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杭州黄龙体育中心智能场馆 管理系统项目

作者:九州云信息科技有限公司


1    目标和概述

1.1  现状挑战

杭州黄龙体育中心信息化程度相对较低,信息孤 岛问题普遍,人员协同效率较差;各系统数据分散,不 能整合导致“智慧”决策的价值大打折扣;运营管理粗 放,效率低、安全隐患多;服务水平与质量基本停留在 传统物业管理的层次;缺乏统一的技术标准和管理标 准,集成度较低、扩展性较差,“生态”想象空间小。

1.2  项目目标

建设智能场馆管理系统,通过可视化技术,基于场 馆、场地、设施、网络等对象感知数据的可视化管理; 对各业务子系统的运维管理过程进行融合集成,实现 人、场、物信息之间的互联互通。通过对人、场、物等 的信息管理与状态监测、日常巡检与故障告警处理等手 段,提升对运维管理的智慧化管控能力;通过对运维历 史数据的分析、实时状态数据的掌控和基于汇聚数据的 建模分析,推演预测未来,推动体育场馆运维管理向数 字化、智慧化转变。配套建设相应档次和规模的智能化 子系统平台,使该系统承载亚运会比赛、日常体育比赛 与市民健身等活动,并保证系统的高速、稳定、可靠地 运转。

1.3  功能创新

(1)建设场馆设备管理及物联网安全平台:所有 物联设备(包括互动,娱乐,健身)需通过统一的硬件感知与设备管理平台,进行接入管理和数据整合,安全 管控。

(2)建设基础平台层:根据黄龙体育中心现状进 行部署及优化。

(3)硬件感知层:按照目前已有的感知层系统, 根据方案提出新增或优化方案。

(4)系统实现私有云部署:资源由场馆方提供, 原则以本地部署为主。

(5)系统需满足SaaS服务,提供多租户管理服 务。即每个租户都可以独立管理一个类似于黄龙体育中 心的场馆项目。因此系统的使用对象为多个体育场馆, 且每个体育场馆自成体系,数据相互隔离,可以独立管理。


2    方案介绍

2.1  系统架构(如图1所示)

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2.2  硬件平台

硬件感知层位于智慧体育场馆系统的最底层,主要 功能是通过感知设备和传感技术对场馆内的基础设施、 软硬件设备、人员等进行物理感知,实现对位置、身 份、行为、状态、环境、客流、能耗、照明、网络、竞 赛信息等的信息和数据采集,提供时间同步服务。包括 黄龙体育中心新建和原有的机电设备系统、消防系统、 动力中心系统、智能化系统等基础设备、设施系统。硬件感知层应与智慧体育场馆基础平台层和业务应用层联 动,实现信息和数据传输,支撑平台和系统正常运行。

2.3  软件平台

项目将构建云计算平台,通过云平台的计算、存 储、网络资源池,可供应用部署于新建设的云计算平台 中,做到后期基础架构的统一管理、灵活应用、平滑扩 展,同时,基于云平台的开放快捷性,快速部署一些新 型增值业务。

弹性资源,横向扩展:整体体现云计算的资源池 化、弹性架构、可扩展性、高可用、按需分配资源和分 布式的设计要求。

分布式基础架构:可以基于通用的X86服务器,部 署类似于Google数据中心的分布式基础架构, 实现计 算资源和存储资源的极简架构、弹性横向扩展、智能调 度和支持数据自动智能修复。

面向未来的智能软件定义数据中心:云平台需要能 够顺应“软件定义数据中心”的未来发展趋势,云平台 支持分布式存储和软件定义网络技术。

2.3.1  一体化物联网设备平台

一体化物联网设备平台是基于云计算平台的基础平 台服务,通过边缘侧接入计算能力,通过云管边、云边 协同构成了云边一体解决方案。平台提供安全可靠的设 备连接通信能力,海量数据的清洗能力,基于物模型的 数据标准化能力,赋予用户数据、应用、运维本地化和设备数据采集上云、远程运维、集团化管理的双重选择权利。同时提供功能丰富的标准化本地应用,帮助用户在保障数据安全的前提下达成本地化运营管理的目标。另外平台还提供丰富的API以及基于云端的工具套件及数据增值服务,帮助用户将应用快速集成、快速部署、持续改进及运维。

2.3.2  边缘计算平台

采用微服务架构,通过网关统一提供服务能力,各业务模块采用面向领域模型的事件驱动设计,业务功能充分解耦,同时提供水平分布式扩展能力以应对业务的发展需求。部署架构采用云边一体虚拟化节点统一管理,通过在云端和边缘节点间建立边缘通道进行代码打包、远程快速部署,虚拟节点支持高可用、远程升级、热部署。

