深圳市赛元微电子有限公司 翟冠杰

在物联网日益发展的背景下，其应用领域逐步渗透到传统社区环境的改善上来。人们的生活水平日益提高，对社区生活环境的要求也进一步提高。因此，智慧社区的概念应运而生。然而我国当前的智慧社区建设还远远不能满足人们日益增长的物质文化需求，物联网技术的应用效率还比较低下，未形成一套完善的体系架构。为此，本文对面向智慧社区的物联网体系架构进行了深入的探讨，以期为我国智慧社区的建设提供有价值的借鉴。

引言：社区是社会的基本组成单元，在城市化进程中扮演着极为重要的角色。当前我国大部分社区仍以传统的形态为主进行建设，以人工模式实施管理，但随着人们生活水平的提高，对生活质量有了更高的要求，因此物联网技术开始受到人们的关注，智慧社区的概念由此诞生。然而我国大部分智慧社区的建设目前仍然处于技术落后、产品单一、兼容性差、互联困难等一系列问题，没有形成统一的、完善的建设标准。物联网在智慧社区的建设中处于核心地位，但如何通过物联网技术构建一套符合我国当前国情的智慧社区体系框架，仍然是一个非常值得深入探讨的问题。本文设计了一种面向智慧社区的物联网体系架构，对于我国智慧社区的建设有重要的参考意义。

1 智慧社区架构分析

当前，我国物联网技术正处于迅速发展的过程中，智慧社区也开始由原来的点状发展逐步过渡到面状扩张，许多新技术和新模式正在不断地得到应用，并在实践中不断创新，成为智慧社区建设的重要技术支撑。本文认为，智慧社区在本质上属于一种物联网技术的具体应用，其目的是改善社区服务质量，提高生活水平，通过现代化网络通信技术、传感器技术和自动控制技术来不断提升传统社区的智能化程度。

智慧社区的内容十分丰富，但一般都以居民、商户、社区机构等为主体，物联网为技术核心，以各种应用平台为管理工具，实现对社区中各种社区要素进行监控。物联网本身是一个庞大的网络体系，应用于智慧社区领域中有着其特殊的特点，智慧社区的总体架构可以分为四个基本层次，即感知层、网络层、中间件层以及应用层。其中感知层以传感器为主要硬件设备，由各种不同的传感器组成传感网络，负责对家居设备各状态参数的采集，并通过网关设备与网络层相连；网络层处于应用层与感知层之间，主要负责将感知层采集的数据传输至应用层，同时完成应用层向感知层的指令传输任务，是整个智能家居系统的数据中枢；应用层负责对硬件采集的原始数据进行处理、分析和存储，最终转化为智能家庭控制所需要的各项服务。

2 感知层

感知层就是对社区环境的各项状态参数进行感知，实时采集各项有关数据的传感网络。其采集的物理参数可以有许多，例如温度、压强、光照、速度、血压等等，并且这些物理信息与特定的物体之间是一一对应的，因而使社区中的所有环境要素都可以得到监控。具体的感知设备主要有：

（1）视频监控系统。在社区敏感区域和重要出入口应安装摄像头，实现对重点区域的全天侯全覆盖安全监控。

（2）门禁系统。在所有小区出入口安装门禁系统，任何人只能通过刷卡进出，居民每人配备一张社区一卡通实现身份验证，其它无卡人员无法进入，达到安全管理目的。

（3）特殊人群跟踪。社区内有大量孤寡老人、慢性病病人、残疾人士等特殊群体，必须配备相应的血压、心跳、体温等生理参数的测量设备，同时对其实施GPS定位，防止意外发生。

（4）社区环境监测。环境是人们赖以生存的物质条件，良好的环境是提高人们生活水平的重要因素。因此应该对社区环境进行全面监测，包括空气质量监测、烟雾监测、温度监测、风速风向监测等等。

