引言：卡奧斯化智物聯科技（青島）有限公司成立于2017年，是海爾數字科技（青島）有限公司全資子公司，公司運營的海智化云平臺是卡奧斯旗下化工行業工業互聯網平臺，也是全國領先的化工行業綜合性服務平臺。卡奧斯化智物聯始終堅持化工行業工業互聯網平臺技術的研發、應用和推廣，旨在構建以市場為導向的綠色化工技術創新體系，為政府、化工園區、化工企業數字化轉型提供定制服務。
“雙碳”背景下，化石能源有被逐步替代的趨勢，石油化工行業正面臨著前所未有的轉型壓力，國內外石化企業都已將“數字化轉型”作為企業的重要戰略之一，發展工業互聯網平臺成為了越來越多化工園區、石化企業的必然選擇。
一、項目概況
基于工業互聯網平臺，為化工園區量身定制智慧化工園區整體解決方案，推出智慧化工園區管理平臺，平臺從園區安全、環保、環境、能源、應急、管理等多方面入手，運用工業互聯網技術手段，融入智慧化工園區的各個環節當中,解決化工園區和企業不同場景需求，為化工園區和園區內企業數字化賦能，打造一個安全、便捷、高效、節能、智能的數智化工產業園區。
（一）項目背景
1、政策背景
1）國家加大力度引導化工園區智慧化發展：十四五期間，中國由化工大國向化工強國轉變，化工產業發展由大到強，化工園區成為行業發展重要載體，國家大力引導化工項目退城入園，并陸續出臺政策推動智慧化工園區建設。
2）政府不斷出臺新政策，智慧園區建設標準不斷提升：近年來《智慧化工園區建設指南》、《化工園區建設標準和認定管理辦法（試行）》、《化工園區安全風險智能化管控平臺建設指南》等政策指南的頒布，對化工園區建設提出了更高的要求和標準。
3）化工園區由規范化發展階段轉變為高質量發展階段：以“六個一體化”為園區發展理念，持續提升園區的綠色化、智能化、集約化及智慧化發展水平，提高園區的運營管理能力。
4）工業互聯網賦能化工園區高質量發展：黨的二十大報告指出，要加快發展數字經濟，打造具有國際競爭力的數字產業集群。工業互聯網與化工園區相結合既是推動園區數字化轉型新引擎，又是產業數字化新基礎設施，以更強更優的產業供給更好滿足“千人千面”的消費需求，持續提升用戶體驗。
2、研發背景
現在大多數化工園區搭建的智慧管理平臺只是堆砌滿足園區管理當下需求的場景應用，一旦政策變化要求新應用場景的開發，園區方需要付出高昂的改造成本甚至面臨推倒重建的情況，同時園區內的企業數字化轉型困難成本過高。
卡奧斯化智物聯結合卡奧斯工業互聯網平臺與化工園區實際需求和痛點，通過“園區OS+工業APP”模式打造新一代智慧化工園區管理平臺，實現“工業互聯網+智慧化工園區”的結合：該模式為化工園區打造專業的操作系統（園區OS），園區方不再重復建設，通過"專業操作系統（園區OS）+定制化模塊/應用場景（工業APP）"模式探索支持行業共性+快速標準化的實施方式，探索化工園區數字化轉型新路徑。既能避免園區高成本重復建設，又能一平臺解決園區及園區內企業數字化轉型需求，持續打造先進可靠、安全綠色、集約高效的智慧化工園區。
（二）項目簡介
以云計算、物聯網、大數據分析、移動應用等新一代信息技術為支撐，基于卡奧斯工業互聯網平臺以“工業互聯網平臺+園區”為升級方向，通過“園區OS+工業APP”模式為化工園區打造新一代智慧化工園區管理平臺，聚焦運營、安全、環保、應急、能源、封閉化管理、辦公、循環產業等9大場景，整合園區多種業務場景于一體化管理平臺。通過將園區、園區內企業各類數據的全面集成和數字協同聯動，解決園區安全風險防控能力較低、園區管理和服務效能和水平較低、數據量大利用率低、產業規劃弱集群效應不強、招商缺乏依據等核心痛點問題。數智結合驅動園區管理方式創新，以“一張圖”的管理形式實現園區“全感知”、“全連接”、“全場景”，全面升級園區管理體系，形成可視化、立體化、敏捷化的管理體系，提升園區運營、監管效能。