物聯網技術在智能小區的應用

王 娟（中國建筑設計研究院建筑節能與新能源工程中心，北京 100044）

1 引言

目前，國內應用物聯網技術的行業并不是很多，但并不是沒有。早在上世紀90年代，國內就已經提出傳感網，并且開始研究應用，但由于環境、技術等因素，傳感網一直處于一個“潛發期”。而傳感網就是我們現在所說的物聯網，傳感網經歷了十幾年的發展歷程，無論是技術還是環境都已經具備條件，已開始在部分行業應用起來。

物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網把我們的生活擬人化了，萬物成了人的同類。在這個物物相聯的世界中，物品（商品）能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。物聯網描繪的是充滿智能化的世界。

在物聯網技術的不斷發展和人們對生活設施的智能化需求日趨強烈下，應用物聯網技術構建智能小區為全方位地實現小區的智能化提供了新思路。

2 物聯網技術在智能小區應用

通常我們把城市中的一個相對獨立的區域、統一管理、特征相似的住宅樓群構成的住宅小區實施的建筑智能化，稱為智能小區。智能小區是中國特有國情的產物。智能小區與公共建筑中的智能建筑的主要區別是，智能小區強調住宅單元個體，側重物業管理功能。該智能小區包含有以下系統：安全防范系統、綜合布線系統、有線電視系統、電話交換機系統、寬帶網絡接入、樓宇對講系統、自動抄表系統、小區能源管理系統、停車管理系統、公共廣播系統、物業管理系統、小區電子商務系統等，少數智能小區的高層項目、會所、運動中心還應用了樓宇設備管理系統。

真正意義的智能小區是小區中由單元到單個住宅，均應安裝智能管理終端，這樣智能小區的功能才得以有效運用。而應用物聯網技術是在智能小區中將兩者結合起來的一種方式。下面主要闡述物聯網技術在智能小區的周界安防系統、停車管理系統、智能家居系統這三個主要系統中的應用。

2.1 物聯網周界安防系統

物聯網周界安防系統是一套通過在防護區域布設多個或多種探測器，探測器自治組網、協同感知，達到理想探測效果的防入侵系統。系統可有效記錄和識別各種入侵方式，并加以區分。報警時，系統立即聯動視頻監控系統，值班人員可迅速直觀地看到現場的實際情況。具體方案如下：

如圖1所示，物聯網周界安防系統也稱作“虛擬圍欄”，顧名思義就是在空曠地面，利用振動傳感器陣列，借助數字信號處理的算法，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、汽車的運行、建筑工地的打樁機等都不會產生誤警；相反在兩根紅線之間人行走或穿越虛擬圍欄報警區時，要進行報警。在小區外圍設置虛擬圍欄。

根據國內外邊界安防的相關規定，“虛擬圍欄”地埋探測的報警區域寬度最好在3m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警區域時都會產生報警，從而保證系統的有效性。

2）主要設備簡介

多節點復合探測器（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，可檢測目標包括人員、動物、車輛等。其優點是安裝方便，靈敏度高，可靠性高，可作為振動傳感器陣列。

根據具體應用模式，多節點復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（根據實際安裝現場不同）長的屏蔽線纜連接。探頭、線纜及控制盒均采用防水設計，金屬外殼加工，充分保證系統的可靠性。

2.2 智能停車管理系統

1）系統簡介

智能停車管理系統是基于RFID技術的車輛管理系統，可以為車輛的通行提供獨立、不間斷的系統設備，實現對車輛的方便管理。具有可靠性高、識別率高、安裝維護簡便等特點，無須人工干預，自動完成一系列現場數據的采集、比較和開關閘控制工作等。節省人力，提高工作效率，減少人為干預。

陳留是個搞笑高手，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上認識的，當時K歌，她正獨自霸著麥克風，他主動跟她合唱了一首，他說他也喜歡周董的歌，后來就聊上了，卻發現除了歌曲，他們還有更多共同的愛好。比如說，他也喜歡曹操。

該系統包括智能停車場系統、出入口智能管理系統、數據采集系統。

智能停車場系統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組成。無線車位探測器布設在停車場內劃定的車位上，該探測器中安裝數字式磁敏傳感器，周期性地采集該車位處的磁場分布情況，并與之前設定的背景磁場（車位上沒有停車時）進行比較，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送到無線車位中繼器，最后數據經無線中繼器轉發到接收主機，與停車管理系統聯動完成停車場的管理。

