通过对多个智慧化工园区建设的调研和交流分析发现，多数园区的信息化建设进步很大，针对安全、环保、应急的一体化建设初见成效，能够在一张图把相关的数据展示出来。同时，国家层面和地方政府层面对于提升化工园区本质安全要求逐步提升，多数园区离全域全景智慧化建设还有较大的距离。本文从智慧化工园区建设的现状和差距、顶层规划到架构建设计、从设计到实施的落地三部分进行阐述和分析。

智慧化工园区乃大势所趋

　　石油和化学工业是我国重要的基础产业和支柱产业，化学品产值约占全球的40%。同时，危险化学品领域重特大事故多发，安全生产仍处于爬坡过坎、攻坚克难的关键时期。作为流程工业，在危险化学品领域推动工业互联网、大数据、人工智能（AI）等新一代信息技术与安全管理深度融合，是推进危险化学品安全治理体系和治理能力现代化的重要战略选择。当前国内化工园区涉港、涉油对标国际先进园区的管理水平为园区科学发展探路，以科学求是的精神和借势用力的智慧打赢这场突围攻坚战。

　　智能化发展是社会发展的整体趋势，在智能制造、工业互联网建设大背景下，国家相关行业管理部门十分重视智慧化工园区的建设。2020年2月，中共中央办公厅、国务院办公厅发布《关于全面加强危险化学品安全生产工作的意见》，要求完善和落实安全生产责任和管理制度，建立安全隐患排查和安全预防控制体系，加快实现危险化学品安全生产治理体系和治理能力现代化，全面提升安全发展水平。近日，应急管理部办公厅关于印发《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》（以下简称《方案》）的通知。《方案》对于化工园区及化工企业的智慧化建设具有重要的指导意义。其中，对政府应用场景作出明确的定义并给出21个APP、11个作业分析模型，整体分三个阶段，包括试点期、推广期和完善期。建成一系列覆盖“人、机、物、环、管”的危险化学品安全生产数据库，形成“工业互联网+危化安全生产”行业分中心。《方案》明确指出：“实现对各企业、园区、行业及地方（省、市、县）工业互联网数字化建设转型提供有效支持、指导和评估，推动信息化技术和危险化学品安全生产深度融合，调整产业布局，优化产业结构。公共服务系统设立信息总览、文档服务、标识解析、知识沉淀、成果推广、成效评估、需求对接、试点项目管理、公共服务、新闻动态等业务功能模块，搭建开放、创新、包容、互信的信息共享机制，助力‘工业互联网+危化安全生产’的信息化建设及安全监管模式创新，实现数字化转型、智能化升级，提升危险化学品领域本质安全及安全监管水平”。

当前智慧化工园区建设存在四大问题

　　借助智慧园区，为园区提供高速便捷、安全可靠的信息传输、存储和运行平台；打造“信息互通、资源共享、数据集成、协调联动”的一体化指挥中心，为园区决策提供全方位、立体化的信息支撑平台，进一步提升园区管理水平和应急能力，提高园区监管和社会服务办事效率。但是，部分项目由于最终设计的框架和弹性不足、扩展性不足，在面对新功能、新业务和新方案时，可能面临建成即落后的窘境。究其原因，主要是园区系统平台搭建不完善，平台功能不能全部满足要求，关键数据缺失率较高，应急指挥与环保、安监调度不能很好结合，甚至存在分开设计、规划建设的现象，各平台基础数据无法互通，缺少专业运营团队统一管理等。笔者认为，主要包括以下几方面的问题和不足：

　　一是整体信息化蓝图设计和顶层设与园区发展水平不匹配，实施时落地不到位，信息化系统建设未形成体系。

　　某新区从2017年开始，陆续进行了一系列整体信息化蓝图和顶层设计工作。但产业园区的蓝图执行和落地存在较大困难，前后20多家的供应商提供了不同部件和服务，质量不一、服务水平不一，供应商水平良莠不齐等问题，导致建设效果与规划存在一定差距。园区信息化、智能化水平还存在较大提升空间。目前仅实现了企业基本业务数据、视频监控的接入，日常管理仅能提供原始数据支撑，而未能实现平台智能化预警、智慧化决策，无法利用园区海量数据为管委会提供及时有效的决策支撑和辅助管理手段。园区亟需通过智慧化手段实现园区高效管理，降低对于重复劳动的依赖。

