智慧園區(qū)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究

李進(jìn)昭 許鳳

摘要：“智慧園區(qū)”是建設(shè)“智慧中國”的重要組成部分。為了探討如何建設(shè)“智慧園區(qū)”，本文選取地理信息系統(tǒng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)及BIM技術(shù)四項園區(qū)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，對這些技術(shù)的應(yīng)用原理、手段等進(jìn)行了研究分析，最后提出了建設(shè)“智慧園區(qū)”的技術(shù)應(yīng)用建議。本文結(jié)論對國內(nèi)園區(qū)建設(shè)具有指導(dǎo)意義，為之后的智慧園區(qū)相關(guān)課題研究提供技術(shù)支持及決策參考。

Abstract： "Smart Park" is an important part of building "Smart China". In order to explore how to build a "smart park"， this paper selects the key technologies of the four parks of GIS technology， Internet of Things technology， cloud computing technology and BIM technology， and studies and analyzes the application principles and methods of these technologies. Finally， it puts forward the technical application suggestions for building a "Smart Park". The conclusions of this paper have guiding significance for the construction of domestic parks， and provide technical support and decision-making reference for the research of related topics in the smart park.

關(guān)鍵詞：智慧建設(shè)；園區(qū)建設(shè)；園區(qū)服務(wù)平臺；關(guān)鍵技術(shù)

Key words： smart construction；park construction；park service platform；key technology

中圖分類號：TU72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）29-0260-02

0 引言

“智慧園區(qū)”及“智慧建設(shè)”是建設(shè)“智慧中國”的重要內(nèi)容。利用智慧技術(shù)發(fā)展園區(qū)，提高建設(shè)水平，加強(qiáng)其關(guān)鍵技術(shù)的研究非常重要。一般來講，我們把在園區(qū)建設(shè)過程中，通過應(yīng)用3D建模技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算等技術(shù)所建立的可以進(jìn)行智能決策和優(yōu)化方案的項目建設(shè)環(huán)境稱之為智慧建設(shè)。本文主要對建設(shè)智慧園區(qū)四項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行實用性研究分析，分別為地理信息系統(tǒng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)與BIM技術(shù)，為后續(xù)的課題研究提供技術(shù)支持與決策參考。

1 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是在采集部分或整個地球表層（包括大氣層）空間地理信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、管理、模擬及運算分析等操作的空間信息系統(tǒng)。

園區(qū)中GIS的應(yīng)用主要以GIS與空間分析及建模技術(shù)的結(jié)合為主。近來，GIS技術(shù)正在研究如何將GIS與空間及建模技術(shù)結(jié)合，以便更深的挖掘GIS技術(shù)的應(yīng)用。目前這種結(jié)合主要分為兩種思路：一種是將GIS作為大數(shù)據(jù)環(huán)境系統(tǒng)，需要如更精確數(shù)據(jù)搜集與分析技術(shù)結(jié)合，提高GIS對空間對象地理信息數(shù)據(jù)的歸納、統(tǒng)計及分析。另一種思路則認(rèn)為GIS作為空間地理信息系統(tǒng)，需與空間模型技術(shù)結(jié)合，建立一體化地理信息模型，提高GIS的直觀性，方便GIS在更強(qiáng)理論環(huán)境中進(jìn)行模擬。

針對園區(qū)建設(shè)的應(yīng)用，可以通過應(yīng)用GIS與建模技術(shù)的結(jié)合，在園區(qū)智慧建設(shè)管理上提供以下幾個方面的輔助功能：園區(qū)空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃；園區(qū)交通規(guī)劃；園區(qū)內(nèi)在建工程分析；園區(qū)內(nèi)空氣質(zhì)量區(qū)域分析；園區(qū)內(nèi)質(zhì)量問題多發(fā)區(qū)的分布等。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)指的是在物品與物品之間實現(xiàn)信息交換及通信，以嵌入式智能技術(shù)、短距離通信技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是“智慧園區(qū)”及園區(qū)指揮建設(shè)的核心技術(shù)。

通過一些先進(jìn)的感知及信息傳說處理技術(shù)，如RFID、WSN、云計算、傳感器等，可以在園區(qū)公共安全、信息化管理、生態(tài)節(jié)能控制、配套管理等領(lǐng)域建立物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)相關(guān)對象的實時監(jiān)控與管理，有利于管理操作的精細(xì)化與智能化。

物聯(lián)網(wǎng)可以對園區(qū)內(nèi)配套公共設(shè)施的使用情況進(jìn)行監(jiān)測，提醒管理人員進(jìn)行重點維護(hù)，達(dá)到節(jié)省人力資源的目的。例如，自動檢測園區(qū)內(nèi)垃圾桶的容量變化，在垃圾桶即將投滿時提醒管理人員進(jìn)行清理。還比如，自動檢測停車場的車位變化，指引車輛進(jìn)入空余車位。物聯(lián)網(wǎng)在園區(qū)配套的運維上有很大的潛力。

3 云計算技術(shù)

云計算不再是通過單一計算機(jī)或服務(wù)器進(jìn)行計算，而是通過整合大量分布式計算機(jī)的計算資源，將計算壓力進(jìn)行分配，以達(dá)到效率運算的目的。但是由于其通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，對各分布式計算機(jī)的同步及運算整合提出了更高的要求。

