基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化小區(qū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究分析

陳蔣科 李精華

【摘要】智能化小區(qū)的建設(shè)能夠?qū)⒔ㄖ袠I(yè)推向一個完整實(shí)用的信息化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，能夠加快我國城市現(xiàn)代化建設(shè)管理體系的發(fā)展步伐能夠?qū)崿F(xiàn)對相應(yīng)的設(shè)備的自動控制，將整個小區(qū)內(nèi)的電子設(shè)備整合成一個整體，實(shí)現(xiàn)對小區(qū)整體智能化的管理，提高整個小區(qū)居民的生活環(huán)境及安全舒適度。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);智能小區(qū);軟硬件設(shè)計(jì)

伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展及日益更新，智能化小區(qū)已經(jīng)逐漸走進(jìn)人們的生活中，對人們的生活環(huán)境已經(jīng)起到一定的影響作用。無論國內(nèi)還是國外在智能化小區(qū)方面都已經(jīng)開始加大力度進(jìn)行研究，使得智能化小區(qū)在未來具有廣闊的發(fā)展空間。智能化小區(qū)使用互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、進(jìn)行優(yōu)化的綜合布線形式、與多媒體設(shè)備進(jìn)行相鏈接、能夠?qū)崿F(xiàn)對相應(yīng)的設(shè)備的自動控制，將整個小區(qū)內(nèi)的電子設(shè)備整合成一個整體，實(shí)現(xiàn)對小區(qū)整體智能化的管理，提高整個小區(qū)居民的生活環(huán)境及安全舒適度。

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心技術(shù)及技術(shù)基礎(chǔ)仍然是原有的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上對相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行了深度的挖掘和延伸擴(kuò)展，將傳感器技術(shù)的融合形成了一種具有新理念的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能夠世界上任何的物理分配一個地址然后將物與物之間通過相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行連接形成一個整體，實(shí)現(xiàn)連接體之間的數(shù)據(jù)傳遞信息共享和交流。所以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義是通過已有的射頻識別技術(shù)即RFID、傳感器設(shè)備、通信設(shè)備等按照一定的約束協(xié)議將事物與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)各物體之間數(shù)據(jù)溝通信息交流，賦予物體生命的跡象，從而實(shí)現(xiàn)了具有物體感知外接信號、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的傳遞和交流、對所有物體之間進(jìn)行智能化的管理和控制的綜合性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為三個層次：感知層感知是對事物的感知能力的一個重要組成部分，網(wǎng)絡(luò)層通過二維碼和RFID和傳感器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)之間的循環(huán)數(shù)據(jù)傳輸通過現(xiàn)有的成熟的互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng);應(yīng)用層即智能處理應(yīng)用技術(shù)部分通過云計(jì)算和數(shù)據(jù)的深入挖掘以及中間件技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對事物體的自動控制和智能化管理。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)上公認(rèn)的主要是這個三個層，最下端為感知層，中間為網(wǎng)絡(luò)層，最上端為應(yīng)用層。

感知層是整個物聯(lián)網(wǎng)體系中的―四肢及五官‖，是對外界物體實(shí)現(xiàn)識別功能以及信息的采集，設(shè)備主要包括二維碼、二維碼識別器、RFID標(biāo)簽及RFID讀寫器、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像頭等，功能主要體現(xiàn)在對外界事物的識別及信息的采集，與人體的感知器官具有相似的功能作用。

網(wǎng)絡(luò)層是整個物聯(lián)網(wǎng)的―中樞傳輸神經(jīng)系統(tǒng)，是對物聯(lián)網(wǎng)體系中的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)闹匾糠?，網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸通道主要是包括移動互聯(lián)、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以及通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)等，功能主要是體現(xiàn)在對感知層獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞，與人體的中樞神經(jīng)傳輸系統(tǒng)相似的功能作用。

應(yīng)用層是整個物聯(lián)網(wǎng)體系中的―社會分工‖，使用底層技術(shù)實(shí)現(xiàn)在行業(yè)中的應(yīng)用，針對行業(yè)的市場要求設(shè)計(jì)符合行業(yè)應(yīng)用需要的智能化產(chǎn)品，能夠?qū)⑿袠I(yè)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)完美的結(jié)合，進(jìn)行深入技術(shù)挖掘和領(lǐng)域創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)各行各業(yè)都用具自己專有利于的智能化應(yīng)用，在一個應(yīng)該用整體進(jìn)行細(xì)化分割，再將分割的技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合成一個整體，實(shí)現(xiàn)所謂的―社會分工與現(xiàn)有社會行業(yè)具有異曲同工之妙。

3、ZigBee無線通信技術(shù)

