淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用

引 言

工業(yè)園區(qū)是城市工業(yè)產(chǎn)業(yè)集聚的核心，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、對(duì)外開(kāi)放、招商引資的載體，是發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)產(chǎn)城融合、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重要平臺(tái)。利用信息化技術(shù)加快工業(yè)園區(qū)升級(jí)轉(zhuǎn)型，提高園區(qū)管理服務(wù)水平，有利于加速城市新型工業(yè)化與新型城市化進(jìn)程，全面提升城市經(jīng)濟(jì)實(shí)力，是當(dāng)今城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與規(guī)模逐漸壯大，需要管理的重點(diǎn)要素不斷增多， 出現(xiàn)的管理問(wèn)題千變?nèi)f化，亟待處理的數(shù)據(jù)量呈幾何增長(zhǎng)， 主要靠人力解決信息采集、分析、處理的傳統(tǒng)管理模式已無(wú)法滿足日益繁雜的管理需求。為了解決此問(wèn)題，可將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入工業(yè)園區(qū)的管理模式中，發(fā)揮其廣覆蓋、低成本、高速率、高安全、高穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，提升工業(yè)園區(qū)精細(xì)化管理水平，創(chuàng)新工業(yè)園區(qū)管理模式。

1 建設(shè)定位

要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)工業(yè)園區(qū)進(jìn)行升級(jí)改造，首先應(yīng)當(dāng)了解工業(yè)園區(qū)的建設(shè)需求，以需求為導(dǎo)向，分析基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)園區(qū)建設(shè)定位。工業(yè)園區(qū)是以傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，即以紡織、制造、服裝、食品加工等輕工業(yè)以及煤炭、電力、鋼鐵等資源消耗型工業(yè)為主導(dǎo)特征的工業(yè)園區(qū)，普遍存在發(fā)展動(dòng)力不足、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不優(yōu)、安全事故無(wú)管控、環(huán)境污染嚴(yán)重、能源消耗過(guò)大、配套服務(wù)不便利等問(wèn)題。需以工業(yè)園區(qū)管理模式升級(jí)優(yōu)化為切入點(diǎn)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)各類視頻監(jiān)控、傳感器、射頻識(shí)別、智能終端等方式，按照通用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議把相關(guān)感知端與應(yīng)用系統(tǒng)相連接，進(jìn)行信息交換與共享， 實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、采集、定位、監(jiān)控、預(yù)警和管理，創(chuàng)建智慧化管理體系，全面提升工業(yè)園區(qū)在安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、能源監(jiān)管、公共管理等方面的綜合管理水平，為園區(qū)企業(yè)營(yíng)造更優(yōu)質(zhì)的經(jīng)營(yíng)環(huán)境，為園區(qū)合理布局、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)集聚、完善配套等提供強(qiáng)有力的支撐。

因此，基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)園區(qū)建設(shè)定位應(yīng)為“安全”“綠色”“節(jié)能”“便捷”，構(gòu)建物聯(lián)感知、綠色低碳、智慧服務(wù)的新型工業(yè)園區(qū)，大大提升工業(yè)園區(qū)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高安全監(jiān)管能力、環(huán)境保護(hù)能力、能源監(jiān)控能力、配套服務(wù)能力， 通過(guò)物聯(lián)網(wǎng) + 智慧應(yīng)用對(duì)園區(qū)進(jìn)行精細(xì)化管理，提高園區(qū)空間升值潛力，擴(kuò)大園區(qū)招商引資吸引力，進(jìn)而大力提升園區(qū)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)雙重效益。

2 總體功能架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)園區(qū)總體功能架構(gòu)自下向上分為感知層、傳輸層、設(shè)施層、平臺(tái)層、應(yīng)用層、用戶層以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、運(yùn)維管理、安全管理九個(gè)部分?？傮w功能架構(gòu)如圖 1 所示。

(1) 感知層 ：充分利用高清攝像頭、傳感器、GPS、RFID標(biāo)簽以及其他類型智能終端設(shè)備，在不同的場(chǎng)景下感知、監(jiān)測(cè)、采集、上報(bào)園區(qū)內(nèi)各方面數(shù)據(jù)，供上層平臺(tái)處理、分析，并向應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

