物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代小區(qū)智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代小區(qū)智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
李 惟
(長(zhǎng)安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院，陜西 西安 710062)

摘要：智能化系統(tǒng)是由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對(duì)某一個(gè)方面的應(yīng)用的智能集合。近年興起的智能化住宅小區(qū)便是這一高科技手段對(duì)日常生活產(chǎn)生革命性影響的一個(gè)典型案例。提出了五個(gè)智能化小區(qū)技術(shù)方案選擇原則，并以寶雞干體所為例進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。該智能化小區(qū)設(shè)計(jì)方案包含多個(gè)智能化子系統(tǒng)，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的銜接與整合，最終達(dá)到集成化的目的。智能化小區(qū)既能提升生活、物業(yè)管理水平，同時(shí)達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，變革了傳統(tǒng)的住宅模式?？梢哉f(shuō)，智能住宅小區(qū)必將成為未來(lái)住宅區(qū)的主要發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：智能化系統(tǒng)；智能住宅小區(qū)；物聯(lián)網(wǎng)；子系統(tǒng)集成；節(jié)能環(huán)保

0 引言
    隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)廠房、高級(jí)民用住宅小區(qū)、賓館飯店、商業(yè)大廈、超市、辦公大樓等智能化建筑和建筑群體在全國(guó)隨處可見(jiàn)。智能化建筑的發(fā)展，也使智能小區(qū)成為現(xiàn)在社會(huì)的一個(gè)焦點(diǎn)。智能小區(qū)是采用科技產(chǎn)品提升傳統(tǒng)的住宅服務(wù)功能。智能小區(qū)與公共建筑中的智能建筑不同的是，它強(qiáng)調(diào)住宅單元個(gè)體，側(cè)重物業(yè)管理功能。智能小區(qū)同時(shí)也應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)系，智能小區(qū)的發(fā)展也將促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大力發(fā)展。

1 智能小區(qū)的系統(tǒng)集成
    智能化系統(tǒng)集成，是現(xiàn)代建筑技術(shù)和先進(jìn)的智能化技術(shù)的完美結(jié)合，也是計(jì)算機(jī)通信和自動(dòng)化控制技術(shù)的進(jìn)步和互相滲透的結(jié)果。它通過(guò)對(duì)建筑物的四個(gè)基本要素——結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系，以最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，提供一個(gè)合理又擁有高效率的優(yōu)雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間。它的特點(diǎn)就在于采用多元信息傳輸，監(jiān)控、管理以及一體化集成等一系列高新計(jì)術(shù)，通過(guò)綜合配置建筑物內(nèi)的各功能子系統(tǒng)，以結(jié)構(gòu)化綜合布線(xiàn)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為橋梁，將建筑物內(nèi)的設(shè)備自控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、商業(yè)管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)以及智能卡系統(tǒng)、多媒體音像系統(tǒng)集成為一體化的綜合計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，對(duì)建筑物內(nèi)部實(shí)施全面的管理、監(jiān)視和控制。
對(duì)智能小區(qū)所包含的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)和歸納，可以具體劃分為以下幾類(lèi)：
1．1 樓宇自控系統(tǒng)
    樓宇自控系統(tǒng)由管理主機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、各類(lèi)傳感器及傳輸線(xiàn)纜組成，主要是對(duì)樓宇或小區(qū)內(nèi)的機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)自控控制。樓宇自控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)控制、管理為核心，用各類(lèi)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，利用各種相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)區(qū)內(nèi)的供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、照明、電梯、給排水、噴淋、灌溉等各種設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一集中的控制和管理。實(shí)行分散控制、集中管理，起到節(jié)能，減少維護(hù)人員，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的作用。
1．2 綜合布線(xiàn)系統(tǒng)
    智能建筑、智能小區(qū)的興起，使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施——綜合布線(xiàn)系統(tǒng)也變得越來(lái)越關(guān)鍵。綜合布線(xiàn)是整個(gè)智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，也是伴隨著智能建筑、智能小區(qū)土建施工同時(shí)建設(shè)的。智能建筑、智能小區(qū)基礎(chǔ)是寬帶通訊網(wǎng)。并且隨著應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展及新應(yīng)用的出現(xiàn)，對(duì)通信帶寬的要求也越來(lái)越高。
    綜合布線(xiàn)系統(tǒng)作為各種功能子系統(tǒng)傳輸?shù)幕A(chǔ)媒介，同時(shí)也是將各功能子系統(tǒng)進(jìn)行綜合維護(hù)，統(tǒng)一管理的媒介和中心，綜合布線(xiàn)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、保安監(jiān)控及巡更系統(tǒng)、門(mén)禁及消費(fèi)一卡通系統(tǒng)、停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)管理系統(tǒng)、Internet、ISDN電話(huà)、IP電話(huà)、數(shù)字傳真等通訊系統(tǒng)提供一個(gè)性能優(yōu)良的系統(tǒng)平臺(tái)。
1．3 智能小區(qū)安防和消防管理系統(tǒng)
    智能小區(qū)安防系統(tǒng)包括家居安防，消防報(bào)警和滅火系統(tǒng)，可視對(duì)講聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，電子巡防，周界防范系統(tǒng)和門(mén)禁系統(tǒng)。小區(qū)的消防監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示，智能小區(qū)安防系統(tǒng)如圖2所示。