云計算在園區(qū)內(nèi)的應(yīng)用，一方面可以對物聯(lián)網(wǎng)、GIS提供強(qiáng)有力的支撐，可以使其更加龐大，信息更加全面。另一方面，可以與BIM模型等結(jié)合，對園區(qū)建設(shè)過程中的決策進(jìn)行模擬并給出相關(guān)建議。例如：可以計算園區(qū)內(nèi)新建單體對周邊建筑的光照影響，或者對建筑物施工階段的設(shè)計變更進(jìn)行模擬，方便管理者的決策。

云計算應(yīng)用于園區(qū)管理方案，國內(nèi)已有過相應(yīng)的探討，通過在IaaS虛擬服務(wù)器中部署各類數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)各數(shù)據(jù)庫安全訪問；結(jié)合PaaS的數(shù)據(jù)庫訪問控制及交換服務(wù)，可以整合數(shù)據(jù)庫資源，建立各類數(shù)據(jù)間聯(lián)系；另外，通過SaaS的軟件開發(fā)，可以建立其他智慧管理方案。具體到云計算平臺的搭建方式，以下兩類具備較高的可行性：

一是在園區(qū)內(nèi)由運營維護(hù)單位建立專門的私有云平臺，該平臺只供園區(qū)使用，且由園區(qū)進(jìn)行運維。此平臺對安全性的要求較低，但可以保證數(shù)據(jù)直接存放與園區(qū)內(nèi)，方便調(diào)取。

二是直接租賃大型云平臺中心的計算資源，由平臺中心服務(wù)商直接提供相關(guān)服務(wù)。此平臺直接由平臺服務(wù)商進(jìn)行維護(hù)，具有較高的安全性能，但平臺實際儲存于園區(qū)之外。

4 BIM技術(shù)

建筑信息模型（BIM）是將建筑工程項目各項參數(shù)及相關(guān)信息整合入3D建筑模型內(nèi)而建立的模型，具有五大特性：可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性。其不僅是數(shù)字信息的集成與查閱，還可以利用相關(guān)建筑模型進(jìn)行模擬施工、運營等，同時可以對建筑信息進(jìn)行集成管理，使建筑工程在其整個進(jìn)程中效率提高、風(fēng)險降低。

BIM作為實現(xiàn)智慧建設(shè)的重要工具，在“智慧園區(qū)”的建設(shè)中，具備以下優(yōu)勢：①BIM的展現(xiàn)形式為3D可視化模型，具有層次結(jié)構(gòu)并直觀易于理解。模型中整合了全面的項目建設(shè)及管理信息，不僅可以進(jìn)行虛擬建造等模擬，還可以對各種外界環(huán)境下建筑的各項性能進(jìn)行分析計算。

②BIM中整合了幾乎包括工程建設(shè)過程中材料、結(jié)構(gòu)體系、節(jié)能等全部信息，并且可以一直進(jìn)行更新或補(bǔ)充。且BIM在施工結(jié)束后可以繼續(xù)應(yīng)用在運營維護(hù)階段，避免了資料的缺失等。

③BIM為所有參建單位提供了協(xié)同工作的平臺。各參建單位均可對BIM模型中的信息進(jìn)行查閱或補(bǔ)全。同時，通過BIM，可以實現(xiàn)各參建單位的實時互通，提高了效率，并降低了出錯的概率。

④BIM可以與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行整合，物聯(lián)網(wǎng)收集到的信息可以整合進(jìn)BIM，提高BIM模型的信息全面性，同時BIM也可以對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行模擬優(yōu)化，指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)在園區(qū)內(nèi)的布置安放，共同發(fā)展。

⑤BIM與智慧園區(qū)核心技術(shù)——GIS具有互補(bǔ)性。BIM可以為GIS提供可視化的建筑信息模型，便于GIS收集建筑信息并進(jìn)行特定的空間分析計算。同時GIS可以為BIM模型提供更精確地地理信息位置，使BIM模型更直觀與精確。

5 應(yīng)用建議及結(jié)論

綜上所述， GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、BIM技術(shù)均可“智慧園區(qū)”的建設(shè)中發(fā)揮作用?，F(xiàn)階段國內(nèi)對上述技術(shù)均已具備一定的研發(fā)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)化能力，其中部分已經(jīng)在交通、醫(yī)療、公共配套等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以進(jìn)一步用于園區(qū)建設(shè)和管理上。

BIM技術(shù)是智慧園區(qū)及智慧建設(shè)的基石。只有通過BIM技術(shù)，園區(qū)的建設(shè)與管理才能以可視化的方式進(jìn)行。通過集成GIS、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，BIM技術(shù)可以輔助管理方與各參建方進(jìn)行決策模擬、虛擬建造、方案優(yōu)化等工作。建立項目全生命周期的BIM集成平臺，是實現(xiàn)園區(qū)智慧建設(shè)和管理的關(guān)鍵。

建設(shè)智慧型園區(qū)是未來各類經(jīng)濟(jì)園區(qū)發(fā)展的方向，實現(xiàn)園區(qū)的智慧建設(shè)及管理需要建設(shè)一個智能化的園區(qū)服務(wù)平臺，此平臺需要協(xié)調(diào)應(yīng)用多種理論和技術(shù)，更全面、更有效、更快捷、更智慧的將園區(qū)建設(shè)及管理的各個層面有機(jī)結(jié)合起來，實現(xiàn)園區(qū)智慧化發(fā)展。

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