基于GIS的智慧園區動態感知數據服務平臺的設計與實現

摘 要 ：隨著城市發展向智慧化轉型，全國各地興起對新型智慧城市建設的探索，園區作為城市科技、產業、經濟發展的特殊試驗場，各種新興技術得到推廣與運用。與此同時，新的問題也隨之而來，數據呈爆炸式增長，已建成的資源沒有得到很好的監管與利用，各項目產生的數據難以向其他園區或行業開放，造成資源浪費。為解決智慧園區建設發展過程中數據增長過快、資源監管缺失、信息共享困難、決策支撐不足等問題，運用信息化手段和大數據、物聯網、GIS、分布式存儲等技術設計并建設了智慧園區動態感知數據服務平臺，實現了多源異構數據統一匯聚、整合、分析和監管，構建了統一的數據服務系統，有效打破了數據壁壘，提高了數據利用率，為智慧園區建設發展提供差異化決策支撐和科學依據。

0 引 言

為深入貫徹落實國家網絡強國戰略和大數據發展戰略，加快推動新型智慧城市建設，重慶市大數據應用發展管理局印發了《重慶市新型智慧城市建設方案(2019—2022 年)》(渝府辦發 [2019]66 號)，明確指出要運用大數據、云計算等新一代信息技術，發展城市“感知—決策—控制”閉環應用，加速數據資源“聚通用”，賦能各領域業務應用?？萍紙@區聚集了大量人才、資本和產業，是區域經濟發展新亮點。隨著智慧技術的應用發展，多種信息系統應運而生，產業結構得到調整和升級，科技園區逐漸向智慧園區轉型。與此同時，大量新型基礎設施被推廣建設，各類信息資源迅速累積，但這些數據資產未能得到很好的管理和利用，亟需建立統一的數據服務平臺，以業務為導向，實現園區動態感知數據自動匯集、智能處理、高效存儲、可視監管、高性能服務，以滿足各類需求，降低開發成本，實現園區數據資產價值最大化 [1-4]。

1 系統設計

1.1 總體架構設計

通過對園區基礎數據體系的研究，以“先進性、實用性、可擴展性”為指導原則，以 GIS、大數據、云計算、分布式存儲等信息技術為基礎，按照SOA分層設計思想，對系統進行總體設計，平臺總體架構如圖1所示。

1.2 數據體系設計

數據生命周期主要分為4個階段，包含資源化、資產化、服務化和智能化。資源化是將多源異構數據匯聚形成數據資源 ;資產化是通過大數據、云計算、分布式等技術將數據資源進行清洗、抽取、建模和分析處理形成數據資產的過程 ;服務化是指以業務和價值為導向構建面向應用的數據服務的過程 ;智能化則是數據服務支撐各類應用實現數據價值的過程[5-10]。

數據體系架構如圖2所示，包含地圖資源、實時數據、監測數據、非結構化數據和預警消息。

1.3 平臺功能設計

平臺采用B/S架構，功能框架如圖3所示。

2 系統功能實現

2.1 運行管理中心

運行管理中心主要實現系統管理、系統維護、系統狀態管理、預警處理、日志分析和地圖應用管理等功能，為系統管理人員提供整個平臺運行維護的工具。其中，系統管理包含用戶管理、角色管理、數據字典管理以及權限管理等 ;系統維護包含平臺參數配置、站點一鍵重啟、備份還原以及補丁安裝等 ;狀態管理主要實現對平臺組件以及云主機資源監測 ;預警處理主要為系統管理人員提供預警信息的瀏覽并根據之前的維護記錄提出解決建議 ;日志分析主要通過系統日志、操作日志、數據監控日志、接口調用日志等日志數據分析系統運行性能、用戶行為、數據流向、接口調用動態等 ;地圖應用管理主要實現地圖參數配置，包含底圖配置、坐標系配置、圖層要素配置等。

2.2 數據管理中心

如圖4所示，數據管理中心的核心是實現設備接入以及海量數據的采集、處理和存儲，形成整合實時數據和離線數據的整套解決方案。不同類型設備采集的數據格式和支持的協議各不相同，設備管理實現了設備信息管理以及數據格式和協議的預選。數據采集包含數據離線導入、手動錄入以及平臺運行過程數據采集等，通過數據采集配置和采集任務定制，還實現了數據庫同步、設備實時采集以及第三方平臺接口調取等周期性數據的采集。數據采集實現的是原始數據的堆砌，需要經過 ETL 計算，完成數據校驗、清洗和轉換等工作。經平臺處理之后的數據均帶有時間特效，直接存入 SQLServer 數據庫中，根據數據增長速率實現分區分表存儲，能有效提升數據檢索性能。

2.3 可視監管中心

可視監管中心主要實現以二維地圖為底板的數據資源看板功能，包含地圖基本操作、設備地圖分布瀏覽、實時位置查詢、實時數據瀏覽、預警消息查詢、統計分析和接口調用分析等，實現數據生命周期全過程可視化監管。

2.4 數據服務中心

數據服務中心主要實現服務接口網關、實時消息訂閱以及授權管理等功能，完成數據開放共享，并監測服務狀態以及數據流向，保障數據安全。接口調用方經過平臺認證授權獲取用戶標識 AppID 和授權碼 secret，根據 AppID 和 secret調用服務接口，其中，AppID 主要用于識別用戶身份，方便平臺記錄用戶調用行為，跟蹤數據流向，監測接口是否處于異常調用狀態 ;secret 是經過對稱加密處理的，用于驗證用戶身份是否合法有效。平臺采用 RabbitMQ 提供消息訂閱服務，第三方應用通過調用消息訂閱接口獲取 RabbitMQ 連接地址 url 和客戶端 ID ;然后連接 RabbitMQ，平臺采集數據并解析轉換成標準格式后，將實時數據分發給第三方應用。具體實時消息包含實時位置信息、傳感器實時監測數據、系統監測預警數據以及事件上報等。

3 結 語

通過智慧園區動態感知數據服務平臺的建設，整合了園區多源異構數據資源，形成了統一的數據服務接口，減少了數據重復建設，規范了數據采集和處理流程，構建了智慧園區動態監測數據資產體系，為不同業務領域提供數據服務，為信息展示平臺以及業務平臺提供了很好的數據支撐。