許利軍，許向前

(張家口學(xué)院，河北張家口 075000)

張家口冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)模式研究

許利軍，許向前

(張家口學(xué)院，河北張家口 075000)

分析張家口的城市信息化建設(shè)現(xiàn)狀和2022年冬奧會(huì)的信息服務(wù)需求，設(shè)計(jì)冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的主要功能，構(gòu)建平臺(tái)總體框架，提出符合2022年冬奧會(huì)切實(shí)需求的信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)模式。

2022冬奧會(huì)；信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；建設(shè)模式

2015年7月31日，北京攜手張家口獲得了2022年冬奧會(huì)的主辦權(quán)。如何貫徹習(xí)近平總書記“堅(jiān)持綠色辦奧、共享辦奧、開放辦奧、廉潔辦奧”的重要指示，體現(xiàn)2022年冬奧會(huì) “以運(yùn)動(dòng)員為中心、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)儉辦賽”的三大理念，把2022年冬奧會(huì)辦成一屆精彩、非凡、卓越的奧運(yùn)盛會(huì)，對(duì)于張家口市來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一項(xiàng)前所未有的重大課題。隨著張家口城市信息化建設(shè)水平的不斷提升，基于物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things ,以下簡(jiǎn)稱IOT)[1]的智慧城市建設(shè)也不斷推進(jìn)。為了保證2022年冬奧會(huì)的順利進(jìn)行，必須要有一個(gè)強(qiáng)大而穩(wěn)定綜合信息管理系統(tǒng)的支持。本文充分利用物聯(lián)網(wǎng)(IOT)、云計(jì)算、4G通信、城市光網(wǎng)等新技術(shù)提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的張家口冬奧會(huì)信息服務(wù)管理平臺(tái)(以下用IOT Platform代替)，設(shè)計(jì)了平臺(tái)的主要功能，構(gòu)建了平臺(tái)的總體框架，提出了符合2022年張家口冬奧會(huì)切實(shí)需求的信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)模式。

1 張家口城市信息化建設(shè)現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，張家口市信息化建設(shè)按照統(tǒng)籌規(guī)劃、整合資源、突出重點(diǎn)、應(yīng)用導(dǎo)向的原則持續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)，電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模及覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，并已形成了大容量、高速率、覆蓋全市城鄉(xiāng)的信息通信網(wǎng)絡(luò)。信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷完善，為創(chuàng)建“智慧城市”提供了硬件支撐和根本保障。到目前為止，張家口市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育工程、醫(yī)療衛(wèi)生信息化、數(shù)字化城市管理、“數(shù)字環(huán)保”全面應(yīng)用、社會(huì)保障信息化、智能交通管理和不停車收費(fèi)系統(tǒng)，構(gòu)建了全市衛(wèi)生系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)辦公平臺(tái)、數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)、全方位“數(shù)字環(huán)保”信息系統(tǒng)和政府綜合信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)等。目前，張家口市已經(jīng)在全省率先在數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)中采用三維實(shí)景技術(shù)，建成了包含大氣自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、地表水自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)等在內(nèi)的集環(huán)境信息、環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境應(yīng)急為一體的環(huán)境監(jiān)控指揮中心，形成了全市統(tǒng)一的環(huán)境信息資源共享體系、環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控與預(yù)警體系、環(huán)境應(yīng)急處置調(diào)度體系，構(gòu)建了集網(wǎng)絡(luò)行政審批服務(wù)與審批監(jiān)督信息系統(tǒng)、“張家口黨風(fēng)廉政建設(shè)”信息系統(tǒng)、政務(wù)環(huán)境監(jiān)督舉報(bào)信箱和信訪網(wǎng)上服務(wù)等系統(tǒng)為一體的市級(jí)行政權(quán)力公開透明網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。這些城市信息化建設(shè)的措施和成就，從整體上提升了張家口市的信息化建設(shè)水平和綜合管理水平[2]。

