浅析物联网技术在工业园区的应用

引 言

工业园区是城市工业产业集聚的核心，是城市经济发展、对外开放、招商引资的载体，是发展智能制造产业、促进产城融合、推动产业结构优化与发展方式转变的重要平台。利用信息化技术加快工业园区升级转型，提高园区管理服务水平，有利于加速城市新型工业化与新型城市化进程，全面提升城市经济实力，是当今城市发展的必然趋势。随着工业园区产业发展与规模逐渐壮大，需要管理的重点要素不断增多， 出现的管理问题千变万化，亟待处理的数据量呈几何增长， 主要靠人力解决信息采集、分析、处理的传统管理模式已无法满足日益繁杂的管理需求。为了解决此问题，可将物联网技术融入工业园区的管理模式中，发挥其广覆盖、低成本、高速率、高安全、高稳定等优势，提升工业园区精细化管理水平，创新工业园区管理模式。

1 建设定位

要运用物联网技术对工业园区进行升级改造，首先应当了解工业园区的建设需求，以需求为导向，分析基于物联网的工业园区建设定位。工业园区是以传统产业为主导，即以纺织、制造、服装、食品加工等轻工业以及煤炭、电力、钢铁等资源消耗型工业为主导特征的工业园区，普遍存在发展动力不足、产业结构不优、安全事故无管控、环境污染严重、能源消耗过大、配套服务不便利等问题。需以工业园区管理模式升级优化为切入点，利用物联网技术，通过各类视频监控、传感器、射频识别、智能终端等方式，按照通用的标准协议把相关感知端与应用系统相连接，进行信息交换与共享， 实现智能化识别、采集、定位、监控、预警和管理，创建智慧化管理体系，全面提升工业园区在安全生产、环境保护、能源监管、公共管理等方面的综合管理水平，为园区企业营造更优质的经营环境，为园区合理布局、结构优化、产业集聚、完善配套等提供强有力的支撑。

因此，基于物联网的工业园区建设定位应为“安全”“绿色”“节能”“便捷”，构建物联感知、绿色低碳、智慧服务的新型工业园区，大大提升工业园区的核心竞争力，提高安全监管能力、环境保护能力、能源监控能力、配套服务能力， 通过物联网 + 智慧应用对园区进行精细化管理，提高园区空间升值潜力，扩大园区招商引资吸引力，进而大力提升园区社会与经济双重效益。

2 总体功能架构

基于物联网的工业园区总体功能架构自下向上分为感知层、传输层、设施层、平台层、应用层、用户层以及标准规范、运维管理、安全管理九个部分。总体功能架构如图 1 所示。

(1) 感知层 ：充分利用高清摄像头、传感器、GPS、RFID标签以及其他类型智能终端设备，在不同的场景下感知、监测、采集、上报园区内各方面数据，供上层平台处理、分析，并向应用系统提供数据支撑。

(2) 传输层 ：为打通分布在不同场景下的前端智能终端与后端平台之间的信息交互渠道而建立的多途径传输网络主要分为光纤网络、4G/WiFi网络、NB-IoT网络。

(3) 设施层 ：用于构建平台运行的软硬件环境。硬件环境包括服务器设备、存储设备、网络设备与相应的机房及配套条件 ；软件环境主要包括服务器、存储等设备正常运转所需的操作系统、数据库等第三方软件。

(4) 平台层 ：搭建物联网管理服务平台，主要包含支撑服务与数据服务两类，可细分为设备管理、用户管理、数据管理、数据共享、研判分析等部分。设备管理可对所有设备定义不同的管理、连接权限，屏蔽不同设备与连接协议的差异，完善全网设备的统一管理与统一接入能力 ；用户管理将用户与角色相匹配，通过不同角色的设置，向不同角色的用户分配差异性使用权限 ；数据管理为平台提供高效灵活的数据管理服务，包括数据传输管理、数据存储管理、数据权限管理等 ；数据共享将平台数据资源进行优化与再配置，打通园区各部门各行业的信息壁垒，实现各应用系统之间的业务协同 ；研判分析实现平台数据的处理与分析，并进行可视化展现，使前端采集的数据产生更大的价值，为应用的智慧化提供支撑服务。

(5) 应用层 ：根据工业园区建设定位，基于物联网技术定制开发安监管理、环境管理、能源管理、公共管理等应用系统，今后依据园区发展稳步升级旧应用、持续拓展新应用。

(6) 用户层 ：为园区内政府管理人员、企业工作人员、社会公众提供统一的应用展现通道，可通过手机、平板、电脑、LED拼接大屏等终端展现。

(7) 标准规范 ：针对设备的统一接入、数据的互联互通、应用的正常运行、平台的集中管理、工程的稳定推进等方面内容制定相应标准，保障项目正常运转。

(8) 运维管理 ：为系统提供整体运维管理机制，确保项目的整体建设能力与可持续运行。

(9) 安全管理 ：为系统营造统一的安全环境，提供统一入口、统一认证、统一授权等安全服务。

3 网络部署与应用实现

要通过物联网技术实现工业园区管理模式的转变，在工业园区进行物联网的总体网络部署至关重要。分不同场景署大量各类物联网终端是总体部署的前提 ；依托自行建设或购买服务获得的光纤网络、4G/WiFi 网络、NB-IoT 网络等传输途径进行数据传输是总体部署的基础 ；搭建统一的物联网管理服务平台，汇聚、整合、分析、处理园区各方数据资源， 为上层应用提供统一支撑服务是总体部署的关键 ；根据工业园区不同管理需求定制开发相应的应用服务，实现园区各领域的信息化管理，提升园区综合管理水平，创新工业园区信息化管理新模式是总体部署的核心。基于物联网的工业园区总体部署如图 2 所示。

