基于端边云架构的园区系统设计

李军 李日南 叶乾莹

一、引言

城市治理的科学化、精细化、智能化已成为推动高质量发展的必由之路。智慧园区作为城市产业聚集的关键载体，通过对园区开展全面信息感知、高速传输、海量存储和智能处理，极大提升园区智慧化水平，推动城市智慧化发展。

国家一直关注智慧园区的建设，国务院发布的《“十四五”数字经济发展规划》中指出“引导各类要素加快向园区聚集”，各地也高度重视智慧园区建设，相继出台相关政策，鼓励园区实现全场景化的数字运营。经过政府的引导和多年的建设发展，智慧园区经历了从智慧园区1.0阶段（单点智能，单场景智慧化）到智慧园区3.0阶段（全数字化阶段，包括全要素聚合、全场景智慧）的演进，智慧园区建设也从以实现综合管理和服务为主要落地手段到打造泛在互联、智能协同的智慧园区转变。

物联网体系架构是物联网顶层设计的关键环节，能够有效指导物联网系统设计，国内外的许多科研机构都对物联网体系架构进行研究，如美国提出的Physical-net体系架构和CPS体系架构，欧盟提出的SENSEI架构和IoT-A架构，无锡物联网产业研究院提出的“六域”模型等，这些体系架构的提出对物联网的发展提供强有力的理论指导，极大地推动了物联网的应用落地。随着物联网应用的不断渗透普及，体系架构在行业中的应用实践也促进了自身的不断演进，形成更符合技术发展的物联网体系架构。本文提出符合物联网发展的基于端边云的物联网体系架构，在体系架构基础上设计智慧园区系统，通过全域感知、多层认知、智慧应用等方式，实现园区精细治理，为治理者全面掌握园区状况、信息化快速反应机制提供有效支撑，让精准服务、精准管理、精准决策成为可能。

二、基于端边云的物联网体系架构

融合AI CLOUD 架构设计理念，本文提出基于端边云的物联网体系架构，架构采用分层分治的设计思路，自底向上分为终端层、边缘层、平台层和应用层，以及安全保障、运维支撑和标准规范，总体架构如图所示。

在物联网体系总体架构中，感知层侧重多维感知数据的采集及前端智能处理，以布设全域的传感设备采集视频、图像等多种物联网感知数据，实现园区一体化多维感知。边缘层又称边缘域，侧重感知数据汇聚、存储、处理和边缘智能应用，向下统一接入采集的物联网数据形成相应业务的专题库以提供场景化应用，向上按需将数据上传云中心进行统一管理和调配，实现数据的互联和互通。平台层侧重多维数据的融合和基于大数据的多维分析，按需汇聚边缘域的物联网数据，与行业数据、互联网数据融合形成大数据资源池和数据资源平台，实现多维数据之间的关联及深度挖掘。应用层则是根据不同行业的数据和应用需求，推动数据资源共享、共联、共创，推动物联网与城市治理、安全应急、智慧社区、生态环境等重点领域深度融合。运维支撑则为用户、设备厂商提供产品 + 服务的一站式运维，安全保障用于全面提升物联网基础设施的防御能力，不给攻击入侵留机会。标准规范则为设备与平台的对接、企业之间标准的统一提供有力支撑。

三、基于端边云的物联网体系架构的智慧园区建设

本文基于端边云的物联网体系架构，立足园区实际发展需要，聚焦园区运行、环境、治安、安全生产等方面，设计智慧园区系统。其中：本系统在感知层通过全域布设多种传感设备来收集多种环境信息，如消防、路灯、车辆、人员、井盖等；在边缘层通过统一接入传感设备采集的各种物联网数据，将收集的非结构化数据转化成结构化数据并加以分析、存储，用以支撑边缘域应用。在平台层建有数据中心，利用数据支撑平台的数据接入和交换整合能力，按需汇聚园区的感知数据，与行业信息数据、互联网数据融合，形成专题数据库；构建AI智能应用资源池，对资源池中数据进行关联分析挖掘，结合算法仓库实现对协同处置、运行监测、场景治理、服务民众等业务的特色应用。在应用层围绕“园区概览”、“企业经营”“日常运行”“园区环境”“治安重点”“安全生产”“消防重点”和“园区保障”8个模块，以数据打通和融合共享为基础，在园区物业、园区企业、运营服务单位之间形成自查、监督、排查、预警、跟踪的联动机制，并基于大数据研判，快速洞察与掌控防控业务全貌，为科学决策提供支撑。

通过对园区的系统设计，显著提升园区在精准分析、协同处置和动态监管三方面的能力。首先，园区将散布在园区各个角落的数据连接起来，通过对大量数据的分析和整合，对园区进行全域的即时分析与管理，实现对园区的精准分析、整体研判。其次，通过对收集到的实时信息进行鉴定、分类、处置和流转，调动相关部门共同采取相应措施进行处置，实现园区治理“回应性”和“精细化”目标；最后，园区通过事件告警、事件监控、人脸分析、车辆分析、公共安全事件预测、环保事件预测等方式，对园区整体运行态势进行监测以及对可能出现的不良状况预警。

四、结语

本文提出基于端边云的物联网体系架构，利用体系架构在物联互通、AI多层认知等核心能力的指导，结合智慧园区的发展需要，从顶层对园区进行架构设计，从安全生产、园区保障、治安安全等多方面，构建从全面数据感知、智能分析处理到告警联动处置的智能保障体系，指导传统行业与物联网技术有效融合，为系统性的实现园区数字化转型升级提供顶层设计参考。同时，体系架构在行业中的应用实践也促进了自身的不断演进，更好地指导物联网基础设施建设落地。未来，物联网在各行各业中的应用将不断渗透普及，更需要加强物联网体系架构頂层设计，持续推动物联网与安全保障、社会治理、民生服务、产业经济深度融合，夯实数字中国、智慧社会发展基础，创造美好未来。

作者单位：中电海康集团有限公司