基于物聯網的智能小區管理系統設計*

楊烈君

(寧德師范學院 計算機系，福建 寧德 352100)

計算機物聯網的概念是將其用戶的客戶終端向外延伸和擴展或者植入到任何生活用品與其他物品之間，進行信息遠程交換和控制通信的一種新興信息互聯概念。物聯網的實際定義是：物聯網信號通過射頻識別再通過紅外感應器和全球定位系統以及激光掃描器等信息傳導設備，按客戶約定的協議，物聯網工程可以將任何物品與遠程互聯網相連接，進行信息互聯和通信，以此實現智能化識別定位和跟蹤監控以及遠程控制管理的一種網絡概念。

一、建設智能小區的意義

小區的智能化建設是未來民用住宅產業的發展方向，智能化小區建造的主要目的就是完善民用住宅的日常功能，完善居民的日常居住環境，提高居住質量。在住房科技迅速發展的時代，只有設計一個比較完整的自動化控制系統才能實現小區的智能化管理。目前，我國的智能化小區正在向著開放式的現場總路線系統發展。智能化的技術主要通過綜合性配置的主控系統在住宅區域內的各個子系統進行控制，實現住宅范圍內的綜合布線，以計算機網絡為自動化管理的新型住宅小區。

隨著智能化技術發展水平的不斷提高，居民建筑內的電子設備越來越多，構成也越來越復雜，對于室內的機電設備的控制要求也越來越高，所以對于室內各種設備的管理控制系統應運而生，這種控制管理新系統的出現標志著我國的民用建筑進入了智能化管理時代。在資源節約社會的管理模式下，人們對于能源的節約越來越重視，只有通過智能化設計才能實現智能建筑的自動化管理。智能化的小區自動管理系統是信息化時代的發展必然趨勢，也是當代科學在住宅產業中的綜合運用，隨著社會經濟和科技水平的不斷發展，各種室內新型的電子設備也將越來越多。民用住宅的自動化控制系統是由一組獨立分布的計算機控制系統進行控制的，和傳統的住宅相比，這種住宅控制系統比較經濟且更加具有可行性。

二、智能小區所應具備功能分析

1.小區安全防入侵

民用住宅的自動化控制過程中的一個重要工作環節就是對防范外來人員入侵的搜集，這個工作環節的最主要作用就是將民用住宅工作現場的各種模擬數據信息經過計算機系統進行檢驗，在檢驗的過程中如果發現有安全威脅隱患入侵就及時地進行防控，這有利于對民用住宅進行保護。一般情況下，對模擬信號進行采集和對現場環境的控制過程中，同時也要對電流、功率等因素進行測定。在檢測過程中檢測的數據將通過畫面進行直接顯示，屏幕上主要顯示民用住宅工作的所有模擬量、相關的計算量，開關、斷路器數據等多種相關數據，處于掛牌檢修狀態的部分電器元件也將顯示在屏幕上。

2.車輛智能識別

自動化系統中的檢測警報功能還能夠使得工作人員將民用住宅的全部設備的運行信息的實時狀態了如指掌，如在進行數據監控的同時還能夠將系統的信息結合畫面的功能顯示出來。在民用住宅中通過對車輛的大小、型號和品牌進行智能化地識別，監視功能控制系統就會自動地將發生越界的對象的名稱、編號、時間以及相關參數值等多種重要數據顯示出來，同時進行打印和上傳，還能夠對進入次數和外出次數進行計算，同時根據計算數據的積累進行智能化識別。

3.住戶安全智能防范

在進行實際操作的安全控制工作過程中主要分為兩級別控制、現場自動控制、上機控制和DCS控制等四種控制方法，其中后三種控制方式比第一種控制方式更為靈活，具有更強的可操作性，命令操作的順序成為操作優先級，保證合理的操作優先級可以確保控制系統的一致性和安全性，能夠極大地提高安全生產的效率。一旦民用住宅的某些地點發生安全事故，控制系統將會對信息進行及時上傳，通過計算機的計算進行快速反應，同時制定出最合理的解決方案。在事故處理結束后會自動對數據進行分析和儲存，得出系統性的解決辦法，預防類似事故的再次發生。

