一種基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)

［摘 要］隨著大數(shù)據(jù)與相關(guān)數(shù)據(jù)模型技術(shù)的日益發(fā)展，在智慧園區(qū)管理中，可運(yùn)用相關(guān)大數(shù)據(jù)技術(shù)手段來(lái)改進(jìn)和優(yōu)化園區(qū)管理工作。文章在綜合考慮現(xiàn)階段智慧園區(qū)運(yùn)行特點(diǎn)和實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理模型，同時(shí)運(yùn)用圖像處理技術(shù)對(duì)園區(qū)中異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到運(yùn)維提前預(yù)警。另外系統(tǒng)對(duì)用戶提供了便捷交互的可視化功能，方便通過(guò)可視化服務(wù)直觀地管理園區(qū)事務(wù)，在保證運(yùn)維總體平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)，還有效節(jié)約了運(yùn)維成本。

［關(guān)鍵詞］大數(shù)據(jù)；智慧園區(qū)；綜合管理；管理分析

［中圖分類號(hào)］F203 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）05–0179–03

在當(dāng)今信息化快速發(fā)展的時(shí)代，大數(shù)據(jù)技術(shù)的崛起和應(yīng)用已滲透到各領(lǐng)域，成為了推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵。特別是在城市規(guī)劃與管理領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)技術(shù)的運(yùn)用更是顯著，智慧園區(qū)的建設(shè)與管理便是其中的一個(gè)重要方面。智慧園區(qū)作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，對(duì)于提升城市競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的園區(qū)管理方式通常存在著數(shù)據(jù)分散、信息孤島、決策效率低下等問(wèn)題，已無(wú)法滿足現(xiàn)代園區(qū)高效、智能、綠色的管理需求。因此，開(kāi)發(fā)一種基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)顯得尤為迫切。

基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)各類數(shù)據(jù)的全面采集、整合和分析，為園區(qū)管理者提供決策支持，促進(jìn)園區(qū)資源的高效配置和環(huán)境的優(yōu)化管理。文章旨在探討一種基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。通過(guò)深入研究和分析園區(qū)管理的實(shí)際需求，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、決策支持、資源優(yōu)化等功能于一體的綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能提升園區(qū)管理的智能化水平，還能為園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)采用分層模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分為5 層，分別為應(yīng)用平臺(tái)層、數(shù)據(jù)能力開(kāi)放管理平臺(tái)、中間層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)運(yùn)維層。系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

應(yīng)用平臺(tái)層主要負(fù)責(zé)直接對(duì)接具體業(yè)務(wù)系統(tǒng)，例如，可視化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、文檔管理系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)能力開(kāi)放管理平臺(tái)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)服務(wù)、交互服務(wù)、數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)、接入管理和開(kāi)放服務(wù)等功能。

中間層主要處理數(shù)據(jù)可視化開(kāi)發(fā)，實(shí)時(shí)計(jì)算開(kāi)發(fā)和機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)等核心能力。

數(shù)據(jù)層主要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及管理，具有統(tǒng)一編碼處理、字段映射、數(shù)據(jù)關(guān)系和數(shù)據(jù)清洗等相關(guān)能力。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一按照數(shù)據(jù)集管理、值域管理和數(shù)據(jù)元管理等。數(shù)據(jù)資產(chǎn)主要包括數(shù)據(jù)目錄、數(shù)據(jù)檢索、元數(shù)據(jù)和血緣關(guān)系等能力。數(shù)據(jù)質(zhì)量是根據(jù)相關(guān)規(guī)則模板和規(guī)則生成相關(guān)數(shù)據(jù)保證數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，系統(tǒng)可對(duì)園區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，提取有價(jià)值的信息，以幫助園區(qū)管理者更好地了解園區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)，并為決策提供支持，如預(yù)測(cè)園區(qū)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)、優(yōu)化資源配置等。

基礎(chǔ)層即運(yùn)維中心，具有底層基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理引擎、集群數(shù)據(jù)、消息中間件和基本的數(shù)據(jù)庫(kù)等能力。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)流處理流程

基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流處理主要通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，最終經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容可在前端平臺(tái)進(jìn)行可視化展示。數(shù)據(jù)采集處理數(shù)據(jù)流流程如圖2 所示。系統(tǒng)數(shù)據(jù)來(lái)源包括傳感器、日志文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、媒體平臺(tái)等。收集到的原始數(shù)據(jù)通常需要進(jìn)行清洗和格式化，進(jìn)行去重或不一致的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理可能包括數(shù)據(jù)過(guò)濾、去重、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、填充缺失值等步驟，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的數(shù)據(jù)隨后被存儲(chǔ)在大規(guī)模分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中，能夠高效地存儲(chǔ)和管理大量數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之后，數(shù)據(jù)被加載到分析引擎中，引擎提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力和靈活的分析工具，使得用戶可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)等操作，從而發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的價(jià)值。分析后的數(shù)據(jù)通常以可視化的形式或API 接口的方式呈現(xiàn)給最終用戶。

2.2 圖像識(shí)別預(yù)警模型

基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)的圖像識(shí)別預(yù)警模型，通過(guò)在園區(qū)中部署攝像頭進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型處理和分析，以得到相關(guān)的模型分析結(jié)論，具體的圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控處理模型建立主要是對(duì)園區(qū)中攝像頭采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行推流處理，服務(wù)器端接收相關(guān)的圖像視頻流，視頻圖像需要進(jìn)行解碼操作處理，對(duì)解碼后的圖像進(jìn)行抽取相關(guān)視頻幀圖像，圖像數(shù)據(jù)通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)處理模型處理，檢查模型處理的相關(guān)結(jié)果是否符合預(yù)期，如果不符合預(yù)期則繼續(xù)進(jìn)行抽取圖像，重復(fù)相關(guān)操作，直到滿足相關(guān)的要求，符合相關(guān)條件后對(duì)圖像模型檢查的誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證總體模型處理的準(zhǔn)確性。具體的圖像識(shí)別預(yù)警模型流程如圖3 所示。

