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)濟發(fā)展、對外開放、招商引資的載體，是發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)、促進產(chǎn)城融合、推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重要平臺。利用信息化技術(shù)加快工業(yè)園區(qū)升級轉(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)化與新型城市化進程，全面提升城市經(jīng)濟實力，是當(dāng)今城市發(fā)展的必然趨勢。隨著工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與規(guī)模逐漸壯大，需要管理的重點要素不斷增多， 出現(xiàn)的管理問題千變?nèi)f化，亟待處理的數(shù)據(jù)量呈幾何增長， 主要靠人力解決信息采集、分析、處理的傳統(tǒng)管理模式已無法滿足日益繁雜的管理需求。為了解決此問題，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，提升工業(yè)園區(qū)精細化管理水平，創(chuàng)新工業(yè)園區(qū)管理模式。

1 建設(shè)定位

要運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對工業(yè)園區(qū)進行升級改造，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)展動力不足、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不優(yōu)、安全事故無管控、環(huán)境污染嚴重、能源消耗過大、配套服務(wù)不便利等問題。需以工業(yè)園區(qū)管理模式升級優(yōu)化為切入點，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過各類視頻監(jiān)控、傳感器、射頻識別、智能終端等方式，按照通用的標(biāo)準協(xié)議把相關(guān)感知端與應(yīng)用系統(tǒng)相連接，進行信息交換與共享， 實現(xiàn)智能化識別、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、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)營造更優(yōu)質(zhì)的經(jīng)營環(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)的核心競爭力，提高安全監(jiān)管能力、環(huán)境保護能力、能源監(jiān)控能力、配套服務(wù)能力， 通過物聯(lián)網(wǎng) + 智慧應(yīng)用對園區(qū)進行精細化管理，提高園區(qū)空間升值潛力，擴大園區(qū)招商引資吸引力，進而大力提升園區(qū)社會與經(jīng)濟雙重效益。

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、平臺層、應(yīng)用層、用戶層以及標(biāo)準規(guī)范、運維管理、安全管理九個部分?？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，在不同的場景下感知、監(jiān)測、采集、上報園區(qū)內(nèi)各方面數(shù)據(jù)，供上層平臺處理、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景下的前端智能終端與后端平臺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)建平臺運行的軟硬件環(huán)境。硬件環(huán)境包括服務(wù)器設(shè)備、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與相應(yīng)的機房及配套條件 ；軟件環(huán)境主要包括服務(wù)器、存儲等設(shè)備正常運轉(zhuǎn)所需的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等第三方軟件。

(4) 平臺層 ：搭建物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)平臺，主要包含支撐服務(wù)與數(shù)據(jù)服務(wù)兩類，可細分為設(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)存儲管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理等 ；數(shù)據(jù)共享將平臺數(shù)據(jù)資源進行優(yōu)化與再配置，打通園區(qū)各部門各行業(yè)的信息壁壘，實現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)協(xié)同 ；研判分析實現(xiàn)平臺數(shù)據(jù)的處理與分析，并進行可視化展現(xiàn)，使前端采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生更大的價值，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、社會公眾提供統(tǒng)一的應(yīng)用展現(xiàn)通道，可通過手機、平板、電腦、LED拼接大屏等終端展現(xiàn)。

(7) 標(biāo)準規(guī)范 ：針對設(shè)備的統(tǒng)一接入、數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、應(yīng)用的正常運行、平臺的集中管理、工程的穩(wěn)定推進等方面內(nèi)容制定相應(yīng)標(biāo)準，保障項目正常運轉(zhuǎn)。

(8) 運維管理 ：為系統(tǒng)提供整體運維管理機制，確保項目的整體建設(shè)能力與可持續(xù)運行。

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

3 網(wǎng)絡(luò)部署與應(yīng)用實現(xiàn)

要通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)管理模式的轉(zhuǎn)變，在工業(yè)園區(qū)進行物聯(lián)網(wǎng)的總體網(wǎng)絡(luò)部署至關(guān)重要。分不同場景署大量各類物聯(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，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發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)，實現(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、企業(yè)安全值守情況監(jiān)測、高危高風(fēng)險區(qū)監(jiān)測、重要車輛運行監(jiān)測等。

