物联网时代小区智能化系统设计研究

物联网时代小区智能化系统设计研究
李 惟
(长安大学电子与控制工程学院，陕西 西安 710062)

摘要：智能化系统是由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用的智能集合。近年兴起的智能化住宅小区便是这一高科技手段对日常生活产生革命性影响的一个典型案例。提出了五个智能化小区技术方案选择原则，并以宝鸡干体所为例进行了方案设计。该智能化小区设计方案包含多个智能化子系统，并通过物联网实现各系统的衔接与整合，最终达到集成化的目的。智能化小区既能提升生活、物业管理水平，同时达到节能环保的目的，变革了传统的住宅模式。可以说，智能住宅小区必将成为未来住宅区的主要发展趋势。
关键词：智能化系统；智能住宅小区；物联网；子系统集成；节能环保

0 引言
    随着我国科学技术的飞速发展，现代工业厂房、高级民用住宅小区、宾馆饭店、商业大厦、超市、办公大楼等智能化建筑和建筑群体在全国随处可见。智能化建筑的发展，也使智能小区成为现在社会的一个焦点。智能小区是采用科技产品提升传统的住宅服务功能。智能小区与公共建筑中的智能建筑不同的是，它强调住宅单元个体，侧重物业管理功能。智能小区同时也应用物联网技术进行联系，智能小区的发展也将促进物联网技术的大力发展。

1 智能小区的系统集成
    智能化系统集成，是现代建筑技术和先进的智能化技术的完美结合，也是计算机通信和自动化控制技术的进步和互相渗透的结果。它通过对建筑物的四个基本要素——结构、系统、服务和管理，应用物联网进行联系，以最优化的设计，提供一个合理又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。它的特点就在于采用多元信息传输，监控、管理以及一体化集成等一系列高新计术，通过综合配置建筑物内的各功能子系统，以结构化综合布线系统为基础，以计算机网络系统为桥梁，将建筑物内的设备自控系统、通信系统、商业管理系统、办公自动化系统以及智能卡系统、多媒体音像系统集成为一体化的综合计算机管理系统，对建筑物内部实施全面的管理、监视和控制。
对智能小区所包含的各个系统进行分类和归纳，可以具体划分为以下几类：
1．1 楼宇自控系统
    楼宇自控系统由管理主机、执行机构、各类传感器及传输线缆组成，主要是对楼宇或小区内的机电设备实现自控控制。楼宇自控系统以计算机控制、管理为核心，用各类传感器进行检测，利用各种相应的执行机构，对区内的供电系统、空调系统、照明、电梯、给排水、喷淋、灌溉等各种设备进行统一集中的控制和管理。实行分散控制、集中管理，起到节能，减少维护人员，延长设备使用寿命的作用。
1．2 综合布线系统
    智能建筑、智能小区的兴起，使网络基础设施——综合布线系统也变得越来越关键。综合布线是整个智能系统的基础部分，也是伴随着智能建筑、智能小区土建施工同时建设的。智能建筑、智能小区基础是宽带通讯网。并且随着应用系统的发展及新应用的出现，对通信带宽的要求也越来越高。
    综合布线系统作为各种功能子系统传输的基础媒介，同时也是将各功能子系统进行综合维护，统一管理的媒介和中心，综合布线为计算机网络系统、楼宇自控系统、保安监控及巡更系统、门禁及消费一卡通系统、停车场自动管理系统、Internet、ISDN电话、IP电话、数字传真等通讯系统提供一个性能优良的系统平台。
1．3 智能小区安防和消防管理系统
    智能小区安防系统包括家居安防，消防报警和灭火系统，可视对讲联网系统，闭路电视监控系统，电子巡防，周界防范系统和门禁系统。小区的消防监控系统如图1所示，智能小区安防系统如图2所示。

    家居安防中，家庭防盗报警系统是由保安中心管理主机、安防报警器、各类传感器和传输线缆组成。家庭被盗的切入点主要是门和窗，传感器主要对于家庭重要地点和区域布防。高品质的传感器能代替传统家居中的防盗网，让业主生活在更安全、舒适的环境之中，不再有“牢笼”的感觉。
1．4 计量系统
    远程智能抄表系统对用户脉冲计量式水表、电表、燃气表，通过现场控制器进行数据采集，经过网络传输，在物业管理中心实现数据收集、处理，最终实现对远程仪表的抄收。该系统对纳入收费管理的三表进行电子收费管理，提供网上应缴费用的查询、定期催缴，具有收费的登记、转账、统计功能，及收费项目、计费方式的变更登记等功能。
1．5 其他系统
    可以建立一卡通系统进行出入和消费。使用公共广播系统进行业务宣传和时事、政策广播；播送背景音乐；火灾事故和突发性事故的紧急广播。

