物联网中台与 5G、数字孪生、大数据、云服务、算法算力、区块链、AR/VR/XR、交互技术、AI 技术、智能网络技术等协同发展；以 “链接” 为核心、以 “网” 为根基，实现网、云、数、智、安、边、端、链等的深度融合，提供一体化服务。算力与网络的融合共生，算力作为为信息社会的核心生产力，网络则是连接用户、数据、服务。新的基础设施形态。并打通线上和线下的应用。

1.1.  建设目标

利用大华先进的结构化摄像机，通过局域网、广域网多点视频互联、集中存储，对元宇宙实验内各个场景进行高清摄录。摄录画面可在可视化驾驶舱内对实验室全景和场景细节进行展示，也可以作为现实画面与数字孪生及虚拟仿真场景结合。在今后可通过大华摄像机不断升级的AI算法，对元宇宙实验室各个应用进行数据补充和辅助。

获取各类设备的运行状态和参数，反馈到数据中台完成计算和决策，并实现相应的控制，搭建数字孪生的基础平台。实验老师可通过基础平台的开放接口，根据设备的特性自主建模、自己设计相应的控制过程。

根据实验室实际空间场景布局进行三维建模，匹配已有的系统或设备模型。建立可视化的驾驶舱，对图像、设备状态及运行数据、实验数据、操控记录等进行呈现和分析。

1.4.  建设原则

（1）高并发原则

系统应具有较高并发处理支持能力，以满足在某一时段集中进行数据采集、数据传输、查询、统计分析的需要，具备大并发量处理能力

（2）开放性和可扩展性原则

系统具有与其他系统进行集成和数据交换的能力，能够提供标准接口，能满足实验室应用场景的扩充要求，包括：硬件设备的升级、软件功能扩展、系统容量的扩充等；可与已建成的相关系统进行功能对接或数据交换，可扩展挂接多种技术系统。

（3）安全性原则

包括访问安全和数据安全，除了网络安全防护和备份外，对视频流、数据库、VR/AR系统的访问提供不同级别的权限管理，保证了系统实时、安全、可靠的运行。数据安全控制包括，数据加密技术，保证数据安全，数据传输采用安全可靠的机密手段，保证传输安全。

（4）开放性原则

架构选型上必须是通用的大数据架构，若产品采用中间件，则必须是市面上主流的开源组件。

（5）规范性原则

在整体的平台数据构建过程中，必须保证严格的规范命名与操作，例如数据库表、字段、存储过程等都必须有明确的中文注释，ETL接口必须有明确、易懂的命名规则。

2.      系统设计

2.1.  系统架构

系统总体框架遵循集中控制的架构设计，以视频、实验设备为核心，以数字链接管理为驱动，以大数据、边缘计算及AI应用等为手段，通过对业务系统的梳理和核心数据深入分析，形成契合业务应用需求的系统总体架构。   

1）设施层：主要指保障上层系正常运行的私有云及硬件安全设备、运行于硬件上的基础系统和传输网络等。包括前端IOT设备、自动化控制设备、实验室设备、网格集采设备、视频监控设备、传输网络。

2）支撑层：支撑层负责为应用系统的运行提供技术支撑服务，并将这些服务能力依据不同功能划分，以松散耦合的形式组织成各类基础服务。这些基础服务在SOA的总体架构内互相提供服务和数据，构成了上层应用系统所需要的底层应用支撑。

3）核心数据层：提供基础支撑系统的数据交互共享技术手段，实现数据的实时同步共享，对不同来源的数据进行归集管理，并在受控的前提下提供共享服务。包含建立基础的实验室信息库、设备数据库、师资数据库、视频信息库、实验数据库、仿真数据库等。接口设计松耦合、模块化、可配置，实现系统的功能模块“积木化”，为功能模块可插拔、可替换做准备。

    4）应用层：建立元宇宙物联网应用中台的的全面的应用系统架构群。整体应用系统通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成应用系统的统一化管理与维护。

2.2.  技术路线要求

物联网中台与 5G、数字孪生、大数据、云服务、算法算力、区块链、AR/VR/XR、交互技术、AI 技术、智能网络技术等协同发展；以 “链接” 为核心、以 “网” 为根基，实现网、云、数、智、安、边、端、链等的深度融合，提供一体化服务。算力与网络的融合共生，算力作为为信息社会的核心生产力，网络则是连接用户、数据、服务。新的基础设施形态。并打通线上和线下的应用。