    家居安防中，家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)是由保安中心管理主機(jī)、安防報(bào)警器、各類(lèi)傳感器和傳輸線(xiàn)纜組成。家庭被盜的切入點(diǎn)主要是門(mén)和窗，傳感器主要對(duì)于家庭重要地點(diǎn)和區(qū)域布防。高品質(zhì)的傳感器能代替?zhèn)鹘y(tǒng)家居中的防盜網(wǎng)，讓業(yè)主生活在更安全、舒適的環(huán)境之中，不再有“牢籠”的感覺(jué)。
1．4 計(jì)量系統(tǒng)
    遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)脈沖計(jì)量式水表、電表、燃?xì)獗?，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，在物業(yè)管理中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程儀表的抄收。該系統(tǒng)對(duì)納入收費(fèi)管理的三表進(jìn)行電子收費(fèi)管理，提供網(wǎng)上應(yīng)繳費(fèi)用的查詢(xún)、定期催繳，具有收費(fèi)的登記、轉(zhuǎn)賬、統(tǒng)計(jì)功能，及收費(fèi)項(xiàng)目、計(jì)費(fèi)方式的變更登記等功能。
1．5 其他系統(tǒng)
    可以建立一卡通系統(tǒng)進(jìn)行出入和消費(fèi)。使用公共廣播系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)宣傳和時(shí)事、政策廣播；播送背景音樂(lè)；火災(zāi)事故和突發(fā)性事故的緊急廣播。

2 項(xiàng)目背景
    寶雞干休所小區(qū)位于寶雞市區(qū)，并且緊挨著第三醫(yī)院，小區(qū)總占地18 432 m2，建筑面積約91 380 m2，項(xiàng)目定位“大規(guī)模、高檔、時(shí)尚”辦公和商業(yè)及住宅為一體的智能小區(qū)。整個(gè)項(xiàng)目擬建設(shè)內(nèi)容：干休所2棟樓，1～4層為辦公場(chǎng)所，5～16層為住宅；6棟住宅樓，其中3棟為32層，3棟18層的智能住宅；另外加1棟高層商務(wù)酒店(主要功能為軍隊(duì)內(nèi)部招待所)。

