物联网感知设施管理平台建设方案

文｜王佳慧 卢燕

一、技术发展

物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。物联网技术的核心及基础依旧是“互联网技术”，它是在互联网技术上的延伸和拓展。我国经济进入“新常态”，经济中常态化、结构性矛盾凸显、改革进入攻坚期，依靠增加要素投入来改善总需求的发展模式已难以为继，需着力解放和发展生产力，改善供给质量和效率，加快推动创新驱动转型。

2019 年，中央经济工作会议把推动制造业高质量发展列为七项重大工作任务之首，明确提出要加大制造业的技术改造和设备更新，加快 5G 的商用步伐，加快人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施的建设。我国各地工业水平不一，推动制造业高质量发展亟需智能制造的快速发展，推动工业制造从单点信息技术应用向全面数字化、网络化和智能化转变。

2020年3月中共中央政治局常务委员会召开会议提出，5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度，在此背景下信息技术进入新一轮革命期，驱动网络空间从人人互联向万物互联演进。

二、现状分析

物联网技术作为海南数字城市建设所需基础技术之一，将融入到海南数字城市建设的方方面面，如城市交通、公共安防、市政设施、环境保护、气象服务等，届时会部署众多的物联网感知终端，同时会建设多种多样的物联网行业应用系统，产生大量的应用数据。海南省物联网感知设施管理平台的建设尚处于起步阶段，感知基础设施建设基础薄弱，各委办局各自独立建设管理平台，存在条块壁垒和数据烟囱。原有的行业应用系统主要以视频类为主，感知类的标识及监测类物联网系统较少，且功能老旧，存在物联感知设施资源难整合、视频质量差、维护不及时等问题。根据调研，我省各委办局建设和使用感知设施类型如下：

（1）无需移动性，小数据量，对时延不敏感的感知终端，例如农林牧渔监控、家畜监控、环境污染监控、河流流速监控、消防类设备监控等。

（2）无需移动性，大数据量（上行），需较宽频段的感知终端，例如工地监管、车流感知等。

（3）移动性强，需执行频繁切换，小数据量的感知终端，例如可穿戴类设备、远程心电图、远程B超等。

三、业务需求

智慧农业、智慧水利、智慧城市、无人驾驶、智慧家居、远程医疗等应用，依靠海量的物联网感知设施得以实现，改变了人们的生产方式和生活方式。面对全域全场景的感知设施和感知数据，需要快速建设物联网感知设施管理平台，实现常规的设备接入、数据清洗、整合、存储功能外，还需研究构建城市感知数据模型，从城市运行管理的业务逻辑出发，基于城市感知数据模型实现对感知数据存储管理、数据资产价值管理以及感知智能分析服务等相关功能的优化设计，更好地发挥感知基础设施及感知数据在智能城市中的作用。要求平台能具备信息的可交换与可共享性（所有数据应是基于感知物联网平台各子集间业务协同可交换和可共享的）、信息的准确性（信息的数字化、加载、管理、查询、发布及统计分析结果应是准确可信的）、处理速度（要保证更新信息的及时获取、处理、入库与发布）、查询速度要求（由于系统的信息量大，并且信息的增长速度快，须有合理的数据库结构和检索算法，以保证终端使用的响应速度）。

物联网感知管理平台建成后，各类感知数据能够统一采集、汇聚、融合、共享、分析，从而给各个行业应用系统使用。各行业应用系统以后将无需独立建设行业物联网数据平台。管理平台可以实现海量感知数据的汇聚清洗、融合分析，为数字孪生城市的建设提供鲜活实时数据、物联主题数据和业务专题数据。管理平台为感知终端提供数据收发、数据存储、数据分析处理和转换、OTA固件升级等基础功能，以及应用延伸、业务逻辑定制化、雾计算、智能决策等进阶服务， 赋予创新商业模式，凝聚产业生态，助力产业升级转型。

四、建设方案

物联网感知设施管理平台的建设是实现智能化战略的基础、建设孪生城市的重要支撑、构建数字经济的重要抓手。管理平台的建设应与物联网信息基础设施各专项建设同步统筹规划，建立完善的物联网标准、技术、制度等保障体系，加大跨行业的安全管理和风险预警。

物联网感知设施管理平台采用微服务设计和分层模式，降低各软件模块间的耦合度，具备灵活的按需部署的特性。根据业务场景及计算能力的要求，各微服务可作为组件按需部署在云、边、端，结合设备本身能力实现终端设备的智能化改造以及云边端协同应用，满足低时延、高效能的设备协同要求，降低对传输网络的要求，达到就近计算、高效反馈、按需分析的设计目标。

物联网感知平台可以考虑通过建设满足五大能力：物联终端设备接入能力、物联终端管理维护能力、物联数据轻量治理能力、物联数据开放共享能力、平台主动安全防护能力。

表1 能力视表

在接入能力方面，针对物联设备的通讯协议和数据协议的多样性，不规范性，平台支持设备直接接入和网关接入两种方式，满足低能耗网络（NB-IoT）、无线网络（WIFI）、移动网络（4G、5G）、光纤接入；

在维护能力方面，以已对接的物联终端为资产，统一设备标识和设备空间标识，提供设备型号管理、设备管理、设备在役管理以及设备归属权管理；

在轻量治理能力方面，支持物联感知数据完整性、正确性与一致性的校验与清洗；

在开放共享能力方面，围绕设备的“所有权、管理权、维护权、使用权”，明确权属，提供设备可见和可控管理，以及数据资源目录发布、需求登记与审批、数据开放共享等服务；

在主动安全防护能力方面，对敏感数据进行脱密处理，并细化数据的增删改查以及开放共享权限，确保数据安全。

管理平台整体依照微服务架构设计，分为适配管理系统、设备管理系统、数据管理系统、统一服务系统、运维保障系统、运营保障系统、安全保障系统、开放门户系统等子系统；平台每个子系统都可以独立部署，横向扩展，模块间采用 RPC 调用方式通信， 从技术上实现模块的解耦，保证模块的独立性。

同时平台的建设需要满足安全性，物联设备接入平台从网络通信安全、开放能力安全、应用和数据安全、云平台安全提供整体的安全保障。提供端到端的安全体系能力（云端、设备端、应用端），包括网络通信安全、开放能力安全、应用数据安全和云平台安全。

平台建成后，各委办局新建的感知设施必须接入本平台，原有的感知设施仍接入各委办局自建的管理平台，通过平台间的接口给本平台提供感知数据。同时后续可考虑建立全域数字化标识体系。制定海南全域数字化标识规范和物联网建设标准规范，利用RFID、二维码技术，实现物联感知设施与全省城市部件“唯一身份标识”的统一规则编码、统一接入管理、统一数据流通。

五、方案结论

物联网感知设施管理平台的建设能够对动态信息进行管理，为未来一个阶段动态信息管理的完善和扩充提供支撑，能够有效提高各委办局的现代化管理水平，对信息化进程有着巨大的提升作用。项目建成后将产生极大的社会效益，将在促进政府监管、保证可持续发展、加速产业聚集，促进人员就业方面等方面产生相应的社会效益。