基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)＊

張 雯，周子航，周明升

(1.玫琳凱（中國(guó)）化妝品有限公司，上海 200042；2.上海市存志學(xué)校；3.上海外高橋保稅區(qū)聯(lián)合發(fā)展有限公司)

0 引言

園區(qū)是一個(gè)特定空間，通過(guò)區(qū)位優(yōu)勢(shì)、政策措施、綜合服務(wù)推動(dòng)園區(qū)產(chǎn)業(yè)集聚和發(fā)展。我國(guó)園區(qū)建設(shè)始于二十世紀(jì)八十年代，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，以自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)、高科技園區(qū)為代表的各類(lèi)經(jīng)濟(jì)園區(qū)數(shù)量眾多，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中起著重要作用。經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)園區(qū)、數(shù)字園區(qū)、智慧園區(qū)等園區(qū)迭代升級(jí)，雖然園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理水平有很大提升，但總體仍呈現(xiàn)物業(yè)分散、智慧化水平不高等特點(diǎn)[1]。

園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)包括設(shè)備安全、經(jīng)營(yíng)安全、運(yùn)行安全等多個(gè)方面，是近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。賈音等設(shè)計(jì)了應(yīng)急物資儲(chǔ)備系統(tǒng)[2]，劉在英等提出了卸貨平臺(tái)超載的智能檢測(cè)方法[3]，李達(dá)銘等構(gòu)建了電梯調(diào)度控制方案[4，5]，肖瑋等構(gòu)建了智慧停車(chē)系統(tǒng)和交通狀況預(yù)測(cè)模型[6,7]，韓存地等構(gòu)建了智慧園區(qū)管理總體架構(gòu)[8,9]。

1 需求分析

受到多種因素制約，我國(guó)園區(qū)信息系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)交互不暢、功能重疊重復(fù)等問(wèn)題[10]。中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)（外高橋片區(qū)）占地10平方公里，前身是上海外高橋保稅區(qū)，是我國(guó)1990 年設(shè)立的第一個(gè)保稅區(qū)，2013 年掛牌為我國(guó)第一個(gè)自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，經(jīng)過(guò)三十多年的建設(shè)，園區(qū)建成廠(chǎng)房、倉(cāng)庫(kù)、辦公樓等各類(lèi)房產(chǎn)500余幢，電梯、電站、視頻監(jiān)控、消防等專(zhuān)業(yè)設(shè)備設(shè)施8000 余套，園區(qū)引進(jìn)生產(chǎn)、研發(fā)、貿(mào)易、物流等各類(lèi)客戶(hù)近萬(wàn)家[11,12]。與區(qū)域面積大、房產(chǎn)設(shè)備多、客戶(hù)類(lèi)型雜形成鮮明對(duì)比的是，作為老牌工業(yè)園區(qū)，上海自貿(mào)區(qū)（外高橋片區(qū)）園區(qū)管理方式仍以勞動(dòng)密集型為主，園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理中存在諸多痛點(diǎn)。園區(qū)房產(chǎn)、設(shè)備等資源分散，日益老化，維修成本高。園區(qū)房產(chǎn)和設(shè)備設(shè)施管理各自為政，條線(xiàn)分割，缺少聯(lián)動(dòng)和統(tǒng)一管控，資源調(diào)度以經(jīng)驗(yàn)為主，有效性差。園區(qū)運(yùn)營(yíng)管理以勞動(dòng)密集型模式為主，房產(chǎn)及設(shè)備設(shè)施運(yùn)維數(shù)據(jù)缺失，信息化數(shù)字化水平不高，難以滿(mǎn)足園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)和客戶(hù)協(xié)同服務(wù)的要求。

