物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能小區(qū)的應(yīng)用

王 娟（中國建筑設(shè)計(jì)研究院建筑節(jié)能與新能源工程中心，北京 100044）

1 引言

目前，國內(nèi)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)并不是很多，但并不是沒有。早在上世紀(jì)90年代，國內(nèi)就已經(jīng)提出傳感網(wǎng)，并且開始研究應(yīng)用，但由于環(huán)境、技術(shù)等因素，傳感網(wǎng)一直處于一個(gè)“潛發(fā)期”。而傳感網(wǎng)就是我們現(xiàn)在所說的物聯(lián)網(wǎng)，傳感網(wǎng)經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展歷程，無論是技術(shù)還是環(huán)境都已經(jīng)具備條件，已開始在部分行業(yè)應(yīng)用起來。

物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)把我們的生活擬人化了，萬物成了人的同類。在這個(gè)物物相聯(lián)的世界中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)生活設(shè)施的智能化需求日趨強(qiáng)烈下，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能小區(qū)為全方位地實(shí)現(xiàn)小區(qū)的智能化提供了新思路。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能小區(qū)應(yīng)用

通常我們把城市中的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域、統(tǒng)一管理、特征相似的住宅樓群構(gòu)成的住宅小區(qū)實(shí)施的建筑智能化，稱為智能小區(qū)。智能小區(qū)是中國特有國情的產(chǎn)物。智能小區(qū)與公共建筑中的智能建筑的主要區(qū)別是，智能小區(qū)強(qiáng)調(diào)住宅單元個(gè)體，側(cè)重物業(yè)管理功能。該智能小區(qū)包含有以下系統(tǒng)：安全防范系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、電話交換機(jī)系統(tǒng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)接入、樓宇對(duì)講系統(tǒng)、自動(dòng)抄表系統(tǒng)、小區(qū)能源管理系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、小區(qū)電子商務(wù)系統(tǒng)等，少數(shù)智能小區(qū)的高層項(xiàng)目、會(huì)所、運(yùn)動(dòng)中心還應(yīng)用了樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)。

真正意義的智能小區(qū)是小區(qū)中由單元到單個(gè)住宅，均應(yīng)安裝智能管理終端，這樣智能小區(qū)的功能才得以有效運(yùn)用。而應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在智能小區(qū)中將兩者結(jié)合起來的一種方式。下面主要闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能小區(qū)的周界安防系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)這三個(gè)主要系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)周界安防系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)周界安防系統(tǒng)是一套通過在防護(hù)區(qū)域布設(shè)多個(gè)或多種探測器，探測器自治組網(wǎng)、協(xié)同感知，達(dá)到理想探測效果的防入侵系統(tǒng)。系統(tǒng)可有效記錄和識(shí)別各種入侵方式，并加以區(qū)分。報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)立即聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，值班人員可迅速直觀地看到現(xiàn)場的實(shí)際情況。具體方案如下：

如圖1所示，物聯(lián)網(wǎng)周界安防系統(tǒng)也稱作“虛擬圍欄”，顧名思義就是在空曠地面，利用振動(dòng)傳感器陣列，借助數(shù)字信號(hào)處理的算法，在地面虛擬出兩條“不可見的圍欄”，如圖中兩根“紅線”。要求在紅線外無論是人的行走、汽車的運(yùn)行、建筑工地的打樁機(jī)等都不會(huì)產(chǎn)生誤警；相反在兩根紅線之間人行走或穿越虛擬圍欄報(bào)警區(qū)時(shí)，要進(jìn)行報(bào)警。在小區(qū)外圍設(shè)置虛擬圍欄。

根據(jù)國內(nèi)外邊界安防的相關(guān)規(guī)定，“虛擬圍欄”地埋探測的報(bào)警區(qū)域?qū)挾茸詈迷?m左右，3m的寬度能夠保證入侵人員無論以何種方法在穿越報(bào)警區(qū)域時(shí)都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，從而保證系統(tǒng)的有效性。

2）主要設(shè)備簡介

多節(jié)點(diǎn)復(fù)合探測器（如圖2所示）：主要用于檢測地面及圍欄上的入侵和非入侵行為，可檢測目標(biāo)包括人員、動(dòng)物、車輛等。其優(yōu)點(diǎn)是安裝方便，靈敏度高，可靠性高，可作為振動(dòng)傳感器陣列。

根據(jù)具體應(yīng)用模式，多節(jié)點(diǎn)復(fù)合探測器可分為多種類型，由探頭和控制盒組成，之間采用1～ 5m（根據(jù)實(shí)際安裝現(xiàn)場不同）長的屏蔽線纜連接。探頭、線纜及控制盒均采用防水設(shè)計(jì)，金屬外殼加工，充分保證系統(tǒng)的可靠性。