不可否認(rèn)的是，張家口由于其所在的特殊地理位置決定了其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在河北省相對(duì)落后，跟北京市更是有著巨大的落差。張家口市的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和信息化建設(shè)都離冬奧會(huì)的要求還相去甚遠(yuǎn)，需要緊鑼密鼓的加大投資力度和建設(shè)速度，才能保證2022年冬奧會(huì)的需求。同時(shí)，2022冬奧會(huì)也給北京周邊及張家口帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的最大機(jī)遇，這對(duì)于加快張家口市信息化建設(shè)，保證2022冬奧會(huì)信息服務(wù)的需求提供了強(qiáng)有力的保障。

2 2022年冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的總體要求

隨著物聯(lián)網(wǎng)(IOT)時(shí)代的到來(lái)，信息交流已經(jīng)成為奧運(yùn)會(huì)、冬奧會(huì)等國(guó)際大型體育賽事中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，“物物相聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)將在未來(lái)的體育比賽中起到重要的輔助作用。物聯(lián)網(wǎng)在智能工業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居等領(lǐng)域的應(yīng)用，為2022年冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2022年張家口冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)的軟硬件相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)，IOT Platform建設(shè)的目標(biāo)就是依托具有低成本、低功耗、自組織、可靠性高等特點(diǎn)的WSN無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)[3]作為前段的感知網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，然后通過(guò)因特網(wǎng)、WIFI、4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行信息傳輸，將采集的數(shù)據(jù)信息匯總到后臺(tái)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，成為2022年冬奧會(huì)的數(shù)字化應(yīng)用平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心、智能監(jiān)控中心。通過(guò)IOT Platform可以對(duì)張家口市的奧運(yùn)賽場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，以智能大數(shù)據(jù)將賽況、交通出行信息、目的地停車位等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布，使人們?cè)诩抑芯涂梢圆樵冑愂?、交通路況，提前預(yù)約門票、停車位，合理解決交通擁堵問(wèn)題。奧運(yùn)觀眾、旅游者和市民也可以通過(guò)手機(jī)下載2022冬奧會(huì)APP軟件，享受私人定制的個(gè)性化信息服務(wù)和公眾化便民服務(wù)，通過(guò)智能攝像頭在線實(shí)時(shí)捕捉運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作，通過(guò)溫度濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器查詢賽場(chǎng)的溫濕度和空氣質(zhì)量，也可以查詢旅游住宿、餐飲消費(fèi)、電子地圖、人文歷史等方面的信息。

3 2022年冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的總體架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的張家口冬奧會(huì)信息服務(wù)平臺(tái)(IOT Platform)應(yīng)該包括三個(gè)部分，分別是信息感知系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和信息服務(wù)管理系統(tǒng)[4]。處于最前端的信息感知系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和采集賽區(qū)的道路交通狀況、賽場(chǎng)內(nèi)部的環(huán)境信息和賽事的實(shí)施賽況，將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)信息傳輸系統(tǒng)傳送到信息服務(wù)管理系統(tǒng)，信息服務(wù)管理系統(tǒng)對(duì)采集到的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，根據(jù)信息處理結(jié)果對(duì)張家口賽區(qū)進(jìn)行科學(xué)控制和管理，并對(duì)賽場(chǎng)的聲、光、電、雪等因素進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，將賽況對(duì)外實(shí)時(shí)發(fā)布。

3.1 信息感知系統(tǒng)

最前端的信息感知系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、短距離通信技術(shù)、協(xié)同信息處理層構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集層通過(guò)各種類型的傳感器獲取賽區(qū)周邊及賽場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息和實(shí)時(shí)賽況，將采集到的包括各種物理量、標(biāo)識(shí)、音頻和視頻等海量多媒體信息進(jìn)行組合，以分級(jí)、分層的方式結(jié)合來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)采集層主要涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實(shí)時(shí)定位技術(shù)。短距離通信技術(shù)和協(xié)同信息處理層將采集到的信息在局部范圍內(nèi)進(jìn)行協(xié)同處理，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和融合技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)的精確度，降低信息的冗余度，并通過(guò)自組織短距離無(wú)線傳感網(wǎng)接入廣域承載網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)中互通互聯(lián)地共享體育信息數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)通信協(xié)議是Zigbee協(xié)議。

