智慧园区三维数字化建设的探讨与设计

智慧园区三维数字化建设的探讨与设计

王俊健,缪志瑞,张林飞

浙江省数据管理有限公司  杭州市 310061

摘要：园区管理是全方位、多层次的管理。随着ＩoＴ、云计算、人工智能等技术的发展，智慧园区似乎又一次成为科技界关注的焦点。目前，各式各样的产业园区、服务园区、物流园区项目层出不穷，但园区的智慧化还处在不断提升过程中。数字孪生应用技术是融合了数据采集、物联感知、模拟仿真等多个领域成果形成的系统性工程，这也是近几年各行业数字化发展的趋势。本文基于数字孪生技术，分析智慧园区管理需求并提出设计思路，为园区的智慧管理提供一些参考。

关键词：智慧园区；三维数字化建设；设计；

引言

数字化浪潮席卷全球，数字化思维冲击各行各业，数字经济已经成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。智慧园区作为数字经济发展的重要载体，承载着产业数字化转型与城市产业升级的重大使命。传统智慧园区普遍存在“重建设，轻运营”、“重空间，轻产业”的现象，导致园区“规建管运服”各环节分离、经营管理模式同质化、产业服务能力薄弱、可持续发展动能不足等一系列问题。如何综合运用新一代数字化、智慧化技术赋能智慧园区运营服务，促进智慧园区模式创新与服务创新，推动城市产业升级与数字经济发展，是现阶段智慧园区行业亟须解决的问题。

1需求分析

在智慧园区信息化服务平台的建设过程中，需要重新调研，进行业务梳理。目前，园区已建成各类前端采集设备，如有一定数量的视频监控设备、能耗采集感知设备、园区环保设备等，但都各自为政，无法共享，不利于园区的总体规划和应急监管，无法满足智慧园区的建设要求。园区和园区内各部门信息化工作有一定的基础，但缺乏统一的规划和指导，条块分割现象严重，业务系统封闭运行，形成“信息孤岛”。部分规上企业有自己的信息化系统和队伍，但资源无法共享。数据获取难度大。为了全面、真实、及时地掌握企业现状，加强园区管理，有效控制成本，管委会从战略层面上意识到只有建立统一的数据标准，建立面向业务主题的共享数据库，实施信息资源整合，才能为数据统计分析提供基础保障，为园区发展提供有力支撑，为企业战略决策提供数据支持。

2智慧园区功能特征

（1）需求驱动。智慧园区的需求驱动主要体现在智慧园区的建设与应用中，当缺乏原始信息时，无法进行科学驱动，就无法达到智能化的效果。因此，在智慧园区中需要注重需求驱动，借助物联网技术进行园区内信息的收集，对其进行科学分类，使其成为智慧园区驱动的重要支撑，再借助相关信息技术，满足实际需要。（2）多方位协同感知。应用物联网技术离不开多方位协同合作。作为现代化的新兴技术，物联的实现离不开物品的感知，必须实现物品与物品之间的交流和共享，进而达到相关目的。智慧园区的建设需要充分借助物联网信息技术，加强各单位之间的协调、配合，实现智慧园区信息系统的优化与升级；通过搭建、拥有较多元素的信息化交流平台的方式，实现机制的高效运行；加强各单位、各部门之间的信息共享与补充，打破数字鸿沟，进而确保物联网技术与智慧园区信息系统的高质量融合。（3）全面感知。感知是物联网技术在智慧园区中应用的最大特点。在实际的智慧园区建设过程中，需要重视物体的感知性，不断提升感知技术在智慧园区建筑中的重要作用，通过设置不同的传感器，实现数据信息的多样化收集，利用智能化等信息技术进行深入研究与分析，得出一定的等级和层次，并对数据进行完善和补充，从而满足不同类型人群的需求。

3智慧园区三维数字化建设设计

3.1数字底座设计

一个园区的智慧建设，需要掌握建筑、道路、桥梁、绿化、水体、基础设施、地下管线等各类实体物理对象的运行态势。因此，需要一个“数字底座”，针对整个园区各地理要素的结构化、非结构化数据统一格式、统一时空基准、一致性处理和空间化处理。采用无人机飞行拍摄的方式开展倾斜摄影工作，经过空域申请、测区踏勘、像控点布设、航线设计、外业航飞后获得倾斜影像，再进行数据处理、空三解算、精度优化、三维建模、模型精修等一系列工作后，生成园区范围内高分辨率高精度的倾斜摄影三维实景模型。模型数据涵盖了园区的地形地貌特征，包括建筑物、道路、绿化、水系、基础设施等地上各行业要素的外部现状场景。

3.2智能感知层设计

感知层负责园区数据自动化采集与控制，利用摄像头和传感设备，对于园区环境展开无死角监控，保证安防管理高效，对于智慧园区展开自动化感知。感知层设计包括感知对象，具体是园区楼宇设备运况、电气能源消耗、厂房温湿度、毒害气体浓度等内容的感知。同时还能对园区车辆通行、人员聚集等情况全面感知。感知单元是采集设备，主要是对感知对象的相关数据进行采集，还能采集声音和画面等数据，感知单元设备包括GPS、手机、传感器终端和摄像头等。传感网络是传感设备所组成，WSN的适用范围广泛，包含WiFi、ZigBee和蓝牙等。智慧园区当中传感设备能够借助WSN处理数据，如果园区出现故障，可通过WSN寻找，定位故障点，将其排除。接入网关负责转换协议，将传感网络采集信息向网络层传递。

3.3园区规划仿真模拟

基于三维ＧＩＳ平台，在现有空间底座上实现合并、叠加、对比分析，通过３Ｄ渲染和三维动态模拟仿真等手段可灵活预演规划效果，预先展现出未来园区规划设计的样貌，提前发现规划问题和设计缺陷，避免重大损失。利用多方位的图形展示功能或者双屏比对新旧规划蓝图的差异，直观、便捷地协助复盘和调整，实现园区规划仿真模拟的效果。对于同一项目的多个方案，可实现同一状态下不同方案的切换，也可进行双屏或者多屏关联比对，通过对多种规划方案及结果的模拟仿真和可视化展示，以直观形式评估各个方案的优缺点，实现方案优化和遴选。同时，根据人口分布、环境及生态、地下管网密度等多维度综合考量整个园区规划设计的合理性，便于比对、判断和分析最优化方案，避免规划片面性。

3.4支撑平台层设计

第一，物理层，其中涵盖平台运行所需环境，配置安全、网络、计算和存储多种设备，中心机房分区设计，包括业务应用、存储、网络出口、系统管理各类区域。第二，资源控制层，利用虚拟技术，对于底层硬件采取抽象化管理，能够自动屏蔽硬件故障，对于计算、网络或者存储资源统一调度。由虚拟内核来提供内存、CPU以及IO虚拟化，依托共享文件迁移主机信息，调度集群、动态资源，利用分布式交换机完成不同用户网络隔离。构建存储资源池同样利用分布式存储，和虚拟化服务，应用多个副本让数据存储更为可靠。第三，云服务层，该层次可以提供云服务，IaaS云主机、存储、服务器、防火墙、网络等，IaaS层能够向其他层次提供开放接口，利用自助门户实现云服务，为使用者提供线上自动化交付流程，用户利用自助服务通过网络申请之后即可实现远程控制。

结束语

综上所述，基于数字孪生理念探讨智慧园区建设并提出了设计思路。通过分析发现，数字孪生应用技术对园区智慧管理的顶层设计、运维、业务协同等多方面都具有应用价值，同时也可推广应用至其他领域。

参考文献

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