通過工業互聯網平臺實現“監管+服務”雙向推進，創新“園企共建”模式，園區和園區內的企業共享平臺資源，平臺為企業提供SaaS化軟件服務，解決園區與企業系統孤立、企業數字化轉型成本高等問題，提升園區內企業數字化水平發展，使企業獲得“拎包入住”的軟服務。勝坨化工產業園智慧園區工業互聯網平臺的建設實現“工業互聯網+智慧化工園區”的能力結合，助推園區數字化轉型升級，持續賦能園區高端化、智能化、綠色化發展，助力實現園區經濟質的有效提升與量的合理增長。
多模塊：搭建基于工業互聯網的安全、環保、應急、封閉化、能源、公共服務和循環產業等一體化智慧園區運營平臺。
智能化：基于云計算、物聯網、大數據、AI場景化等新一代信息技術全方面降低人力監管投入，提高園區智能化水平。
可靠高效：加強政策引導，助力企業技術改造，做深做透產業分析，助力企業產業優化轉型，打造先進可靠、集約高效的智慧化工園區
（三）項目目標
結合卡奧斯工業互聯網平臺與化工園區實際建設智慧化工園區，實現工業互聯網+智慧化工園區的能力，運用新一代信息技術全方面提高化工園區智能化水平，打造先進可靠、安全綠色、集約高效的智慧化工園區。
從園區管理者角度：在 IT基礎設施建立基礎上，進一步促進園區信息化建設，提升安全環保監管水平，提升園區管理效率，借助信息化手段園區創新服務模式提升服務能力，利用信息化平臺擴大園區的招商宣傳，增強園區品牌影響力。
從園區入駐企業角度：通過數字化轉型提高企業競爭力，特別是提高管理與生產效率，園區與企業信息共享有效互動提升整個園區產業的核心競爭力，為園區及企業創造更大的經濟效益。
二、項目實施概況
充分依托于云計算、互聯網、物聯網、大數據分析、移動應用等最新的 IT前沿技術和設計理念，聚焦園區數據量大、利用率低、安環監管難、產業規劃弱、信息孤立等痛點，全面整合園區業務數據，基于GIS+大數據分析，多維數據融合，對平臺既有海量數據進行全方位、多維度處理，圍繞安全、環保、應急、能源、產業鏈等場景建設化工園區工業互聯網平臺。
（一）項目總體架構和主要內容
（1）平臺實施架構
搭建基于工業互聯網的安全、環保、應急、封閉化、能源、公共服務和產業分析等一體化智慧園區運營平臺。基于“園區OS+工業APP”的模式，聚焦安全、環保、應急、能源、循環等9大場景，全面整合園區信息資源與技術平臺，布局園區綜合一張圖、安全生產一張圖、環境管理一張圖、應急管理一張圖、經濟能源一張圖，將安全、環保、應急救援、能效分析、封閉管理、物流跟蹤、公共服務、產業鏈分析等多種業務集成于單一平臺，全面整合園區信息資源與技術平臺，將大數據與GIS、物聯網等技術融合，通過數據可視化方式管控全局、實時監測，實現園區智慧化管理與高效運營。創新“園企共建”模式，以輕量化SaaS產品賦能園區內企業，實現園區和企業數字化轉型升級。
1）園區OS-通用PaaS層
基礎層是將計算資源、存儲資源、網絡資源等物理資源進行整合，按照云服務模式和云架構建立共享資源池，形成可按需動態擴展的高性能計算環境、大容量存儲環境。本項目建設基于政務云平臺基礎設施的建設，充分利用現有基礎，根據需要補充前置機、防火墻等必要設備，滿足海量數據存儲、信息共享查詢需要。
2）園區OS-BaaS層
BaaS層包含化工行業產業體系的工藝技術、運營管理、行業知識與模型等可重復使用的數字化基本單元，具有獨立性、通用性和可移植性。還包括知識組件、工具組件和應用組件等組件類型，知識組件是指數據集、知識圖譜、規則模型等可用于深度挖掘開發的數據知識資源，工具組件是指圖深度學習推理、領域知識規則推理、統計推理引擎等認知計算工具資源，應用組件是指應用中間件、標準化產品如工業 APP、系統集成解決方案等數字化服務資源。
