浅析智慧园区规划的挑战与应对

摘  要：园区作为城市的基本单元，在全球技术革新浪潮中，正快速步入智慧化阶段。在智慧园区规划中，面临着一些共性的挑战。为应对挑战，智慧园区规划要从个人、企业、建设和运营方三类主体的核心需求和痛点出发，以发展的眼光，保障园区在经历数年建设期后仍领先于时代，打破技术迭代可能造成的园区前期设备投资浪费的窘境，并基于积累的园区私有数据优化人工智能算法，在运营管理中推进园区持续进化。

关键词：智慧园区;规划;感知;人工智能

中图分类号：TP399      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）24-0147-03

Analysis on the Challenge and Response of the Planning of Smart Park

WU Chao

（CITIC Construction Co.，Ltd.，Beijing  100027，China）

Abstract：As the basic unit of the city，the park is stepping into the intelligent stage quickly in the global technological innovation wave. In the smart park planning，there are some common challenges. In order to meet the challenge，the planning of smart park should start from the core needs and pain points of individuals，enterprises，construction and operators. From the perspective of development，it should ensure that the park is still ahead of the times after several years of construction，break the dilemma of equipment investment waste in the early stage of the park caused by technology iteration，and optimize the artificial intelligence algorithm based on the accumulated private data of the park，so as to promote the continuous evolution of the park in the operation and management.

Keywords：smart park;planning;perception;artificial intelligence

0  引  言

中國城镇化正在加速发展。园区作为城市的基本单元，是最重要的人口和产业聚集区。在作者从事的一个大型园区综合开发项目中，智能技术的快速革新，对智慧园区规划提出了多种挑战，需要从发展的视角进行前瞻性地应对。

一个智慧园区就是一个生命体，因需求而孕育，在规划设计和建设中诞生，在使用和运营中不断成长，不断优化，发挥价值。智慧园区是城市的一个缩影，在感知、判断、反应、学习的循环中持续进化，智慧程度越来越高，如图1所示。

本文力求列出在一个智慧产业园区规划实例中遇到的挑战，并分析应对的办法，为其他园区规划提供借鉴和参考。

1  智慧园区规划面临的挑战

智慧园区规划是对未来园区智慧化的整体性、长期性、基本性问题的思考，是融合多个园区利益相关方期望，对园区智能化建设的综合部署，是一定时期内园区智能化发展的蓝图。

站在全局的视角，在智慧园区规划过程中，普遍面临着以下四个挑战：

挑战1：在规划之后开始的园区建设期，往往需要数年，而在技术快速进步的当今时代，如何让智慧园区在建成后仍保持先进性，不落伍。

挑战2：智慧园区由多个智慧系统组成，如何避免多个系统网络的独立布线造成的系统复杂和高昂成本，提升传感器布设的灵活性和扩展性。

挑战3：软硬件本身并不能赋予园区智慧，智慧化离不开园区管理的数据、算法、算力。如何用数据训练和优化算法、自我学习，提升园区智慧性。

挑战4：园区建成只是开端，运营期才是园区生命体学习成长、发挥作用的黄金年龄段。如何从建设阶段平滑过渡到运营阶段，保障园区在运营阶段的持续发展？

规划是智慧园区从规划走向建设、运营的漫长生命历程的起点，发挥着龙头作用。针对规划中面临的挑战，在顶层设计阶段进行妥善应对，对智慧园区的成败，发挥着决定性作用。

2  基于核心需求分阶段实施

园区的智能化技术日新月异，更新速度很快，但园区的核心需求却是相对稳定的。如果仅仅从当前的技术架构出发，大量采购硬件设备，则园区建成后，常常难以避免因技术迭代造成的硬件淘汰和浪费。

智慧园区规划应从相对稳定的核心需求出发，着眼园区的用户——人、企业、建设及运营方三大主体，重点解决三大主体的痛点，以持续创造价值奠定智慧园区成功的基石。园区三大主体的需求示例如图2所示。

人是园区的第一要素，舒心的工作、生活，便捷的交通、停车、社交、餐饮等，是人对园区的基本诉求。企业是园区的推动者，上下游的配套、畅通的物流、安全的办公环境、高能效的建筑，促进了企业的聚集。建设及运营方是园区的管理者，先进的资产管理、高效的物业管理、可靠的给排水、经济的制冷和供暖、健康的生态环境，助力园区资产升值，助力管理者获取投资回报。

在园区投入使用的过程中，产业是逐渐导入的，入驻园区的企业和人是逐步明确的，需求也是日益清晰的。以核心需求为起点，就能划分建设阶段，控制投资规模，分阶段实施，在每个阶段来临前，预留调优空间，与时俱进。避免了纯粹从技术设备架构出发，大量采购硬件，又被快速的技术迭代淘汰，造成智慧园区建设投资失败的情形。

3  用总线/无线模式替代多张网络的独立部署

变智慧，首要的就是可感知，如果园区没有感知，就不能称之为智慧，而只是单纯的系统。因此，园区走向智慧化的第一步，就是可感知。

感知不仅包括视觉、听觉、触觉，还要觉察设备运行状态、人和资产的位置、获取业务数据等等。园区中，多个设备系统并存，新风、冷源、热源、消防、安防等等系统都需要感知和传输信息。由于每个系统都需要传输信号，各个设备系统又相对独立，传统的多张网络独立部署模式，造成巨大的接线工作量、众多的故障点、低下的维护效率。