3.2 信息傳輸系統(tǒng)

信息傳輸系統(tǒng)將來(lái)自信息感知系統(tǒng)的大量環(huán)境信息和體育信息通過(guò)4G移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⒎?wù)管理系統(tǒng)。信息傳輸系統(tǒng)是連接前端信息感知系統(tǒng)和信息服務(wù)管理系統(tǒng)的橋梁，在上傳各類數(shù)據(jù)信息和下達(dá)各種電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)控制指令等方面發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)保證用戶能實(shí)時(shí)查看采集到的各種數(shù)據(jù)信息。

3.3 信息服務(wù)管理系統(tǒng)

信息服務(wù)管理系統(tǒng)由智能處理層、窗口展示層、安全保障層組成。智能處理層對(duì)前端信息感知系統(tǒng)通過(guò)中間信息傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)匯集、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)挖掘等智能處理，實(shí)現(xiàn)海量的分布式環(huán)境和體育信息的管理，執(zhí)行多個(gè)部門機(jī)構(gòu)的聯(lián)合監(jiān)管。智能處理層憑借云計(jì)算、云存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)體系，為用戶提供與冬奧會(huì)要求相匹配的動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)以及不同類別的信息搜索數(shù)據(jù)庫(kù)。窗口展示層是發(fā)布奧運(yùn)賽區(qū)交通信息、賽場(chǎng)體育信息，提供預(yù)約門票、停車位等個(gè)性化服務(wù)的統(tǒng)一平臺(tái)，支持熱線電話、手機(jī)短信、互聯(lián)網(wǎng)等多種公眾查詢手段。窗口展示層處于冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的頂層，是連接用戶和該物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的紐帶和信息交互的平臺(tái)。安全保障層是保障2022冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)安全，實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證與個(gè)人特征識(shí)別、密鑰分配、信息隱藏、數(shù)據(jù)備份、病毒防治、訪問(wèn)控制、應(yīng)急反應(yīng)等信息安全服務(wù)的子系統(tǒng)。安全保障層是IOT Platform信息安全的重要防線，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有電子ID身份識(shí)別技術(shù)、密碼技術(shù)、PKI公鑰技術(shù)、信息隱藏技術(shù)、IP安全技術(shù)等。

4 信息服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)模式

在綜合考慮2022年冬奧會(huì)短期需求和張家口“智慧城市”建設(shè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，貫徹“以運(yùn)動(dòng)員為中心、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)儉辦賽”的三大理念，以功能實(shí)用、經(jīng)濟(jì)環(huán)保為目標(biāo)采取分階段建設(shè)模式，避免片面追求大而全。第一階段為冬奧會(huì)前和冬奧會(huì)期間，采用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體和虛擬平臺(tái)共建模式，第二階段為后奧運(yùn)時(shí)期，進(jìn)入“智慧張家口”全面建設(shè)階段[5]。

4.1 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體和虛擬平臺(tái)共建階段

加快智慧城市建設(shè)步伐，整合交通、公安、政府、旅游餐飲、環(huán)保等各行業(yè)的數(shù)據(jù)中心，建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算的虛擬信息服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享與數(shù)據(jù)融合，為2022年冬奧會(huì)提供交通運(yùn)行、政務(wù)管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安保、旅游餐飲、社會(huì)人文、賽場(chǎng)管理、門票預(yù)訂等方面的綜合信息服務(wù)。加大滑雪場(chǎng)館、奧運(yùn)村及其配套設(shè)施的實(shí)體建設(shè)力度，按照綠色智慧節(jié)能建筑的要求高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，直接與2022年冬奧會(huì)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)智慧冬奧。目前，正在籌備建設(shè)中的北京·張家口冬奧會(huì)二維碼公共服務(wù)平臺(tái)暨崇禮智慧城市建設(shè)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了城市設(shè)施管理信息系統(tǒng)、人口管理信息系統(tǒng)、智慧交通服務(wù)管理系統(tǒng)、智慧旅游管理系統(tǒng)等服務(wù)平臺(tái)及，具備了2022年冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基本功能，但是，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、安保、賽場(chǎng)管理、門票預(yù)訂等方面還需要根據(jù)冬奧會(huì)暨智慧城市建設(shè)的具體要求進(jìn)行進(jìn)一步的完善。

