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九州云信息科技有限公司

1 目標和概述

1.1 現狀挑戰

杭州黃龍體育中心信息化程度相對較低，信息孤島問題普遍，人員協同效率較差；各系統數據分散，不能整合導致“智慧”決策的價值大打折扣；運營管理粗放，效率低、安全隱患多；服務水平與質量基本停留在傳統物業管理的層次；缺乏統一的技術標準和管理標準，集成度較低、擴展性較差，“生態”想象空間小。

1.2 項目目標

建設智能場館管理系統，通過可視化技術，基于場館、場地、設施、網絡等對象感知數據的可視化管理；對各業務子系統的運維管理過程進行融合集成，實現人、場、物信息之間的互聯互通。通過對人、場、物等的信息管理與狀態監測、日常巡檢與故障告警處理等手段，提升對運維管理的智慧化管控能力；通過對運維歷史數據的分析、實時狀態數據的掌控和基于匯聚數據的建模分析，推演預測未來，推動體育場館運維管理向數字化、智慧化轉變。配套建設相應檔次和規模的智能化子系統平臺，使該系統承載亞運會比賽、日常體育比賽與市民健身等活動，并保證系統的高速、穩定、可靠地運轉。

1.3 功能創新

（1）建設場館設備管理及物聯網安全平臺：所有物聯設備（包括互動，娛樂，健身）需通過統一的硬件感知與設備管理平臺，進行接入管理和數據整合，安全管控。

（2）建設基礎平臺層：根據黃龍體育中心現狀進行部署及優化。

（3）硬件感知層：按照目前已有的感知層系統，根據方案提出新增或優化方案。

（4）系統實現私有云部署：資源由場館方提供，原則以本地部署為主。

（5）系統需滿足SaaS服務，提供多租戶管理服務。即每個租戶都可以獨立管理一個類似于黃龍體育中心的場館項目。因此系統的使用對象為多個體育場館，且每個體育場館自成體系，數據相互隔離，可以獨立管理。

2 方案介紹

2.1 系統架構（如圖1所示）

圖1 系統架構圖

2.2 硬件平臺

硬件感知層位于智慧體育場館系統的最底層，主要功能是通過感知設備和傳感技術對場館內的基礎設施、軟硬件設備、人員等進行物理感知，實現對位置、身份、行為、狀態、環境、客流、能耗、照明、網絡、競賽信息等的信息和數據采集，提供時間同步服務。包括黃龍體育中心新建和原有的機電設備系統、消防系統、動力中心系統、智能化系統等基礎設備、設施系統。硬件感知層應與智慧體育場館基礎平臺層和業務應用層聯動，實現信息和數據傳輸，支撐平臺和系統正常運行。

2.3 軟件平臺

項目將構建云計算平臺，通過云平臺的計算、存儲、網絡資源池，可供應用部署于新建設的云計算平臺中，做到后期基礎架構的統一管理、靈活應用、平滑擴展，同時，基于云平臺的開放快捷性，快速部署一些新型增值業務。

彈性資源，橫向擴展：整體體現云計算的資源池化、彈性架構、可擴展性、高可用、按需分配資源和分布式的設計要求。

分布式基礎架構：可以基于通用的X86服務器，部署類似于Google數據中心的分布式基礎架構，實現計算資源和存儲資源的極簡架構、彈性橫向擴展、智能調度和支持數據自動智能修復。

面向未來的智能軟件定義數據中心：云平臺需要能夠順應“軟件定義數據中心”的未來發展趨勢，云平臺支持分布式存儲和軟件定義網絡技術。

2.3.1 一體化物聯網設備平臺

一體化物聯網設備平臺是基于云計算平臺的基礎平臺服務，通過邊緣側接入計算能力，通過云管邊、云邊協同構成了云邊一體解決方案。平臺提供安全可靠的設備連接通信能力，海量數據的清洗能力，基于物模型的數據標準化能力，賦予用戶數據、應用、運維本地化和設備數據采集上云、遠程運維、集團化管理的雙重選擇權利。同時提供功能豐富的標準化本地應用，幫助用戶在保障數據安全的前提下達成本地化運營管理的目標。另外平臺還提供豐富的API以及基于云端的工具套件及數據增值服務，幫助用戶將應用快速集成、快速部署、持續改進及運維。

2.3.2 邊緣計算平臺

采用微服務架構，通過網關統一提供服務能力，各業務模塊采用面向領域模型的事件驅動設計，業務功能充分解耦，同時提供水平分布式擴展能力以應對業務的發展需求。部署架構采用云邊一體虛擬化節點統一管理，通過在云端和邊緣節點間建立邊緣通道進行代碼打包、遠程快速部署，虛擬節點支持高可用、遠程升級、熱部署。

