基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)系統(tǒng)研究

馬冬來，張文靜

（1.河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071001）

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)系統(tǒng)研究

馬冬來1，張文靜2

（1.河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071001）

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和生活質(zhì)量的逐步提高，人們對家庭及社區(qū)生活的智能化提出了更高的要求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被認(rèn)為是繼計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息技術(shù)革命，它的誕生為“智能化生活”提供了技術(shù)支持。運用物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，結(jié)合智能小區(qū)和智能家居的功能需求，設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了生活“智能化”的基本要求。

物聯(lián)網(wǎng)；智能社區(qū)；智能家居

現(xiàn)代科技的進(jìn)步，極大地提高了人們的生活水平。人們已從對居室的物理空間和裝修豪華的需求提升到更舒適更智能化的需求。物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是繼計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息技術(shù)革命[1]，其“物物”相連的技術(shù)核心為生活智能化的實現(xiàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

一、物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，IOT），簡單的說，是指“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)有兩個方面的含義：一方面，物聯(lián)網(wǎng)具備同互聯(lián)網(wǎng)一樣的所有的功能，并且在不同的物理實體之間可以相互通信；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)將虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理實體相互連接，使人類可以在超越了空間的局限性外對物理實體進(jìn)行有效的控制[2]。更深層次的理解是，第一，互聯(lián)網(wǎng)依然是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的一種延伸和擴(kuò)展；第二，相對于互聯(lián)網(wǎng)而言，物聯(lián)網(wǎng)將用戶端延伸擴(kuò)展到了不同的物體之間，使得“物物”進(jìn)行信息交換和通信。

關(guān)于“物聯(lián)網(wǎng)”到現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的定義，普遍認(rèn)同的是“物聯(lián)網(wǎng)是按照預(yù)定的協(xié)議，把互聯(lián)網(wǎng)和物體相連接，通過紅外感應(yīng)器、射頻識別（RFID）裝置、激光掃描器和全球定位系統(tǒng)等各種信息傳感設(shè)備進(jìn)行信息的通信和交換，從而實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)”。其中，物聯(lián)網(wǎng)中的“物”必須具備如下幾個條件：

（1）具有唯一的標(biāo)識；

（2）包含通信模塊以便可以進(jìn)行信息的接收和傳輸；

（3）具有CPU存儲和控制功能；

（4）遵守物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議。[3]

二、智能社區(qū)

將小區(qū)的物業(yè)管理、小區(qū)服務(wù)、安全防范及小區(qū)的公共設(shè)施利用一個高度集成的計算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)連接起來，對小區(qū)進(jìn)行最優(yōu)化的智能管理，營造安全、溫馨、自由、舒適的居家環(huán)境，這就是所謂的“智能社區(qū)”，它是物聯(lián)網(wǎng)信息時代的產(chǎn)物[4-7]。

智能社區(qū)的功能特征主要有以下幾點：（1）社區(qū)應(yīng)具備為住戶提供多種多媒體信息服務(wù)的能力；（2）社區(qū)可以提供信息化的小區(qū)服務(wù)管理，對公用設(shè)施進(jìn)行全面監(jiān)控管理，并且具備完善的安保措施；（3）社區(qū)內(nèi)的家庭住宅要有智能的生活配套服務(wù)設(shè)施，具備完善的綜合安保防災(zāi)措施；（4）住宅與社區(qū)、住宅與社會之間要具有高度的信息交互能力。[8]

三、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)

（一）物聯(lián)網(wǎng)智能社區(qū)的特點

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)指的是利用智能控制技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在服務(wù)、功能及空間上對住宅社區(qū)進(jìn)行擴(kuò)展，使其具有人性化的服務(wù)，完備的功能，智能的空間，并且可以高質(zhì)量、低成本地滿足居民的服務(wù)要求。具體來講，就是智能社區(qū)所具備的功能，既要滿足居民對高品質(zhì)生活的需求，又能提供民主、開放的環(huán)境平臺以方便人們相互間的無障礙交流以及便捷地參與經(jīng)濟(jì)、政治、文化等社會活動。

與傳統(tǒng)的智能社區(qū)相比，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)具有以下優(yōu)點[9]：