上海自貿(mào)區(qū)（外高橋片區(qū)）已建成房產(chǎn)管理、設(shè)備管理、工程管理、物業(yè)管理、智慧園區(qū)等各類(lèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)“全業(yè)務(wù)、全流程的信息化支撐”。與此同時(shí)，園區(qū)信息系統(tǒng)之間跨平臺(tái)、跨部門(mén)、跨網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互困難，存在“信息孤島”問(wèn)題。本文在園區(qū)已有信息化成果基礎(chǔ)上，面向多源數(shù)據(jù)、多源系統(tǒng)和多類(lèi)型平臺(tái)，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)安全態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)感知，園區(qū)狀態(tài)集中監(jiān)管，提升園區(qū)應(yīng)急處置效率和效力，提升客戶(hù)響應(yīng)速度和滿(mǎn)意度。平臺(tái)組成：園區(qū)總控中心和園區(qū)客戶(hù)服務(wù)中心建設(shè)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)信息集成監(jiān)管、集中調(diào)度和應(yīng)急指揮；園區(qū)房產(chǎn)綜合監(jiān)管呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)租賃、運(yùn)維等運(yùn)營(yíng)一體化管理；園區(qū)專(zhuān)業(yè)設(shè)備設(shè)施集成，實(shí)現(xiàn)園區(qū)電站、電梯、消防等設(shè)備設(shè)施資源集中監(jiān)管；園區(qū)視頻集成和智能分析實(shí)現(xiàn)園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)智能預(yù)警預(yù)測(cè)。

2 平臺(tái)總體架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)，打造開(kāi)放、安全、共享的園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，提升園區(qū)運(yùn)營(yíng)管理的數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化水平，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)。

2.1 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

平臺(tái)總體采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)。如圖1 所示，平臺(tái)分用戶(hù)層、展示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層五層。

圖1 平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)圖

用戶(hù)層：平臺(tái)用戶(hù)包括園區(qū)管委會(huì)、開(kāi)發(fā)公司、物業(yè)公司、服務(wù)供應(yīng)商和園區(qū)客戶(hù)。展示層：平臺(tái)通過(guò)總控中心監(jiān)管大屏展示，通過(guò)Web 端、移動(dòng)端、協(xié)同APP等訪(fǎng)問(wèn)。業(yè)務(wù)層：包括園區(qū)房產(chǎn)綜合監(jiān)管、園區(qū)客戶(hù)服務(wù)、專(zhuān)業(yè)設(shè)備集成、智慧視頻分析等，園區(qū)房產(chǎn)監(jiān)管含房產(chǎn)、客戶(hù)、收入、成本、圖層、預(yù)警等功能模塊，園區(qū)客戶(hù)服務(wù)含客戶(hù)、合同、樓宇、銷(xiāo)控、走訪(fǎng)服務(wù)、活動(dòng)管理等功能模塊，專(zhuān)業(yè)設(shè)備集成含電站、電梯、消防、水泵房、光伏發(fā)電、停車(chē)管理等專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)，智慧視頻分析含CCTV 探頭管理、場(chǎng)景展現(xiàn)、智能報(bào)警、算法配置、后臺(tái)管理等功能模塊。數(shù)據(jù)層：平臺(tái)數(shù)據(jù)包括設(shè)備數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、停車(chē)數(shù)據(jù)等。網(wǎng)絡(luò)層：平臺(tái)通過(guò)園區(qū)專(zhuān)網(wǎng)、WIFI 網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、3G/4G/5G等網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)采集傳輸和平臺(tái)訪(fǎng)問(wèn)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

