绿色智慧住区综合信息集成服务平台的建设及应用

王少林，王晓乐，朱万民

(山东建筑大学)

1 智慧住区综合信息集成服务平台总述

绿色智慧住区是指利用大数据、物联网等新一代技术，通过对各类与居民生活密切相关的信息进行感知、分析，从数据的角度将居民生活数字化、网络化、智能化、互动化和协同化，为居民提供更加安全、便利、舒适、愉悦生活环境的居住区[1]。

智慧住区综合信息集成服务平台，解决住区系统中的楼宇设备自动化系统（BAS）、通信与网络系统(CNS)、信息网络系统(JNS)、物业管理系统以及住区安全防范系统等子系统间的数据壁垒[2]，通过感知、分析、服务、决策、管理，实现大数据共享与集中管理，打造住区运维核心应用系统。如，数据存储与管理系统、数据共享与交换系统、决策支持系统、Hadoop大数据分析系统、应急预警系统等，利用数据发挥各子系统的最大效能。

智慧住区综合信息集成服务平台依托实时数据库系统搭建，利用互联网和总线技术，针对各子系统信息的多元异构性和分布性的特点，将异构数据进行数据整合和集中管理，实现各子系统间数据的通信和互操作性，从整体的角度，利用数据基础实现各种住区智能化系统的集成应用和管理。

2 智慧住区综合信息集成服务平台架构

智慧住区综合信息集成服务平台在三层架构（应用层、数据处理层、数据接口层）基础上，从下至上可细分为五个层次，如图1所示。

1）应用层

作为系统的人机交互窗口，是管控人员掌控整个系统运行状态、能耗状态以及对设备和人员的管理窗口，通常应包括实时数据监控系统、报表系统和物业服务系统[3]。为了便于系统的部署、使用和维护，应同时提供B/S架构和C/S架构的管理系统，便于现场管理控制人员的合理控制和高层级管理人员的远程管理需求。

2）事务调度层

是整个系统的事务调度处理模块，基于对数据的智能分析及各子系统协同调度，实现科学部署、智能指挥、联动控制。包括联动管理、优先级分配。这一层是系统的执行层，使整个系统的运行能够高效的运转。

图1 智慧住区综合信息集成服务平台的软件架构

3）数据管理层

将采集到的各子系统的数据通过数据滤波算法，提取有效数据，根据数据不同类型，做到历史数据库的分类存储，为平台积累基础数据。基础数据的积累，是算法训练、建立模型的前提，因此，这一层是系统集成平台各类分析算法得以实现的基础。

4）数据处理层

对各类数据和信息进行实时分析和处理，建立分析模型和预警，提供决策研判。采用微内核结构的思想，将数据管理层再细分成内核层和系统服务层[4]。无论内核层里的模块还是系统服务层的模块都作为独立的进程运行，模块之间以LPC（进程间通信）方式来完成单内核中相同功能的调用。

5）数据接口层

通过为数据源提供数据接口，实现各类子系统不同接口不同协议数据的快速接入，此层是平台系统架构的基础。接口层需要具备灵活、开放的特点，不仅需要提供常规的标准接口，还需要提供可定制开发的数据接口，如API接口，提供给应用程序与开发人员基于软件或硬件的访问能力，实现对非标准接口数据的接入。

3 智慧住区综合信息集成服务平台的基本功能

1）实时数据监控与数据分析

平台应提供设备运行的实时数据、实时曲线，便于管理人员对设备运行状况进行实时监控，还应结合系统的能耗监测系统，提供能耗对比分析、重点区域能耗状况与区域关系，系统运行状态的趋势分析及预测，为系统运行的节能策略提供基础数据支撑。

2）历史数据查询与报表服务

提供历史数据查询、报警记录查询和人员操作记录查询等，实现数据聚焦，同时需配置报表系统，根据需求灵活的定位各类日报、月报、季报、年报的生成，实现通过对系统分类、存储时间范围、间隔、起始时间的指定，将查询的历史数据形成相应的报表。此外也可以根据需要生成更加直观丰富的统计图表，如直方图、曲线图、饼图等。通过数据分析和手段，提高住区管理水平和运维效率。

3）预警与联动控制

通过Hadoop/Spark对积累的基础数据进行快速的并行数据处理，利用机器学习，再加入自动化领域知识，建立数据模型，全时空精准感知住区运行状态和能耗数据，为各子系统运行状态提供预警和节能控制策略。

4）物业管理

物业服务与居民生活密切相关，物业服务系统应为居民保修、缴费、投诉建议等提供Web、APP等多种方式的交互平台，同时还应有物业管理人员办公模块，可通过物业服务系统查看管理设备维护档案、电子巡更记录、维修进度、业主信息等。通过规范物业管理，加强物业与居民的联系，提高居民生活的互动化。

此外，智慧住区作为智慧城市的一部分，智慧住区综合信息集成服务平台需要具备同第三方平台进行数据交互的数据接口，因此采用提供SOA架构的标准化数据总线接口，借助现有的应用来组合产生新服务的敏捷方式，实现与第三方系统的互联互通。

4 智慧住区综合信息集成服务平台在实际案例中的集成应用（见图2）

某智慧住区的信息系统集成云平台采用面向服务的智慧住区信息集成系统的实时数据库，提供数据管理、访问控制、事务调度、数据存储与分析，优化系统性能，提高集成系统的实时性、稳定性，并为控制策略提供数据基础。利用实时数据库与历史数据库进行算法训练、建立模型，从数据的角度分析出科学的节能策略，利用系统的联动机制，实现各子系统的实时联动调度，提高智慧住区运维效率。并且系统提供标准接口和基于API的定制开发数据接口，以及同第三方平台数据交互的接口，实现数据采集和数据共享。

系统集成地下车库照明系统、车位监测系统、地下车库通排风系统、车库道闸系统、电子围栏系统、视频监控系统、能耗监测系统、智能家居系统物业管理系统等，实现了各智能化子系统的统筹管理。平台基于以太网实现，采用C/S和B/S两种架构，C/S架构负责为管理人员提供远程监控和远程控制，B/S架构负责提供物业服务和数据展示。系统通过采集现场设备数据，实现各子系统的数据集成，通过对数据进行统计对比分析，为管理人员提供直观的数据分析和节能控制策略，并可生成能耗报表等。

某智慧住区的信息系统集成云平台的建设应用，实现了各子系统的协调控制和连锁联动。例如车库通排风系统，通过对车库内一氧化碳、二氧化碳、温度、湿度等环境参数以及气候条件、季节变化、车辆流通信息数据的采集，建立数据模型，模拟分析出合理的风阀开度、新风量、排污泵等设备参数，分析出合理的控制策略。系统通过得出的控制策略，实现系统的合理调配，提高系统运行能效比和通风舒适度（见图3）。

5 结语

图2 某智慧住区的信息系统集成云平台的APP

图3 某智慧住区的信息系统集成云平台的车库通排风系统

本系统通过系统集成，为智慧住区建立数据存储与管理系统、数据共享与交换系统、决策支持系统、Hadoop大数据分析系统、应急预警系统五大核心应用系统，实现了智慧住区的信息化、智能化。利用信息集成平台对智慧住区集中管理、联动控制，达到节能减排和高效的物业管理的目标。并通过第三方平台接入，实现了智慧商圈、智慧医疗、智慧教育等，实现了居民生活数字化、网络化、智能化、互动化和协同化，同时也为居民提供更加安全、便利、舒适、愉悦的生活环境。