“智慧园区”的模块化设计与实现

江苏省邮电规划设计院有限责任公司 朱 峥



“智慧园区”的模块化设计与实现

江苏省邮电规划设计院有限责任公司 朱 峥

【摘要】随着国家信息化进程的不断推进，产业园区信息化建设也逐渐由早期的“网络化”、“数字化”向更高层次的“智慧化”过度。“智慧园区”的设计需要体现系统化、结构化的理念。本文提出基于模块化的“智慧园区”设计理念让“智慧园区”的架构更为清晰，并拥有更为灵活的可扩展性。

【关键词】智慧园区；模块化设计；信息化

1 引言

产业园区是推进现代化建设的产物。园区为科学配置土地资源、合理调整经济布局、有效改善投资环境、积极引导产业集聚、全面提升产业能级发挥了重要作用，日益成为支撑经济发展的重要增长点。

随着国家信息化进程的不断推进，产业园区的信息化程度也在不断加强，越来越多的信息以数字化的形态呈现，园区信息化建设也逐渐由早期的“网络化”、“数字化”向更高层次的“智慧化”过度。“智慧园区”是园区信息化发展的高级阶段，通过将政府、园区、产业有机的整合为一体，实现更透彻的感知、更全面的互联互通和更深入的智能化。目前，我国的“智慧园区”建设缺乏完整、科学的标准体系，合适的运行管理模式以及有效规划从而导致重复建设和信息孤岛的产生。建设完成后的效果也与建设初衷存在较大的差异。为此，本文提出了基于模块化的“智慧园区”设计理念，通过模块化的设计让“智慧园区”的架构更为清晰，并拥有更为灵活的可扩展性。

2 模块化设计概述

2.1 模块化理论

模块的概念最早在建筑行业中通过将建筑按照功能分成可以自由组合的建筑单元的概念被提出，此时的模块化强调独立的个体在几何尺寸上可以实现连接和互换。随后，模块被引入机械制造业以及计算机软件业，通过与产品的功能联系在一起，模块具有了明确的功能定义特征、几何连接接口以及功能输入、输出接口特征。

模块是构成产品的一部分，具有独立功能，具有一致的几何连接接口和一致的输入、输出接口的通用独立单元，相同种类的模块在产品族中可以重用和互换，相关模块的排列组合就可以形成最终的产品。所谓模块化，就是从系统观点出发，研究产品（或系统）的构成形式，用分解和组合的方法，建立模块体系，并运用模块组合成产品（或系统）的全过程。

2.2 模块化设计的特点及目标

由于方案的制订是依赖于客户需求的不同而变化的，同时产品模块的划分必须考虑多方面的不同需求，所以产品的模块化设计必须结合实际情况，没有一成不变的解决方案。因此理解模块化设计的特点对于利用模块化达到的目的就显得十分的重要。

模块化设计特点主要包含以下三个方面：

（1）模块化设计让组成部件具有独立的功能。

模块化设计避免了由于部件的设计更改会影响到产品的多个功能，降低了产品的复杂程度并提高了部件的重用度。

（2）模块化设计要求模块之间具备一致性接口。

为了提升模块化设计的可扩展性，实现同类模块之间的互换，严格的尺寸接口和输入输出接口的定义是必须的。

（3）模块化设计中模块构成具有一定的层次。

为了降低设计的难度，应将产品进行模块化分解，模块可以包含子模块，并由子模块相互作用构成模块的功能并最终保证系统功能的实现。

通过模块化设计，可以在以下几个方面得到有益的：

（1）通过模块的组合配置，可以创建不同需求的产品，满足客户的定制需求。

（2）相似性的重用，既可以重用已有模块和已有设计经验，也可以重用整个产品生命周期中的各种资源。

（3）减少产品工程复杂程度，因为模块是产品部分功能的封装，产品设计人员使用具体模块时根本不用关心内部实现，可以使研发人员更加关注顶层逻辑，提高产品工程管理质量和产品的可靠性。

