隨著Web3. 0在城市生活應用中的不斷深入,智慧城市建設也在不斷深入的發展,智慧園區作為智慧城市重要組成部分,存在著建設內容多、周期長,運用存在延續性、技術不斷的更新性,而且在建設的過程中涉及到的人員多與投資規模大等特征,需要將智慧停車、餐飲、安防、信息發布、環境監控等融合在一體,并能為用戶提供個性化的支持服務,這就需要對智慧園區的建設做好整體規劃與設計。
1智慧園區建設的系統架構分析
基于三維GIS平臺的智慧園區建設主要目標是為用戶提供高效、便捷、舒適、生態和諧的居住環境,通過以感知技術為核心智慧化途徑來獲取園區的管理信息,并以智慧化的管理支撐平臺整合各種信息,實現園區內的信息互聯互通,為用戶提供全方位的信息化支持服務,從而實現園區的全面感知與智能管理,結合智慧園區建設的需要,智慧園區系統主要包括基礎設施層、平臺管理層、應用層與展示層等幾個方面,具體的系統架構如下圖所示。
在系統設計中按照“以人為本”的原則,從智慧園區中的不同人員需求出發與系統的功能規劃,以及各個場景中的不同應用,認真的規劃各種場景結構,綜合智慧園區的共性服務與需求,建設個性化、智慧化的智慧園區,采用物聯網技術、SOA技術、云計算技術、網絡安全技術、無線網絡技術、傳感感知技術、VR/AR、AI、數據挖掘技術、應用控制等各種主流技術,在適應智慧園區當前建設的需要同時,還要能夠滿足未來功能拓展的需求。
1)基礎設施層是智慧園區建設的重要部分,功能是負責園區的信息采集與控制,包括各種類型的感知設備、視頻電話系統、高清攝像系統、有線無線通信設備、傳感RFID設備等,并與互聯網連接在一起,方便用戶利用手機、PC等連接,及時查詢相關的信息。基礎設施層主要實現對園區的建筑物、車輛、生產場地、環境、安防信息進行采集,并對相應的數據進行封裝、調度,提供數據的采集能力、系統設備的控制信息,并通過2G,3G,4G網絡等將數據進行實時的發送、傳輸到安全控制中心,為用戶提供信息接入服務。
2)平臺層的主要功能是對基礎設施層的數據信息進行整合、挖掘、分析與處理,它具有集約共享、信息整合重用的功能,通過對基礎層的數據進行加工與處理,實現各種設備之間的信息互聯互通,對各種應用數據進行集成,實現對平臺數據的統一管理,系統平臺同時還有具有第三方業務的擴展能力,它主要借助SOA技術,采用面向用戶服務的架構體現,運用流引擎技術、目錄服務、中間件與服務器等技術,并提供公共數據服務信息,融合智慧園區的各種信息數據,將系統的數據進行處理與共享,實現平臺各個組件的精細化管理。
3)業務應用層的主要功能是對平臺層的數據進行智能分析與挖掘處理,豐富智慧園區的管理功能與服務功能,根據智慧園區管理的需要,對各種主題進行分類,深入分析各個主題
內在感知數據的關聯,并結合用戶的需求,開發出智慧園區內容各種智慧化信息服務,及時為用戶提供個性化的支持服務,例如云桌面、智慧停車控制、智慧園區導航、辦公自動化、信息推送、公眾號服務等。
4)展示層是智慧園區的統一門戶信息管理系統,主要體現出智慧園區的集中統一管理服務,它要求具有園區的個性化特征,可以連接各種社會媒體、公眾號、電視與廣播等終端系統,并能夠提供各種“微型化”的管理服務,方便用戶能夠利用移設備、微型設備查詢相應的信息,相關園區的用戶提供個性化的智慧服務,并結合用戶的等級,實現權限管理控制服務,實現智慧園區管理系統的用戶之間互動。
2智慧園區建設的關鍵技術分析
2. 1物聯網技術
物聯網技術是智慧園區建設的基礎,它是利用信息傳感設備、RFID技術,按照約定的協議,獲取各種不同類型的數據信息,將智慧園區內的各種物品信息的業務數據利用網絡連接一起,利用信息交換與處理技術,將智慧園區內的信息進行控制,實現園區內的信息進行智能化的加工、識別、定位、跟蹤、監控、交換與實時管理,主要是將傳感技術、通信技術以及網絡技術結合在一起,實現智慧園區內的實現與數據的感知與度量,并采用泛在計算技術將園區內的信息接入互聯、控制。隨著智能控制技術的發展,低成本、高精度、傳感器、攝像頭、RFID技術的應用變得十分方便,增加了物聯網的感知與控制能力,提升物聯網在智慧園區建設中的應用。物聯網技術可以分為高速、中速、低速幾個層級,在智慧園區的停車控制、樓宇管理、照明控制一般集中在超低速的業務控制范圍內,可以采用窄帶物聯網技術解決智慧園區中的問題。
