物联网技术在智能小区的应用

王 娟（中国建筑设计研究院建筑节能与新能源工程中心，北京 100044）

1 引言

目前，国内应用物联网技术的行业并不是很多，但并不是没有。早在上世纪90年代，国内就已经提出传感网，并且开始研究应用，但由于环境、技术等因素，传感网一直处于一个“潜发期”。而传感网就是我们现在所说的物联网，传感网经历了十几年的发展历程，无论是技术还是环境都已经具备条件，已开始在部分行业应用起来。

物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。物联网描绘的是充满智能化的世界。

在物联网技术的不断发展和人们对生活设施的智能化需求日趋强烈下，应用物联网技术构建智能小区为全方位地实现小区的智能化提供了新思路。

2 物联网技术在智能小区应用

通常我们把城市中的一个相对独立的区域、统一管理、特征相似的住宅楼群构成的住宅小区实施的建筑智能化，称为智能小区。智能小区是中国特有国情的产物。智能小区与公共建筑中的智能建筑的主要区别是，智能小区强调住宅单元个体，侧重物业管理功能。该智能小区包含有以下系统：安全防范系统、综合布线系统、有线电视系统、电话交换机系统、宽带网络接入、楼宇对讲系统、自动抄表系统、小区能源管理系统、停车管理系统、公共广播系统、物业管理系统、小区电子商务系统等，少数智能小区的高层项目、会所、运动中心还应用了楼宇设备管理系统。

真正意义的智能小区是小区中由单元到单个住宅，均应安装智能管理终端，这样智能小区的功能才得以有效运用。而应用物联网技术是在智能小区中将两者结合起来的一种方式。下面主要阐述物联网技术在智能小区的周界安防系统、停车管理系统、智能家居系统这三个主要系统中的应用。

2.1 物联网周界安防系统

物联网周界安防系统是一套通过在防护区域布设多个或多种探测器，探测器自治组网、协同感知，达到理想探测效果的防入侵系统。系统可有效记录和识别各种入侵方式，并加以区分。报警时，系统立即联动视频监控系统，值班人员可迅速直观地看到现场的实际情况。具体方案如下：

如图1所示，物联网周界安防系统也称作“虚拟围栏”，顾名思义就是在空旷地面，利用振动传感器阵列，借助数字信号处理的算法，在地面虚拟出两条“不可见的围栏”，如图中两根“红线”。要求在红线外无论是人的行走、汽车的运行、建筑工地的打桩机等都不会产生误警；相反在两根红线之间人行走或穿越虚拟围栏报警区时，要进行报警。在小区外围设置虚拟围栏。

根据国内外边界安防的相关规定，“虚拟围栏”地埋探测的报警区域宽度最好在3m左右，3m的宽度能够保证入侵人员无论以何种方法在穿越报警区域时都会产生报警，从而保证系统的有效性。

2）主要设备简介

多节点复合探测器（如图2所示）：主要用于检测地面及围栏上的入侵和非入侵行为，可检测目标包括人员、动物、车辆等。其优点是安装方便，灵敏度高，可靠性高，可作为振动传感器阵列。

根据具体应用模式，多节点复合探测器可分为多种类型，由探头和控制盒组成，之间采用1～ 5m（根据实际安装现场不同）长的屏蔽线缆连接。探头、线缆及控制盒均采用防水设计，金属外壳加工，充分保证系统的可靠性。

2.2 智能停车管理系统

1）系统简介

智能停车管理系统是基于RFID技术的车辆管理系统，可以为车辆的通行提供独立、不间断的系统设备，实现对车辆的方便管理。具有可靠性高、识别率高、安装维护简便等特点，无须人工干预，自动完成一系列现场数据的采集、比较和开关闸控制工作等。节省人力，提高工作效率，减少人为干预。

陈留是个搞笑高手，只要有他的地方，就有欢声笑语。他和易非是在一次朋友的生日聚会上认识的，当时K歌，她正独自霸着麦克风，他主动跟她合唱了一首，他说他也喜欢周董的歌，后来就聊上了，却发现除了歌曲，他们还有更多共同的爱好。比如说，他也喜欢曹操。

该系统包括智能停车场系统、出入口智能管理系统、数据采集系统。

智能停车场系统主要由无线车位检测器、无线车位中继器和无线车位接收主机组成。无线车位探测器布设在停车场内划定的车位上，该探测器中安装数字式磁敏传感器，周期性地采集该车位处的磁场分布情况，并与之前设定的背景磁场（车位上没有停车时）进行比较，通过分析差值及其变化情况来判决该车位是否停有车辆。车位信息通过无线链路发送到无线车位中继器，最后数据经无线中继器转发到接收主机，与停车管理系统联动完成停车场的管理。