出入口智能車輛識別系統主要由電子車牌（即電子標簽）、讀寫器、天線等組成。電子標簽內記載所標識車輛在管理部門登記在冊的合法編號，通過系統軟件可以對每個標簽進行授權，以鑒別該車輛是否有權通過。智能 RFID 讀寫器在車輛經過的出入口安裝，負責驅動天線發射信號或接收天線返回的信號，分析處理電子車牌數據，同時將這些數據傳送到控制系統中。射頻天線用來發射無線信號激活電子車牌，同時接收電子車牌反饋的無線射頻信號，并將這些信號傳送給讀寫器。

數據采集部分包括發卡、數據采集和記錄查詢。通過發卡裝置讀取電子車牌的數據信息并上傳至控制系統，通過軟件對該電子車牌進行授權。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。

數據采集：車輛通過時，數據采集系統自動采集電子車牌內數據，進行登記，判斷等。當合法車輛出入時，系統通過判斷，打開自動道閘，使車輛可以自由通過。同時系統會記錄車輛出入時間。只有當標簽出現損壞時，系統會自動提示，工作人員予以換卡即可；當非法車輛出入時，系統會自動報警，自動道閘不會打開。記錄查詢根據時間，車輛信息等多方位的組合條件，查詢車輛通行的數據，滿足管理上的需求。

2）主要設備簡介

存在型車輛檢測器（如圖5所示）可以提供實時的車輛存在信息，當車輛存在時接收器對應通道輸出0V低電平，當無車輛存在時接收器對應車道輸出12V高電平，和原有的線圈檢測器完全兼容，并最大能支持24個通道。

2.3 智能家居系統

1）智能家用電器

物聯網的使用無處不在，小到家用電器，大到機構和企業。物聯網已開始應用到冰箱、洗衣機等一些家電中。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簽，然后記錄使用情況。例如：智能冰箱能自動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、品牌和相應設施推薦給用戶，并告知商店位置和客流量，價格等信息。同時該網絡的實施能通過中心對社區有共同喜好的人群建立討論區，對不同品牌不同用品進行評價，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絡和互聯網中，能實現家電的遠程控制。例如，在下班回家之前，在辦公室對空調，廚具等設備啟動使用，當我們回家時候，屋內已經達到一個適宜的溫度，同時廚具設施已經為我們準備好了餐食。當家里有寶寶或者老人的時候，攝像機的遠程監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，隨著海爾推出物聯網冰箱、小天鵝推出物聯網洗衣機以及美的在世博會上展示全套的物聯網家電產品，家電的智能化熱潮正悄然襲來，家電產品步入了智能化時代。去年4月底，中國輕工業聯合會嵌入式系統應用委員會也宣布成立，其將面向家電等輕工產品領域提供產品智能化的嵌入式技術研究、交流以及產業化應用。一系列的智能家電產品正在成為市場新的熱點，受到消費者的關注。

2）智能醫療

通過給家里的體弱老人攜帶便捷的身體檢測系統，由微型傳感芯片組成的檢測系統可以隨時提醒您休息、吃藥等保健功能，并能檢測病人的體征指標，如體溫、脈搏、心跳、血壓等，從而能得到及時的治療，更反映出對家人的關愛。系統還可以與醫療機構聯網，可根據自身情況預約體檢診療時間等。

目前比較先進的醫院在移動信息化的應用方面其實已經走到了前面。比如，可實現病歷信息、病人信息、病情信息等的實時記錄、傳輸與處理利用，使得在醫院內部和醫院之間通過聯網，可以實時地、有效地共享相關信息。這一點對于實現遠程醫療、專家會診、醫院轉診等過程的信息化流程可以起到很好的支撐作用，而醫療信息化的移動信息化發展，無論是對于醫院管理、醫生診斷、護士護理，還是病人就診工作等都將創造極大的便利。而物聯網化將是移動信息化發展的一個最優狀態，是未來努力的一個方向。

物聯網時代的智能家居還涉及到日常生活的諸多方面，將會使我們的生活更加美好。

3 結語

我們可根據小區具體的功能要求來合理應用物聯網技術，同時考慮適當的先進性和前瞻性，力求為用戶提供安全、舒適、高效、節能的現代化生活環境。

以上是本人的一些體會，敬邀同行共同探討。

［1］張公忠.物聯網技術在智能建筑領域應用［R］.清華大學：“智能家居與數字化社區”論壇.2010.6.25.

［2］李倩.物聯網風起云涌引爆第三次信息技術革命[N].通信產業報 2010.4.19.

［3］張群.對物聯網的深度剖析［J］.通信企業管理，2010（1）.

［4］趙君.構建基于云計算的物聯網運營平臺［J］.電信科學,2010（6）: 48-52.

［5］趙海霞.物聯網關鍵技術分析與發展探討［J］.中國西部科技,2010,14 （5）: 25-26.

［6］張應福.物聯網技術與應用［J］.通信與信息技術, 2010,183（1）:50-53.