平臺(tái)借助園區(qū)光纖專(zhuān)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)視頻、停車(chē)等信息集成，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)卡采集設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)到本地接入網(wǎng)關(guān)，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)加密傳輸至平臺(tái)，平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有一定的防攻擊能力[13]，網(wǎng)絡(luò)防火墻是平臺(tái)內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交互通道，園區(qū)狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)分布在園區(qū)的各數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)采集，設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)通過(guò)3G/4G/5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)加密傳輸至防火墻，視頻數(shù)據(jù)、停車(chē)數(shù)據(jù)通過(guò)園區(qū)光纖專(zhuān)線(xiàn)傳輸至園區(qū)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，接入平臺(tái)服務(wù)器。園區(qū)分支機(jī)構(gòu)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)VPN 防火墻接入，其他場(chǎng)所電腦、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)APP 等通過(guò)SSL VPN 接入。防火墻內(nèi)部為核心交換機(jī)，連接服務(wù)器接入交換機(jī)、辦公區(qū)域交換機(jī)和園區(qū)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，平臺(tái)與園區(qū)現(xiàn)有系統(tǒng)在服務(wù)器區(qū)交換機(jī)內(nèi)完成數(shù)據(jù)交互，辦公區(qū)域電腦、移動(dòng)設(shè)備、監(jiān)管大屏通過(guò)辦公區(qū)域交換機(jī)訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)，園區(qū)終端通過(guò)本地接入交換機(jī)接入園區(qū)專(zhuān)線(xiàn)，經(jīng)園區(qū)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)接入平臺(tái)。

3 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

平臺(tái)功能包括：園區(qū)總控中心和客戶(hù)服務(wù)中心，園區(qū)房產(chǎn)綜合監(jiān)管，園區(qū)設(shè)備設(shè)施集成及專(zhuān)業(yè)管理系統(tǒng)，園區(qū)視頻匯集和智能分析。

3.1 園區(qū)總控中心和客戶(hù)服務(wù)中心

園區(qū)總控中心為園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)、管理和服務(wù)的實(shí)體中心，負(fù)責(zé)園區(qū)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控、園區(qū)客戶(hù)需求響應(yīng)、園區(qū)安全應(yīng)急和值班調(diào)度。園區(qū)各類(lèi)設(shè)備設(shè)施的報(bào)警、故障、維保等信息集中呈現(xiàn)至總控中心，由值守人員監(jiān)督處置；園區(qū)客戶(hù)通過(guò)呼叫中心發(fā)起報(bào)修、投訴或訴求，由總控中心分類(lèi)處置，并跟進(jìn)處理情況；園區(qū)消防報(bào)警、防臺(tái)防汛等安全處置由總控中心來(lái)完成；總控中心同時(shí)作為園區(qū)值班調(diào)度中心，24 小時(shí)專(zhuān)班值守，處理園區(qū)各類(lèi)突發(fā)情況。

園區(qū)客戶(hù)服務(wù)中心為園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)、管理和服務(wù)的虛擬中心，實(shí)現(xiàn)園區(qū)各類(lèi)客戶(hù)入駐、管理、服務(wù)、離園等全要素、全周期、全流程系統(tǒng)化管理，見(jiàn)圖3。

圖3 園區(qū)客戶(hù)全周期服務(wù)

園區(qū)客戶(hù)服務(wù)中心通過(guò)客戶(hù)模塊、合同模塊、樓宇模塊、銷(xiāo)控模塊、走訪(fǎng)服務(wù)、活動(dòng)管理等，實(shí)現(xiàn)園區(qū)客戶(hù)全生命周期服務(wù)系統(tǒng)化。

表1 園區(qū)客戶(hù)服務(wù)中心功能

3.2 園區(qū)房產(chǎn)綜合監(jiān)管

園區(qū)房產(chǎn)綜合監(jiān)管以房產(chǎn)資源為視角，整合房產(chǎn)信息、租售情況、租金情況、運(yùn)維成本等園區(qū)經(jīng)營(yíng)、管理和服務(wù)信息，通過(guò)GIS（Generalized Information System，地理信息系統(tǒng)）圖層分級(jí)、分層、分類(lèi)展現(xiàn)，進(jìn)行業(yè)務(wù)預(yù)警和輔助決策支持。

表2 園區(qū)房產(chǎn)綜合監(jiān)管功能

以上各模塊功能均可按園區(qū)、地塊、項(xiàng)目等分層分級(jí)展示。

3.3 園區(qū)設(shè)備設(shè)施集成及專(zhuān)業(yè)管理系統(tǒng)