2. 2面向服務的架構技術
面向服務的架構(SOA, service oriented archi-tecture)作為組件模型,能夠實現數據的跨平臺的數據處理,并能將各種微服務聚集在一起,在智慧園區建設中,能夠根據用戶的需求,開發各種不同類型的應用,該技術獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言,采用獨立的、松散藕合的技術,作為系統構建服務的基本元素,在系統開發時,能夠定義數據結構,快速的構建各種互操作的、分布式、可進化的應用,對一些頻繁變化的業務進行快速、靈活的應用。采用SOA技術,可以將各種微型應用服務結合在一起,在智慧園區建設中,利用網絡對松散藕合的粗粒度數據組件進行分布式部署、靈活運用,然后通過園區與企業服務的總線服務作為系統的接口服務,實現數據的互聯互通,而且SOA技術對信息來源的平臺要求不高,可以快速的在不同的系統平臺之間傳遞數據,實現不同業務系統之間的通信,可以提升智慧園區系統的應用與拓展能力。
2. 3云計算技術
智慧園區的數據處理要求靈活性比較高,云計算具有分布式計算與處理、網絡存儲等功能,能快速的實現數據的動態計算、存儲的功能,具有高性能、虛擬化、靈活性的特征,可以快速的實現系統數據的快速部署與業務創新。云計算的這些特征能夠滿足智慧園區創新、動態化管理、快速的部署系統的數據,便于快速的實現園區內的數據共享,整合園區中基礎設施層的數據,這樣通過云計算服務,可以在智慧園區的各個平臺層提供應用服務,由各個服務器、網絡設備、安全設備等構成園區的智慧云平臺計算結構,然后通過虛擬化的軟件來定義網絡,實現數據的存儲與控制服務,便于智慧園區中的數據動態分布管理。云平臺的數據采集運用的是面向服務的體系架構,為用戶提供了一個統一的平臺,方便智慧園區管理者根據需要開發各種應用服務,實現智慧園區管理平臺的流引擎、權限管理、統一身份認證、數據倉庫等個性化的支持服務,從而能夠快速的為用戶提供各種智慧化的服務。采用基于云計算和面向服務的體系架構是一種松散藕合的系統,可以根據智慧園區建設的需求,快速的部署、開發新業務。
2. 4信息安全
信息安全是建設智慧園區的前提,智慧園區的建設是一個開放性的系統,具有信息高度中與網絡技術協議的開放性,這樣就會導致智慧園區在建設的過程中,出現一定的信息安全隱患,需要在建設智慧園區時,要重視信息安全問題,采用多種安全技術來防止用戶信息的丟失。而信息安全問題可能來自系統的防御能力不足、系統架構的缺陷、安全措施不到位、內部人員威脅、黑客攻擊等一系列的因素。因此,在系統的基礎層要建設有限的安全措施,在信息采集、數據傳輸、存儲等方面應建立有限的安全防御措施。
在系統的感知層面,要對各個信息的接口進行控制,要保證在信息的入口,不會被攻擊,防止系統中的重要數據不會被截取或者篡改,重點保護系統采集數據的安全。在網絡傳輸層
面,可以采用物理隔離或者安全加密的方式,對傳輸的數據進行保護。例如,在內網中,可以采用智能處理、VPN技術來對數據進行傳輸控制,特別是在無線網絡數據傳輸中,為了防止數據被攻擊者竊取,可以采用數據加密算法、認證算法,對無線傳輸協議進行控制,并對接入網絡中的各個用戶權限進行嚴格控制,對用戶的網絡行為進行分析,實時關注云計算資源池的數據安全。在整個服務系統上要部署防火墻、漏洞掃描等安全防護技術措施,同時還要對數據的冗余、存儲與隔離等進行控制管理,在系統的應用層要采用認證、審計、密鑰管理、用戶訪問控制進行管理,提高系統安全的等級,進而保證智慧園區建設中數據的安全性。
3智慧園區建設方案
