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智慧园区运营管理设计论文

摘要:针对传统园区存在智能化管理水平低、资源浪费以及运营成本高等问题,研究基于M2M的智慧园区运营管理平台架构,设计出基于SSM框架的园区运营管理平台,并提出了园区智能化系统的集成方案,实现了园区全面智能联动与融合,从而提升园区的智能化管理与服务水平。

关键词:M2M平台;SSM框架;OPC;ESB

随着物联网与云计算技术的快速发展,为智慧城市和智慧园区建设提供了强有力的技术支撑,带动全球经济发展模式向智能化转型。莆田工艺美术城是一个立足莆田、辐射全国、全国规模最大的工艺品专业市场[1],且工艺美术产业作为莆田市"336"工程中三个千亿支柱产业之一。目前莆田工艺美术城有租赁的云服务,可为入驻企业提供新闻资讯、市场推广及招商等服务,但无法为园区提供一体化的运营管理,难于满足入驻企业及住户的个性化需求。因此,文中研究基于M2M/SSM的运营管理平台,构思智能化系统接入平台的方式,全面提升工艺美术城的管理和服务能效。

1技术机制

1.1M2M技术M2M(MachinetoMachine)[2]是“机器对机器”的缩写,是通过各种无线通信技术实现机器与机器之间的智能感知、联动以及管控。M2M技术是物联网发展的主要形式,广泛应用于智能家居、交通、医疗、移动金融等领域。M2M技术架构由行业终端、M2M硬件、传输网络、M2M中间件、M2M应用五个部分组成[3]。M2M硬件把从园区各类行业终端采集到的数据信息进行加密后传送到园区网,M2M网关通过园区网把异构数据进行转换处理后发送给园区管理方或服务请求者,从而满足其个性化的应用服务。1.2SSM框架SSM框架(SpringMVC+Spring+Mybatis)是一种主流的轻量级JavaWeb开发框架组合[4]。Spri-ngMVC是一种分层分包的设计框架,控制器拦截并解析请求,匹配后交给模型去处理,模型把处理结果在视图中渲染后返回给客户端。Spring是整个组合框架的核心部分,是通过IoC将其他两个框架需要用到的资源通过Bean或注解的方式直接注入到相应的配置文件中,实现了简化代码与解耦。Mybatis主要负责与数据库的交互。开发框架通过高度可配置方式来映射对象,大大减少了代码的编写,使得项目开发更加简化、高效,易于扩展与维护。1.3OPC技术OPC(OLEforProcessControl)是一种为实现异构环境下的设备和应用程序之间进行数据通信的工业标准[5]。其中,OLE(ObjectLinkingandEm-bedding)[6]是对象的连接与嵌入的简称,OLE不仅是桌面应用程序集成,而且还定义和实现了一种允许应用程序作为软件“对象”彼此进行“连接”的机制。OPC技术为OPC客户端和OPC服务器之间的通信定义了一套完整的OPC接口,OPC服务器通过物理接口获取各物理设备采集到的数据信息,OPC客户端则通过OPC接口来获取OPC服务器上保存下来的数据信息,从而实现设备和应用之间的互操作性。园区的楼宇自控系统正是利用OPC技术原理获取园区各感知设备采集到的数据信息,将数据信息集成到应用系统的统一用户界面上,从而实现高效管理。1.4ESBESB(EnterpriseServiceBus)是企业服务总线的简称,是集Web服务、XML以及传统中间件技术为一体的软件架构,用于实现园区各应用系统的封装、集成与交互,使各类应用服务的接入变得简洁、高效。ESB采用了可配置的方式自动生成相应的代码,即使需求发生变化,只需修改几个组件即可,既大大减少了维护的工作量又增加了可靠性,且无需关心底层的技术实现,丰富的传输协议可以满足不同行业的不同需求。

2智慧园区运营管理平台架构

智慧园区运营管理平台架构主要体现为四个层次:感知层、网络层、平台层、应用层,如图1所示。(1)感知层:应用二维码、射频识别、GPS、摄像头、传感器等各类感知终端有效识别园区内不同的“物”并全面采集园区内各种设备、车辆、人员的状态等数据信息。(2)网络层:将感知到的数据信息通过M2M网关传入园区网并上传到M2M平台的服务器上。园区网可按需进行弹性订制,由有线网络和无线网络(Zigbee、WiFi、GPRS、WCDMA等)的有机融合。M2M网关主要采用短信和GPRS两种方式,短信网关负责短信通信时的业务鉴权,GPRS网关负责建立行业终端与M2M平台的GPRS通信,提供数据路由、地址分配及必要的网间安全机制[7]。(3)平台层:BSS/OSS是M2M平台的一个综合的业务运营和管理的支撑系统,主要由5大部分组成:统一接口管理、物联网门户、数据中心、管理中心以及应用开发环境。M2M平台为不同应用系统提供了统一的接口,便于它们接入平台并整合到M2M平台的门户上进行统一管控;数据中心主要完成数据存储、分析、统计及挖掘;管理中心包含终端/应用鉴权管理、终端配置管理、应用路由管理、网管等;应用开发环境主要体现为业务开发、仿真测试、业务发布等。M2M平台是建立在基础设施的云平台上,能满足不同行业的需求。(4)应用层:提供了智能安防、智能楼宇、综合业务、消息订制、信息发布等应用服务,入驻企业及住户通过Internet或专线即可按需订制个性化的应用服务。