2.3.  系统接口

对接的各类应用的软硬件设备或系统种类及厂商繁多，为了平台降复杂性和高适配的能力，需要将各类软硬件设备或系统经协议转换后统一格式进行管理。

系统通过接口对接，实现与学校内外系统联通。系统具备可视化的API接口发布功能。平台支持将不同类别数据源以统一的API接口方式对外开放使用。可选择单表、选择其中的字段进行API发布，也要能够支持以SQL形式关联多个数据对象进行API接口的发布，从而满足工程师学院个性化的需求。

（1）结构化摄像设备对接

（2）网络安全设备对接

（3）实验室实验系统对接

（4）实验室实验设备对接

（5）实验室IOT设备对接

2.4.  数据共享中心

2.4.1.         数据采集

   采集对象为视频数据、建筑设备数据、实验室仪器设备、实验室机械设备等生产单位运行的实时数据。系统可基于数据采集规范，集中配置、管理所有需要接入系统的监测点，实现自动采集。

    要实现并完成市政设施数据资源采集、处理、整合等操作，主要包括数据采集汇聚、清洗转换、加工处理并加载到数据交换共享平台等，从各个数据源头对数据资源进行整合进入到物联网中台数据资源池中。

2.4.2.         数据处理

数据处理加工:可对数据进行深度处理加工，发掘数据的二次价值。如数据索引生成、 档案生成、主题数据处理等。索引生成:从基础数据资源库、应用服务资源库中抓取全部或关键信息，对数据资源进行标记，形成索引信息，为实现元宇宙提供数据资源快速高效检索提供索引服务;档案生成:通过对基础数据资源库中的校园设施信息、人员信息、设备信息、实验过程数据等标准资源进行深度信息关联，形成标虚实结合。

2.4.3.         数据治理

数据治理是指在数据管理过程中，将原始数据转换为生产过程中的所需资源的流程和工具。数据治理的核心目标是保证数据资产产出及时、质量可靠、易找易用、安全可控、生产经济。数据中台中的数据治理包含以下几个模块：

1）    数据质量

数据质量管理是指对数据从计划、获取、存储、共享、维护、应用、消亡生命周期的每个阶段里可能引发的各类数据治理问题，进行识别、度量、监控、预警等一系列管理活动，并通过改善和提高组织的管理水平使得数据治理获得进一步提高。

当离线数据发生变化时，数据中台中数据治理的数据质量模块会对数据进行校验，并阻塞生产链路，以避免问题数据污染扩散。

2）    智能监控

智能监控会根据监控规则和任务运行情况，决策是否报警、何时报警、如何报警以及给谁报警。它会自动选择最合理的报警时间、报警方式以及报警对象，以保证数据供给的稳定。

3）    数据地图

数据血缘是指管理数据生命周期中的数据流向和历史记录，包括数据源头信息，后期移动到哪个目标数据表等。数据血缘关系拥有归属性、多源性、可追溯性、层次性四大特征。其可以帮助我们追踪数据的来源及数据处理的过程。从血缘关系图中我们还能根据数据受众、数据更新量级、数据更新频次作为依据进行数据价值的评估。同时我们还能根据血缘关系图进行数据质量评估和数据归档、销毁参考。因此，数据血缘关系是数据治理管理中的极其重要的部分。

数据地图可以对数据进行统一管理和血缘追踪。数据地图以数据搜索为基础，提供表使用说明、数据类目、数据血缘、字段血缘等，帮助数据表的使用者和拥有者更好地管理数据、协作开发。

2.4.4.         数据安全

数据作为一种资源，它具有普遍性、共享性、增值性、可处理性和多效用性，使得其在日常生活工作中显得尤为普遍却又重要。随着互联网的发展，数据泄露等问题时常发生，因此数据安全已是任何国家、政府、部门、行业都十分重视的问题。在企业中，员工数据、财务数据、业主信息等敏感数据，若不进行查看使用等权限的管控，就会导致相关数据泄露，进而可能引发一些不法分子利用该数据进行非法行为。

物联网中台集成了多个所有设备数据，为了保护这些数据资产，数据安全模块针对数据资产的管理提供数据识别、敏感数据发现、数据分类分级、脱敏、访问监控等能力。同时数据安全也针对数据中台使用者进行用户权限管理，提供数据安全等级，方便管理者进行数据权限的管控。

2.4.5.         数据服务

数据服务旨在搭建统一的数据服务总线，统一管理对内对外的API服务。数据服务模块可提供快速将数据表生成API的能力，同时支持快速注册现有的API至数据服务平台，进行统一的管理和发布。