（1）基于數(shù)量眾多且分布廣泛的各種傳感器，物聯(lián)網(wǎng)智能社區(qū)可以感知并獲取社區(qū)空間的各種信息。

（2）物聯(lián)網(wǎng)智能社區(qū)的居民具有最高的對“物”的掌控水平。在物聯(lián)網(wǎng)智能社區(qū)內(nèi)，一切“物”，全部IP化，再結(jié)合基于IPV6協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)尋址技術(shù)，可以實現(xiàn)對“物”的控制、管理與跟蹤。

（3）物聯(lián)網(wǎng)智能社區(qū)更開放，更透明。居民可以隨時隨地在由門戶網(wǎng)站、電子政務(wù)、電子商務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的信息交流平臺上，提出自己的意見，闡述自己的觀點。

（4）物聯(lián)網(wǎng)智能社區(qū)可以為決策者提供更為便利的工作環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)信息交流平臺，可以將居民的訴求真實、快捷地傳遞給決策者，為決策者提供管理方法和決策依據(jù)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)智能社區(qū)的系統(tǒng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)系統(tǒng)分為設(shè)備層、應(yīng)用層和增值服務(wù)層[10]。

（1）設(shè)備層。主要由社區(qū)的電氣設(shè)備（數(shù)字照明設(shè)備、停車場管理設(shè)備，周界報警設(shè)備、攝像頭監(jiān)控設(shè)備）和智能家居系統(tǒng)的電氣設(shè)備（家庭能耗計量裝置、家庭安防設(shè)備、家庭自動化設(shè)備、家庭智能終端和可視對講終端設(shè)備等）共同組成。

（2）應(yīng)用層。由智能家居系統(tǒng)和智能社區(qū)系統(tǒng)兩部分組成。其中，智能家居系統(tǒng)指的是包括家庭娛樂、定制服務(wù)、安防聯(lián)動、場景管理等方面組成的每戶智能家居的功能單元。智能社區(qū)系統(tǒng)指的是物業(yè)管理、小區(qū)環(huán)境管理、停車場管理、安防管理及照明管理等管理任務(wù)的執(zhí)行。

（3）增值服務(wù)。其主要任務(wù)是使智能社區(qū)成為智能城市的必要功能單元，使智能城市在智能社區(qū)的支持下得到更好的建設(shè)。增值服務(wù)額提供商可以是外部的專門提供商，也可以是物業(yè)，接口由社區(qū)綜合服務(wù)器提供。

四、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居

（一）智能家居的定義

智能家居（Smart Home），又叫做智能住宅，是智能社區(qū)的核心單位。它以“住宅”為平臺，集中計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、綜合布線技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，從各個方面對家居生活進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)籌管理?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)通過各種傳感設(shè)備，對信息進(jìn)行識別、判斷、傳遞、接受和控制，利用互聯(lián)網(wǎng)連接各種安全設(shè)備和家用電器，形成集安全防護(hù)、設(shè)備控制、家庭通信等功能于一體的系統(tǒng)?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)具有實時性、及時性、無地域性和靈敏性的特點，整個系統(tǒng)主要包括下述五個部分。

（1）家庭娛樂中心：含有常用的天氣預(yù)報、信息咨詢等家庭信息，方便主人及時了解。

（2）家庭商務(wù)中心：可以讓主人足不出戶就能完成購物、支付、繳費等日常生活必需的工作。

（3）家庭醫(yī)療中心：物聯(lián)網(wǎng)中接入家用醫(yī)療器械（血壓計等），與社區(qū)醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)后，醫(yī)生可以方便及時地了解病人的身體狀況，并作出診斷。

（4）家庭安防中心：物聯(lián)網(wǎng)中接入家庭安防設(shè)備（煙霧探測器、攝像頭、紅外探測器等），主人可以不受時間、地點的限制，了解家里的安全動態(tài)。

（二）智能家居的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能家居網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的任務(wù)是將家庭網(wǎng)關(guān)與各類終端互聯(lián)，通過物聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)住戶對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測[11]。圖1是一個典型的智能家居網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，家庭服務(wù)器（家庭網(wǎng)關(guān)）是整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心設(shè)備。家庭網(wǎng)絡(luò)按照設(shè)備之間或設(shè)備與網(wǎng)關(guān)連接的介質(zhì)和協(xié)議類型，劃分為不同的網(wǎng)段，不同網(wǎng)段間的連接通過網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。如圖1左側(cè)的AV網(wǎng)，VCR、數(shù)字電視、DVD視頻設(shè)備通過1394互聯(lián)；用802.15.4或藍(lán)牙將生活網(wǎng)中的各種家用電器以無線方式與家庭網(wǎng)關(guān)相連。