3.1 安监管理

建设面向安全生产监督管理、控制与服务的应用模式， 主要包括企业安全设备状态监测、企业安全值守情况监测、高危高风险区监测、重要车辆运行监测等。

3.1.1 企业安全设备状态监测

对企业日常生产中运行的安全监测设备的断电、故障、关闭等状态及物理参数进行监测分析，当出现异常状态时可对企业预警，并将相关信息反馈至园区安全监管部门，由监管部门核实企业处理情况，并对企业违法违规行为进行处罚处理。

3.1.2 企业安全值守情况监测

设置视频摄像头，实时获取企业值班室值守情况，结合视频智能分析技术，对值守人员状态、超时无人值守等情况进行分析、预警，并记录严重违规行为作为行政处罚的依据。

3.1.3 高危高风险区监测

对工业园区高风险区建立高空全景瞭望系统，事前能及时发现火灾等险情， 事中能为应急救援提供周边情况信息， 为应急决策、指挥调度提供参考依据 ； 对工业园区高危作业区实行视频监控与传感器（温度、湿度、压力、有毒气体） 双重部署，获取高危作业区工作环境信息，如出现异常变化可提前预警。

3.1.4 重要车辆运行监测

对工业园区重要运输车辆运行状态进行监管，获取高危车辆运行路线及车舱内高危品仓储环境信息，保障车辆运输安全。

3.2 环境管理

对工业园区水源、空气、噪声等环境要素进行全面感知与动态监测，实现园区环境发展趋势的科学分析与预测。

3.2.1 水源质量监测

在工业园区监控范围内的河流、湖泊、供水入口、污水厂等区域设置监测点，对总氮、总磷、氨氮、溶解氧、pH 值、电导率、浊度、温度等水质参数进行动态采集、监测、预警。

3.2.2 空气质量监测

在污染隐患企业的废气排放口，人口高度集中的办公场所等区域设置监测点，实时监测园区的空气质量情况，对气象常规参数（温度、湿度、风速、风向等）、污染物指标（PM2.5， PM10，二氧化硫，二氧化氮，一氧化碳，二氧化碳等）进行动态采集、监测、预警。

3.2.3 环境噪声监测

在工业园区施工工地、工程作业现场、交通干线、公共活动集聚区、居民生活区等重要区域设置监测点，对各类噪声数据进行实时采集、监测、预警。

3.3 能源管理

利用物联网技术采集工业园区水、电、天然气等能源状态信息，为园区合理利用与节约能源提供决策支撑，为企业降低能耗成本、实现绿色生产提供数据依据。其中水能管理是对园区内企业工业生产、公共设施（如绿化灌溉、清扫除尘等）、企业职工及居民日常生活用水情况进行实时监测 ； 电能管理是对园区内企业工业生产、照明设施、LED宣传、美化设施、企业职工及居民日常生活用电情况进行实时监测 ； 天然气管理可对企业工业生产、企业职工及居民日常生活用 气情况进行实时监测。

3.4 公共管理

加大工业园区治安防护、一卡通、在线停车管理等方面的信息化基础建设，增强园区公共管理能力，为园区企业提供更加安全、便捷的工作环境，提升企业及其职工在园区工作、生活的归属感与幸福感。

3.4.1 治安防护

治安防护主要包括公共安全监控、在线巡更管理、周界入侵预警等。其中公共安全监控主要通过各类型高清摄像机（枪机、球机、人脸识别、热感应等）的部署实现园区重要区域安全实时监控 ；在线巡更管理利用智能化巡更设备，使巡逻人员及车辆在日常巡逻中实现科学化、规范化、智能化管理 ；周界入侵预警通过红外感应、视频监控、语音播报等设备对工业园区重要边界及区域进行智能设防，当出现非法靠近、入侵等行为时进行及时预警及风险处理。

3.4.2 一卡通及在线停车管理

一卡通是利用射频技术实现园区内门禁、考勤、消费、停车场、通道、会议等应用的综合服务，为园区管理者和企业员工工作、生活提供方便快捷的服务。在线停车管理可基于 NB-IoT 网络在手机等智能终端上实现车位查找、预约、导航、反向寻车、在线支付等功能，解决找车位难的问题， 在一定程度上缓解园区的交通拥堵。

4 结 语

应用物联网技术助力工业园区管理模式转型仅仅只是园区新型工业化与信息化的起步，重点在于夯实园区信息化基础设施建设，充分发挥物联网技术优势，以最迅速、最便捷、最高效的方式感知工业园区内的信息变化，为应用系统处理分析提供数据支撑，为园区创新管理模式提供决策支撑。

未来，应当继续深化工业园区与云计算、大数据、人工智能等信息化技术的深度融合，进一步促进工业园区信息化创新与变革。工业园区与云计算的深度融合实现了园区信息资源的共享共管，不仅能优化园区基础设施资源配置，还能依托云计算为园区内的中小企业提供统一的云资源服务，减轻中小企业信息化建设成本，创造更好的企业发展环境 ；工业园区与大数据深度融合，利用大数据强大的决策分析能力， 深挖园区潜在能力与价值，为园区产业结构优化、工业行业发展提供决策依据，同时，促进工业大数据应用，全力支撑智能制造及新型工业化转型 ；推动工业园区与人工智能深度融合。制造业是国民经济的主体与工业体系的核心，推进新一代人工智能技术在智能制造领域的应用是工业园区转型与发展的必然趋势。