智慧園區作為智慧城市建設的一個重要組成部分,是一項系統性的工程,在滿足底層基礎服務的要求外,更多的業務主要是在智慧型業務工程的建設。為了保證系統在后期的建設中能夠滿足要求,并綜合的考慮系統設計可拓展性與技術的演進性等,建設中應遵循“整體規劃、分步實施,漸進優化”的原則,以保證園區的建設能夠滿足未來發展的要求。
3. 1總體規劃思路
智慧園區的建設要求“以人為本”的原則進行建設,綜合考慮園區的功能規劃與整體各個場景的要求,詳細的對各種應用場景進行規劃,達到實現不同的功能。在智慧服務應用方面,
需要根據行業內典型案例的先進經驗,通過縱向與橫向的對比分析,提出智慧園區共性服務的要求,并根據產業的特點與園區建設的特色要求,來探究個性化、智能化的應用。在整個智慧園區的規劃建設中,可以采用前言技術與主流的網絡信息架構技術,如物聯網技術、SOA技術、分布式處理技術、數據庫技術、VR/AR,、AI、云計算技術等,綜合分析智慧園區建設的主要切合點,探究智慧園區建設的技術架構與遠期規劃,適應園區建設的未來發展要求。
3. 2智慧園區的技術架構及演進思路
智慧園區的建設不僅要滿足新興業務發展的需求,同時還要能實現資源動態部署的要求,在技術的選型上可以采用“重架構、輕應用”的動態架構方式,并采用基于云計算的SOA技術支撐平臺架構,動態的對各種技術進行整合,將SOA技術與云計算計算綜合在一起,將標準化集成、虛擬化整合、動態部署等技術整合在一起,實現智慧園區建設的快速組裝與構建,同時也能夠滿足SaaS多租戶建設的技術要求,主要采用的云計算技術、服務器技術、網絡安全設備等構成的SaaS技術層,根據網絡部署的要求,采用虛擬化技術、網絡定義技術、軟件定義存儲的控制方式建設網絡通信的基礎層。
在微服務的建設上,可以采用SOA技術作為基礎,將一個個小型的、互相獨立的微應用服務連接在一起,并將其嵌入到系統開發的進程中,而且能保證二者之間在技術開發與發布之間不會存在任何問題,而且各項微服務之間能夠獨立運行,功能之間也不會相互影響,這種嵌入而獨立運行的技術可以通過Docke:技術進行快速的部署,而且相對于傳統的虛擬機來說,采用Docke:容器技術,可以快速、便捷的構建、發布多種微服務。通過SOA技術將網絡通信平臺部署在PaaS層,為智慧園區的建設提供一個統一的開發環境,便于系統數據的統一管理與共享,而在SaaS層還提供了統一的用戶認證、門戶認證系統,方便為用戶提供各種智慧應用的系統,保證各種微服務能夠在SaaS層進行快速的開發與部署,而通過云計算技術的運用,使得系統的應用更加向簡潔化、輕量級的方向發展,同時采用虛擬集群(VM)技術來部署服務器,也能夠在很大程度上提高系統對數據的處理效率,目前,采用VM技術來架構智慧園區的基礎層,也得到了廣泛的應用。
3. 3 SOA技術下的云化
SOA技術與云技術結合在一起,能夠提高智慧園區數據處理的效率,主要對軟件與硬件等技術進行處理,硬件層面主要是對虛擬化的信息資源進行整合以及數據資源的統一、動態調度,并在數據開發中采用運行環境云化處理、開發環境云化處理等幾個階段,通過將各種基礎設施階段整合之后,運用軟件技術來實現開發平臺、環境層級與基礎業務層數據處理的云化,實現各種系統數據的快速處理,以滿足SaaS多租戶等架構,遮掩高就能夠快速的完成各種數據中心的集成與數據的融合,使得SOA的集成點將現有的業務數據進行集成,并轉化為各個云服務能力中心的集成,從而能夠快速的實現系統數據向云端遷移與集中化處理。
4結語
智慧園區的建設需要采用“整體規劃、分步實施”的原則,充分考慮各種便利服務的應用,在建設中要充分考慮智慧園區系統的可拓展性與應用性,從系統的基礎設施層、應用層、業務處數據處理、數據安全管理等方面進行分析,結合現有云計算技術、SOA技術、數據庫技術、數據挖掘技術、智能處理技術等,在各個系統層級上部署不同的應用,既要考慮智慧園區建設的宏觀應用,也要注意系統的微觀應用,為用戶提供多元化、便利化、個性化、智能化的信息支持服務。