2 项目背景
    宝鸡干休所小区位于宝鸡市区，并且紧挨着第三医院，小区总占地18 432 m2，建筑面积约91 380 m2，项目定位“大规模、高档、时尚”办公和商业及住宅为一体的智能小区。整个项目拟建设内容：干休所2栋楼，1～4层为办公场所，5～16层为住宅；6栋住宅楼，其中3栋为32层，3栋18层的智能住宅；另外加1栋高层商务酒店(主要功能为军队内部招待所)。

3 技术方案选择原则
3．1 技术先进性原则
    宝鸡干休所小区智能化园区技术方案应采用技术适度超前、系统十分成熟的技术方案和产品，尤其要注意可持续发展平台的建立，运用物联网把整个小区的各个子系统全部连接起来，进行统一集中管理；并且通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。大大体现了小区智能化、现代化、超前化的特性。
3．2 系统开放与可持续发展原则
    本技术方案充分考虑科技发展前景，国家城市数字化建设发展规划，为园区智能系统未来发展留有足够的可持续发展空间。充分注意采用开放性好、兼容性强的系统和产品，以便在将来需要时，整个系统或个别子项可迅速扩展和升级。
3．3 系统集成原则
    智能园区系统集成是实现园区智能控制管理低成本、高可靠性的保证。目前在国内上千户大园区的智能化工程还鲜有成功的范例。许多公司号称集成，实际是拼凑，投资风险极大。宝鸡干休所智能化园区的技术方案，运用联网技术把每个子系统联系起来统一管理，实现系统集成和浓缩。
    (1)建有宝鸡干休所智能化园区集中控制管理集成数据库，实现宝鸡干休所智能化园区控制管理各子系统数据共享、GIS(地理信息系统)电子地图管理；
    (2)实现宝鸡干休所小区各智能子系统的分散控制(即保证各智能子系统能够不依赖管理计算机而独立控制运行)；
    (3)实现宝鸡干休所小区智能化园区的完全彻底使用功能“一卡通”。
    (4)实现宝鸡干休所小区各智能子系统及整体系统安全、可靠、低成本运行。
    (5)实现宝鸡干休所小区智能化、生态化照明，初步实施电子化伪装技术应用尝试。
    (6)实现宝鸡干休所小区水／地源热泵采暖、通风系统，实现全军第一个生态、智能控制的暖通体系。
    (7)实现宝鸡干休所小区老干楼氧气、应急呼叫医疗系统入户的建设模式，树立全军人性化、智能化的示范干休所成功案例。
3．4 简单实用原则
    本技术方案所选用系统和设备，要求成熟可靠、操作简单、便于维护，并且维护成本低、有成功应用的范例。其中最重要的原则是：针对业主使用的设备，必须简单实用。根据园区的业主具有完全不同的年龄、经历、文化程度、修养等具体情况，采用设备的操作方式完全是简便式。
3．5 成本合理原则
    本技术方案应充分考虑智能系统的前期投资、日后维护费用之间的关系，尤其是提升智能园区服务功能、节能和免维护(维护人力成本)方面的考虑；寻求最佳“性价比”，尽可能降低智能系统的初期投资以及后期的投入。

4 方案设计
    宝鸡干休所小区的智能化系统方案按《智能建筑设计标准》的内容进行设计，也是它的升华实施。根据上述的设计原则进行方案设计。设计后的小区各系统综合配套齐全，强调住宅与系统配套的合理性、实用性、兼容性、可扩展性，提供性价比最优化的产品为小区舒适安全、方便的居住环境服务。示意图如图3所示。

    本次设计体现现代社会的进步和中国智能化发展，宝鸡干休所小区设计了先进智能化系统，运用现在智能理论和实践的结合，把宝鸡干休所小区建设成一个拥有现代化先进水平的智能化小区，把各个子系统集成管理，并且和外网连接，可以进行远程监控，传输和信息共享等。

5 结论
    根据物联网下智能小区的特点，依据技术方案选择原则，对宝鸡干休所小区的智能化系统方案进行设计。使该智能化园区规划合理、功能的完善、生活的舒适，并通过现代化的管理手段，将园区智能化技术融为一体，使之在园区的物业管理中，发挥应有的效率及作用。并可以在此基础上，借助智能化控制管理手段，依据不断完善的园区管理相关法规和制度，实现真正意义上的“小政府、大社会”管理模式，实现国家级和军区部队的“智能园区”示范工程。