園區(qū)設(shè)備設(shè)施集成平臺(tái)整合園區(qū)電站、電梯、消防、水泵房、停車(chē)、光伏等專(zhuān)業(yè)設(shè)備實(shí)施系統(tǒng)的臺(tái)賬、運(yùn)行、故障、報(bào)警、維修、維保等各類(lèi)信息。園區(qū)電站、電梯、消防、水泵房、停車(chē)等專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)采用市場(chǎng)化方式，專(zhuān)業(yè)設(shè)備設(shè)施管理廠(chǎng)商提供O2O（Online to Offline，線(xiàn)上到線(xiàn)下）一體化服務(wù)，通過(guò)集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)集成展示、統(tǒng)一調(diào)度、集中監(jiān)管和大數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)包括專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)入口、設(shè)備管理、資產(chǎn)管理、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能模塊。

表3 園區(qū)設(shè)備設(shè)施集成功能

各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)運(yùn)維模式如圖4 所示，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)設(shè)備設(shè)施狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，故障時(shí)通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，通知相關(guān)人員處置，相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處置，若未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成則進(jìn)行人工干預(yù)，由總控中心管理人員督促相關(guān)人員整改，從而形成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、報(bào)警響應(yīng)、人工干預(yù)、整改提高的園區(qū)設(shè)備設(shè)施管理閉環(huán)。

圖4 園區(qū)設(shè)備設(shè)施專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)管理閉環(huán)圖

3.4 園區(qū)智慧視頻分析

通過(guò)園區(qū)專(zhuān)網(wǎng)集成園區(qū)數(shù)千個(gè)CCTV 攝像頭，通過(guò)視頻流管理和視頻分析，感知和發(fā)現(xiàn)園區(qū)重點(diǎn)出入口人員車(chē)輛密集、消防通道占用、違章停車(chē)、電瓶車(chē)進(jìn)電梯、崗?fù)け０差仁录?，及時(shí)做出預(yù)警和處置，見(jiàn)圖5。園區(qū)實(shí)際管理中，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)別感知到園區(qū)設(shè)備設(shè)施異常時(shí)，可調(diào)用附近的探頭進(jìn)行查看，提升處置效率，節(jié)省人力物力。

圖5 園區(qū)智慧視頻分析功能圖

4 平臺(tái)實(shí)施成效

基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的園區(qū)安全管理平臺(tái)在上海自貿(mào)區(qū)（外高橋片區(qū)）實(shí)施和應(yīng)用，使園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化和智能化水平大幅提升，園區(qū)用電安全、治安安全、電梯安全、消防安全、停車(chē)秩序、疫情防控等保障能力明顯提升。

⑴園區(qū)用電安全：對(duì)園區(qū)100多個(gè)供電電站加裝物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，通過(guò)智慧電站管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電站及其設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知，溫濕度、用電負(fù)荷等達(dá)到閾值通過(guò)APP 和手機(jī)短信通知管理人員，處理過(guò)程全面線(xiàn)上留痕，處理效率和效果提升明顯，提升園區(qū)用電安全保證水平。

⑵園區(qū)治安安全：對(duì)園區(qū)數(shù)千個(gè)CCTV探頭進(jìn)行數(shù)字化改造，全部接入園區(qū)總控中心，將上百個(gè)管理小區(qū)監(jiān)控室的職能集中到總控中心，在大幅減低人工成本的同時(shí)，通過(guò)園區(qū)出入口、安全通道、崗?fù)さ戎攸c(diǎn)部位場(chǎng)景設(shè)置和智能視頻分析，實(shí)現(xiàn)消防通道占用、違章停車(chē)、電動(dòng)車(chē)違規(guī)入電梯、崗?fù)け０裁搷彽仁录淖詣?dòng)報(bào)警，通過(guò)總控中心集中調(diào)度、管理和監(jiān)督，園區(qū)視頻智能分析和預(yù)警提升園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)保障能力。