2.3.3 數據通訊

在場館部署5G宏基站和微基站，實現區域5G覆蓋。場館設備支持各種設備對應的網絡接入協議，包括BACnet、Modbus、ZigBee、NB-IoT等。設備接入協議依據各設備廠商的具體協議進行對接，對于標準協議通過物聯網平臺接入，對非標協議，假設廠商提供SDK，則通過系統使用SDKAPI直連到系統。

基于蜂窩的窄帶物聯網（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）儼然已成為萬物互聯網絡的一個重要分支，作為IoT領域一個新興的技術，NB-IoT構建于蜂窩網絡，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，以降低部署成本、實現平滑升級。NB-IoT支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，支持待機時間長、對網絡連接要求較高設備的高效連接。

ZigBee無線通信技術還可應用于小范圍的基于無線通信的控制及自動化等領域，可省去計算機設備、一系列數字設備相互間的有線電纜，更能夠實現多種不同數字設備相互間的無線組網，使它們實現相互通信，或者接入因特網。

Modbus協議是一項應用層報文傳輸協議，是一種工業現場總線協議標準。包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型。標準的Modbus協議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網接口，采用Master-Slave方式通信。

BACnet，Building Automation and Controlnetworks的簡稱，即樓宇自動化與控制網絡。適用于智能建筑的通信協議。一般樓宇自控設備從功能上分為兩部分：一部分專門處理設備的控制功能；另一部分專門處理設備的數據通信功能。而BACnet就是要建立一種統一的數據通信標準，使得設備可以互操作。

2.4 安全措施

（1）保護網絡系統的可用性；（2）保護網絡系統服務的連續性；（3）防范網絡資源的非法訪問及授權訪問；（4）防范入侵者的惡意攻擊與破壞；（5）保護企業信息在網上傳輸過程中的機密性、完整性；（6）防范病毒的侵害；（7）實現網絡的安全管理。

2.4.1 網絡安全

服務器是系統的核心，采用雙服務器，無論主服務器何時出問題，從服務器都可替代主服務器的服務功能。工作站分布在場館的各個角落，本地不保存數據，工作站一律不安裝軟驅、光驅，屏蔽USB口，有效地杜絕了病毒的侵入。網絡系統與外界完全隔絕，避免病毒的侵入。訪問控制通過設定權限控制用戶對特定數據的使用，使每個用戶在整個系統中應具有唯一的賬號，既方便靈活地操作自己的程序和調用數據，又禁止用戶對無關目錄進行讀寫。

2.4.2 數據安全

（1）系統采取定期備份和數據容災備份等措施來保證數據的安全。（2）系統提供聯機的數據備份能力，保證數據的完整性和有效性。（3）系統對用戶數據采取特定的安全措施，防止用戶數據泄露、丟失和被非法修改，保障用戶利益。

2.4.3 系統安全

執行7×24小時值班管理制度，配置專門系統監控人員，利用專用網絡與系統監控程序隨時監督系統是否正常運行以及系統軟硬件是否工作正常。應用服務器設定為自動重啟狀態，一旦因掉電或其它系統故障導致服務器宕機可立即重啟所有服務進程。定期進行應用系統的安全漏洞掃描。做好應用系統SQL漏洞注入、跨腳本漏洞注入安全防范工作。對數據庫的操作進行一致性認證，禁止對數據庫進行手工操作。系統用戶賬號管理、密碼管理、數據訪問權限和功能操作權限管理滿足統一認證需求。

2.4.4 應急預案

設定通信網絡故障應急預案、不良信息和網絡病毒事件應急預案、計算機軟件系統故障應急預案、黑客攻擊事件應急預案、機房硬件設備故障應急預案等。

3 代表性及推廣價值

黃龍體育中心是一個集體育比賽、文藝表演、健身娛樂、餐飲住宿、商務辦公和購物展覽于一體的多功能場所，其主體育場已成為浙江省和杭州市的標志性建筑之一。作為2022年杭州亞運會主要承辦場館之一，本次黃龍體育中心改造工程將以全力保障亞運會賽事為目標，充分圍繞“綠色、智能、節儉、文明”的理念，把“大國風范、江南特色、杭州韻味”融入設計的每個細節。同時，改造工程還包括建設冠軍俱樂部和冠軍博物館，以新穎的建筑形式、珍貴的歷史物件和影像資料，展示浙江體育發展歷程，講好浙江體育故事，成為浙江省弘揚“勇于拼搏”體育精神的重要窗口。改造后的場館煥然一新，全力保障亞運會賽事為目標，正式邁入“亞運時代”。

摘自《自動化博覽》2022年2月刊