魏树臣，宁文忠，张军，侯绪彬，朱贺

（中建八局第一建设有限公司）

1 引言

2020年7月，住建部联合国家发改委等13个部门，联合发布了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，旨在推进建筑产业互联网的发展，加快建筑业工业化、数字化和智能化升级。物联网技术作为未来建筑智能化发展的重要组成部分，在建筑业正在得到越来越广泛的应用。其中，物联网平台是物联网技术应用的关键环节，如何结合行业特点建设适用于建筑类企业的物联网平台，是当前建筑类企业在物联网技术应用中面临的一个重大问题。

2 建筑类企业物联网平台需求分析

物联网技术在建筑业中可广泛应用于建筑项目的人、机、料、法、环多个环节，涉及项目监控、设备监管、人员管理等业务，能有效提高项目的管理水平和智慧化程度。

针对建筑业物联网需求向规模化和平台化发展的趋势，物联网平台是物联网生态链中的关键环节，为物联网设备的全寿命周期的监控提供支持，包括设备接入、设备管理、协议适配、数据接收等环节，形成一站式的物联应用管理和运营服务能力，对于建筑项目中各环节的状态感知、信息融合和业务穿透形成良好的促进作用。

结合建筑业的行业特点，以及项目管理和企业运营的需要，建筑业企业级物联网平台需要具备如下能力：

2.1 海量异构设备接入

在建筑项目中，物联网涉及项目施工和项目管理的各个环节，需要在物联网平台中接入多类终端，从而实现项目的全景监测。目前，智能终端和移动应用的发展原来越深入，随着终端服务的多元化发展，在物联网平台中需要接入的设备量巨大，并且在云、网、端之间的连接将跨越有线网络、无线网络、专有网络等多种网络。另一方面，需要平台去适配不同的网络制式、通讯协议和网络环境，同时也需要制定设备的接入标准，通过搭建标准化的物联网协议模型，从而加强对接入设备的管理。

2.2 弹性计算服务和数据处理

物联体系的建设会涉及到海量的物联网设备终端，海量的终端设备会产生大量的并发事件和传感数据，这需要相应的支撑平台不仅要具备弹性部署的特性，并且具备足够的计算能力和数据存储能力。同时为了实现数据的价值，还要针对数据在统一存储的基础上实现数据的标准化以及数据处理规范的统一。

2.3 共性技术平台

在当前的物联网应用中，存在着比较严重的碎片化和重复化的现象，通过统一技术路线，以微服务的形式向外提供开放的外部接口，提供共性的技术平台，可以实现数据更加广泛和全面的应用互通。

2.4 物联应用支撑能力

在建筑业物联网的建设过程中，应结合建筑业生态特点，利用“云平台+微服务”的架构形式，以及大中台、小前台的组织和业务机制，构建应用服务和数据资源的共享服务体系。

2.5 与建筑企业管理架构高度融合

在建筑业的物联网平台使用过程中，用户管理层级应结合建筑业行业特点，建筑业内最基础、最底层的管理层级往往是施工项目部，从这一层级往上，还会包括分公司总部、公司总部甚至更高层级，在物联网平台的建设过程中，用户权限和平台架构搭建应充分考虑到建筑业行业特点，实现物联网平台的有效、清晰管理。

3 企业级物联网平台设计原则

建筑业企业级物联网平台建设应以统一、集成、实用和可持续发展为建设原则。

1）统一性

统一建设标准、统一平台、统一运营、运维及分步进行实施。

2）集成性

充分利用现有物联网平台的先进理念和成功案例，根据企业需求与未来发展规划，集成整合当前的优秀物联网架构资源，保证企业物联网平台的先 进性。

3）实用性

以建筑业企业的实际需要为出发点，抓住项目管理中关键环节，关注项目管理痛点和难点，充分借鉴外部建设经验，以业务为向导建设平台。

4）可持续性

系统采用面向服务的体系结构，实现灵活、可扩展框架和接口，使系统更加灵活的适应业务过程中的改变。

4 企业级物联网平台设计目标

企业级物联网平台的建设的目标为提高建筑企业及项目管理的智能化水平，推进建筑业转型升级，达到绿色生产、节本增效的效果，最终实现标准化、信息化、智能化的目标。

①打通建筑业内各垂直应用，消除信息孤岛。

②构建公司级物联网平台，减少各施工项目重复建设，实现资源的集约化。

③全企业物联网设备的统一管理和运营，提高运行效率，降低维护成本。

④规范企业物联网标准，弥补安全短板，并在标准方面逐步走向统一。

⑤实现数据的收集和共享，挖掘建筑业物联大数据的价值，形成建筑大智慧。

5 企业级物联网平台的架构

5.1 物联网生态的最新架构

当前，物联生态的总体架构通常划分为“端、边、管、云”四个层次。物联体系的整体架构如图1所示。其中，“端”是物联体系中的感知层，主要是各种传感器设备和网关设备。他们通过各种传感器和网络技术，完成数据的采集和传输。“边”指的是边缘计算部分，它是处于靠近“端”的网络边缘分布式计算单元，为设备提供就近的智能决策服务。“管”就是数据的通道，他通过无线网络或有线网络等多种通信方式，完成“端”和“边”的数据传输。“云”就是我们所指的物联网平台，他通过大数据、云计算等多种技术支撑，实现全业务的云上运行，构建面向项目建设和管理的所需要的各种微服务。通过以上各部分，共同支撑建设具备“全息感知、泛在连接、开发共享、融合创新”等特点的泛在物联网生态。

5.2 企业级物联网平台架构

为了完成海量、多样式、多协议终端感知设备的连接和管理，实现数据的统一处理和服务，以及应用能力和门户系统的开放和开发等多种能力，建筑企业物联网平台的体系架构可归纳为以下九个方面：协议适配、终端管理、数据处理、多种服务能力、门户系统，以及运营、运维保障体系、安全保障体系和规范标准体系。