(2) 傳輸層 ：為打通分布在不同場(chǎng)景下的前端智能終端與后端平臺(tái)之間的信息交互渠道而建立的多途徑傳輸網(wǎng)絡(luò)主要分為光纖網(wǎng)絡(luò)、4G/WiFi網(wǎng)絡(luò)、NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。

(3) 設(shè)施層 ：用于構(gòu)建平臺(tái)運(yùn)行的軟硬件環(huán)境。硬件環(huán)境包括服務(wù)器設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與相應(yīng)的機(jī)房及配套條件 ；軟件環(huán)境主要包括服務(wù)器、存儲(chǔ)等設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等第三方軟件。

(4) 平臺(tái)層 ：搭建物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)平臺(tái)，主要包含支撐服務(wù)與數(shù)據(jù)服務(wù)兩類，可細(xì)分為設(shè)備管理、用戶管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)共享、研判分析等部分。設(shè)備管理可對(duì)所有設(shè)備定義不同的管理、連接權(quán)限，屏蔽不同設(shè)備與連接協(xié)議的差異，完善全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一管理與統(tǒng)一接入能力 ；用戶管理將用戶與角色相匹配，通過(guò)不同角色的設(shè)置，向不同角色的用戶分配差異性使用權(quán)限 ；數(shù)據(jù)管理為平臺(tái)提供高效靈活的數(shù)據(jù)管理服務(wù)，包括數(shù)據(jù)傳輸管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理等 ；數(shù)據(jù)共享將平臺(tái)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行優(yōu)化與再配置，打通園區(qū)各部門各行業(yè)的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)協(xié)同 ；研判分析實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)的處理與分析，并進(jìn)行可視化展現(xiàn)，使前端采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生更大的價(jià)值，為應(yīng)用的智慧化提供支撐服務(wù)。

(5) 應(yīng)用層 ：根據(jù)工業(yè)園區(qū)建設(shè)定位，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定制開(kāi)發(fā)安監(jiān)管理、環(huán)境管理、能源管理、公共管理等應(yīng)用系統(tǒng)，今后依據(jù)園區(qū)發(fā)展穩(wěn)步升級(jí)舊應(yīng)用、持續(xù)拓展新應(yīng)用。

(6) 用戶層 ：為園區(qū)內(nèi)政府管理人員、企業(yè)工作人員、社會(huì)公眾提供統(tǒng)一的應(yīng)用展現(xiàn)通道，可通過(guò)手機(jī)、平板、電腦、LED拼接大屏等終端展現(xiàn)。

(7) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 ：針對(duì)設(shè)備的統(tǒng)一接入、數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、應(yīng)用的正常運(yùn)行、平臺(tái)的集中管理、工程的穩(wěn)定推進(jìn)等方面內(nèi)容制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，保障項(xiàng)目正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(8) 運(yùn)維管理 ：為系統(tǒng)提供整體運(yùn)維管理機(jī)制，確保項(xiàng)目的整體建設(shè)能力與可持續(xù)運(yùn)行。

(9) 安全管理 ：為系統(tǒng)營(yíng)造統(tǒng)一的安全環(huán)境，提供統(tǒng)一入口、統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一授權(quán)等安全服務(wù)。

3 網(wǎng)絡(luò)部署與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

要通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)園區(qū)管理模式的轉(zhuǎn)變，在工業(yè)園區(qū)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的總體網(wǎng)絡(luò)部署至關(guān)重要。分不同場(chǎng)景署大量各類物聯(lián)網(wǎng)終端是總體部署的前提 ；依托自行建設(shè)或購(gòu)買服務(wù)獲得的光纖網(wǎng)絡(luò)、4G/WiFi 網(wǎng)絡(luò)、NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)等傳輸途徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是總體部署的基礎(chǔ) ；搭建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)平臺(tái)，匯聚、整合、分析、處理園區(qū)各方數(shù)據(jù)資源， 為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一支撐服務(wù)是總體部署的關(guān)鍵 ；根據(jù)工業(yè)園區(qū)不同管理需求定制開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)各領(lǐng)域的信息化管理，提升園區(qū)綜合管理水平，創(chuàng)新工業(yè)園區(qū)信息化管理新模式是總體部署的核心。基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)園區(qū)總體部署如圖 2 所示。