3）應用層
應用層是以友好的界面為客戶提供所需業務所需的各項應用軟件和服務。應用層直接面向客戶需求，向園區和企業客戶提供安全、環保、應急等場景下的應用。工業APP是一個低內聚松耦合的應用，旨在解決具體的業務場景問題，通過工業APP的組裝和組合，能夠快速高效的解決園區和企業監管、服務的問題。
4）標準規范體系
標準和制度保障體系包括數據和應用服務方面和技術標準規范及管理制度，確保智慧化工園區綜合監管平臺各組成部分之間，以及平臺與外部系統交互能夠有效銜接，規范運轉。
5）統一運維體系
統一運維體系包括數據、應用服務與硬件方面的統一運維，實現運維管理工作的規范化、體系化。
6）安全保障體系
安全保障體系包括安全管理制度、安全基礎設施、網絡安全、主機安全、應用安全、數據安全等內容，保障數據存儲、傳輸、訪問、共享的安全。
圖1 智慧化工園區管理平臺功能結構
（2）關鍵要素及集成部署路徑
關鍵要素：
依托卡奧斯工業互聯網平臺，建設云計算、物聯網、工業大數據、工業機理模型、應用開發和微服務組件等一系列前沿技術能力，同時將化工行業知識、工藝、機理、算法等最佳實踐沉淀為BaaS引擎，構建專業的化工園區操作系統（以下簡稱園區OS）。持續提煉、沉淀、迭代和拓展豐富平臺能力，更好的賦能自身和生態合作伙伴快速構建優質的工業APP，構建園區平臺生態，賦能園區和園區內企業。
工業大數據建模分析：全流程一體化的建模、訓練、學習和模型發布服務，快速將業務經驗轉變為機理模型。
基于GIS的大數據可視化交互：拓展可視化多樣性，與GIS、三維模型深度融合，實現數據快速呈現和多樣交互。
基于知識圖譜的智能問答和知識展示：實現結構化數據構建、非結構化數據知識抽取，實現基于用戶行為、態勢感知及標簽畫像的智能推薦、問答和全面知識展示
數據采集技術：互聯網、系統日志、數據庫采集
數據加工技術：數據清洗、標注、標準化
數據調度技術：分布式協調服務
數據存儲技術：分布式NoSQL數據庫、分布式文件存儲
數據管理技術：ETL工具、主數據管理、數據建模
數據應用技術：數據挖掘、聯機分析、機器學習、數據可視
集成部署路徑：
整體的技術路線以工業互聯網為基礎，堅持邊緣計算和物聯網采集為基礎能力，工業PaaS平臺為核心能力，應用平臺為關鍵能力的原則，分步分層推進“園區OS+工業APP”模式的技術實現。
1）以邊緣計算技術、IOT物聯技術、云邊協同技術為核心，夯實邊緣層物聯和分析的基礎能力。
2）OpenStack+KVM+SDN體系架構為基礎構建可靠的IaaS基礎設施平臺。
3）以Docker容器技術、Kubernetes容器編排引擎、持續集成和持續部署技術、服務網格技術為支撐，為工業互聯網應用提供可靠穩定運行環境，形成通用Paas平臺。并在此基礎上集成和研發包括知識圖譜、大數據技術&AI技術，數字孿生技術，GIS引擎技術等形成Paas平臺層核心能力。
4）以微服務架構、低代碼開發技術和組件化技術為基礎，以用戶管理、統一授權、流程配置、消息通知、文件管理、定制調度、日志管理等為業務支撐，在應用層打造9大場景的應用標桿性。
工業互聯網與化工模型深度融合，對園區管理、生產等各場景、各維度數據收集整理，重組建模，挖掘業務之間深層次關聯性，通過機器學習將專家經驗數據化，支持園區智慧化管理，做到提前預警、快速反饋、精準處置。
（二）具體應用場景和應用模式