3.1.1 企業(yè)安全設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

對企業(yè)日常生產(chǎn)中運行的安全監(jiān)測設(shè)備的斷電、故障、關(guān)閉等狀態(tài)及物理參數(shù)進行監(jiān)測分析，當(dāng)出現(xiàn)異常狀態(tài)時可對企業(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)管部門核實企業(yè)處理情況，并對企業(yè)違法違規(guī)行為進行處罰處理。

3.1.2 企業(yè)安全值守情況監(jiān)測

設(shè)置視頻攝像頭，實時獲取企業(yè)值班室值守情況，結(jié)合視頻智能分析技術(shù)，對值守人員狀態(tài)、超時無人值守等情況進行分析、預(yù)警，并記錄嚴重違規(guī)行為作為行政處罰的依據(jù)。

3.1.3 高危高風(fēng)險區(qū)監(jiān)測

對工業(yè)園區(qū)高風(fēng)險區(qū)建立高空全景瞭望系統(tǒng)，事前能及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)等險情， 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) ； 對工業(yè)園區(qū)高危作業(yè)區(qū)實行視頻監(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 重要車輛運行監(jiān)測

對工業(yè)園區(qū)重要運輸車輛運行狀態(tài)進行監(jiān)管，獲取高危車輛運行路線及車艙內(nèi)高危品倉儲環(huán)境信息，保障車輛運輸安全。

3.2 環(huán)境管理

對工業(yè)園區(qū)水源、空氣、噪聲等環(huán)境要素進行全面感知與動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)園區(qū)環(huán)境發(fā)展趨勢的科學(xué)分析與預(yù)測。

3.2.1 水源質(zhì)量監(jiān)測

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)測點，對總氮、總磷、氨氮、溶解氧、pH 值、電導(dǎo)率、濁度、溫度等水質(zhì)參數(shù)進行動態(tài)采集、監(jiān)測、預(yù)警。

3.2.2 空氣質(zhì)量監(jiān)測

在污染隱患企業(yè)的廢氣排放口，人口高度集中的辦公場所等區(qū)域設(shè)置監(jiān)測點，實時監(jiān)測園區(qū)的空氣質(zhì)量情況，對氣象常規(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）進行動態(tài)采集、監(jiān)測、預(yù)警。

3.2.3 環(huán)境噪聲監(jiān)測

在工業(yè)園區(qū)施工工地、工程作業(yè)現(xiàn)場、交通干線、公共活動集聚區(qū)、居民生活區(qū)等重要區(qū)域設(shè)置監(jiān)測點，對各類噪聲數(shù)據(jù)進行實時采集、監(jiān)測、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、實現(xiàn)綠色生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。其中水能管理是對園區(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行實時監(jiān)測 ； 電能管理是對園區(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行實時監(jiān)測 ； 天然氣管理可對企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)、企業(yè)職工及居民日常生活用 氣情況進行實時監(jiān)測。

3.4 公共管理

加大工業(yè)園區(qū)治安防護、一卡通、在線停車管理等方面的信息化基礎(chǔ)建設(shè)，增強園區(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

治安防護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)控主要通過各類型高清攝像機（槍機、球機、人臉識別、熱感應(yīng)等）的部署實現(xiàn)園區(qū)重要區(qū)域安全實時監(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現(xiàn)科學(xué)化、規(guī)范化、智能化管理 ；周界入侵預(yù)警通過紅外感應(yīng)、視頻監(jiān)控、語音播報等設(shè)備對工業(yè)園區(qū)重要邊界及區(qū)域進行智能設(shè)防，當(dāng)出現(xiàn)非法靠近、入侵等行為時進行及時預(yù)警及風(fēng)險處理。

3.4.2 一卡通及在線停車管理

一卡通是利用射頻技術(shù)實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)門禁、考勤、消費、停車場、通道、會議等應(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)在手機等智能終端上實現(xiàn)車位查找、預(yù)約、導(dǎo)航、反向?qū)ぼ?、在線支付等功能，解決找車位難的問題， 在一定程度上緩解園區(qū)的交通擁堵。

4 結(jié) 語

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，重點在于夯實園區(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，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，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)深化工業(yè)園區(qū)與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術(shù)的深度融合，進一步促進工業(yè)園區(qū)信息化創(chuàng)新與變革。工業(yè)園區(qū)與云計算的深度融合實現(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)強大的決策分析能力， 深挖園區(qū)潛在能力與價值，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，促進工業(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 ；推動工業(yè)園區(qū)與人工智能深度融合。制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體與工業(yè)體系的核心，推進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。