3 技術(shù)方案選擇原則
3．1 技術(shù)先進(jìn)性原則
    寶雞干休所小區(qū)智能化園區(qū)技術(shù)方案應(yīng)采用技術(shù)適度超前、系統(tǒng)十分成熟的技術(shù)方案和產(chǎn)品，尤其要注意可持續(xù)發(fā)展平臺(tái)的建立，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)把整個(gè)小區(qū)的各個(gè)子系統(tǒng)全部連接起來(lái)，進(jìn)行統(tǒng)一集中管理；并且通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。大大體現(xiàn)了小區(qū)智能化、現(xiàn)代化、超前化的特性。
3．2 系統(tǒng)開(kāi)放與可持續(xù)發(fā)展原則
    本技術(shù)方案充分考慮科技發(fā)展前景，國(guó)家城市數(shù)字化建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，為園區(qū)智能系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展留有足夠的可持續(xù)發(fā)展空間。充分注意采用開(kāi)放性好、兼容性強(qiáng)的系統(tǒng)和產(chǎn)品，以便在將來(lái)需要時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)或個(gè)別子項(xiàng)可迅速擴(kuò)展和升級(jí)。
3．3 系統(tǒng)集成原則
    智能園區(qū)系統(tǒng)集成是實(shí)現(xiàn)園區(qū)智能控制管理低成本、高可靠性的保證。目前在國(guó)內(nèi)上千戶(hù)大園區(qū)的智能化工程還鮮有成功的范例。許多公司號(hào)稱(chēng)集成，實(shí)際是拼湊，投資風(fēng)險(xiǎn)極大。寶雞干休所智能化園區(qū)的技術(shù)方案，運(yùn)用聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把每個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成和濃縮。
    (1)建有寶雞干休所智能化園區(qū)集中控制管理集成數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)寶雞干休所智能化園區(qū)控制管理各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、GIS(地理信息系統(tǒng))電子地圖管理；
    (2)實(shí)現(xiàn)寶雞干休所小區(qū)各智能子系統(tǒng)的分散控制(即保證各智能子系統(tǒng)能夠不依賴(lài)管理計(jì)算機(jī)而獨(dú)立控制運(yùn)行)；
    (3)實(shí)現(xiàn)寶雞干休所小區(qū)智能化園區(qū)的完全徹底使用功能“一卡通”。
    (4)實(shí)現(xiàn)寶雞干休所小區(qū)各智能子系統(tǒng)及整體系統(tǒng)安全、可靠、低成本運(yùn)行。
    (5)實(shí)現(xiàn)寶雞干休所小區(qū)智能化、生態(tài)化照明，初步實(shí)施電子化偽裝技術(shù)應(yīng)用嘗試。
    (6)實(shí)現(xiàn)寶雞干休所小區(qū)水／地源熱泵采暖、通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全軍第一個(gè)生態(tài)、智能控制的暖通體系。
    (7)實(shí)現(xiàn)寶雞干休所小區(qū)老干樓氧氣、應(yīng)急呼叫醫(yī)療系統(tǒng)入戶(hù)的建設(shè)模式，樹(shù)立全軍人性化、智能化的示范干休所成功案例。
3．4 簡(jiǎn)單實(shí)用原則
    本技術(shù)方案所選用系統(tǒng)和設(shè)備，要求成熟可靠、操作簡(jiǎn)單、便于維護(hù)，并且維護(hù)成本低、有成功應(yīng)用的范例。其中最重要的原則是：針對(duì)業(yè)主使用的設(shè)備，必須簡(jiǎn)單實(shí)用。根據(jù)園區(qū)的業(yè)主具有完全不同的年齡、經(jīng)歷、文化程度、修養(yǎng)等具體情況，采用設(shè)備的操作方式完全是簡(jiǎn)便式。
3．5 成本合理原則
    本技術(shù)方案應(yīng)充分考慮智能系統(tǒng)的前期投資、日后維護(hù)費(fèi)用之間的關(guān)系，尤其是提升智能園區(qū)服務(wù)功能、節(jié)能和免維護(hù)(維護(hù)人力成本)方面的考慮；尋求最佳“性?xún)r(jià)比”，盡可能降低智能系統(tǒng)的初期投資以及后期的投入。

4 方案設(shè)計(jì)
    寶雞干休所小區(qū)的智能化系統(tǒng)方案按《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，也是它的升華實(shí)施。根據(jù)上述的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)后的小區(qū)各系統(tǒng)綜合配套齊全，強(qiáng)調(diào)住宅與系統(tǒng)配套的合理性、實(shí)用性、兼容性、可擴(kuò)展性，提供性?xún)r(jià)比最優(yōu)化的產(chǎn)品為小區(qū)舒適安全、方便的居住環(huán)境服務(wù)。示意圖如圖3所示。

    本次設(shè)計(jì)體現(xiàn)現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步和中國(guó)智能化發(fā)展，寶雞干休所小區(qū)設(shè)計(jì)了先進(jìn)智能化系統(tǒng)，運(yùn)用現(xiàn)在智能理論和實(shí)踐的結(jié)合，把寶雞干休所小區(qū)建設(shè)成一個(gè)擁有現(xiàn)代化先進(jìn)水平的智能化小區(qū)，把各個(gè)子系統(tǒng)集成管理，并且和外網(wǎng)連接，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，傳輸和信息共享等。

5 結(jié)論
    根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)下智能小區(qū)的特點(diǎn)，依據(jù)技術(shù)方案選擇原則，對(duì)寶雞干休所小區(qū)的智能化系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。使該智能化園區(qū)規(guī)劃合理、功能的完善、生活的舒適，并通過(guò)現(xiàn)代化的管理手段，將園區(qū)智能化技術(shù)融為一體，使之在園區(qū)的物業(yè)管理中，發(fā)揮應(yīng)有的效率及作用。并可以在此基礎(chǔ)上，借助智能化控制管理手段，依據(jù)不斷完善的園區(qū)管理相關(guān)法規(guī)和制度，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“小政府、大社會(huì)”管理模式，實(shí)現(xiàn)國(guó)家級(jí)和軍區(qū)部隊(duì)的“智能園區(qū)”示范工程。