基于“園區OS+工業APP”的模式，聚焦安全、環保、應急、能源、產業鏈分析等9大場景，全面整合園區信息資源與技術平臺，布局園區綜合一張圖、安全生產一張圖、環境管理一張圖、應急管理一張圖、經濟能源一張圖，建立集安全、環保、應急救援、能效分析、封閉管理、物流跟蹤、公共服務、產業鏈分析等多種功能于一體的信息化管理平臺。推動園區信息系統和公共數據互聯互通、開放共享，實現化工園區數據集中、整合、智能分析，進而逐步實現對化工園區安全、環境、能源、物流等重點防控面的智能預警與分析評價。創新“園企共建”模式，以輕量化SaaS產品賦能園區內企業，實現園區和企業數字化轉型升級。
1）“智慧運營”：開展基于 GIS的“綜合一張圖”、“安全一張圖”、“環保一張圖”、“應急一張圖”、“能源一張圖”的建設，對園區內的危化品信息、污染源信息、經濟能源消耗信息、設備運行信息、安全巡檢問題等動態更新比對，及時發現異常變化指標，識別可能潛在的安全環保隱患。
2）“智慧安全”：建設化工園區的安全風險數據模型與分級評估管理，圍繞“人機環物”（人的不安全因素、機器的不安全因素、環境的不安全因素、物料的不安全因素）四方面要素，實現安全風險動態感知、事故隱患即時告警，實現安全生產的智能監管全覆蓋；通過大數據分析和云計算準確識別安全隱患并及時采取對應的減害措施，實現安全生產的業務全過程閉環式安全管理。
3）“封閉化管理”：對化工園區關鍵卡口、企業廠區周界、人員軌跡、建筑物的關鍵區域（危化品存儲、重要設施等）進行全方位管控，實現全態感知、全域監控。端到端識別。在第一時間、第一現場發現問題、解決問題。
4）“智慧應急”：針對公共安全事件的事前預防、事發應對、事中處置和善后管理過程，構建橫向互聯縱向貫通的應急體系；實現信息采集網格化、預案管理數字化、預測預警智能化、聯動指揮精準化、多方會議視頻化。
5）“智慧環保”：構建全面的園區環境綜合監控網絡和監管信息系統，實現實時環境監測動態數據變化；科學安排危險區域生產和生活設施的合理避讓，全面準確掌握環境質量變化趨勢、污染源狀況、環境風險等。
6）“智慧能源”：實現園區能源采集監控、能源統計分析、以及能效分析與優化，推動園區分布式能源應用，構建能源管理的智慧化、數字化、可視化的應用體系；為園區能源科學調度、合理規劃能源供應，優化能源配置提供依據，實現園區能源的精細化管理。
7）“智慧管廊”：建設園區公共管廊管理平臺，實現對園區公共管廊基礎設施信息管理、管監測監控設備管理、監測預警分析處置管理、管廊日常巡檢及問題處理跟蹤管理等，實現園區公共管廊管理數字化、可視化，全面提升園區公共管廊日常運維及綜合監管服務效率。
8） "智慧服務"： 智慧辦公服務為園區和企業提供相關政策解讀、通知公告、服務指南、事項辦理、政企互通、結果公示、行業資訊、培訓交流等相關服務，滿足園區做好為企業提供相關服務的工作和企業繼續生存、發展、壯大的需求。
9.）"循環產業"： 依托工業互聯網平臺提供的數據采集、交換和分析及數據可視化展示服務，掌握園區基本情況；有針對性地開展招商服務和園區產業生態建設，引進園區重點產業發展所需要的配套資源，優化園區產業結構。
（三）核心技術及技術路線
依托卡奧斯工業互聯網平臺，建設云計算、物聯網、工業大數據、工業機理模型、應用開發和微服務組件等一系列前沿技術能力，同時將化工行業知識、工藝、機理、算法等最佳實踐沉淀為BaaS引擎，構建專業的化工園區操作系統（以下簡稱園區OS）。持續提煉、沉淀、迭代和拓展豐富平臺能力，更好的賦能自身和生態合作伙伴快速構建優質的工業APP，構建園區平臺生態，賦能園區和園區內企業。
整體的技術路線以工業互聯網為基礎，堅持邊緣計算和物聯網采集為基礎能力，工業PaaS平臺為核心能力，應用平臺為關鍵能力的原則，分步分層推進“園區OS+工業APP”模式的技術實現。
1）以邊緣計算技術、IOT物聯技術、云邊協同技術為核心，夯實邊緣層物聯和分析的基礎能力。
2）OpenStack+KVM+SDN體系架構為基礎構建可靠的IaaS基礎設施平臺。
