基于GIS的智慧园区动态感知数据服务平台的设计与实现

摘 要 ：随着城市发展向智慧化转型，全国各地兴起对新型智慧城市建设的探索，园区作为城市科技、产业、经济发展的特殊试验场，各种新兴技术得到推广与运用。与此同时，新的问题也随之而来，数据呈爆炸式增长，已建成的资源没有得到很好的监管与利用，各项目产生的数据难以向其他园区或行业开放，造成资源浪费。为解决智慧园区建设发展过程中数据增长过快、资源监管缺失、信息共享困难、决策支撑不足等问题，运用信息化手段和大数据、物联网、GIS、分布式存储等技术设计并建设了智慧园区动态感知数据服务平台，实现了多源异构数据统一汇聚、整合、分析和监管，构建了统一的数据服务系统，有效打破了数据壁垒，提高了数据利用率，为智慧园区建设发展提供差异化决策支撑和科学依据。

0 引 言

为深入贯彻落实国家网络强国战略和大数据发展战略，加快推动新型智慧城市建设，重庆市大数据应用发展管理局印发了《重庆市新型智慧城市建设方案(2019—2022 年)》(渝府办发 [2019]66 号)，明确指出要运用大数据、云计算等新一代信息技术，发展城市“感知—决策—控制”闭环应用，加速数据资源“聚通用”，赋能各领域业务应用。科技园区聚集了大量人才、资本和产业，是区域经济发展新亮点。随着智慧技术的应用发展，多种信息系统应运而生，产业结构得到调整和升级，科技园区逐渐向智慧园区转型。与此同时，大量新型基础设施被推广建设，各类信息资源迅速累积，但这些数据资产未能得到很好的管理和利用，亟需建立统一的数据服务平台，以业务为导向，实现园区动态感知数据自动汇集、智能处理、高效存储、可视监管、高性能服务，以满足各类需求，降低开发成本，实现园区数据资产价值最大化 [1-4]。

1 系统设计

1.1 总体架构设计

通过对园区基础数据体系的研究，以“先进性、实用性、可扩展性”为指导原则，以 GIS、大数据、云计算、分布式存储等信息技术为基础，按照SOA分层设计思想，对系统进行总体设计，平台总体架构如图1所示。

1.2 数据体系设计

数据生命周期主要分为4个阶段，包含资源化、资产化、服务化和智能化。资源化是将多源异构数据汇聚形成数据资源 ;资产化是通过大数据、云计算、分布式等技术将数据资源进行清洗、抽取、建模和分析处理形成数据资产的过程 ;服务化是指以业务和价值为导向构建面向应用的数据服务的过程 ;智能化则是数据服务支撑各类应用实现数据价值的过程[5-10]。

数据体系架构如图2所示，包含地图资源、实时数据、监测数据、非结构化数据和预警消息。

1.3 平台功能设计

平台采用B/S架构，功能框架如图3所示。

2 系统功能实现

2.1 运行管理中心

运行管理中心主要实现系统管理、系统维护、系统状态管理、预警处理、日志分析和地图应用管理等功能，为系统管理人员提供整个平台运行维护的工具。其中，系统管理包含用户管理、角色管理、数据字典管理以及权限管理等 ;系统维护包含平台参数配置、站点一键重启、备份还原以及补丁安装等 ;状态管理主要实现对平台组件以及云主机资源监测 ;预警处理主要为系统管理人员提供预警信息的浏览并根据之前的维护记录提出解决建议 ;日志分析主要通过系统日志、操作日志、数据监控日志、接口调用日志等日志数据分析系统运行性能、用户行为、数据流向、接口调用动态等 ;地图应用管理主要实现地图参数配置，包含底图配置、坐标系配置、图层要素配置等。

2.2 数据管理中心

如图4所示，数据管理中心的核心是实现设备接入以及海量数据的采集、处理和存储，形成整合实时数据和离线数据的整套解决方案。不同类型设备采集的数据格式和支持的协议各不相同，设备管理实现了设备信息管理以及数据格式和协议的预选。数据采集包含数据离线导入、手动录入以及平台运行过程数据采集等，通过数据采集配置和采集任务定制，还实现了数据库同步、设备实时采集以及第三方平台接口调取等周期性数据的采集。数据采集实现的是原始数据的堆砌，需要经过 ETL 计算，完成数据校验、清洗和转换等工作。经平台处理之后的数据均带有时间特效，直接存入 SQLServer 数据库中，根据数据增长速率实现分区分表存储，能有效提升数据检索性能。

2.3 可视监管中心

可视监管中心主要实现以二维地图为底板的数据资源看板功能，包含地图基本操作、设备地图分布浏览、实时位置查询、实时数据浏览、预警消息查询、统计分析和接口调用分析等，实现数据生命周期全过程可视化监管。

2.4 数据服务中心

数据服务中心主要实现服务接口网关、实时消息订阅以及授权管理等功能，完成数据开放共享，并监测服务状态以及数据流向，保障数据安全。接口调用方经过平台认证授权获取用户标识 AppID 和授权码 secret，根据 AppID 和 secret调用服务接口，其中，AppID 主要用于识别用户身份，方便平台记录用户调用行为，跟踪数据流向，监测接口是否处于异常调用状态 ;secret 是经过对称加密处理的，用于验证用户身份是否合法有效。平台采用 RabbitMQ 提供消息订阅服务，第三方应用通过调用消息订阅接口获取 RabbitMQ 连接地址 url 和客户端 ID ;然后连接 RabbitMQ，平台采集数据并解析转换成标准格式后，将实时数据分发给第三方应用。具体实时消息包含实时位置信息、传感器实时监测数据、系统监测预警数据以及事件上报等。

3 结 语

通过智慧园区动态感知数据服务平台的建设，整合了园区多源异构数据资源，形成了统一的数据服务接口，减少了数据重复建设，规范了数据采集和处理流程，构建了智慧园区动态监测数据资产体系，为不同业务领域提供数据服务，为信息展示平台以及业务平台提供了很好的数据支撑。

审核编辑：汤梓红