基于“园区 OS+工业 APP”模式的智慧化工园区管理平台

新一代“监管+智慧”智慧化工园区管理平台 引言：卡奥斯化智物联科技（青岛）有限公司成立于2017年，是海尔数字科技（青岛）有限公司全资子公司，公司运营的海智化云平台是卡奥斯旗下化工行业工业互联网平台，也是全国领先的化工行业综合性服务平台。卡奥斯化智物联始终坚持化工行业工业互联网平台技术的研发、应用和推广，旨在构建以市场为导向的绿色化工技术创新体系，为政府、化工园区、化工企业数字化转型提供定制服务。 “双碳”背景下，化石能源有被逐步替代的趋势，石油化工行业正面临着前所未有的转型压力，国内外石化企业都已将“数字化转型”作为企业的重要战略之一，发展工业互联网平台成为了越来越多化工园区、石化企业的必然选择。 一、项目概况 基于工业互联网平台，为化工园区量身定制智慧化工园区整体解决方案，推出智慧化工园区管理平台，平台从园区安全、环保、环境、能源、应急、管理等多方面入手，运用工业互联网技术手段，融入智慧化工园区的各个环节当中,解决化工园区和企业不同场景需求，为化工园区和园区内企业数字化赋能，打造一个安全、便捷、高效、节能、智能的数智化工产业园区。 1.项目背景 1、政策背景 1）国家加大力度引导化工园区智慧化发展：十四五期间，中国由化工大国向化工强国转变，化工产业发展由大到强，化工园区成为行业发展重要载体，国家大力引导化工项目退城入园，并陆续出台政策推动智慧化工园区建设。 2）政府不断出台新政策，智慧园区建设标准不断提升：近年来《智慧化工园区建设指南》、《化工园区建设标准和认定管理办法（试行）》、《化工园区安全风险智能化管控平台建设指南》等政策指南的颁布，对化工园区建设提出了更高的要求和标准。 3）化工园区由规范化发展阶段转变为高质量发展阶段：以“六个一体化”为园区发展理念，持续提升园区的绿色化、智能化、集约化及智慧化发展水平，提高园区的运营管理能力。 4）工业互联网赋能化工园区高质量发展：党的二十大报告指出，要加快发展数字经济，打造具有国际竞争力的数字产业集群。工业互联网与化工园区相结合既是推动园区数字化转型新引擎，又是产业数字化新基础设施，以更强更优的产业供给更好满足“千人千面”的消费需求，持续提升用户体验。 2、研发背景 现在大多数化工园区搭建的智慧管理平台只是堆砌满足园区管理当下需求的场景应用，一旦政策变化要求新应用场景的开发，园区方需要付出高昂的改造成本甚至面临推倒重建的情况，同时园区内的企业数字化转型困难成本过高。 卡奥斯化智物联结合卡奥斯工业互联网平台与化工园区实际需求和痛点，通过“园区OS+工业APP”模式打造新一代智慧化工园区管理平台，实现“工业互联网+智慧化工园区”的结合：该模式为化工园区打造专业的操作系统（园区OS），园区方不再重复建设，通过"专业操作系统（园区OS）+定制化模块/应用场景（工业APP）"模式探索支持行业共性+快速标准化的实施方式，探索化工园区数字化转型新路径。既能避免园 区高成本重复建设，又能一平台解决园区及园区内企业数字化转型需求，持续打造先进可靠、安全绿色、集约高效的智慧化工园区。 2.项目简介 以云计算、物联网、大数据分析、移动应用等新一代信息技术为支撑，基于卡奥斯工业互联网平台以“工业互联网平台+园区”为升级方向，通过“园区OS+工业APP”模式为化工园区打造新一代智慧化工园区管理平台，聚焦运营、安全、环保、应急、能源、封闭化管理、办公、循环产业等9大场景，整合园区多种业务场景于一体化管理平台。通过将园区、园区内企业各类数据的全面集成和数字协同联动，解决园区安全风险防控能力较低、园区管理和服务效能和水平较低、数据量大利用率低、产业规划弱集群效应不强、招商缺乏依据等核心痛点问题。数智结合驱动园区管理方式创新，以“一张图”的管理形式实现园区“全感知”、“全连接”、“全场景”，全面升级园区管理体系，形成可视化、立体化、敏捷化的管理体系，提升园区运营、监管效能。