3）以Docker容器技術、Kubernetes容器編排引擎、持續集成和持續部署技術、服務網格技術為支撐，為工業互聯網應用提供可靠穩定運行環境，形成通用Paas平臺。并在此基礎上集成和研發包括知識圖譜、大數據技術&AI技術，數字孿生技術，GIS引擎技術等形成Paas平臺層核心能力。
4）以微服務架構、低代碼開發技術和組件化技術為基礎，以用戶管理、統一授權、流程配置、消息通知、文件管理、定制調度、日志管理等為業務支撐，在應用層打造9大場景的應用標桿性。
三、下一步實施計劃
1. 完善提升智慧園區大數據應用工作
匯聚園區現有安全生產、環境保護、應急管理、能源利用、封閉管理、物流運輸等各業務系統的相關數據，根據園區決策需要，將實時監測數據、靜態數據、業務數據、研判分析數據等集中展示，利用大數據技術進行建模綜合計算，輔助園區進行科學決策。構建園區和企業安全生產指數預警模型，結合企業安全標準化情況、兩重點一重大情況、風險隱患信息、物聯網動態監測數據、執法檢查相關數據等實際要素，動態監測園區內安全生產態勢。根據園區基礎設施、企業效益、園區產能、環保、產業鏈、物聯網動態監測數據等相關因素研發園區發展指數，衡量園區和企業的綜合質量。
2. 完善園區工業互聯網平臺
基于卡奧斯工業互聯網平臺，打造園區OS，為園區和企業提供工業互聯網軟件與應用訂閱、安裝、運行與上架銷售等服務的增值分享生態平臺。通過園區工業互聯網平臺，園區和企業可以快速高效的瀏覽、獲取、使用工業軟件，豐富的工業軟件幫助企業達到、降低生產成本、優化排產效率、穩定安全生產的效果。另外通過園區工業互聯網平臺提供的強大的組件，第三方服務企業和園區內有相應研發能力的企業可以基于平臺開發相應的應用軟件，更好的服務園區和企業的管理。
3. 持續推進智慧園區建設工作
智慧化工園區內涵豐富，不是簡單的軟硬件堆積，不可能一步到位，下一步還要深入思考智慧化工園區的核心內容，重點考慮系統的協同集成、信息的交互共享、資源的優化配置以及智慧化工園區的經濟效益和社會效益。智慧園區建設需要聚焦安全生產、環保保護和封閉化管理等功能板塊，同時融入智慧消防功能板塊，提高各功能板塊實際利用能力，做到各子平臺既能參與到日常管理，提高精細化管理水平，又能在應急狀態下發揮指揮調度作用。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
（1）工業互聯網+新技術
充分依托于云計算、互聯網、物聯網、大數據分析、移動應用等最新的 IT前沿技術和設計理念，聚焦園區數據量大、利用率低、安環監管難、產業規劃弱、信息孤立等痛點，全面整合園區業務數據，基于GIS+大數據分析，多維數據融合，對平臺既有海量數據進行全方位、多維度處理，圍繞安全、環保、應急、能源、產業鏈等場景建設具有工業互聯網特性的智慧化工園區解決方案。
依托卡奧斯工業互聯網平臺，建設云計算、物聯網、工業大數據、工業機理模型、應用開發和微服務組件等一系列前沿技術能力，同時將化工行業知識、工藝、機理、算法等最佳實踐沉淀為BaaS引擎，構建專業的化工園區操作系統。
（2）創新“園區OS+工業APP”模式
“園區OS+工業APP”模式打造的智慧化工園區管理平臺。在平臺之上建設智慧運營、智慧安全、智慧環保、智慧能源、智慧應急、封閉化管理、智慧服務、產業分析等9大應用場景，借助園區OS底層基座能力部署運行工業APP，依托平臺上優質的工業App，同時滿足政府部門對于企業的監管需求，融入企業自身管理需求，提升化工園區安全、環保、應急、監管、處置等能力水平和效率。