ZigBee短距離無線通信技術(shù)主要用于距離短、功耗低的應(yīng)用場景進(jìn)行設(shè)備之間數(shù)據(jù)的傳輸溝通，而且還能夠適應(yīng)要求具有一定周期規(guī)律的數(shù)據(jù)交互、間隔方式數(shù)據(jù)交互的場所環(huán)境應(yīng)用。ZigBee具有蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確的互相傳輸。ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)是通過網(wǎng)絡(luò)中唯一的協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的集結(jié)匯總，路由節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)中的路由器能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充而且路由節(jié)點(diǎn)也能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，終端節(jié)點(diǎn)用于場景的最前端實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)采集傳輸終點(diǎn)都是匯聚到網(wǎng)絡(luò)中唯一的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上再通過協(xié)調(diào)器傳送給控制器。整個在ZigBee網(wǎng)絡(luò)使用中有一點(diǎn)是特別重要的，與編寫程序一樣，都有唯一的入口點(diǎn)主函數(shù)，同一個網(wǎng)絡(luò)中要求有且僅有一個協(xié)調(diào)器設(shè)備，但是可以擁有多個甚至理論范圍內(nèi)所有的路由節(jié)點(diǎn)設(shè)備及終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

4、系統(tǒng)硬件整體架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化小區(qū)系統(tǒng)是用于實(shí)現(xiàn)對小區(qū)的智能化管理與智能化建設(shè)，提高小區(qū)物業(yè)的科學(xué)化管理，更好地為小區(qū)業(yè)主服務(wù)。智能化小區(qū)管理系統(tǒng)主要包括物業(yè)管理模塊、照明系統(tǒng)智能化控制模塊、視頻監(jiān)控模塊、物業(yè)工作人員定位模塊、門禁智能控制模塊、小區(qū)綠化灌溉模塊、對于家居天然氣濃度煙霧濃度房屋漏水等智能檢測模塊、報警模塊，多個模塊的組合成為一個整體用于實(shí)現(xiàn)小區(qū)的智能化體系。

本研究方案之間的通信采用的是以太網(wǎng)，這樣使得整個系統(tǒng)模塊之間形成了一個整體，模塊的傳輸使用自定義的私有協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，定義特有數(shù)據(jù)包和頭，并使用自定義的加密方式，對發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，每隔三十秒傳輸一次，在物業(yè)管理中心平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，同時判斷私有協(xié)議的包頭和尾是否正確，同時根據(jù)加密的密鑰進(jìn)行相應(yīng)的解密操作，將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，平臺上五秒鐘自動刷新一次，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測顯示。對于數(shù)據(jù)斷電備份的方案采用異地容災(zāi)備份方案，確保采集端發(fā)送的實(shí)時數(shù)據(jù)能夠在物業(yè)管理系統(tǒng)上實(shí)時監(jiān)測顯示。

本系統(tǒng)的基本思想是通過科學(xué)技術(shù)手段將小區(qū)內(nèi)各個結(jié)構(gòu)單元的電子設(shè)備獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行深度集成后形成一個整體，通過綜合部署線路的方式將所有設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)所有公共設(shè)備及特有設(shè)備的智能化監(jiān)控管理的結(jié)合體。建設(shè)智能化小區(qū)系統(tǒng)的宗旨是為業(yè)主居住小區(qū)提供安全可靠、舒適便捷、節(jié)能可持續(xù)發(fā)展的良好生活環(huán)境進(jìn)行服務(wù)，業(yè)主及物業(yè)管理部門都能夠得到一定的保障，提高物業(yè)的管理效率及工作質(zhì)量。

5、智能化小區(qū)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的內(nèi)在，是將深度集成的智能化小區(qū)設(shè)備連接成一個整體進(jìn)行工作的大腦，系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)都是靠軟件系統(tǒng)進(jìn)行支配的。智能化小區(qū)系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括物業(yè)綜合管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、物業(yè)工作人員定位系統(tǒng)、門禁智能控制系統(tǒng)、小區(qū)綠化灌溉系統(tǒng)、家居監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)幾個部分組成，程序設(shè)計(jì)時與硬件系統(tǒng)模塊相似，采用模塊化的設(shè)計(jì)理念。

結(jié)論：

伴隨我國科技的不斷創(chuàng)新及發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作為重要研究技術(shù)之一，使其附屬領(lǐng)域得到又一輪強(qiáng)有力的發(fā)展機(jī)遇，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化小區(qū)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)計(jì)的功能要求和性能要求，能夠提升小區(qū)住宅智能化管理與服務(wù)水平，豐富了現(xiàn)有智能化小區(qū)系統(tǒng)的技術(shù)含量及功能應(yīng)用，使智能化小區(qū)能夠從真正意義上成為智慧城市的一個點(diǎn)，然后將各個點(diǎn)之間連接成面最后實(shí)現(xiàn)智慧城市。

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作者簡介：

陳蔣科，男，1986.11，浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院，本科，畢業(yè)專業(yè)：電子信息工程，中級工程師（機(jī)電工程），研究方向：電氣自動化，新能源（電動汽車充換電站項(xiàng)目實(shí)施，設(shè)備調(diào)試維護(hù)），配網(wǎng)自動化，通信工程。