为破解多张网络独立部署的缺点，核心是要改变低效率的布线方式。通过推广设备传输的标准化协议，使用“总线”这一公共通信干线，可以合并大量的有线线路，大幅减少布线的成本;通过使用无线传输，可以使各种系统终端布设的位置更加灵活，更具扩展性。所以，要综合应用有线和无线的传输优势，在干线传输侧，发挥有线传输抗干扰、稳定、安全的优点，在靠近传感器侧，发挥无线终端位置灵活、易扩展、低成本的优势。有线、无线共同发力，打造未来智能布线。部署模式的发展如图3所示。

基于有线无线共同发力的思路，一方面，在楼宇、智慧灯杆、园区市政基础设施中预留通信布线的管道，优先建设通信干线，另一方面，将末端尚未明确的部分传感器布设适当延迟，可以大幅提升传感器布设的扩展性。

4  基于私有数据训练和优化园区大脑

园区走向智慧，是持续进化的过程。园区，在全面感知的基础上，在充分数据支撑下进行决策;对状态和后果进行判断;根据情景分析调动资源，做出恰当的反应;不断改进决策模型和流程，持续学习，实现园区的持续进化。

在走向智慧的过程中，数据是核心资源，算法是智慧的思维，数据和算法共同构筑了园区大脑。

毫无疑问，园区智慧之路中，将会产生大量私有数据。这些数据，记录着建筑节能是否高效、园区交通是否通畅、停车位统一调度是否有效、设备资产是否在可控范围内、外来人员是否进入等等，成为训练园区大脑的重要财富。数据不仅是园区大脑中算法的输入，同时，记录着园区大脑决策后的结果，给园区大脑中的人工智能算法的自学习提供反馈。人工智能算法架构如图4所示。

园区的工作和生活，是数据持续生成的过程，是园区大脑中算法不断使用、反馈的正向循环。通过数据治理，不断推进园区管理数据的有效共享和互通;通过使用和反馈，不断促进园区大脑的人工智能算法进步。人工智能算法，通过强化学习和深度学习，通过类脑的形象思维，持续优化，使园区更加智慧。基于GIS地理信息数据、路况信息、停车场等信息，模拟和预测交通路况，引导交通行车路线，控制交通信号灯，就是典型的人工智能算法应用的一个例子。

5  推行物联感知基础设施管理标准化和BIM

如果把园区比喻成人，那么建设期只是孩子的呱呱坠地，运营期才是孩子长大成人，为社会做出贡献的阶段。

智慧园区的规模越大，在运营期管理的传感器、隐蔽工程管线就越多。园区中的传感器往往达到数万、数十万个。为了管理园区中规模巨大的物联网感知基础设施、复杂的隐蔽管线，保障从建设期平滑过渡到运营期，需要大力推行物联网基础设施管理标准化和BIM。

在物联网基础设施建设中，需大力推行标准化，需对物联感知设备建立统一的标识管理和身份认证机制，保证合法有序接入;对传输、配电等物联感知基础设施，建立配套支撑设备的安全管理机制;对敏感物联感知设备，防止未授权访问、窃取、损坏和干扰，确保采集数据和执行指令的真实性、准确性和可用性。通过制定和实施预防性维护、故障发现、恢复管理措施，保障物理网基础设施的持续可靠使用。

在园区的建设期应用BIM技术，构建园区的孪生数字模型，可以便捷访问定位园区的空间、设施、管线。通过为BIM模型中的每项资产赋予参数、条形码、维护手册，持续应用，跟踪其更新和改动，可以保障数字孪生版本的一致性和完整性。当园区从建设进入运营阶段，可以通过BIM准确快速地管理园区庞大的资产，大幅降低运营管理成本。BIM信息模型成为园区从建设期平滑过渡到运营期的一项有效技术支撑手段。BIM、GIS地理信息系统、物联网共同发力，可以更好地支撑智慧园区的数字孪生。

6  结  论

在智慧园区规划的实例中，从园区稳定的核心需求出发，引入和推广BIM、GIS、物联网、5G、大数据、云计算、人工智能技术，升级网络部署模式，谋划通过积累私有数据提升园区大脑的智慧性，谋划推行物联感知基础设施管理标准化和BIM，保障从建设期平滑过渡到运营期，大幅提升了智慧园区规划的柔性和生命力。后续的工作中，智慧园区规划还将随着园区需求的发展而持续改進、走向完善。

参考文献：

[1] 全国信息技术标准化技术委员会.智慧城市 顶层设计指南：GB/T 36333-2018 [S].北京：中国标准出版社，2018.

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[3] 全国电子业务标准化技术委员会.智慧安居应用系统基本功能要求：GB/T 36553-2018 [S].北京：中国标准出版社，2018.

[4] 吴志强.智慧城市：初心与反思 [J].当代建筑，2020（12）：5+4.

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[6] 王亭，王佳.基于BIM与IoT数据的交互方法 [J].计算机工程与设计，2020，41（1）：283-289.

[7] 戴彦群.智慧管网系统的设计与实现 [J].计算机技术与发展，2019，29（11）：206-210.

作者简介：巫超（1977-），男，汉族，安徽马鞍山人，高级职称，硕士研究生，研究方向：物联网和大数据。