3 “智慧园区”模块化设计与实现

“智慧园区”总体系统架构采取层次化和模块化的设计思想可以简要描述为“二部分、五层次”。

（1）两部分：从系统整体来看，“智慧园区”由两个顶层模块构成，分别为信息基础设施和信息应用平台。信息基础设施是园区信息化建设的基础，为信息提供存储、传输和交换的平台；信息应用平台基于信息基础设施为园区内政府、企业以及员工提供相应的信息化服务。信息基础设施建设结合不同的需求可分为政府、产业、民生三个领域用于面向园区各个主体（园区管理机构、企业、员工等）。信息应用平台也相应的衍生出政府、产业、民生、其他四类推动信息基础设施建设的引擎。

（2）五层次：“智慧园区”两大模块可细分为为五层次的架构体系，其中信息基础设施包含物理基础设施以及逻辑基础设施两层，信息应用平台包含公共信息平台、业务平台、业务子系统三层。

“智慧园区”模块化设计

物理基础设施是“智慧园区”建设的基础，为数据管理、存储、传输、交换提供公共物理承载平台。其中传输包含光缆网、移动网、集群网、卫星通信等多种物理路径，管理、存储、交换主要由数据中心机房的服务器、交换机以及存储设备提供。

逻辑基础设施基于物理设施搭建，提供数据逻辑承载平台，主要包含IP承载网、物联网（传感器）网络、专用通信网，云服务平台（云计算、云存储）以及智能支撑网等，并向信息应用平台提供统一的协议、接口。

公共信息平台是“智慧园区”模块化设计的关键，通过统一的信息化平台整合供需各方的信息，体现了“资源汇聚、共享协同”的设计理念，主要包含了数据服务、数据交换、运行维护管理和目录管理等多个子系统。其首先通过资源和信息的互联互通实现效率最大化；其次根据实际需求进行应用模块的增减和拆分，实现定制化和即插即用。

业务平台是基于公共信息平台搭建的，并由公共信息平台提供统一可编程接口。根据参与各方的需求实现高度可定制化。可分为内部管理平台、综合服务平台、安全防范平台、节能减排平台等多种平台。其中内部管理主要面向政府和园区管委、综合服务平台主要面向

企业和员工，安全防范和节能减排主要作为辅助服务类平台。

业务子系统可以看做业务平台的子模块，可根据投资和用户需求自行定制并增减，最终实现各业务平台所要达到的建设目标。

4 “智慧园区”模块化设计举例

5 总结

通过模块化设计赋予了“智慧园区”高度的可扩展性，其中最关键的应用在于公共信息平台的引入。园区公共信息平台是园区数据公共进出通道，为园区政务专网和各类智慧应用提供基于园区公共数据库的数据服务、信息承载服务以及数据挖掘服务。随着工业化、信息化“两化融合”的不断深入以及国家“互联网+”战略的持续推进，越来越多的“智慧”将出现在我们的工作与生活中。通过运用模块化的设计思路，可以将复杂的问题系统化、结构化，有效推进信息化的应用水平。

参考文献

［1］徐艳艳.物联网时代智慧化园区建设方案的研究［D］.长安大学，2014.

［2］朱敏，杨会华.智慧园区解决方案探讨及建议［J］. 移动通信，2013，05﹕56-58.

［3］孙韩林，范九伦，刘建华，刘国营，张高纪.智慧园区建设探讨［J］.现代电子技术，2013，14﹕61-64.

［4］徐大成.基于物联网和云计算的智慧园区信息系统的研究与实现［D］.西安电子科技大学，2015.

［5］林芳宇.智慧园区政企公共服务平台的设计与实现［D］.吉林大学，2014.

［6］李家斌.智慧园区设计概要［J］. 电脑知识与技术，2013，31﹕7083-7086+7090.