全防護體系從網絡邊界環境、主機計算設施、對外應用服務和數據信息資源四個層面進行安全防護設計，提供訪問控制、安全審計、惡意代碼防護、身份鑒別、網絡異常行為檢測等安全功能和服務。

5 智慧園區價值體現

運用5G、AI、云計算、物聯網、GIS、BIM、移動互聯等新ICT技術，解決傳統園區長期面臨的“服務體驗差、綜合安防弱、運營效率低、管理成本高、業務創新難”等痛點，為客戶提供更好的服務感知，助力企業用戶通過數字化轉型實現創新發。

以運營方為中心，通過平臺與應用連接政府、企業、公眾，實現園區運營數字化管理。

通過產業生態構建與園區大數據沉淀，打通產業鏈，完善服務鏈，實現更透徹的感知和度量、更全面的互聯互通、更完善的服務體系、更深入的智能洞察、更精準的預測與決策園區，從而打造園區價值最大化。

6 總結

智慧園區的建設需要采用統籌規劃、分步實施、集約共享的原則，在建設中要充分考慮智慧園區系統的可拓展性、智能性、高效性和生態化。從系統的基礎設施層、應用層、業務建設、運營管理等方面進行解析和融合，結合新一代物聯網技術、云計算技術、SOA技術、數據庫技術、數據挖掘技術、智能處理技術等，將相關資源形成緊密聯系體，為企業打造平臺集約化、應用智慧化、運營簡單化和環保生態化的信息支持服務，以獲得高效、協同、互動的整體效益。