　　二是解决问题而引入点状应用导致数据和业务拉通困难。

　　园区信息化管理缺少统筹规划，互联互通困难，部分信息化系统建设和功能重复。各个委办局所建设的单个应用系统属离散式建设，新旧业务和系统协同耦合考虑不足，兼容性问题突出。多数应用需要调用感知设备的信息时，需要获得被监测点位的精准数据，而端侧连接不充分、数据上报不精准的问题还时有存在，导致建设的结果大打折扣，出现连而不通、通而不畅的现象，业务的实时性、完整性、准备性不足。更进一步看，当前部分智慧园区建设，还未考虑面向智慧城市的融合，未考虑面向企业服务、政府办公的演进。

　　三是数据接口未作定义，跨部门存在数据隔离，无法协同，无法有效实现园区智慧化管理。

　　以业务集成为目标的项目交付，更多关注于业务层的互联互通，数据存储在各自的系统内，未实现数据的互通互联，信息共享水平较低。对于业务的更新，新的业务模块的引入都带来阻碍，从而引发项目集成工作量大、效率低的问题。部分已建成信息化系统老旧，存在业务补齐和提档升级需求。部分信息化系统由于建设时间过长，已进入信息化系统的更新换代周期，需要应用最新的信息化技术和设计理念对其进行提档升级，提升园区管理水平。

　　四是信息化基础设施建设较为薄弱。

　　部分化工园区仅建设园区运营指挥中心和响应的信息化支撑系统，没有建设统一的智慧化工园区信息化体系，如信息化机房、网络、业务支撑平台统一身份与访问管理、视频云平台、视频会议、融合通信平台、大数据平台等，都没有提前预留资源和接口。部分化工园区在网络安全方面设计比较低，没有做到等保三级或更高的等级安全级别。

实现从顶层规划到架构设计需要四个步骤

　　有的园区在信息化建设过程中，各个子系统之间独立垂直建设，业务上“条块分割”，各个子系统无法互通联动，形成园区数据孤岛。传统子系统智能化不足，安防、环保设施、能效等方面管理效率较低。这些问题严重影响园区管理等方面的质量与效率。为此，需要一整套涵盖安监、环保、应急等化工园区特色智慧化应用，也需要一个稳定可靠、可用、可信，融合各种新技术的数字平台作为支持，以保证园区建设当前灵活化的创新需求，满足后续智慧园区智慧化演进的需要。智慧园区解决方案以新一代混合云平台为底座，充分发挥混合云本地部署，保护数据资产安全的优势，同时又充分灵活利用公有云的快速、高效、创新的能力，解决园区现存的问题，加速园区智能化、智慧化的升级。

　　随着云计算、大数据、物联网等新兴技术的发展，智慧园区要从根本上改变传统烟囱式的建设模式，运用物联网、云计算、大数据等技术，将各个业务子系统之间进行互联互通，打造业务全数字化、系统全联接、数据全融合的园区信息化系统，实现园区整体业务的可视、可管、可控。设计思路和参考架构如下图所示：

　　园区整体的设计思路围绕着三个“一”的架构，即统一的ICT基础设施层、一个数字化使能平台和一套园区应用。遵循互联互通的思想，将园区内的人、车、物、环、管通过传感器或子系统接入，形成泛在的感知信息，汇聚园区内所有数据。此外，考虑园区与外部资源的整合，园区物联网及通信网络等在建设初期就要考虑与区域物联网、区域通信网的互联互通。最终实现统一平台下的资源融合、数据融合、业务融合。

　　一是平台的建设。

　　数字平台主要部件包括集成使能平台和开发资产套件。

　　集成使能平台为基于数据、消息、服务联接能力，实现跨“多云”应用、数据、服务和资源的打通，支撑企业“内部互通、内外互通、多云互通”。平台的功能是对这些部件进行预集成，实现多厂家、多标准、多数据的集成，同时对各个部署所需要的存储、计算和网络资源进行统一分配，对各个部件之间的相互调用关系进行规范和定义。这样的做的好处是确保多个部件的安全可靠和高效协同。