2.3.3  数据通讯

在场馆部署5G宏基站和微基站,实现区域5G覆盖。场馆设备支持各种设备对应的网络接入协议,包括BACnet、Modbus、ZigBee、NB-IoT等。设备接入协议依据各设备厂商的具体协议进行对接,对于标准协议通过物联网平台接入,对非标协议,假设厂商提供SDK,则通过系统使用SDK API直连到系统。

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internetof Things, NB-IoT) 俨然已成为万物互联网络的一个重要分支,作为IoT领域一个新兴的技术,NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署 于GSM网络、UMTS网络或LTE网络, 以降低部署成 本、实现平滑升级。NB-IoT支持低功耗设备在广域网 的蜂窝数据连接,支持待机时间长、对网络连接要求较 高设备的高效连接。

ZigBee无线通信技术还可应用于小范围的基于无 线通信的控制及自动化等领域,可省去计算机设备、一 系列数字设备相互间的有线电缆,更能够实现多种不同 数字设备相互间的无线组网,使它们实现相互通信,或 者接入因特网。

Modbus协议是一项应用层报文传输协议, 是一种 工业现场总线协议标准。包括ASCII、RTU、TCP三种 报文类型。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、 RS422、RS485和以太网接口,采用Master-Slave方式 通信。

BACnet,Building Automation and Control networks的简称,即楼宇自动化与控制网络。适用 于智能建筑的通信协议。一般楼宇自控设备从功能 上分为两部分:一部分专门处理设备的控制功能; 另一部分专门处理设备的数据通信功能。而BACnet 就是要建立一种统一的数据通信标准,使得设备可 以互操作。

2.4  安全措施

(1)保护网络系统的可用性;(2)保护网络 系统服务的连续性;(3)防范网络资源的非法访问 及授权访问;(4)防范入侵者的恶意攻击与破坏; (5)保护企业信息在网上传输过程中的机密性、完 整性; (6) 防范病毒的侵害;(7) 实现网络的安全 管理。

2.4.1  网络安全

服务器是系统的核心,采用双服务器,无论主服 务器何时出问题,从服务器都可替代主服务器的服务功 能。工作站分布在场馆的各个角落,本地不保存数据, 工作站一律不安装软驱、光驱,屏蔽USB口, 有效地杜 绝了病毒的侵入。网络系统与外界完全隔绝,避免病毒 的侵入。访问控制通过设定权限控制用户对特定数据的 使用,使每个用户在整个系统中应具有唯一的账号,既

方便灵活地操作自己的程序和调用数据,又禁止用户对无关目录进行读写。

2.4.2  数据安全

(1)系统采取定期备份和数据容灾备份等措施 来保证数据的安全。(2)系统提供联机的数据备份能 力,保证数据的完整性和有效性。(3)系统对用户数 据采取特定的安全措施,防止用户数据泄露、丢失和被 非法修改,保障用户利益。

2.4.3  系统安全

执行7×24小时值班管理制度,配置专门系统监控 人员,利用专用网络与系统监控程序随时监督系统是否 正常运行以及系统软硬件是否工作正常。应用服务器设 定为自动重启状态,一旦因掉电或其它系统故障导致服 务器宕机可立即重启所有服务进程。定期进行应用系统 的安全漏洞扫描。做好应用系统SQL漏洞注入、跨脚本 漏洞注入安全防范工作。对数据库的操作进行一致性认 证,禁止对数据库进行手工操作。系统用户账号管理、 密码管理、数据访问权限和功能操作权限管理满足统一 认证需求。

2.4.4  应急预案

设定通信网络故障应急预案、不良信息和网络病毒 事件应急预案、计算机软件系统故障应急预案、黑客攻 击事件应急预案、机房硬件设备故障应急预案等。


3    代表性及推广价值

黄龙体育中心是一个集体育比赛、文艺表演、健身 娱乐、餐饮住宿、商务办公和购物展览于一体的多功能 场所,其主体育场已成为浙江省和杭州市的标志性建筑 之一。作为2022年杭州亚运会主要承办场馆之一,本 次黄龙体育中心改造工程将以全力保障亚运会赛事为目 标,充分围绕“绿色、智能、节俭、文明”的理念,把 “大国风范、江南特色、杭州韵味”融入设计的每个细 节。同时,改造工程还包括建设冠军俱乐部和冠军博物 馆,以新颖的建筑形式、珍贵的历史物件和影像资料, 展示浙江体育发展历程,讲好浙江体育故事,成为浙江 省弘扬“勇于拼搏”体育精神的重要窗口。改造后的场 馆焕然一新,全力保障亚运会赛事为目标,正式迈入 “亚运时代”。


来源 | 《自动化博览》2022年第二期暨《边缘计算2022专辑》

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