家庭網(wǎng)關(guān)的主要功能是實現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)段間的連接轉(zhuǎn)換及家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接轉(zhuǎn)換，它是整個家庭網(wǎng)絡(luò)的核心。

（三）智能家居的發(fā)展趨勢

目前，智能家居的發(fā)展僅僅處于起步階段，未來的發(fā)展還有很多問題需要研究。

（1）傳感終端設(shè)備技術(shù)。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的重要部件，RFID、二維碼、傳感器等傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)需要進(jìn)一步成熟。另外，還要研發(fā)移動網(wǎng)絡(luò)（CDMA等）、寬帶等與傳感網(wǎng)絡(luò)的融合。

（2）物聯(lián)網(wǎng)智能家居體系結(jié)構(gòu)。應(yīng)建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)各個生產(chǎn)廠家的相互兼容。

（3）成熟的商業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。目前的智能家居產(chǎn)品成本相對較高，需要成熟的商業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈來推動其發(fā)展。

圖1 智能家居的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

五、結(jié)束語

繼互聯(lián)網(wǎng)之后，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)再一次改變了人類傳統(tǒng)的生產(chǎn)生活方式，為信息化水平的提高提供了新的思路。目前在我國，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還處于初級階段。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展程度取決于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展。本文針對智能社區(qū)的應(yīng)用要求，設(shè)計出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)系統(tǒng)架構(gòu)。在實際應(yīng)用中，除了智能社區(qū)的各項傳統(tǒng)功能的實現(xiàn)外，還要注重各種細(xì)節(jié)。不斷成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將會逐步完善智能社區(qū)的各項服務(wù)及系統(tǒng)功能，從而為業(yè)主提供更多貼心的服務(wù)。未來，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能社區(qū)將會迎來智能化的新紀(jì)元。

［1］蔣科，俞建峰.物聯(lián)網(wǎng)在十大重點領(lǐng)域中的應(yīng)用前景［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012（10）：81-83.

［2］趙瑞芬.關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)智能家居的初探［J］.科技信息，2010（8）：199.

［3］吳晶晶，胡艷蓉.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計［J］.軟件導(dǎo)刊，2011，10（8）：69-70.

［4］劉志紅，邢紅.智能化小區(qū)簡介［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2000（1）.

［5］尤麗華.談住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)設(shè)計［J］.陜西建筑，2006（8）.

［6］劉孝利.國外智能小區(qū)發(fā)展歷程［J］.數(shù)字社區(qū)&智能家居，2008（3）.

［7］王宗峰.小區(qū)智能化淺談［J］.中國科技信息，2005（17）.

［8］孫國兵，徐輝，瞿曉波，顧征宇.基于廣電網(wǎng)絡(luò)的智能社區(qū)建設(shè)的思考［J］.有線電視技術(shù)，2012（5）：96-99.

［9］王慧強，王振東，陳曉明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究［J］.大慶師范學(xué)院學(xué)報，2011，31（3）：1-5.

［10］朱順兵，張永剛.智慧社區(qū)與物聯(lián)網(wǎng)智能家居［J］.智能建筑與城市信息，2012（12）：53-57.

［11］張巍巍.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家庭應(yīng)用研究［D］.西北工業(yè)大學(xué)，2006.

On the Intelligent Community Systembased on EPC System Network

MA Dong-lai1，ZHANG Wen-jing2
（1.Hebei Software Institute，Hebei Baoding 071000，China; 2.College of Information Science&Technology，Agricultural University of Hebei，Hebei Baoding 071001，China）

Withthe development of informationtechnology andthe quality oflife，people put forward higher requirements of intelligent family and communitylife.The EPC SystemNetworktechnology is regarded asthethird revolution of informationtechnology followingthe computer and internet.It providestechnical support forthe birth of“intelligentlife”.Combined withthe core of the EPC SystemNetworktechnology andthe functional requirements of the intelligent community and home，asystembased on an EPC systemnetwork of intelligent community is designed，realizingthe basic requirements of intelligentlife.

EPC system network;intelligent community; intelligent home

TP393

A

1673-2022（2014）01-0063-04

2013－11－12

2012年度保定市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目（12ZG004）

馬冬來（1981-），男，回族，河北保定人，講師，碩士，主要從事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究；張文靜（1981-），女，河北邯鄲人，講師，碩士，研究方向為人工智能。