　　开发资产套件主要为集成开发资产。各个部件介绍如下：

　　大数据平台：智慧化的数据处理平台，通过建立统一的数据规范和标准，实现各业务融合，满足前台数据分析和应用需求。

　　集成平台：基于数据、消息、服务联接能力，实现跨“多云”应用、数据、服务和资源的打通，支撑企业“内部互通、内外互通、多云互通”。

　　通用平台组件：通用平台是通用能力平台组件的集合，是智慧化工园区综合管理与指挥一体化平台业务能力的核心支撑平台。当前园区的主要通用平台有视频云平台、物联网平台、大数据平台、集成通信平台、GIS 平台、定位服务和统一认证平台等。

　　开发平台：通过对不同领域的业务进行抽取，使得通用的、公共的服务可以共享重用。平台能提供快速开发的能力，让未来的业务应用厂商利用平台资源和框架，快速迭代，升级完善老旧应用，植入新的智能化模块，使园区管理处在不断进化的过程中，越来越智能，越来越完善。

　　二是资源的融合。

　　建设统一的云数据中心。云数据中心采用分布式云计算数据中心技术架构支撑园区业务, 通过虚拟化平台和自动化管理平台，采用融合架构构建资源池，如计算、存储和网络资源的融合，实现物理分散的数据中心、逻辑上统一的管理与运维，并给园区各部门和下属企业提供统一服务。相比虚拟化，这样的做的好处是资源能够以更灵活、高效地方式进行分配，达到按需设计。同时，未来的业务部署和升级可以通过在云平台进行测试验证，并直接下发到园区，从而减少了现场的集成验证和手工升级。

　　另一方面，高速可靠的网络联接也需要提前设计，特别是主干的光纤电缆拓扑需要预留足够的余量，避免后期扩容重新挖沟埋缆、在管廊架上重新铺设。建设覆盖园区的敏捷通信网络，包括有线和无线系统的整体规划建设，可采用敏捷网络扁平化的大二层理念，简化网络结构，降低网络的运维难度。同时采用堆叠、PPPoE、VLAN等技术，千兆到桌面、10GE到汇聚、汇聚40GE到核心的方案（核心支持升级到100GE），来支撑园区流量的爆炸式增长，满足未来园区虚拟化和云计算的带宽需求。整体基础网络充分考虑业务安全性，以及网络故障不扩散原则，要求业务隔离的同时也做到物理隔离。同时，在园区部署物联设备及物联网络，利用物联网技术和边缘计算技术将园区系统结合起来，实现传统网络与物联网络的完美融合。

　　三是数据的融合。

　　建设数字化使能平台是实现数据融合的有效手段，亦是打造智慧园区的根本价值。统筹规划建设视频云平台、物联网平台、DaaS平台、GIS平台、集成通信平台和应用集成平台等，形成视频资源池、重大危险源接入信息资源、水气土环保数据资源、园区地图+地图资源池、通信资源池。实质上，各个资源池都是数据的融合和贯通，即利用云计算、物联网和大数据等技术，对园区内数据进行统一的采集、存储、计算、管理和应用，实现数据全生命周期的管理。通过大数据工具进行数据清洗，并通过统一的API Gateway供园区业务前台系统使用。

　　参照国家标准、地市标准及各行业标准，统一规划信息资源，建立和完善数据标准，形成全局统一的数据标准规范体系。数据标准规范建设内容包括数据内容规范、数据采集规范、数据组织规范、共享交换规范和数据管理规范五个系列，共计15项。

　　图２为数据治理标准体系框架等结构示意图。

　　四是业务的融合。

　　在数据融合的基础上，打造视频共享服务化、数据全生命周期管理服务化、物联网服务化、地图&位置服务化、通信服务化等能力，并通过统一的应用服务网关，以“资源+数据+服务”三位一体的形式支撑安全管理、应急管理、设备管理、物流管理、运营中心和智慧园区等业务，实现园区业务的联动协调。比如在园区出现事故的时候，能够通过手机、大屏、社会会议终端，把事故的GIS位置、实时的音视频、基于人员定位的位置信息、基于环境监测仪的扩散信息，以及危位品储罐的温度、压力、液位和视频信息、应急物资的实时情况，应急专家等信息进行统一呈现，实现“一图识千言”。这样的系统能够缩短事故处理时间，有效防止事故进一步扩大。