数据服务与API网关（API Gateway）连通，支持一键发布API服务至API网关。数据服务与API网关可提供安全稳定、低成本、易上手的数据开放共享服务。

3.      建设内容

3.1.  设备管理

3.1.1.         实验设备管理

对浙江大学工程师学院内实验实训设备实现对接和数字化管理，如数控机床、实验设备、各类型机器人等。包含设备类型、设备名称、设备厂家、设备ID、通道名称、设备参数设置。页面支持新增、编辑、删除、搜索等功能。

3.1.2.         建筑设备管理

对浙江大学工程师学院内建筑群实现数字化管理，支持楼宇-楼层-房间三级架构模式。包含可以设置上级结构、建筑名称、建筑面积、建筑人数、视频门禁设备、建筑电气设备、智慧电表、智慧水表。页面支持新增、编辑、删除、搜索等功能。

3.1.3.         网关设备管理

对浙江大学工程师学院内的网格设备实现对接和数字化管理，如NB-IOT网格设备、5G网关、边缘计算网格等。以列表形式展示网格设备的配置信息，包含网关编号、供应商、接入模式、ID号码、IP地址、端口、状态、状态变更时间。页面支持新增、编辑、删除、搜索功能。页面支持新增、编辑、删除、搜索等功能。

3.1.4.         传感设备管理

对浙江大学工程师学院内的传感设备实现对接和数字化管理，如环境传感设备、状态监测传感设备、人员感知监测传感等。以列表形式展示传感设备的配置信息，包含设备类型、设备名称、模块、网关、地址、通道号、协议、数据值、更新时间。页面支持新增、编辑、删除、搜索等功能。

3.1.5.         视频设备管理

对浙江大学工程师学院内的视频设备实现对接和数字化管理，如360全景摄像头、AR摄像头、AI摄像头等。以列表形式展示传感设备的配置信息，包含设备名称、云台控制、类型、App播放地址、Web播放地址、H5播放地址。页面支持新增、编辑、删除、搜索功能。

3.2.   实时监测

对浙江大学工程师学院接入物联网中台的设备状态、数据进行实时展示。包含设备名称、设备分类、设备状态、设备数值变化趋势、数据更新等。

3.3.   预警推送

     数据预警，有效监控各个物联网设备的实时状态，为每个接入设备设置不同的阀值，设定不同成员接收预警通知，及时处理异常情况。可通过微信推送/手机短信/交互方式进行预警提示。

3.4.   数据分析

3.4.1.         对比分析

对比分析，提供建筑智能设备、实验室实验设备、实验室传感设备、实验过程数据等监测数据的历史数据查询功能，同时可以将各位监测数据以及预警事件信息以图表形式或曲线图形式形成统计报表，供管理人员做出适当的分析与决策。

3.4.2.         数据看板

数据概览看板是物联网中台数据分析中心提供的一项物联网设备监测数据分析后的概览功能，以图表的方式直观呈现整体状态、分类分项、实时数据、数据趋势、数据预警等，全面精确展示物联网数据中台运行情况。

3.4.3.         数据一张图

数据“一张图”通过构建面向空间地图的物联地理信息服务，与物联网、移动互联、BIM、元宇宙一起构成项目的主要技术应用。通过地理信息技术应用，实现与元宇宙的接入。

在地图显示物联网设备（传感、视频、仪器）的分布情况，可按标签进行查询。地图能够提供以下功能：

   1.实时显示传感数据。

   2.点击视频设备能进行播放。

   3.实时进行设备控制。

3.5.   信息管理

    功能包括建筑、机构、能耗、采集器、监测仪表和其他设备信息的管理、维护和自由组态；系统操作日志和维护日志管理；管理员录入、修改操作可留痕；标准编码管理。

3.6.   系统管理

3.6.1.         权限管理

平台权限管理，可为每位用户精确设置权限，包含模块权限、数据权限和操作权限。

1.模块权限：授予角色或用户系统某个功能模块可使用的权限。

2.数据权限：该数据权限和部门级别密切相关，即只有在该部门级别下授予数据权限。

3.操作权限：在数据权限满足的条件下，用户可以对数据或功能进行操作。例如：新增、修改基本信息、打印、导出数据等。

3.6.2.         角色管理

平台用户权限管理，可根据用户角色设置系统功能的访问权限。页面支持新增、编辑、查询、删除功能。

3.6.3.         用户管理

用户管理，设置用户登录名、登录密码、角色和组织结构归属。页面支持新增、编辑、查询、删除功能。

3.6.4.         登陆日志

 记录平台登录信息，包含账号名、登录IP、登录时间、操作模块。

3.6.5.         应用管理

    应用管理，支持第三方应用通过接入流程和接口规范接入到物联网中台，并支持单点登录模式。