4.2 “智慧張家口”全面建設(shè)階段

在后奧運(yùn)時(shí)期，根據(jù)市政府“智慧張家口”的總體建設(shè)目標(biāo)，以冬奧會(huì)為契機(jī)，在崇禮智慧城市的基礎(chǔ)上逐步建設(shè)國(guó)內(nèi)一流的智慧城市。在2022年冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，在全市范圍內(nèi)繼續(xù)推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體建設(shè)以及與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的完全對(duì)接和融合，建設(shè)城市核心數(shù)據(jù)中心，增加在線支付、掌上辦事、體育健身、社交等公共服務(wù)與數(shù)據(jù)增值子平臺(tái)，打造具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的張家口市政綜合服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，把張家口建設(shè)成一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施先進(jìn)、信息網(wǎng)絡(luò)暢通、科技應(yīng)用普及、生產(chǎn)生活便捷、城市管理高效、公共服務(wù)完備、生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、惠及全體市民的智慧城市。

5 結(jié)束語(yǔ)

2022年冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(IOT Platform)重點(diǎn)突出了實(shí)時(shí)、兼容、自組織和智能化的特點(diǎn)，將各種異構(gòu)的系統(tǒng)和分布式信息資源進(jìn)行整合，可以實(shí)現(xiàn)管理、控制和經(jīng)營(yíng)一體化，該平臺(tái)充分體現(xiàn)了2022年冬奧會(huì) “以運(yùn)動(dòng)員為中心、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)儉辦賽”的三大理念，同時(shí)為廣大的冬奧運(yùn)會(huì)參與者提供了一個(gè)交流、互動(dòng)的平臺(tái)，同時(shí)為“智慧張家口”的建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)和理論基礎(chǔ)。

[1]劉云浩. 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論[M]. 北京：科學(xué)出版社，2011.

[2]劉柱. 張家口市提速“智慧城市”創(chuàng)建[EB/OL].河北新聞網(wǎng), http://zjk.hebnews.cn/2014-05/19/content_3943718.htm ，2014-05-21.

[3]羅漢江. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)論[M]. 東軟電子出版社，2013.

[4]林慧琳. 基于物聯(lián)網(wǎng)的社區(qū)信息化綜合信息服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D]. 山東大學(xué)，2010.11.

[5]許焱，張可，王剛. 北京奧運(yùn)綜合交通信息平臺(tái)建設(shè)模式研究[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2010，(06).

Research on the Construction Mode of Zhangjiakou Winter Olympic Information Services IOT Platform

XU Li-jun，XU Xiang-qian

(Zhangjiakou University, Zhangjiakou, Hebei 075000)

The present situation of Zhangjiakou's urban informatization construction and the demands of information services for 2022 Winter Olympic Games were analyzed in this paper. The main function of Zhangjiakou Winter Olympic Information Services IOT Platform was designed, and the general framework of this platform was constructed. The construction mode of 2022 Winter Olympic Games Information Services IOT Platform was proposed.

2022 Winter Olympic Games; Information Services IOT Platform; construction mode

2016-02-28

許利軍(1973-)，男，河北懷安人，張家口學(xué)院理學(xué)系教授，碩士。研究方向：物聯(lián)網(wǎng)、電子信息教學(xué)與研究。

本文系張家口市2015年度社會(huì)科學(xué)立項(xiàng)研究課題“張家口冬奧會(huì)信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)模式研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2015017)的研究成果。

F49

A

1008-8156(2016)01-0005-03

修回日期：2016-03-11