1）園區OS：作為建設智慧化工園區的平臺底座，園區OS具備強大的底座能力，為應用場景的優化和創新提供了通用開放的開發環境，又具有豐富的生態兼容性。園區OS包括容器管理、開發運維一體化、設備物聯、工業大數據、工業機理模型、數字孿生體、知識圖譜、工業智能等能力，向上能夠支撐業務應用，向下能對資源進行調度和管理，為園區及企業賦能。
2）工業APP：借助園區OS的通用開發環境，結合園區和園區內企業實際應用場景，快速響應開發適應不同場景的工業APP，為園區和企業提供SaaS服務。部署在園區OS上的工業APP可自由組件，增強了平臺的柔性，為園區和企業提供海量選擇，實現靈活組裝和快速部署，滿足不同園區個性化應用的需求，低成本滿足園區內企業數字化轉型需求。
（3）打造數據管理中心
基于“園區OS+工業APP”模式建設智慧化工園區管理平臺，打造智慧園區的大數據管理中心，建立數據交換共享、更新維護等標準規范與機制，實現各部門數據的統一接入、統一存儲、統一管理、統一共享，打破各部門間的數據孤島與信息壁壘，確保數據的安全、真實、有效，為業務的管理提供數據支撐。
（4）創新“園企共建”模式
平臺創建“園企共建”新模式，聚焦園區和企業共性需求，實現園區、企業協同聯動，促進園區、企業協同發展。園企共用平臺資源，同時為園區和園區內企業提供全方位的云服務，為企業提供SaaS化軟件服務，節約企業軟件建設成本，提升企業智能化水平，打通園區、企業數據孤島，數據實時共享，降低企業數據上報成本，提升園區監管實時性和效率，使園區和企業之間的聯接更加緊密，創建服務型園區真正實現園區及企業人、事、物統一管理。
（5）產業布局高質量發展，招商引資精準力度提升
平臺通過建設園區產業發展分析、產業知識圖譜等模塊，分析園區產業結構合理性、園區企業產業鏈接緊密性、產業創新性等指標分析，實現對化工園區產業發展規劃、產業鏈優化，幫助園區精準招商提升園區入園率，高價值，高產值，強耦合發展。
（6） 底層數據集成加速，協同管理效率大幅度提升
園區工業互聯網平臺的建設使底層數據集成能力加速，園區通過云邊端一體化管理平臺實現數據統籌與管理，橫向集成園區內部不同系統，縱向實現上級政府-園區-企業三級貫通，對接上級山東省智慧化工綜合管理平臺和下級企業，大幅度提升協同管理效率。
（7）建設“低碳”園區，打造園區綠色產業鏈
平臺圍繞能源管控、環境管控等領域實現園區能源的精細化管理，全面準確掌握環境質量變化趨勢、污染源狀況、環境風險等，支撐綠色園區發展建設，加大“低碳”園區建設力度，助力打造園區綠色產業鏈。
2. 實施效果
（1）對園區安全監控，通過重大危險源、重點生產工藝、重點危險品以及園區所有罐區的自動化AI監控，實現預警事件的秒級響應及風險事件的快速閉環。有效的提高了園區安全生產的效果，園區安全應急處置能力提升，安全應急事故管理從事后報警單方處理轉變為事前預警、多方協同，安全風險管控能力提升50%，應急指揮效率提升50%，安全巡檢效率提升45%
（2）對園區環保全方位監控，大氣質量監測、有毒有害氣體監測及報警以及對污水口監控及危險源的管理，增加了園區污染源追溯能力，環保管控能力提升30%。
（3）解放人力，人工投入較原先降低45%。提升園區應急指揮能力，通過視頻聯動、煙感火警的AI識別，以及發生事故后的緊急救援措施，節省了人員投入的基礎上加強了“平”“戰”結合以平為主的理念，應急指揮效率提升50%，安全巡檢效率提升45%。
（4）對園區產業布局提供科學指導，從無序規劃、產業孤立轉變為精準分析、產業協同，實現園區內產業關聯度提高10%以上。打通園區產業鏈，提升園區賦能企業的能力，通過產業協同分析快速對市場進行相應，提高園區整體的經濟效益。
（5）通過園企共建搭建SaaS化服務，從園企分離、資源不協同轉變為園企共建、共同轉型，提高園區內化工企業智能化水平，加快園區內企業數字化轉型，園區內化工企業智能化轉型成本降低50%。