基于POL網(wǎng)絡(luò)的汽車(chē)研發(fā)中心智能化系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)研究

劉彥榮，吳芳

（中汽研汽車(chē)工業(yè)（天津）工程有限公司）

1 引言

智能化建設(shè)是企業(yè)響應(yīng)國(guó)家對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型號(hào)召的一項(xiàng)重要舉措，也是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要一環(huán)。打造智慧型企業(yè)，全方位重塑園區(qū)管理、運(yùn)營(yíng)和業(yè)務(wù)，將企業(yè)作為“新基建”驅(qū)動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體，打造綠色、高效、主動(dòng)、統(tǒng)一的智慧管理模式，提升信息化、數(shù)字化、智慧化水平，實(shí)現(xiàn)全面價(jià)值提升，已成為近年來(lái)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。而無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的很多優(yōu)點(diǎn)，可以很好地服務(wù)于企業(yè)智慧化建設(shè)。

2013年8月，國(guó)際上提出無(wú)源光局域網(wǎng)（Passive Optical Network，POL），由于技術(shù)先進(jìn)、節(jié)省投資、維護(hù)簡(jiǎn)便、便于升級(jí)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)而受到關(guān)注。2019年6月，由中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)組織編寫(xiě)的《無(wú)源光局域網(wǎng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》正式發(fā)布，同年實(shí)施。POL網(wǎng)絡(luò)將傳統(tǒng)的核心—匯聚—接入三層架構(gòu)變?yōu)槎蛹軜?gòu)，使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加簡(jiǎn)單、扁平化，適應(yīng)了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)流量模型變化的需要。POL 網(wǎng)絡(luò)方案在辦公建筑、大型企業(yè)園區(qū)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例也越來(lái)越多。

當(dāng)前，汽車(chē)企業(yè)普遍重視自身智慧化建設(shè)，企業(yè)園區(qū)都在逐漸向高（高技術(shù)）、新（新領(lǐng)域）、專(zhuān)（專(zhuān)業(yè)性）方向邁進(jìn)。本文將以汽車(chē)研發(fā)中心項(xiàng)目為對(duì)象，探討基于POL的汽車(chē)研發(fā)中心智能化系統(tǒng)集成的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2 智能化需求分析

汽車(chē)研發(fā)中心項(xiàng)目有很多類(lèi)型，不同規(guī)模及不同試驗(yàn)類(lèi)型的汽車(chē)研發(fā)中心，對(duì)智能化需求會(huì)有差別，本文以最常見(jiàn)及普通規(guī)模的汽車(chē)研發(fā)中心為例進(jìn)行分析。項(xiàng)目涉及各種零部件及整車(chē)試驗(yàn)室、辦公樓、立體倉(cāng)庫(kù)、能源中心、供油供氣站、數(shù)據(jù)機(jī)房等基礎(chǔ)設(shè)施，項(xiàng)目在日常辦公、運(yùn)營(yíng)效率、試驗(yàn)室安全管理、智能網(wǎng)聯(lián)、設(shè)備運(yùn)維、物流管理、能源監(jiān)測(cè)及客戶(hù)服務(wù)等方面都存在較高的智能化需求，尤其在危險(xiǎn)油氣使用區(qū)域、鋰電池存儲(chǔ)區(qū)域、車(chē)聯(lián)網(wǎng)區(qū)域等，智能化技術(shù)的應(yīng)用備受關(guān)注。該類(lèi)型企業(yè)涉及業(yè)務(wù)分類(lèi)較多，管理要求較高，為滿(mǎn)足該類(lèi)型企業(yè)在綜合安全管理、業(yè)務(wù)效率提升、高效運(yùn)營(yíng)服務(wù)等方面的整體需求，有必要在項(xiàng)目前期進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，為企業(yè)打造實(shí)用且靈活的智能化基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，并搭建運(yùn)營(yíng)管控一體化綜合平臺(tái)，形成豐富的智慧應(yīng)用。而基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能滿(mǎn)足以上需求。

3 智能化建設(shè)目標(biāo)

