物联网模式下的智能小区综述

Micr ocomputer Applica tions V ol.27,No.5,2011

技术交流微型电脑应用2011年第27卷第5期

5文章编号：1007-757X(2011)05-0054-03物联网模式下的智能小区综述

马青

摘要:提出了基于物联网模式下的智能小区设计思路与方案。“物联网”改变了传统的信息交互模式和管理模式，基于物联网模式下的住宅小区智能化是通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理。

关键词:物联网，无线传感器网络，智能家居

中图分类号:TN911.22文献标志码:A

0引言

物联网（The Internet of things ）[1]的定义是：通过信息

传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，

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”概念的问世，改变了传统的信息交互模式和

管理模式，利用信息通信技术(ICT)可以改变未来产业发展

模式和结构(金融、制造、消费和服务等)，改变政府、企业

和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。“物联

网”的模式可以运用在生产和生活的各个方面，其中智能小

区就是一个典型的例子。国家建设部住宅产业化办公室提出

了关于住宅小区智能化的基本概念，即：“住宅小区智能化

是利用4C(即计算机、通讯与网络、自控、IC 卡)技术，通

过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安

防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高

技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，

提供安全舒适的家居环境”。1智能小区全景

在智能家居中，应用传感器网络技术，在家电和家具中

嵌入传感器节点，通过无线网络与Internet 连接在一起，将

会为人们提供更加舒适、方便和更具人性化的智能家居环

境。利用远程监控系统，可完成对家电的远程遥控，例如可

以在回家前半小时打开空调，这样回家的时候就可以直接享

受合适的室温。

在小区内部，建立统一的智能家居集中监控管理系统，

实现对各住户的信息进行汇总存储，对安全情况进行集中监

控，对各类事件进行统一管理，为住宅小区的服务与管理提

供高技术的智能化手段，实现快捷高效的超值服务与管理。

1.1智能小区系统部署

从功能层面上看，智能小区系统分为：远程控制终端、

小区集中信息管理控制系统（含小区前置机系统）、智能家

居控制终端、智能家电和安全防控终端，如图1

所示：图1：智能小区系统部署图智能小区系统层次架构

远程控制终端包括手机、电话、PC 终端，通过互联网可完成对智能家电的远程遥控。小区集中信息管理控制系统实现对各住户的信息进行汇总存储，对安全情况进行集中监控，对各类事件进行统一管理；其中小区前置机系统负责接收远程控制终端发送的指令。智能家居控制终端将远程指令传送至智能家居中的智能家电和安全防控终端，也可以支持用户在本地直接输送控制指令。智能家电由嵌入式处理器、相关支撑硬件（如显示卡、存储介质、IC 卡或信用卡等读取设备）和普通家电的功能模块组成。智能家电可以看作是普通家电产品的升级。安全控制终端与智能家电的构造方式类似，主要功能是完成对住户内部的环境、温度、湿度等做实时的监控，并通过无线传感器网络，将信息传至智能家居控制终端如图2所示：1.2智能小区层次架构图远程客户端软件部署在远程控制终端之上，分为功能层与用户控制层。功能层实现对用户的各种需求的定制和封装；用户控制层提供用户操作界面，将在功能层封装完毕的指令通过互联网传送至智能小区，并接收智能家居端反馈回来的各类状态信息。如图2所示：

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作者简介：马青（1980-）女，青海，大学讲师，硕士，研究方向：计算机应用，青海西宁，810016

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55图2：智能小区层次架构图

小区集中信息管理控制系统中，数据层主要实现各类数

据的存储，包括住户基本信息、各类智能家电的工作模式和

工作状态信息、基本安全监控信息；数据控制层实现对数据

层的基本操作，包括所有状态信息的实时更新；功能层实现

智能小区的信息集中控制与安全事件响应等服务与管理功

能，该层功能的实现主要依据来源于数据层与数据控制层的

所存储的住户的各类数据信息；用户控制层，也可以称为前

置层，一方面，它负责远程控制终端与智能家居控制终端之

间的信息转发，另一方面，它从转发的信息中实时地获取小

区中所有住户的智能家电的工作模式和工作状态信息、基本

安全监控信息，并传送至本地数据层与数据控制层。智能家居控制终端的数据层主要存放本地住户的基本

信息。数据控制层实现对数据层的基本操作，包括所有状态

信息的实时更新。功能层一方面对实现用户需求的定制与封

装，供用户控制层调用，一方面根据住户的安全状态信息，

实现安全事件报警的功能。用户控制层可以分为对远程指令

响应与对本地操作响应两个功能。

智能家电/安全防控设备中，用户控制层负责接收智能

家居控制终端发送过来的指令，并将智能家电/安全防控设

备自身的状态信息通过无线传感器网络反馈给智能家居控

制终端；指令格式转换层负责将指令翻译成智能家电或安全

防控设备可识别的语言；功能层与功能整合层属于家电和安

全防控设备的具体实用功能。功能层分为不同的子功能模

块，功能整合层实现对各功能模块的统一调用，实现用户的

多种需求。

1.3智能小区网络架构

在智能小区的网络架构中，智能家居内部的无线传感器

网络可以视为感知层，主要用于采集家居中的各类信息，及

时指令的传递；互联网部分可以视为网络层，包括通信与互

联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心

等，将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构

中的神经中枢和大脑；智能小区这一具体的行业应用可以视

作为物联网应用层的范畴，是物联网与行业专业技术的深度

融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社

会分工，最终构成人类社会。2无线传感器网络——智能家居

根据无线传感器网络[2]的定义，无线传感器网络系统

通常包括传感器节点（sensor node ）和汇聚节点（sink node ）。

2.1传感器节点

智能家居体系中传感器节点包括：传感器模块、无线通

信模块、处理器模块、能量供应模块和智能家电/安全防控

设备中央处理模块，如图3

所示：

图3：传感器节点

传感器模块：传感器模块通过传感器获取家居内部环境数据，如温度、湿度等信息；通过模数转换器（AD ／DC ）转化成数字形式，将信息传递给处理器模块。无线通信模块：无线通信模块负责该节点与其他节点或者网络代理等设备之间的无线通信，即无线信号的收发功能。处理器模块：处理器模块一般是与存储部件紧密结合，根据从数据采集模块和无线通信模块传送过来的数据完成数据融合、节点定位等各种计算功能。处理器模块完成传感器节点的核心计算功能，在智能家居体系中，核心计算功能主要包含两个层面的内容。首先，完成数据融合与转发的功能，一方面，将传感器模块、家电设备中央处理模块中的各类状态信息进行采集，通过无线通信模块发送给汇聚节点，一方面，将汇聚节点过来的控制指令，通过统一指令接口模块，转发给家电设备中央处理模块；其次，在网络中完成协助路由选择的功能，为需要转发的信息选择下一跳，保证整个网络路由可达。能量供应模块：能量供应模块在无线传感器节点中至关重要，为传感器节点各部件提供能量。在智能家居环境中，能量可以从家电或安全防控设备的外接电源中获取，实现方式较为简单。智能家电/安全防控设备中央处理模块：接收传感器节点处理模块发送过来的指令信息，触发本地设备的功能。2.2汇聚节点智能家居体系中汇聚节点包括：无线通信模块、处理器模块、能量供应模块和以太网接口模块，如图4

所示：

图4：汇聚节点