基于物联网的智慧园区系统的设计与实现

1、作者：马政 张君鹏 王猛 一、引言 位置无处不在的智能传感器连接起来形成物联网，从而实现对物理世界的全面感知。对于产业 园区类的大型营院，园区管理一直是個老大难问题，如各单位按区管理，管理手段落后，权责界限不清，设施不完善、标准不统一，互联互通差、协同处理能力弱等问题较为突出。鉴于 此，本文设计并实现智慧园区系统，总体目标是通过物联网采集、自动化汇总、智能化分析等 先进技术，构建一个全域感知、智能分析、智慧管理的园区综合管理平台，实现园区态势多维 呈现、园区安防智能预警，人车目标定位追踪，重点部位动环感知，大众服务共享便捷，全面 提高园区的数据化、网络化、集成化、智能化水平。二、系统架构设计系

2、统总体架构划分为3个体系和4个层次。系统以标准规范体系、信息安全防护体系、运 维保障体系为支撑，按照承载的功能划分为4 个层次：感知层、传输层、平台层和应用层，如 感知层主要承载多源数据的采集功能，通过各种不同智能终端设备采集各类音视频、状态 参数等数据，并通过不同的网络通道汇聚到平台层。传输层主要承载数据的网络传输功能，通过安全隔离设备实现互联网、物联网以及涉密内 网的跨网数据交换，在保证涉密信息安全的前提下实现三网逻辑融合，为智慧园区所需的跨网 业务交互提供可靠支撑。平台层主要承载数据的汇聚存储、云计算及大数据处理的功能，能够实时处理感知层汇聚 来的全量数据。在底层云平台提供的弹性计算和存

3、储能力的支撑下，通过大数据分析处理技术 和人工智能算法提供各类智能数据处理服务，为智慧园区业务提供关键的业务能力支撑。同 时，在边缘节点，通过轻量化处理平台和物联网设备为前端联动控制和即时响应提供支撑。应用层主要承载基于云平台的业务应用功能，在平台层的业务能力支撑下，应用层提供园 区安防管理、人员管理、车辆管理、动环监控、智慧服务和态势综合展现等业务功能，为智慧 园区业务提供敏捷灵活的应用前台展现和人机交互能力。在整个系统的建设过程中.标准规范体系、运维保障体系将对系统的质量及服务保障提供 强有力的支撑，信息安全防护体系为系统的安全运行提供可靠的防护屏障。三、数据流程设计根据系统总体架构设计，

4、数据流程设计如图2所不。感知层中的园区安防、人员管理、车辆管理、动环管理和智慧服务等分系统采集的互联网 和物联网内的各类音视频、访客信息以及状态参数等数据，通过单向光隔离设备从物联网传输 平台层对非结构化信息通过相关智能识别算法识别出结构化信息，会同物联网采集的各类 结构化信息进行大数据库分析统计并存储到分析型数据库，供应用层综合应用平台进行信息展 示。同时，非结构化信息可直接提供给应用层综合应用平台进行实时显示，存储于对像存储区 域，为综合应用平台提供历史视频图像查询。内网进行数据处理后，将控制指令信息和访客身份比对结果等通过二维码隔离设备回传至 物联网，进而对相关摄像头、闸机和智慧服务相关

5、业务进行联动控制，实现信息安全有效交 四、系统实现智慧园区网络涵盖互联网、物联网和内网，物联网为单独构建，物联网与互联网间物理隔 互联网用于发布园区非涉密公共服务信息，同时将移动终端APP 的访客身份信息等导入 至物联网，互联网与物联网间的数据交互通过二维码隔离系统保证安全。物联网将采集到的实时信息数据，如视频流、人脸识别、周界安防、动环系统的水，电， 煤气等信息、安全日志信息、来自互联网的APP 访客身份信息等，通过单向光隔离设备导入 至内网中，再按照信息类型进行分发，实现信息的高效安全交换。内网进行数据处理、存储并进行显示。对来自物联网的视频、照片和动环等实时数据进行 处理和比对，将控制指

6、令信息和访客身份比对结果等回传至物联网，这些控制策略通过二维码 隔离设备传输至物联网，实现信息安全交换。对于网络中的安全设备和涉密信息的安全防护需求，需部署安全管理和审计、接入认证以 及网络监测分析等系统，采取身份认证安全审计手段，对设备进行统一配置和集中管理，汇集 上报日志，采用探针技术对安全事件进行报警、预警和分析，实现多个网络间的数据交互和边 界防御的统一安全管理。系统功能主要由园区安防、人车管理、动环监控、智慧服务等子系统组成。 通过周界防范、视频监控、电子巡更、紧急报警等手段，实现监控中心对园区内全时域地 域的感知，将所有安防信息进行集中管理和整合应用，实现信息数据交互、报警联动响应

7、，提 高园区安防集成系统的整体预警联防能力。通过构建统一的人员车辆出入管理服务体系，实现对进入园区人员来源的精确认证、出入 场所授权、门禁联动控制、行为轨迹可查，确保人员进入园区和重要场所可控可追踪。同时通 过引进车辆认证、超速抓拍和停车导引等功能，确保车辆进入可控和停车有序。对园区现有供电、供暖、燃气等设备设施的重要节点及机房布署动力环境监控系统，实现 自动巡检、无人值守、自动报警等功能。通过建设智慧交通系统、绿化灌溉及音箱系统，研制手机APP 和微信企业号，部署共享 单车和摆渡车，布设公共区域、办公区无线接入设备等，构建集信息发布、智慧调度、综合管 理等服务于一体，人、物、环境协调运行的服

8、务系统，为园区工作人员提供公共便民智慧服 智慧管理平台包括大数据云服务中心、综合应用平台、态势显示系统三部分组成。充分考 虑当前需求和未来的发展，平台应能适应于现有系统的集成和未来系统的扩展，实现数据的汇 大数据云服务中心是整个智慧园区的枢纽，是汇总、存储和处理智慧园区各业务应用系统 的底层基础设施，为综合应用平台和态势显示系统提供基础支撑环境，其主要由云计算基础设 施、业务中台、数据中台、智能中台及运维体系、安全体系构成，如图4 所示。2.综合应用平台综合应用平台利用大数据云服务中心提供的底层支撑环境及服务，实现数据驱动的上层业 务应用、智慧分析处理和综合态势显示，进而对园区安防、人员信息、

9、车辆信息、动环监控、 智慧服务等各项应用进行集中综合管理，为园区提供一个统一的、可视化的、共享的综合管理 3.态势显示系统态势显示系统主要完成智慧园区所有业务信息和视频图像显示，包括大屏幕显示和大厅扩 音系统。其中，监控中心作为整个园区监控系统的总控室，是园区进行人员管理、处突指挥、 日常值班等工作的核心场所，核心业务是基于高清视频所实现的扁平化指挥调度业务，通过大 屏幕显示系统、可以轻松实现直观、实时、全方位地集中显示各个系统的信息，各系统信息在 大屏幕上可根据需要以任意大小、任意位置和任意组合进行显示，并且对显示信息进行智能化 管理，以便于指挥中枢准确、实时全面的观看和掌握各方面信息并做出正确的决策，大大提高 了指挥调度决策（尤其在紧急情况处置时）的效率，增强了各信息显示的直观性和可操作性。五、结语本文利用物联网、大数据、自动控制和智能识别等先进技术，设计了一体化的智慧园区业 务应用系统，通过构建园区安防、人车管