對(duì)企業(yè)而言，智能化主要提供與建筑或園區(qū)的安全、環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施等相關(guān)的數(shù)據(jù)，是智慧化的基礎(chǔ)。而智慧化是融合了智能化數(shù)據(jù)、建筑功能及管理模式的基礎(chǔ)上，通過(guò)搭建數(shù)字集成平臺(tái)，充分利用BIM、GIS、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，將建筑空間、園區(qū)范圍及系統(tǒng)、服務(wù)、管理等融為一體，根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行優(yōu)化組合，以更好地服務(wù)于企業(yè)運(yùn)營(yíng)、管理及業(yè)務(wù)，是智能化的目標(biāo)。當(dāng)然，從智能化到智慧化是個(gè)連續(xù)不斷、逐步迭代提升的過(guò)程，并沒(méi)有明確的界限，不能割裂看待[1]。

3.1 總體架構(gòu)

基于以上需求及目標(biāo)分析，需規(guī)劃先進(jìn)合理的智能化基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，以及統(tǒng)一開(kāi)放的數(shù)字平臺(tái)。本文提出如圖1所示總體架構(gòu)。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.2 智能化

跟其他性質(zhì)的企業(yè)類(lèi)似，汽車(chē)研發(fā)中心的智能化基礎(chǔ)建設(shè)包括：信息設(shè)施系統(tǒng)（綜合布線(xiàn)、信息網(wǎng)絡(luò)、電話(huà)網(wǎng)絡(luò)、公共廣播、信息發(fā)布、會(huì)議系統(tǒng)等），公共安全系統(tǒng)（包括視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警、出入控制、電子巡查、訪客登記、停車(chē)場(chǎng)管理、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、疫情防控系統(tǒng)等），設(shè)備管理系統(tǒng)（括建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)等）及機(jī)房工程（數(shù)據(jù)機(jī)房、消防控制室等的配電、空調(diào)、裝修、消防、環(huán)境監(jiān)控等綜合工程）[3]。對(duì)各智能化子系統(tǒng)，均設(shè)置以太網(wǎng)物理接口及OPC等標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，并可通過(guò)TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。

3.3 智慧化

智慧化基于各獨(dú)立完整的智能化子系統(tǒng)，形成統(tǒng)一開(kāi)放、靈活擴(kuò)展的數(shù)字管理平臺(tái)。平臺(tái)統(tǒng)一門(mén)戶(hù)入口，實(shí)現(xiàn)所有智能化子系統(tǒng)的接入管理，一些在各自獨(dú)立的智能化子系統(tǒng)中不方便實(shí)現(xiàn)的功能，在集成系統(tǒng)中可以充分利用各種數(shù)據(jù)并按實(shí)際需要設(shè)置后得到實(shí)現(xiàn)，從而提高企業(yè)的集成管理水平。

基于數(shù)字集成平臺(tái)，首先在大數(shù)據(jù)及云服務(wù)的支撐下可通過(guò)服務(wù)方式實(shí)現(xiàn)可定制化的智慧應(yīng)用等，實(shí)現(xiàn)管理、運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)的一體化綜合管理平臺(tái)，形成企業(yè)一體化管理中心。其次在BIM及GIS等新技術(shù)的支撐下，可以形成可視化的集成平臺(tái)，達(dá)到可視化的綜合運(yùn)營(yíng)管理效果。再次在大數(shù)據(jù)支撐下，可實(shí)現(xiàn)智能化子系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)間的各種聯(lián)動(dòng)，形成豐富的聯(lián)動(dòng)控制場(chǎng)景，形成再生功能。

3.4 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)是智慧企業(yè)建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。尤其跨系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，基于集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，在不同管理模式下可形成豐富的聯(lián)動(dòng)控制場(chǎng)景，可實(shí)現(xiàn)全局事件的管理和工作流程的自動(dòng)化，能大大提高管理效率。主要聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景包括但不限于：消防報(bào)警系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、消防報(bào)警系統(tǒng)與出入控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、消防報(bào)警系統(tǒng)與停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、出入控制系統(tǒng)與智能照明系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、入侵報(bào)警與監(jiān)控及照明系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、訪客登記系統(tǒng)與電梯及門(mén)禁的聯(lián)動(dòng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、防疫監(jiān)測(cè)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)等。