1）适配层

适配层作为物联网平台的底层系统和基础，需要适配多种网络制式和不同种类协议的物联感知设备，其通过内部置入协议、搭建协议模型或将协议以插件的形式进行适配；协议模型可以从数据感知、运行状态、设备属性和事件四个方面对设备的功能进行总结和定义，从而完成对数据模型的配置。协议模型适配是指平台依据发布的数据模型去自主的产生协议解析代码完成终端设备数据的解析；插件适配则是针对非常用协议，通过插件形式完成平台通用协议的转换，比如SDK插件等。

2）设备管理层

设备管理层是物联网平台的关键部分。设备管理和连接管理可以归纳为设备接入管理。其中，设备连接管理是通过心跳机制等方式实现终端设备和平台间的连接保持以及设备状态的监控，主要包括设备注册、监测、上下行数据监控等功能。设备信息则包括设备列表、远程升级、命令下发、实时调试等功能。设备协同管理的主要功能有设备交互、解析和发现等组成。

3）数据层

通过对终端物联设备的采样数据的数据收集、数据存储、数据转发等实现对数据的管理和应用，主要包含数据源 管 理、数 据ETL（Extract-Transform-Load）、元数据管理、数据存储和数据转发等较为通用的数据功能。

4）服务层

通过对于海量前端数据的汇聚，由平台提供统一的服务能力，包括开发使能、能力开放、数据开放等服务，为平台的运维人员、管理人员、开发人员和企业决策人员赋能。

开发使能是指为了帮助应用的快速研发和部署，为开发者提供丰富的开发接口和组件。

能力开放服务是指为了便于用户进行行业个性化定制，为用户提供视频、图像、图片、消息推送等综合性的服务。

图2 物联网平台架构图

数据开放服务则是针对于数据共享，通过提供多种形式的数据共享方式，为各类平台的对接提供数据支撑。

AI服务和边缘计算则是针对于特定的智能化需求场景，通过数据分析、算法定制和场景预测模型等功能，为用户提供个性化服务。

5）门户层

针对平台的用户类型，为企业决策者、业务管理员和开发人员提供三种不同的门户，其中决策者门户主要为数据分析和可视化展示；业务管理员门户为其提供设备状态管理、应用管理、数据管理等功能；开发者门户则是为其提供设备创建、设备调试、协议配置、数据引擎规则等功能。

6）运维保障体系

通过监控接入的设备状态、网络状态和服务进程等信息，对报警、事件、通知等进行及时处置，从而实现平台信息、资产、状态、流程等的可管可控，保证平台的稳定运行。运维保障功能主要包括账号管理、资产管理、运行信息分析、巡检、报警信息、工单处理等。

7）运营保障体系

运营保障体系主要包括系统建设和保障体制创建。通过用户管理、终端产品管理、流量管理、服务信息目录、运营信息分析等功能，从而实现运营业务的高质量展开。

8）安全保障体系

安全保障体系主要包括安全系统的构建和安全策略的建立。物联网平台非常重要且具备一定的特殊性，因此，需要满足计算机信息系统安全保护三级要求。

9）标准规范

通过制定设备接入、元数据、信息资源目录和标准数据接口等规范，实现物联网平台的统一接入和开放共享的目标。最终实现通信协议兼容、数据标准统一，为不同系统的数据融合提供基础，为不同系统间的数据共享提供支撑。

6 企业级物联网平台中的关键技术

建筑业物联网平台的建设涉及大数据、云计算、人工智能等先进技术，基于一体化云平台、全业务数据中心等基础条件构建，关键技术包括下面几个方面。1）连接管理

为多制式网络连接的终端设备提供稳定、可靠、安全的连接，实现各种类型物联网感知设备的快速接入和动态管理，为海量物联网设备的接入提供足够的 支撑。

2）网络管理

网络管理是指能够屏蔽不同数据承载网络的差异性，通过软件配置在逻辑上实现一张物联网对多种业务的承载，能够自动化的实现网络资源的编排和控制，适应当前5G网络的发展趋势，实现各种网络制式的统一管理。

3）设备管理

设备管理是指对于物联感知设备的全寿命周期的管理，包括设备管理、设备接入管理、设备配置、在线调试、状态信息和固件升级等功能。

4）用户管理

用户管理主要是提供用于注册、访问以及用户权限的分配等功能，在用户管理中，需要结合企业的组织架构，对用户的权限信息、注册信息、登录信息等进行保存，同时还应当注意到用户的类型，比如资源提供者和应用开发者，在资源的管理、存储和访问过程中，对不同的用户属性和权限进行区分，对外部用户，应特别注意身份认证和授权等问题。

5）应用使能

应用使能提供面向物联网开放接口，通过资源整合打通用户、业务与终端以实现协同。提供开发环境及API管理、套件管理、第三方能力集成，使开发者能在平台上快速开发、部署、托管APP。

6）运营管理

运营管理实现平台各模块运营的自动化管理，当运行中出现问题或异常时，能够及时发现，从而保证平台的安全可靠的运行。

7 结语

结合建筑类企业的特点和行业需求，提出了建筑类企业物联网平台的搭建方案和思路。随着建筑业对于物联网技术的应用逐步深入，物联网平台的建设是物联网技术应用的前提，是智慧工地、智能建造的基础，对于建筑业工业化、智能化转型升级具有重要意义，只有建设、利用好物联网平台，才能起到建筑业大数据汇集的作用，从而实现建筑大数据的智能分析和利用，为建筑业各项智能应用提供数据支撑，最终实现智能建造的落地生根。