通过工业互联网平台实现“监管+服务”双向推进，创新“园企共建”模式，园区和园区内的企业共享平台资源，平台为企业提供SaaS化软件服务，解决园区与企业系统孤立、企业数字化转型成本高等问题，提升园区内企业数字化水平发展，使企业获得“拎包入住”的软服务。胜坨化工产业园智慧园区工业互联网平台的建设实现“工业互联网+智慧化工园区”的能力结合，助推园区数字化转型升级，持续赋能园区高端化、智能化、绿色化发展，助力实现园区经济质的有效提升与量的合理增长。 多模块：搭建基于工业互联网的安全、环保、应急、封闭化、能源、公共服务和循环产业等一体化智慧园区运营平台。 智能化：基于云计算、物联网、大数据、AI场景化等新一代信息技术全方面降低人力监管投入，提高园区智能化水平。 可靠高效：加强政策引导，助力企业技术改造，做深做透产业分析，助力企业产业优化转型，打造先进可靠、集约高效的智慧化工园区 3.项目目标 结合卡奥斯工业互联网平台与化工园区实际建设智慧化工园区，实现工业互联网+智慧化工园区的能力，运用新一代信息技术全方面提高化工园区智能化水平，打造先进可靠、安全绿色、集约高效的智慧化工园区。 从园区管理者角度：在IT基础设施建立基础上，进一步促进园区信息化建设，提升安全环保监管水平，提升园区管理效率，借助信息化手段园区创新服务模式提升服务能力，利用信息化平台扩大园区的招商宣传，增强园区品牌影响力。 从园区入驻企业角度：通过数字化转型提高企业竞争力，特别是提高管理与生产效率，园区与企业信息共享有效互动提升整个园区产业的核心竞争力，为园区及企业创造更大的经济效益。 二项目实施概况 充分依托于云计算、互联网、物联网、大数据分析、移动应用等最新的IT前沿技术和设计理念，聚焦园区数据量大、利用率低、安环监管难、产业规划弱、信息孤立等痛点，全面整合园区业务数据，基于GIS+大数据分析，多维数据融合，对平台既有海量数据进行全方位、多维度处理，围绕安全、环保、应急、能源、产业链等场景建设化工园区工业互联网平台。 1.项目总体架构和主要内容 （1）平台实施架构 搭建基于工业互联网的安全、环保、应急、封闭化、能源、公共服务和产业分析等一体化智慧园区运营平台。基于“园区OS+工业APP”的模式，聚焦安全、环保、应急、能源、循环等9大场景，全面整合园区信息资源与技术平台，布局园区综合一张图、安全生产一张图、环境管理一张图、应急管理一张图、经济能源一张图，将安全、环保、应急救援、能效分析、封闭管理、物流跟踪、公共服务、产业链分析等多种业务集成于单一平台，全面整合园区信息资源与技术平台，将大数据与GIS、物联网等技术融合，通过数据可视化方式管控全局、实时监测，实现园区智慧化管理与高效运营。创新“园企共建”模式，以轻量化SaaS产品赋能园区内企业，实现园区和企业数字化转型升级。 1）园区OS-通用PaaS层 基础层是将计算资源、存储资源、网络资源等物理资源进行整合，按照云服务模式和云架构建立共享资源池，形成可按需动态扩展的高性能计算环境、大容量存储环境。本项目建设基于政务云平台基础设施的建设，充分利用现有基础， 根据需要补充前置机、防火墙等必要设备，满足海量数据存储、信息共享查询需要。 2）园区OS-BaaS层 BaaS层包含化工行业产业体系的工艺技术、运营管理、行业知识与模型等可重复使用的数字化基本单元，具有独立性、通用性和可移植性。还包括知识组件、工具组件和应用组件等组件类型，知识组件是指数据集、知识图谱、规则模型等可用于深度挖掘开发的数据知识资源，工具组件是指图深度学习推理、领域知识规则推理、统计推理引擎等认知计算工具资源，应用组件是指应用中间件、标准化产品如工业APP、系统集成解决方案等数字化服务资源。 3）应用层 应用层是以友好的界面为客户提供所需业务所需的各项应用软件和服务。应用层直接面向客户需求，向园区和企业客户提供安全、环保、应急等场景下的应用。