基于物联网的智能小区管理系统设计*

杨烈君

(宁德师范学院 计算机系，福建 宁德 352100)

计算机物联网的概念是将其用户的客户终端向外延伸和扩展或者植入到任何生活用品与其他物品之间，进行信息远程交换和控制通信的一种新兴信息互联概念。物联网的实际定义是：物联网信号通过射频识别再通过红外感应器和全球定位系统以及激光扫描器等信息传导设备，按客户约定的协议，物联网工程可以将任何物品与远程互联网相连接，进行信息互联和通信，以此实现智能化识别定位和跟踪监控以及远程控制管理的一种网络概念。

一、建设智能小区的意义

小区的智能化建设是未来民用住宅产业的发展方向，智能化小区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环境，提高居住质量。在住房科技迅速发展的时代，只有设计一个比较完整的自动化控制系统才能实现小区的智能化管理。目前，我国的智能化小区正在向着开放式的现场总路线系统发展。智能化的技术主要通过综合性配置的主控系统在住宅区域内的各个子系统进行控制，实现住宅范围内的综合布线，以计算机网络为自动化管理的新型住宅小区。

随着智能化技术发展水平的不断提高，居民建筑内的电子设备越来越多，构成也越来越复杂，对于室内的机电设备的控制要求也越来越高，所以对于室内各种设备的管理控制系统应运而生，这种控制管理新系统的出现标志着我国的民用建筑进入了智能化管理时代。在资源节约社会的管理模式下，人们对于能源的节约越来越重视，只有通过智能化设计才能实现智能建筑的自动化管理。智能化的小区自动管理系统是信息化时代的发展必然趋势，也是当代科学在住宅产业中的综合运用，随着社会经济和科技水平的不断发展，各种室内新型的电子设备也将越来越多。民用住宅的自动化控制系统是由一组独立分布的计算机控制系统进行控制的，和传统的住宅相比，这种住宅控制系统比较经济且更加具有可行性。

二、智能小区所应具备功能分析

1.小区安全防入侵

民用住宅的自动化控制过程中的一个重要工作环节就是对防范外来人员入侵的搜集，这个工作环节的最主要作用就是将民用住宅工作现场的各种模拟数据信息经过计算机系统进行检验，在检验的过程中如果发现有安全威胁隐患入侵就及时地进行防控，这有利于对民用住宅进行保护。一般情况下，对模拟信号进行采集和对现场环境的控制过程中，同时也要对电流、功率等因素进行测定。在检测过程中检测的数据将通过画面进行直接显示，屏幕上主要显示民用住宅工作的所有模拟量、相关的计算量，开关、断路器数据等多种相关数据，处于挂牌检修状态的部分电器元件也将显示在屏幕上。

2.车辆智能识别

自动化系统中的检测警报功能还能够使得工作人员将民用住宅的全部设备的运行信息的实时状态了如指掌，如在进行数据监控的同时还能够将系统的信息结合画面的功能显示出来。在民用住宅中通过对车辆的大小、型号和品牌进行智能化地识别，监视功能控制系统就会自动地将发生越界的对象的名称、编号、时间以及相关参数值等多种重要数据显示出来，同时进行打印和上传，还能够对进入次数和外出次数进行计算，同时根据计算数据的积累进行智能化识别。

3.住户安全智能防范

在进行实际操作的安全控制工作过程中主要分为两级别控制、现场自动控制、上机控制和DCS控制等四种控制方法，其中后三种控制方式比第一种控制方式更为灵活，具有更强的可操作性，命令操作的顺序成为操作优先级，保证合理的操作优先级可以确保控制系统的一致性和安全性，能够极大地提高安全生产的效率。一旦民用住宅的某些地点发生安全事故，控制系统将会对信息进行及时上传，通过计算机的计算进行快速反应，同时制定出最合理的解决方案。在事故处理结束后会自动对数据进行分析和储存，得出系统性的解决办法，预防类似事故的再次发生。