構(gòu)建圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控模型，首先需要對(duì)采集的園區(qū)視頻圖像流進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理，然后進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)標(biāo)注，以讓圖像數(shù)據(jù)特征點(diǎn)可明確的進(jìn)行顯示，有益于后期構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型，通過(guò)深度學(xué)習(xí)模型對(duì)圖像信息進(jìn)行分析識(shí)別處理，矯正和對(duì)比模型，且進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的模型識(shí)別處理工作，直至得出最終的相關(guān)結(jié)論，用于生產(chǎn)數(shù)據(jù)校驗(yàn)和分析處理。最終還需要對(duì)處理的實(shí)際結(jié)論數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，保證數(shù)據(jù)處理相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)可達(dá)到最佳狀態(tài)，滿足實(shí)際的智慧園區(qū)管理需求。

2.3 大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)處理

基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)處理采用MapReduce 框架搭配Hadoop 集群環(huán)境，通過(guò)實(shí)時(shí)日志收集系統(tǒng)，從各種數(shù)據(jù)源（如日志文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、API 等）中收集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)大型、集中式的存儲(chǔ)庫(kù)，用于存儲(chǔ)、管理和查詢數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)通常與OLAP（聯(lián)機(jī)分析處理）技術(shù)結(jié)合，支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)查詢和分析。日志系統(tǒng)中定制各類數(shù)據(jù)發(fā)送方，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。首先系統(tǒng)會(huì)采集數(shù)據(jù)源，然后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)加工處理，加工后的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝鏈路日志，鏈路日志還需要進(jìn)行追蹤封裝，以利于后期進(jìn)行日志溯源處理，同時(shí)日志數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔處理操作，相關(guān)數(shù)據(jù)落庫(kù)到相關(guān)歸檔數(shù)據(jù)庫(kù)中。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)加工處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行主題數(shù)據(jù)處理，后續(xù)多源數(shù)據(jù)處理需要進(jìn)行查詢和數(shù)據(jù)分析處理，處理后的最終數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)消息推送到上層系統(tǒng)。

3 園區(qū)實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐

以某市某區(qū)實(shí)際的園區(qū)運(yùn)營(yíng)為例，通過(guò)構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)，園區(qū)采用了先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)園區(qū)內(nèi)的設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，為園區(qū)提供了豐富的智慧化服務(wù)，同時(shí)有效降低了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本和時(shí)間成本。另外，系統(tǒng)為管理用戶提供了整套可視化界面業(yè)務(wù)，有助于管理者對(duì)園區(qū)進(jìn)行集中管理，若遇到相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行預(yù)警提示，運(yùn)維人員可及時(shí)采取相關(guān)解決手段協(xié)助處理。此外系統(tǒng)還通過(guò)全套智能化管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源消耗的精確控制和節(jié)約，真正實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保園區(qū)的可持續(xù)運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

智慧園區(qū)作為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，對(duì)于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?；诖髷?shù)據(jù)的智慧園區(qū)綜合管理系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理和分析等功能，為園區(qū)管理者提供了決策支持，促進(jìn)了園區(qū)資源的高效配置和環(huán)境的優(yōu)化管理，同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)用戶提供了便捷交互的可視化功能。結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，該系統(tǒng)不僅能夠提升園區(qū)管理的智能化水平，還能為園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障，大幅節(jié)約了相關(guān)運(yùn)維成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔金棟，鄭鵲，周念成，等. 基于大數(shù)據(jù)的智慧經(jīng)濟(jì)園區(qū)電網(wǎng)工程造價(jià)管理方法研究[J]. 科技管理研究，2018，38（6）：166-174.

[2] 肖艷，孟劍. 大數(shù)據(jù)視域下我國(guó)文化產(chǎn)業(yè)園區(qū)“智慧升級(jí)”研究[J]. 經(jīng)濟(jì)縱橫，2017（9）：112-116.

[3] 王玉，凌財(cái)進(jìn). 基于大數(shù)據(jù)的化工工業(yè)園區(qū)智慧決策平臺(tái)研究[J]. 粘接，2020，43（8）：139-141，147.

[4] 王善虎. 智慧園區(qū)大數(shù)據(jù)管理及物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)研究[J]. 中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2021（19）：203.

[5] 張亞軍，張利平，鄭宣. 智慧園區(qū)大規(guī)模能源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通訊方法的優(yōu)化及應(yīng)用[J]. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2021（4）：135-138.

[6] 石榮麗. 基于大數(shù)據(jù)的智慧物流園區(qū)信息平臺(tái)建設(shè)[J]. 企業(yè)經(jīng)濟(jì)，2016（3）：134-138.

[7] 周明升，張?chǎng)? 一種面向多源數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)管理平臺(tái)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2023（5）：68-74.

[8] 孟剛，李昭昶，郭慧，等. 大數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的智慧校園集成設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程，2023，44（18）：458-466.

[9] 劉軒朋，朱富曉. 基于ICT 技術(shù)的智慧化工園區(qū)數(shù)字化管理模式研究—— 以衢州綠色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)為例[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2021，44（6）：132-134.

[10] 許訓(xùn)煒，卜成杰，周霞，等. 面向智慧園區(qū)的電力無(wú)線異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)干擾抑制研究[J]. 電力信息與通信技術(shù)，2023，21（1）：1-8.

[11] 劉安強(qiáng)，張碧川，郭棟，等. 智慧園區(qū)環(huán)境下的多模態(tài)多核學(xué)習(xí)身份識(shí)別算法研究[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，45（8）：130-140.