工业APP是一个低内聚松耦合的应用，旨在解决具体的业务场景问题，通过工业APP的组装和组合，能够快速高效的解决园区和企业监管、服务的问题。 4）标准规范体系 标准和制度保障体系包括数据和应用服务方面和技术标准规范及管理制度，确保智慧化工园区综合监管平台各组成部分之间，以及平台与外部系统交互能够有效衔接，规范运转。 5）统一运维体系 统一运维体系包括数据、应用服务与硬件方面的统一运维，实现运维管理工作的规范化、体系化。 6）安全保障体系 安全保障体系包括安全管理制度、安全基础设施、网络安全、主机安全、应用安全、数据安全等内容，保障数据存储、传输、访问、共享的安全。 6|工业互联网应用案例集 （2）关键要素及集成部署路径 关键要素： 依托卡奥斯工业互联网平台，建设云计算、物联网、工业大数据、工业机理模型、应用开发和微服务组件等一系列前沿技术能力，同时将化工行业知识、工艺、机理、算法等最佳实践沉淀为BaaS引擎，构建专业的化工园区操作系统（以下简称园区OS）。持续提炼、沉淀、迭代和拓展丰富平台能力，更好的赋能自身和生态合作伙伴快速构建优质的工业APP，构建园区平台生态，赋能园区和园区内企业。 工业大数据建模分析：全流程一体化的建模、训练、学习和模型发布服务，快速将业务经验转变为机理模型。 基于GIS的大数据可视化交互：拓展可视化多样性，与GIS、三维模型深度融合，实现数据快速呈现和多样交互。 基于知识图谱的智能问答和知识展示：实现结构化数据构建、非结构化数据知识抽取，实现基于用户行为、态势感知及标签画像的智能推荐、问答和全面知识展示 数据采集技术：互联网、系统日志、数据库采集 数据加工技术：数据清洗、标注、标准化 数据调度技术：分布式协调服务 数据存储技术：分布式NoSQL数据库、分布式文件存储 数据管理技术：ETL工具、主数据管理、数据建模 数据应用技术：数据挖掘、联机分析、机器学习、数据可视 集成部署路径： 整体的技术路线以工业互联网为基础，坚持边缘计算和物联网采集为基础能力，工业PaaS平台为核心能力，应用平台为关键能力的原则，分步分层推进“园区OS+工业APP”模式的技术实现。 1）以边缘计算技术、IOT物联技术、云边协同技术为核心，夯实边缘层物联和分析的基础能力。 2）OpenStack+KVM+SDN体系架构为基础构建可靠的IaaS基础设施平台。 3）以Docker容器技术、Kubernetes容器编排引擎、持续集成和持续部署技术、服务网格技术为支撑，为工业互联网应用提供可靠稳定运行环境，形成通用Paas平台。并在此基础上集成和研发包括知识图谱、大数据技术&AI技术，数字孪生技术，GIS引擎技术等形成Paas平台层核心能力。 4）以微服务架构、低代码开发技术和组件化技术为基础，以用户管理、统一授权、流程配置、消息通知、文件管理、定制调度、日志管理等为业务支撑，在应用层打造9大场景的应用标杆性。 工业互联网与化工模型深度融合，对园区管理、生产等各场景、各维度数据收集整理，重组建模，挖掘业务之间深层次关联性，通过机器学习将专家经验数据化，支持园区智慧化管理，做到提前预警、快速反馈、精准处置。 2.具体应用场景和应用模式 基于“园区OS+工业APP”的模式，聚焦安全、环保、应急、能源、产业链分析等9大场景，全面整合园区信息资源与技术平台，布局园区综合一张图、安全生产一张图、环境管理一张图、应急管理一张图、经济能源一张图，建立集安全、环保、应急救援、能效分析、封闭管理、物流跟踪、公共服务、产业链分析等多种功能于一体的信息化管理平台。推动园区信息系统和公共数据互联互通、开放共享，实现化工园区数据集中、整合、智能分析，进而逐步实现对化工园区安全、环境、能源、物流等重点防控面的智能预警与分析评价。创新“园企共建”模式，以轻量化SaaS产品赋能园区内企业，实现园区和企业数字化转型升级。 1）“智慧运营”：开展基于GIS的“综合一张图”、“安全一张图”、“环保一 张图”、“应急一张图”、“能源一张图”的建设