出入口智能车辆识别系统主要由电子车牌（即电子标签）、读写器、天线等组成。电子标签内记载所标识车辆在管理部门登记在册的合法编号，通过系统软件可以对每个标签进行授权，以鉴别该车辆是否有权通过。智能 RFID 读写器在车辆经过的出入口安装，负责驱动天线发射信号或接收天线返回的信号，分析处理电子车牌数据，同时将这些数据传送到控制系统中。射频天线用来发射无线信号激活电子车牌，同时接收电子车牌反馈的无线射频信号，并将这些信号传送给读写器。

数据采集部分包括发卡、数据采集和记录查询。通过发卡装置读取电子车牌的数据信息并上传至控制系统，通过软件对该电子车牌进行授权。完成信息录入后，将电子车牌固定在车身或粘贴于车窗玻璃。

数据采集：车辆通过时，数据采集系统自动采集电子车牌内数据，进行登记，判断等。当合法车辆出入时，系统通过判断，打开自动道闸，使车辆可以自由通过。同时系统会记录车辆出入时间。只有当标签出现损坏时，系统会自动提示，工作人员予以换卡即可；当非法车辆出入时，系统会自动报警，自动道闸不会打开。记录查询根据时间，车辆信息等多方位的组合条件，查询车辆通行的数据，满足管理上的需求。

2）主要设备简介

存在型车辆检测器（如图5所示）可以提供实时的车辆存在信息，当车辆存在时接收器对应通道输出0V低电平，当无车辆存在时接收器对应车道输出12V高电平，和原有的线圈检测器完全兼容，并最大能支持24个通道。

2.3 智能家居系统

1）智能家用电器

物联网的使用无处不在，小到家用电器，大到机构和企业。物联网已开始应用到冰箱、洗衣机等一些家电中。用户家电通过射频接收器，读取用户放入或者使用的用品上的电子标签，然后记录使用情况。例如：智能冰箱能自动提示用户冰箱中的哪些食品快用完需要购买，然后通过信息处理和控制中心将周边商店、品牌和相应设施推荐给用户，并告知商店位置和客流量，价格等信息。同时该网络的实施能通过中心对社区有共同喜好的人群建立讨论区，对不同品牌不同用品进行评价，方便用户的选择。

另外，将家电安装无线传感装置连接到传感器网络和互联网中，能实现家电的远程控制。例如，在下班回家之前，在办公室对空调，厨具等设备启动使用，当我们回家时候，屋内已经达到一个适宜的温度，同时厨具设施已经为我们准备好了餐食。当家里有宝宝或者老人的时候，摄像机的远程监控能让我们从几公里或者几十公里之外，了解到他们在家的情况。

2010年以来，随着海尔推出物联网冰箱、小天鹅推出物联网洗衣机以及美的在世博会上展示全套的物联网家电产品，家电的智能化热潮正悄然袭来，家电产品步入了智能化时代。去年4月底，中国轻工业联合会嵌入式系统应用委员会也宣布成立，其将面向家电等轻工产品领域提供产品智能化的嵌入式技术研究、交流以及产业化应用。一系列的智能家电产品正在成为市场新的热点，受到消费者的关注。

2）智能医疗

通过给家里的体弱老人携带便捷的身体检测系统，由微型传感芯片组成的检测系统可以随时提醒您休息、吃药等保健功能，并能检测病人的体征指标，如体温、脉搏、心跳、血压等，从而能得到及时的治疗，更反映出对家人的关爱。系统还可以与医疗机构联网，可根据自身情况预约体检诊疗时间等。

目前比较先进的医院在移动信息化的应用方面其实已经走到了前面。比如，可实现病历信息、病人信息、病情信息等的实时记录、传输与处理利用，使得在医院内部和医院之间通过联网，可以实时地、有效地共享相关信息。这一点对于实现远程医疗、专家会诊、医院转诊等过程的信息化流程可以起到很好的支撑作用，而医疗信息化的移动信息化发展，无论是对于医院管理、医生诊断、护士护理，还是病人就诊工作等都将创造极大的便利。而物联网化将是移动信息化发展的一个最优状态，是未来努力的一个方向。

物联网时代的智能家居还涉及到日常生活的诸多方面，将会使我们的生活更加美好。

3 结语

我们可根据小区具体的功能要求来合理应用物联网技术，同时考虑适当的先进性和前瞻性，力求为用户提供安全、舒适、高效、节能的现代化生活环境。

以上是本人的一些体会，敬邀同行共同探讨。

［1］张公忠.物联网技术在智能建筑领域应用［R］.清华大学：“智能家居与数字化社区”论坛.2010.6.25.

［2］李倩.物联网风起云涌引爆第三次信息技术革命[N].通信产业报 2010.4.19.

［3］张群.对物联网的深度剖析［J］.通信企业管理，2010（1）.

［4］赵君.构建基于云计算的物联网运营平台［J］.电信科学,2010（6）: 48-52.

［5］赵海霞.物联网关键技术分析与发展探讨［J］.中国西部科技,2010,14 （5）: 25-26.

［6］张应福.物联网技术与应用［J］.通信与信息技术, 2010,183（1）:50-53.