⑶園區(qū)電梯安全：對(duì)園區(qū)416臺(tái)電梯加裝物聯(lián)網(wǎng)模塊，實(shí)時(shí)感知電梯運(yùn)行狀態(tài)，智能識(shí)別電梯卡門(mén)、電動(dòng)車(chē)進(jìn)梯等事件（可自動(dòng)停運(yùn)電梯，直至違規(guī)事件解除），遇電梯困人等事件實(shí)時(shí)報(bào)警，總控中心值守人員可按需視頻交互，電梯運(yùn)行、維保等信息自動(dòng)線(xiàn)上化，通過(guò)電梯狀態(tài)的大數(shù)據(jù)分析和智能評(píng)分提高用梯安全。

⑷園區(qū)消防安全：對(duì)園區(qū)數(shù)百套消防系統(tǒng)和水泵房進(jìn)行智能化改造，實(shí)時(shí)感知水泵房壓力、運(yùn)行狀態(tài)等信息，通過(guò)改造和配套管理手段實(shí)現(xiàn)消防泵啟動(dòng)15分鐘內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)處置，提升園區(qū)消防安全水平。

⑸園區(qū)停車(chē)秩序：集成園區(qū)停車(chē)場(chǎng)和停車(chē)管理系統(tǒng)，通過(guò)黑名單和白名單設(shè)置，解決了園區(qū)停車(chē)難、停車(chē)亂的問(wèn)題。

⑹疫情常態(tài)化防控：在疫情常態(tài)化防控中，通過(guò)視頻分析加強(qiáng)各園區(qū)出入口管理，加強(qiáng)員工、供應(yīng)商等人員登記排查，通過(guò)客戶(hù)服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)園區(qū)企業(yè)租賃合同續(xù)簽、租金減免等事項(xiàng)的“不見(jiàn)面辦理”。

5 結(jié)束語(yǔ)

將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)應(yīng)用到園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理中，建立面向多源數(shù)據(jù)、多平臺(tái)的園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，打造園區(qū)總控中心和客戶(hù)服務(wù)中心，建設(shè)園區(qū)房產(chǎn)綜合監(jiān)管和設(shè)備/設(shè)施集成管理平臺(tái)，構(gòu)建園區(qū)視頻匯集和智能分析功能。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、立體感知和智能處理實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)、管理和服務(wù)閉環(huán)，打造以服務(wù)客戶(hù)和房產(chǎn)資源為視角、全要素全覆蓋的安全運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)運(yùn)營(yíng)管理從平面管理向立體管理轉(zhuǎn)變。該平臺(tái)在上海自貿(mào)區(qū)實(shí)施和應(yīng)用，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

后續(xù)，可以繼續(xù)深化園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)的應(yīng)用功和拓展。①在園區(qū)安全保障方面，在已有專(zhuān)業(yè)設(shè)備設(shè)施集成基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)（如火災(zāi)報(bào)警和水泵房聯(lián)動(dòng)、視頻聯(lián)動(dòng)等）。②在園區(qū)安全經(jīng)營(yíng)方面，可以在現(xiàn)有視頻匯集和分析基礎(chǔ)上，設(shè)置更多的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，進(jìn)一步發(fā)揮視頻聯(lián)網(wǎng)和智能分析的效果。③在平臺(tái)整合方面，可以更深入地結(jié)合園區(qū)招商引資和配套服務(wù)，讓園區(qū)有更大的獲得感。④在平臺(tái)應(yīng)用方面，平臺(tái)匯集了園區(qū)設(shè)備、房產(chǎn)、客戶(hù)等大量數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步挖掘客戶(hù)數(shù)據(jù)價(jià)值，提升園區(qū)安全和運(yùn)營(yíng)的預(yù)判能力。⑤在平臺(tái)推廣方面，在上海自貿(mào)區(qū)實(shí)施的基礎(chǔ)上，可以向其他園區(qū)推廣應(yīng)用，進(jìn)一步推進(jìn)園區(qū)安全運(yùn)營(yíng)管理與新一代信息技術(shù)的深度融合。