从设计到实施要保证项目整体质量

　　借助一体化平台项目，建设高起点、高格局、高标准的视角，绘蓝图，立框架，搭平台，建联接，治数据，加智能，确保该平台的建设（图３）。在整个建设过程中，可以沿着以下四个步骤进行需求调研、规划和实施。

　　第一步是搭平台。

　　各园区的信息化建设情况不同，各个业务系统建设时间不一，建设标准不一，建设效果良莠不齐，信息化建设逐渐呈碎片化发展。久而久之，极易造成业务部门之间、业务系统之间形成数据和业务孤岛。随着园区信息化系统的建设和完善，数据之间无法互联互通，数据交换靠线下传递，部门联动靠线下电话和文件联系，是不能够支撑园区高效发展的。因此，需要从建设一个园区统管平台的角度，提供连接、集成和一系列支撑性能力，打通现有业务子系统；同时，未来新建的业务系统，也将通过该平台能力，将数据和业务流程建在平台之上，不再有应用的独立王国，为园区管理一盘棋、业务建设一体化打下坚实基础。通过数字平台，数据更准确，决策更精准，园区的运营效率将大幅度提升。

　　第二步是建联接。

　　园区的智慧化建设，取决于终端设备数量、种类和深度感智能力，在面向5G应用场景下，每平方公里可以联接数量达到百万级。在搭建园区统管平台的基础上，构建广泛的连接能力、实现将园区业务数字化，再将数据重新业务化，进而实现业务的智能化。平台的连接能力不应仅用于平台建设项目本身，而应最大限度地开放给园区各个业务部门的信息化主建单位，开放给园内企业（租用），结合数据和业务的连接标准、规范，自然形成园区统一的联接体系。

　　第三步是治数据。

　　园区的智慧化能力，取决于数据治理能力。随着接入设备数量、种类的增长，各种同构、异构的数理将呈指数级增长，因此数据治理能力将是是一体化项目建设成败的关键。这个工作很大程度上取决于数据的完整性、准确性、实时性。本项目应在对园区现有业务系统数据进行集成的过程中，按各类标准和规范进行数据治理，确保数据准确、可用、好用。同时，也应提供统一的数据治理工具和手段，未来新建业务系统的数据，都应集中过滤治理，从根本上保障业务系统建设的成功率，提高可用性，降低运营运维难度。

　　第四步是加智能。

　　园区的智慧化能力，取决于应用深度发展的需求。基于园区业务特点，引进行业优秀实践，以服务的形式进行开发和快速迭代，融入园区管委会工作人员、企业，以及园区中的生产办公和行政服务人员，构建差异化的区域竞争优势，并持续积累完善。在打造一流化工园区目标的牵引下，可以逐步实现对园区周边、域内诸多大企业、港口、配套产业的智慧化管理；可以在园区统一一体化平台的基础上，引进一批新应用进行支撑。有别于传统的流程管理型应用的建设，未来的园区业务应用，应在现有体系之上逐步融入大数据、人工智能、5G等元素，以最大限度的场景联动、业务联动和融合作为智慧化标志。平台应能提供快速开发的能力，让未来的业务应用厂商能利用平台资源和框架，快速迭代，升级完善老旧应用，植入新的智能化模块，使园区管理处在不断进化的过程中，越来越智能，越来越完善。

　　智慧园区解决方案通过新技术、新平台对现有系统进行优化改造。在信息全面感知和互联的基础上，实现人、车、物、区域功能系统之间无缝连接与协同联动的智能自感知、自适应、自优化，达到安全、便捷、高效、绿色的效果。提升安全、环保、绿色生态等本质智慧内容为基础，实现物理上分散企业实体与智慧信息技术虚体的有效融合，进一步打造“智慧化工、平安化工”产业模式，将化工园区打造成为富有鲜明特色的、具有示范效应的国内智慧化工园区标杆。目前，国内处于不同发展阶段园区管理者认知和需求不一，对项目建设的规划和投资预算不一，并且对于智慧化建设所带来的组织优化也存在估计不足。通过示范单位对标和差距分析、详实可行的整体规划设计、以终为始的建设推进，一定能打造有特色的智慧化工园区，引领区域的数据经济发展。