3.1 安監(jiān)管理

建設(shè)面向安全生產(chǎn)監(jiān)督管理、控制與服務(wù)的應(yīng)用模式， 主要包括企業(yè)安全設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、企業(yè)安全值守情況監(jiān)測(cè)、高危高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)監(jiān)測(cè)、重要車輛運(yùn)行監(jiān)測(cè)等。

3.1.1 企業(yè)安全設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

對(duì)企業(yè)日常生產(chǎn)中運(yùn)行的安全監(jiān)測(cè)設(shè)備的斷電、故障、關(guān)閉等狀態(tài)及物理參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)可對(duì)企業(yè)預(yù)警，并將相關(guān)信息反饋至園區(qū)安全監(jiān)管部門，由監(jiān)管部門核實(shí)企業(yè)處理情況，并對(duì)企業(yè)違法違規(guī)行為進(jìn)行處罰處理。

3.1.2 企業(yè)安全值守情況監(jiān)測(cè)

設(shè)置視頻攝像頭，實(shí)時(shí)獲取企業(yè)值班室值守情況，結(jié)合視頻智能分析技術(shù)，對(duì)值守人員狀態(tài)、超時(shí)無(wú)人值守等情況進(jìn)行分析、預(yù)警，并記錄嚴(yán)重違規(guī)行為作為行政處罰的依據(jù)。

3.1.3 高危高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)監(jiān)測(cè)

對(duì)工業(yè)園區(qū)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)建立高空全景瞭望系統(tǒng)，事前能及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)等險(xiǎn)情， 事中能為應(yīng)急救援提供周邊情況信息， 為應(yīng)急決策、指揮調(diào)度提供參考依據(jù) ； 對(duì)工業(yè)園區(qū)高危作業(yè)區(qū)實(shí)行視頻監(jiān)控與傳感器（溫度、濕度、壓力、有毒氣體） 雙重部署，獲取高危作業(yè)區(qū)工作環(huán)境信息，如出現(xiàn)異常變化可提前預(yù)警。

3.1.4 重要車輛運(yùn)行監(jiān)測(cè)

對(duì)工業(yè)園區(qū)重要運(yùn)輸車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，獲取高危車輛運(yùn)行路線及車艙內(nèi)高危品倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境信息，保障車輛運(yùn)輸安全。

3.2 環(huán)境管理

對(duì)工業(yè)園區(qū)水源、空氣、噪聲等環(huán)境要素進(jìn)行全面感知與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)的科學(xué)分析與預(yù)測(cè)。

3.2.1 水源質(zhì)量監(jiān)測(cè)

在工業(yè)園區(qū)監(jiān)控范圍內(nèi)的河流、湖泊、供水入口、污水廠等區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)總氮、總磷、氨氮、溶解氧、pH 值、電導(dǎo)率、濁度、溫度等水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集、監(jiān)測(cè)、預(yù)警。

3.2.2 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)

在污染隱患企業(yè)的廢氣排放口，人口高度集中的辦公場(chǎng)所等區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)園區(qū)的空氣質(zhì)量情況，對(duì)氣象常規(guī)參數(shù)（溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等）、污染物指標(biāo)（PM2.5， PM10，二氧化硫，二氧化氮，一氧化碳，二氧化碳等）進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集、監(jiān)測(cè)、預(yù)警。

3.2.3 環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)

在工業(yè)園區(qū)施工工地、工程作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、交通干線、公共活動(dòng)集聚區(qū)、居民生活區(qū)等重要區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)各類噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)、預(yù)警。

3.3 能源管理

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集工業(yè)園區(qū)水、電、天然氣等能源狀態(tài)信息，為園區(qū)合理利用與節(jié)約能源提供決策支撐，為企業(yè)降低能耗成本、實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。其中水能管理是對(duì)園區(qū)內(nèi)企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)、公共設(shè)施（如綠化灌溉、清掃除塵等）、企業(yè)職工及居民日常生活用水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ； 電能管理是對(duì)園區(qū)內(nèi)企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)、照明設(shè)施、LED宣傳、美化設(shè)施、企業(yè)職工及居民日常生活用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ； 天然氣管理可對(duì)企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)、企業(yè)職工及居民日常生活用 氣情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.4 公共管理