4 全光網(wǎng)方案

汽車(chē)研發(fā)中心特點(diǎn)是功能分區(qū)多、業(yè)務(wù)多、并發(fā)率高，要實(shí)現(xiàn)企業(yè)智慧化建設(shè)，必然要需要接入大量的智能終端設(shè)備，同時(shí)需要節(jié)能并簡(jiǎn)化的運(yùn)維方式，因此本文給出了具有前瞻性的POL 方案，該方案基于PON（Passive Optical Network，無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)無(wú)源光網(wǎng)應(yīng)用于汽車(chē)研發(fā)中心時(shí)，可以不改變現(xiàn)有業(yè)務(wù)規(guī)劃和用戶(hù)終端網(wǎng)絡(luò)連接方式，同時(shí)具備一些優(yōu)勢(shì)。

①POL 網(wǎng)絡(luò)采用單模光纖，能為汽車(chē)研發(fā)中心帶來(lái)高速、穩(wěn)定的接入帶寬，能滿(mǎn)足建設(shè)智慧型企業(yè)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)需求；尤其隨著汽車(chē)研發(fā)中心高清監(jiān)控、高速監(jiān)控、Wi-Fi6 等方面需求的增加，網(wǎng)絡(luò)流量激增，POL網(wǎng)絡(luò)能起到良好的支撐作用。

②對(duì)于工況復(fù)雜，干擾源多的試驗(yàn)環(huán)境，全光纖傳輸可以有效防氧化、防電磁干擾，同時(shí)設(shè)備提供極強(qiáng)的防御能力，減少網(wǎng)絡(luò)攻擊。

③POL 網(wǎng)絡(luò)可一網(wǎng)承載數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，更好地發(fā)揮綜合布線(xiàn)系統(tǒng)的作用。

④POL 網(wǎng)絡(luò)單模光纖傳輸，覆蓋距離可以超過(guò)20km，完全可以滿(mǎn)足大型研發(fā)中心的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求。

⑤用無(wú)源分光器替代傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的匯聚設(shè)備，且設(shè)備間無(wú)需空調(diào)，更加節(jié)能環(huán)保。

⑥PON 技術(shù)采用集中管理方式，避免傳統(tǒng)方案分散管理的弊端，降低了運(yùn)維難度。

⑦POL方案可以根據(jù)不同終端設(shè)備的帶寬需求合理分光，能達(dá)到經(jīng)濟(jì)與性能的平衡。

⑧POL 方案基于氣吹微管微纜技術(shù)實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)擴(kuò)展及升級(jí)非常容易，不需要改造或者即使改造也不需要拆改隱蔽工程。其標(biāo)準(zhǔn)配件、纜、管、組合管等都將尺寸減小到使網(wǎng)絡(luò)連接更便利、更靈活、更多功能性。微管微纜技術(shù)能利用最少的初期投資使得對(duì)現(xiàn)有及將來(lái)的管道資源進(jìn)行最大的利用和擴(kuò)容[4]。

以上優(yōu)勢(shì)使POL網(wǎng)絡(luò)尤其適合于汽車(chē)研發(fā)中心的智能化建設(shè)。當(dāng)然，任何技術(shù)都會(huì)有利有弊，無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)作為一項(xiàng)新技術(shù)，在施工過(guò)程中對(duì)施工人員素質(zhì)要求較高，大型工程需要大量光纖熔接機(jī)、吹纜機(jī)等施工設(shè)備輔助，人員的素質(zhì)及設(shè)備數(shù)量可能會(huì)影響施工質(zhì)量及施工進(jìn)度。此外，維護(hù)人員也需要具備相應(yīng)的技術(shù)能力。

5 綜述

總之，無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)以光纖為傳輸介質(zhì)，具備高接入帶寬、全程無(wú)源分光傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，在管理運(yùn)維、帶寬性能、業(yè)務(wù)融合、帶寬分配、組網(wǎng)靈活性、建設(shè)成本等方面，相比其傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且可以根據(jù)不同場(chǎng)景業(yè)務(wù)要求采用不同的建設(shè)方案。筆者認(rèn)為，無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)智能化建設(shè)工程中可以很好的應(yīng)用并推廣。

智能化系統(tǒng)建設(shè)及集成是一項(xiàng)龐大且復(fù)雜的工程，只有在前期做好統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，并結(jié)合園區(qū)管理模式形成豐富的智慧應(yīng)用，才能真正實(shí)現(xiàn)降本增效提質(zhì)的效果，才能助力企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，否則將會(huì)造成資源的浪費(fèi)。