2.2 智能停車管理系統(tǒng)

1）系統(tǒng)簡介

智能停車管理系統(tǒng)是基于RFID技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)，可以為車輛的通行提供獨(dú)立、不間斷的系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的方便管理。具有可靠性高、識(shí)別率高、安裝維護(hù)簡便等特點(diǎn)，無須人工干預(yù)，自動(dòng)完成一系列現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、比較和開關(guān)閘控制工作等。節(jié)省人力，提高工作效率，減少人為干預(yù)。

陳留是個(gè)搞笑高手，只要有他的地方，就有歡聲笑語。他和易非是在一次朋友的生日聚會(huì)上認(rèn)識(shí)的，當(dāng)時(shí)K歌，她正獨(dú)自霸著麥克風(fēng)，他主動(dòng)跟她合唱了一首，他說他也喜歡周董的歌，后來就聊上了，卻發(fā)現(xiàn)除了歌曲，他們還有更多共同的愛好。比如說，他也喜歡曹操。

該系統(tǒng)包括智能停車場系統(tǒng)、出入口智能管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

智能停車場系統(tǒng)主要由無線車位檢測器、無線車位中繼器和無線車位接收主機(jī)組成。無線車位探測器布設(shè)在停車場內(nèi)劃定的車位上，該探測器中安裝數(shù)字式磁敏傳感器，周期性地采集該車位處的磁場分布情況，并與之前設(shè)定的背景磁場（車位上沒有停車時(shí)）進(jìn)行比較，通過分析差值及其變化情況來判決該車位是否停有車輛。車位信息通過無線鏈路發(fā)送到無線車位中繼器，最后數(shù)據(jù)經(jīng)無線中繼器轉(zhuǎn)發(fā)到接收主機(jī)，與停車管理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)完成停車場的管理。

出入口智能車輛識(shí)別系統(tǒng)主要由電子車牌（即電子標(biāo)簽）、讀寫器、天線等組成。電子標(biāo)簽內(nèi)記載所標(biāo)識(shí)車輛在管理部門登記在冊的合法編號(hào)，通過系統(tǒng)軟件可以對(duì)每個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行授權(quán)，以鑒別該車輛是否有權(quán)通過。智能 RFID 讀寫器在車輛經(jīng)過的出入口安裝，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)天線發(fā)射信號(hào)或接收天線返回的信號(hào)，分析處理電子車牌數(shù)據(jù)，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)中。射頻天線用來發(fā)射無線信號(hào)激活電子車牌，同時(shí)接收電子車牌反饋的無線射頻信號(hào)，并將這些信號(hào)傳送給讀寫器。

數(shù)據(jù)采集部分包括發(fā)卡、數(shù)據(jù)采集和記錄查詢。通過發(fā)卡裝置讀取電子車牌的數(shù)據(jù)信息并上傳至控制系統(tǒng)，通過軟件對(duì)該電子車牌進(jìn)行授權(quán)。完成信息錄入后，將電子車牌固定在車身或粘貼于車窗玻璃。

數(shù)據(jù)采集：車輛通過時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集電子車牌內(nèi)數(shù)據(jù)，進(jìn)行登記，判斷等。當(dāng)合法車輛出入時(shí)，系統(tǒng)通過判斷，打開自動(dòng)道閘，使車輛可以自由通過。同時(shí)系統(tǒng)會(huì)記錄車輛出入時(shí)間。只有當(dāng)標(biāo)簽出現(xiàn)損壞時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示，工作人員予以換卡即可；當(dāng)非法車輛出入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)道閘不會(huì)打開。記錄查詢根據(jù)時(shí)間，車輛信息等多方位的組合條件，查詢車輛通行的數(shù)據(jù)，滿足管理上的需求。

2）主要設(shè)備簡介

存在型車輛檢測器（如圖5所示）可以提供實(shí)時(shí)的車輛存在信息，當(dāng)車輛存在時(shí)接收器對(duì)應(yīng)通道輸出0V低電平，當(dāng)無車輛存在時(shí)接收器對(duì)應(yīng)車道輸出12V高電平，和原有的線圈檢測器完全兼容，并最大能支持24個(gè)通道。

2.3 智能家居系統(tǒng)