三、基于物联网的智能小区管理系统方案设计

基于物联网的智能小区管理系统整体架构如图1所示。

图1 基于物联网的智能小区管理系统整体架构

1.公共安全防范子系统设计

目前小区的的所有住户基本都安装有线电视，如果将有线电视视为一个双向的HFC网络，就可以通过频率分割的方式对数字信号进行压缩，这样在传送常规的电视信号之外还能同时进行高速的数据传输工作，从而实现了图像、语音和数据的三线合一工作，这样不仅能够在很大程度上丰富人们的日常生活，更加有利于建立公共安全防范子系统，通过每家每户都拥有的无线信号网络进行安全系统的设置，不仅降低了成本，还统一了网络信号，减少了因为信号差异性给网络公共安全防范工作带来的不便。户主在家中只要在电脑前面就可以传输电子邮件、远程控制网络、远程医疗、安全监控以及可视电话等多种网络式服务。通过外部网络的合理建设可以在很大程度上提高通讯技术的自动化，例如小区的综合楼体建设、商业网建设和光纤直通设备，这种控制系统可以提供较高的数据传输速度，同时还可以提供综合业务的数据网服务，能够在普通的电话数字信号传输网络上同时提供电话、数据和视频类服务，同时具有非常高的接入速度，极大地便利了人们的生活，也在很大程度上提高了人们的公共生活安全。

2.车辆智能识别子系统设计

随着民用住宅自动化控制系统科技的不断发展，一种建立在先进信息化平台上的民用住宅自动化控制系统越来越多地应用于车辆和家用设备的识别领域。其中ECS系统是在民用住宅电气识别系统中应用得比较广泛的一种系统，这种系统具有计算机处理、信号的采集与处理、现场总线技术、以太网、继电保护等技术综合研发。应用计算机、现场总线、以太网、信号处理、继电保护等技术实现对民用住宅的发电机、变压设备、电动机、反馈线等电器设备以及电气化装置的测量、处理、控制、保护、监测、故障分析、保护等多种功能。这种系统采用了分层式的系统架构，自下向上分别为控制层、管理层和间隔层，其中控制层包括了硬件服务、工作站硬件等方面的工作硬件。主要通过电抄表、录波分析等应用软件进行各种工作系统的通信连接。

ECS 工作系统采用了一体化设计的方式将管理层和站控层进行了一体化设计，保证了组态调试可以一次性完成，极大地提高了调试的工作效率，同时从整体的角度完善了系统的通信工作功能，保证了通信层和间隔层之间的通信速度，使用DCS、MIS等数据端作为通讯接口，使得ECS和DCS之间的相互通信不受限制，还可以节省大量通信线缆和变送器设备，降低的工作成本。同时系统采用了先进的自动化设备，完全实现了不受通讯限制的独立运行，保证了系统工作的安全性和可靠性。

3.住户安全防范子系统设计

GCS监控系统的间隔层使用的测控系统具有比较完善的屏蔽和隔离组件，因此该系统的抗干扰能力较强，能够适用于各种复杂的工作环境，这就保证了用户能够在较差的条件下完成对房屋的安全监管。而且系统中还使用了新型的冗余技术，实现了双线网络控制、站控设备冗余以及双层控制等多种模式控制，从工作效率上确保了工作系统的稳定性。工作系统中的安全部件当中还设置有防火墙等多种杀毒措施，并且根据网络分段和数据加密等多种方式提高了网络信息传输的安全性。除此之外，在GCS工作系统中还增加了系统的自我诊断和自我恢复的功能，这是传统电器设备所不具备的。这就使得监控系统的间隔层、站控层和管理层具备了自我修复的功能。在通信层和管理层之间还添加了一种类似于熔断的网络数据中断方式，这就在很大程度上提高了监控系统自我修复的效率。同时在通信管理层中使用了双通道进行数据的备份、恢复和及时上传，提高了信息传输和信息数据处理的效率。系统采用了具有更高性能的微处理器，硬件的配置上也选择了具有多个CPU的智能化结构主机，确保在巨大数据计算工作量时不至于使得硬件不撑，同时在操作系统上使用了领先水平的嵌入式多个任务可以同时进行操作的操作系统，这就极大地提高了数据的处理速度和处理效率，提高了住宅的工作效率和安全工作系数，保证了住宅的固定财产和人员的生命财产安全。

四、结束语

总之，物联网的工程在民用住宅中的应用将使得无处不在的终端设备和设施互联起来，将内在的智能传感器和终端移动设备、家庭的智能识别系统、安全控制系统和智能安全监控设施互联起来，使其具有一系列相关的外在功能。如标有RFID的各种终端使用客户端的个人或者车辆，通过各种无线设备完成在内网、外网以及各类专网的环境下实时进行对信息和实物安全的监控和保障，基于云计算的SAAS的几种运营模式，实现互联通用的大型集成网络，提供全程实控的保障机制。自此，住户可以足不出户地完成对事物的控制和监管，远程地完成过去不可能完成的任务，给人们的日常生活带来了极大的便利。

参考文献：

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