三、基于物聯網的智能小區管理系統方案設計

基于物聯網的智能小區管理系統整體架構如圖1所示。

圖1 基于物聯網的智能小區管理系統整體架構

1.公共安全防范子系統設計

目前小區的的所有住戶基本都安裝有線電視，如果將有線電視視為一個雙向的HFC網絡，就可以通過頻率分割的方式對數字信號進行壓縮，這樣在傳送常規的電視信號之外還能同時進行高速的數據傳輸工作，從而實現了圖像、語音和數據的三線合一工作，這樣不僅能夠在很大程度上豐富人們的日常生活，更加有利于建立公共安全防范子系統，通過每家每戶都擁有的無線信號網絡進行安全系統的設置，不僅降低了成本，還統一了網絡信號，減少了因為信號差異性給網絡公共安全防范工作帶來的不便。戶主在家中只要在電腦前面就可以傳輸電子郵件、遠程控制網絡、遠程醫療、安全監控以及可視電話等多種網絡式服務。通過外部網絡的合理建設可以在很大程度上提高通訊技術的自動化，例如小區的綜合樓體建設、商業網建設和光纖直通設備，這種控制系統可以提供較高的數據傳輸速度，同時還可以提供綜合業務的數據網服務，能夠在普通的電話數字信號傳輸網絡上同時提供電話、數據和視頻類服務，同時具有非常高的接入速度，極大地便利了人們的生活，也在很大程度上提高了人們的公共生活安全。

2.車輛智能識別子系統設計

隨著民用住宅自動化控制系統科技的不斷發展，一種建立在先進信息化平臺上的民用住宅自動化控制系統越來越多地應用于車輛和家用設備的識別領域。其中ECS系統是在民用住宅電氣識別系統中應用得比較廣泛的一種系統，這種系統具有計算機處理、信號的采集與處理、現場總線技術、以太網、繼電保護等技術綜合研發。應用計算機、現場總線、以太網、信號處理、繼電保護等技術實現對民用住宅的發電機、變壓設備、電動機、反饋線等電器設備以及電氣化裝置的測量、處理、控制、保護、監測、故障分析、保護等多種功能。這種系統采用了分層式的系統架構，自下向上分別為控制層、管理層和間隔層，其中控制層包括了硬件服務、工作站硬件等方面的工作硬件。主要通過電抄表、錄波分析等應用軟件進行各種工作系統的通信連接。

ECS 工作系統采用了一體化設計的方式將管理層和站控層進行了一體化設計，保證了組態調試可以一次性完成，極大地提高了調試的工作效率，同時從整體的角度完善了系統的通信工作功能，保證了通信層和間隔層之間的通信速度，使用DCS、MIS等數據端作為通訊接口，使得ECS和DCS之間的相互通信不受限制，還可以節省大量通信線纜和變送器設備，降低的工作成本。同時系統采用了先進的自動化設備，完全實現了不受通訊限制的獨立運行，保證了系統工作的安全性和可靠性。

3.住戶安全防范子系統設計

GCS監控系統的間隔層使用的測控系統具有比較完善的屏蔽和隔離組件，因此該系統的抗干擾能力較強，能夠適用于各種復雜的工作環境，這就保證了用戶能夠在較差的條件下完成對房屋的安全監管。而且系統中還使用了新型的冗余技術，實現了雙線網絡控制、站控設備冗余以及雙層控制等多種模式控制，從工作效率上確保了工作系統的穩定性。工作系統中的安全部件當中還設置有防火墻等多種殺毒措施，并且根據網絡分段和數據加密等多種方式提高了網絡信息傳輸的安全性。除此之外，在GCS工作系統中還增加了系統的自我診斷和自我恢復的功能，這是傳統電器設備所不具備的。這就使得監控系統的間隔層、站控層和管理層具備了自我修復的功能。在通信層和管理層之間還添加了一種類似于熔斷的網絡數據中斷方式，這就在很大程度上提高了監控系統自我修復的效率。同時在通信管理層中使用了雙通道進行數據的備份、恢復和及時上傳，提高了信息傳輸和信息數據處理的效率。系統采用了具有更高性能的微處理器，硬件的配置上也選擇了具有多個CPU的智能化結構主機，確保在巨大數據計算工作量時不至于使得硬件不撐，同時在操作系統上使用了領先水平的嵌入式多個任務可以同時進行操作的操作系統，這就極大地提高了數據的處理速度和處理效率，提高了住宅的工作效率和安全工作系數，保證了住宅的固定財產和人員的生命財產安全。

四、結束語

總之，物聯網的工程在民用住宅中的應用將使得無處不在的終端設備和設施互聯起來，將內在的智能傳感器和終端移動設備、家庭的智能識別系統、安全控制系統和智能安全監控設施互聯起來，使其具有一系列相關的外在功能。如標有RFID的各種終端使用客戶端的個人或者車輛，通過各種無線設備完成在內網、外網以及各類專網的環境下實時進行對信息和實物安全的監控和保障，基于云計算的SAAS的幾種運營模式，實現互聯通用的大型集成網絡，提供全程實控的保障機制。自此，住戶可以足不出戶地完成對事物的控制和監管，遠程地完成過去不可能完成的任務，給人們的日常生活帶來了極大的便利。

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