1）智能家用電器

物聯(lián)網(wǎng)的使用無處不在，小到家用電器，大到機(jī)構(gòu)和企業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)已開始應(yīng)用到冰箱、洗衣機(jī)等一些家電中。用戶家電通過射頻接收器，讀取用戶放入或者使用的用品上的電子標(biāo)簽，然后記錄使用情況。例如：智能冰箱能自動(dòng)提示用戶冰箱中的哪些食品快用完需要購買，然后通過信息處理和控制中心將周邊商店、品牌和相應(yīng)設(shè)施推薦給用戶，并告知商店位置和客流量，價(jià)格等信息。同時(shí)該網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施能通過中心對(duì)社區(qū)有共同喜好的人群建立討論區(qū)，對(duì)不同品牌不同用品進(jìn)行評(píng)價(jià)，方便用戶的選擇。

另外，將家電安裝無線傳感裝置連接到傳感器網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)中，能實(shí)現(xiàn)家電的遠(yuǎn)程控制。例如，在下班回家之前，在辦公室對(duì)空調(diào)，廚具等設(shè)備啟動(dòng)使用，當(dāng)我們回家時(shí)候，屋內(nèi)已經(jīng)達(dá)到一個(gè)適宜的溫度，同時(shí)廚具設(shè)施已經(jīng)為我們準(zhǔn)備好了餐食。當(dāng)家里有寶寶或者老人的時(shí)候，攝像機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控能讓我們從幾公里或者幾十公里之外，了解到他們在家的情況。

2010年以來，隨著海爾推出物聯(lián)網(wǎng)冰箱、小天鵝推出物聯(lián)網(wǎng)洗衣機(jī)以及美的在世博會(huì)上展示全套的物聯(lián)網(wǎng)家電產(chǎn)品，家電的智能化熱潮正悄然襲來，家電產(chǎn)品步入了智能化時(shí)代。去年4月底，中國輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用委員會(huì)也宣布成立，其將面向家電等輕工產(chǎn)品領(lǐng)域提供產(chǎn)品智能化的嵌入式技術(shù)研究、交流以及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。一系列的智能家電產(chǎn)品正在成為市場新的熱點(diǎn)，受到消費(fèi)者的關(guān)注。

2）智能醫(yī)療

通過給家里的體弱老人攜帶便捷的身體檢測系統(tǒng)，由微型傳感芯片組成的檢測系統(tǒng)可以隨時(shí)提醒您休息、吃藥等保健功能，并能檢測病人的體征指標(biāo)，如體溫、脈搏、心跳、血壓等，從而能得到及時(shí)的治療，更反映出對(duì)家人的關(guān)愛。系統(tǒng)還可以與醫(yī)療機(jī)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，可根據(jù)自身情況預(yù)約體檢診療時(shí)間等。

目前比較先進(jìn)的醫(yī)院在移動(dòng)信息化的應(yīng)用方面其實(shí)已經(jīng)走到了前面。比如，可實(shí)現(xiàn)病歷信息、病人信息、病情信息等的實(shí)時(shí)記錄、傳輸與處理利用，使得在醫(yī)院內(nèi)部和醫(yī)院之間通過聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)時(shí)地、有效地共享相關(guān)信息。這一點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、專家會(huì)診、醫(yī)院轉(zhuǎn)診等過程的信息化流程可以起到很好的支撐作用，而醫(yī)療信息化的移動(dòng)信息化發(fā)展，無論是對(duì)于醫(yī)院管理、醫(yī)生診斷、護(hù)士護(hù)理，還是病人就診工作等都將創(chuàng)造極大的便利。而物聯(lián)網(wǎng)化將是移動(dòng)信息化發(fā)展的一個(gè)最優(yōu)狀態(tài)，是未來努力的一個(gè)方向。

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能家居還涉及到日常生活的諸多方面，將會(huì)使我們的生活更加美好。

3 結(jié)語

我們可根據(jù)小區(qū)具體的功能要求來合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)考慮適當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性和前瞻性，力求為用戶提供安全、舒適、高效、節(jié)能的現(xiàn)代化生活環(huán)境。

以上是本人的一些體會(huì)，敬邀同行共同探討。

［1］張公忠.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑領(lǐng)域應(yīng)用［R］.清華大學(xué)：“智能家居與數(shù)字化社區(qū)”論壇.2010.6.25.

［2］李倩.物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)起云涌引爆第三次信息技術(shù)革命[N].通信產(chǎn)業(yè)報(bào) 2010.4.19.

［3］張群.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的深度剖析［J］.通信企業(yè)管理，2010（1）.

［4］趙君.構(gòu)建基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)［J］.電信科學(xué),2010（6）: 48-52.

［5］趙海霞.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展探討［J］.中國西部科技,2010,14 （5）: 25-26.

［6］張應(yīng)福.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用［J］.通信與信息技術(shù), 2010,183（1）:50-53.