加大工業(yè)園區(qū)治安防護(hù)、一卡通、在線停車管理等方面的信息化基礎(chǔ)建設(shè)，增強(qiáng)園區(qū)公共管理能力，為園區(qū)企業(yè)提供更加安全、便捷的工作環(huán)境，提升企業(yè)及其職工在園區(qū)工作、生活的歸屬感與幸福感。

3.4.1 治安防護(hù)

治安防護(hù)主要包括公共安全監(jiān)控、在線巡更管理、周界入侵預(yù)警等。其中公共安全監(jiān)控主要通過(guò)各類型高清攝像機(jī)（槍機(jī)、球機(jī)、人臉識(shí)別、熱感應(yīng)等）的部署實(shí)現(xiàn)園區(qū)重要區(qū)域安全實(shí)時(shí)監(jiān)控 ；在線巡更管理利用智能化巡更設(shè)備，使巡邏人員及車輛在日常巡邏中實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、規(guī)范化、智能化管理 ；周界入侵預(yù)警通過(guò)紅外感應(yīng)、視頻監(jiān)控、語(yǔ)音播報(bào)等設(shè)備對(duì)工業(yè)園區(qū)重要邊界及區(qū)域進(jìn)行智能設(shè)防，當(dāng)出現(xiàn)非法靠近、入侵等行為時(shí)進(jìn)行及時(shí)預(yù)警及風(fēng)險(xiǎn)處理。

3.4.2 一卡通及在線停車管理

一卡通是利用射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)門禁、考勤、消費(fèi)、停車場(chǎng)、通道、會(huì)議等應(yīng)用的綜合服務(wù)，為園區(qū)管理者和企業(yè)員工工作、生活提供方便快捷的服務(wù)。在線停車管理可基于 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)在手機(jī)等智能終端上實(shí)現(xiàn)車位查找、預(yù)約、導(dǎo)航、反向?qū)ぼ嚒⒃诰€支付等功能，解決找車位難的問(wèn)題， 在一定程度上緩解園區(qū)的交通擁堵。

4 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助力工業(yè)園區(qū)管理模式轉(zhuǎn)型僅僅只是園區(qū)新型工業(yè)化與信息化的起步，重點(diǎn)在于夯實(shí)園區(qū)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以最迅速、最便捷、最高效的方式感知工業(yè)園區(qū)內(nèi)的信息變化，為應(yīng)用系統(tǒng)處理分析提供數(shù)據(jù)支撐，為園區(qū)創(chuàng)新管理模式提供決策支撐。

未來(lái)，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深化工業(yè)園區(qū)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術(shù)的深度融合，進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)園區(qū)信息化創(chuàng)新與變革。工業(yè)園區(qū)與云計(jì)算的深度融合實(shí)現(xiàn)了園區(qū)信息資源的共享共管，不僅能優(yōu)化園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施資源配置，還能依托云計(jì)算為園區(qū)內(nèi)的中小企業(yè)提供統(tǒng)一的云資源服務(wù)，減輕中小企業(yè)信息化建設(shè)成本，創(chuàng)造更好的企業(yè)發(fā)展環(huán)境 ；工業(yè)園區(qū)與大數(shù)據(jù)深度融合，利用大數(shù)據(jù)強(qiáng)大的決策分析能力， 深挖園區(qū)潛在能力與價(jià)值，為園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工業(yè)行業(yè)發(fā)展提供決策依據(jù)，同時(shí)，促進(jìn)工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，全力支撐智能制造及新型工業(yè)化轉(zhuǎn)型 ；推動(dòng)工業(yè)園區(qū)與人工智能深度融合。制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體與工業(yè)體系的核心，推進(jìn)新一代人工智能技術(shù)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用是工業(yè)園區(qū)轉(zhuǎn)型與發(fā)展的必然趨勢(shì)。