3智慧园区运营管理平台的设计与实现

3.1园区运营管理平台的设计方案。智慧园区运营管理平台(IOMP)是集智能安防、智能楼宇、智能交通以及综合业务等应用服务为一体的运营管理门户。该平台基于B/S结构以及MVC设计理念,利用SSM技术框架和MySQL数据库进行系统开发。IOMP前台采用HTML、CSS、JavaScript以及JQuery进行动态页面设计,同时利用AJAX与JSON技术实现数据异步传输,增强用户体验;IOMP后台主要运用SSM框架的分层、注解、声明式事务等技术实现高效开发。IOMP设计分为四层:web层是Spring与SpringMVC的整合,实现接收用户请求并调用service层返回的处理结果产生响应,service层则是Spring与MyBatis的整合,负责业务逻辑处理以及数据库的交互,inter-face层只是单纯的存放接口或是Bean,ssmDemo层负责管理jar包。3.2园区运营管理平台的功能分析。IOMP主要由8大应用系统以及系统管理构成。IOMP主要提供了智能安防、智能交通、楼宇自控、综合业务、展示中心、房屋租赁以及一卡通管理等应用服务,为园区的入驻企业及住户提供便捷、高效、低成本的个性化服务。园区运营管理平台的功能结构图如图2所示。智能安防系统主要包含了园区视频监控、安防信息发布,安防事件(比如温度过高、人群集聚等)预警以及安防事件处理预案。智能交通系统主要包含门禁管理、交通导引、智能泊车等功能[8]。楼宇自控系统主要包含了楼宇的机电设备的能耗监测与节能管控、设备故障监测预警等功能。综合业务系统主要包含消息发布、消息订制、园企服务(IT资源及企业管理等)、招商引资、远程商贸、智能会议以及公共服务(远程医疗、餐饮服务等)。展示中心系统包含了提供产品在线VR展示以及实地会展管理(展示信息发布、展示预订、展示退订等)。房屋租赁系统主要包含园区的场地在线租赁、续租、退租以及租赁状态查询等功能。一卡通管理系统主要包含了一卡通的办理、充值、注销以及消费信息查询等功能。系统管理是由系统管理员对园区运营管理平台进行统一管理维护,主要包含用户管理、权限管理、日志管理、联动业务配置、参数代码管理等功能模块。用户管理是对企业机构信息或个人信息进行增删查改操作;权限管理是对用户的操作权限进行增删查改;日志管理主要针对各应用系统的运行状况进行日常统计分析以及根据用户操作踪迹进行非法操作的排查,以确保平台的稳定性与安全性;联动业务配置是利用业务编辑工具对前台的应用服务进行融合配置;参数代码管理则是对参数进行统一的编码管理。3.3园区运营管理平台的实现。以楼宇自控系统的能耗监管模块为例,该模块主要通过电表、水表和燃气表等能源采集设备将采集到的各类能耗数据存入数据库,以图解的方式直观展示了能耗情况及趋势,同时利用拆分算法对监测到的能耗数据进行分析、统计以及组合得出园区各时段的能耗情况并针对性采取相应的节能方案,以节约能耗成本。由于园区能源消耗设备相当多,不可能在每个用电设备上配备独立的电表,故采取拆分算法进行分项电耗的统计。拆分步骤为:首先得到实测的各支路电耗,然后对各支路电耗根据时间段的不同进行逐次拆分,最后将同类设备的电耗进行相加,得到各设备的逐时分项电耗。分类电量成本则由同类各分项电耗的计量值之和乘以电耗单价计算得出。园区内的分项电耗图以及分类电量成本对比图如图3~4所示。

4智能化系统的集成方案

系统集成主要采用主流的集成技术ESB和OPC来解决各系统之间的互操作问题。园区智能化系统中除了楼宇自控系统采用OPC技术接入设备以及应用系统[9],其他智能化系统大都采用ESB来实现系统之间的承接。楼宇自控系统BAS的OPC服务器与各楼层的感知设备相连,通过串口获取感知设备采集到的数据信息,BAS通过OPC接口接入IOMP平台,IOMP平台的OPC客户端通过OPC接口便可访问OPC服务器,从而获取到其采集到数据信息。园区其他智能化系统需要先在ESB平台上进行注册,申请服务并发布服务,由ESB通过消息的传递、分派、解析,以WSDL文档进行对接,实现不同服务的集成。M2M平台提供了统一的应用层API接口,IOMP平台也通过ESB组件接入M2M平台。

5结语

针对莆田工艺美术城园区目前园区运营管控的智能化水平低等问题,提出构建基于M2M和SSM框架的智慧园区运营管理平台,同时应用OPC以及ESB技术实现不同智能系统之间的有效集成。系统总体性能稳定,执行效果较好,实现了一体化、智能化、节能化的园区运营管理以及便捷化、个性化的应用服务。

作者:郑志明 郑燕娥 张建华 郑志雄 单位:1.湄洲湾职业技术学院 2.仰恩大学工程技术学院 3.湄洲湾职业技术学院 4.广东好帮手电子科技股份有限公司

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