（5）远程抄表系统。传统的人工上门服务在智慧社区运行模式中将得到彻底的抛弃，在物联网技术的支持下，通过无线通信就可以实现远程抄表，足不出户就可以知道每户人家的用水、用电、用气情况。

3 网络层

上述感知功能的实现都是建立在网络的基础之上的，网络设施是基于物联网的智慧社区建设的重中之重。网络层主要完成网络的接入和数据的传输工作，是智能家居系统的通信中枢，使采用不同通信协议的硬件设备之间可以实现数据的汇总和解析。当前，光纤入户已经十分普遍，许多家庭已经接入了调整光纤网络，甚至已经可以完成2G、3G、4G和WLAN的四网融合。为感知设备采集的少量参数提供了一个高效的传输通道。网络层支持各种不同形式的通信技术，例如当前应用比较广泛的PLC、ZigBee、以太网和Wi fi等等；传感网络接入网络层之后，由于不同的硬件一般具有不同的通信协议，因此网络层还可以将其统一为标准的数据格式，向管理层上报。感知网络具有众多接口，为方便管理，一般多采用物联网网关作为接入层，对整个传感网络进行统一的管理，并且允许网络重构，保证系统在故障情况下的可靠运行。网络层是当前物联网技术在智能家居领域应用的重点之一。

4 中间件

物联网就是由不同的物体之间通过某种拓扑形式相互连接构成网络体系，通过数据共享，实现智能化管理和决策。但物体的种类数不胜数，其数据格式也各不相同，由不同物体组成一个小型系统，更是加大的数据共享的难度。为了使任意的物都可以实现物联，所有应用平台都能够实现资源共享，一种数据转换方案必须得到应用。而可以实现不同物体之间的互连和不同系统之间的数据共享的层次就称为中间件。中间件本质上是大量不同类型的接口的集合，它使来自不同厂家，采用不同通信协议的设备均能够进行统一的数据传输。物联网中间件集成平台有四大关键技术作为支撑，分别是：物联网网关、数据总线、消息处理引擎和物联网关系管理。物联网中间件集成平台是实现中间件正常运作的环境，它一般包括调度服务器、信息处理服务器、通信服务器以及配置与监控系统等功能模块组成。中间件是解决不同设备之间数据格式差异、系统之间通信协议差异等问题的最佳选择之一。

5 应用层

应用层主要起到对整个智能家居系统的统一控制与协调作用，因此又称为应用控制层。应用层可以能对感知层上传的原始数据进行管理，同时提供软件系统的重构功能，保证系统处于可靠、经济、安全、环保的运行状态。应用层可以完成与各采集终端和用户终端设备的数据交换、为各硬件和软件系统提供必要的接口、保证系统各模块的相互配合与协调工作，维持舒适、智能的家居环境。

智慧社区中常见的应用平台包括：面向家庭的智慧家居管理平台、面向社区的物联网管理平台和支持社区互动的社区网络服务平台。这些平台的应用是实现智慧社区建设的管理基础，也是保证其智能化程度和高效运作的重要技术保障。其中智慧家居管理平台是智慧社区的重要组成部分，它一般以家庭为单位，将家庭内部的各种智能设备通过物联网实现互联，使资源可以共享、能源得到节约、家庭安全得到保障；社区物联网管理平台是面向整个社区服务的，它是智慧家居管理平台的上一层次应用，对于社区的安全防卫、绿色环保等需求得以实现；社区网络服务平台需要通信系统的支持，例如移动宽带、ZigBee、以太网和Wifi等等，从而形成了一大批家居安防、家庭医生、社区图书馆、社区医疗等功能。

6 结语

智慧社区的发展对物联网的体系架构和应用方案带来了巨大的影响，成为推动物联网技术架构完善的重要源泉。本文以智慧社区的应用背景为出发点，提出了一种面向智慧社区的物联网体系架构，通过感知层、网络层、中间件和应用层的分析，基本阐明了面向智慧社区的物联网体系架构所包含的基本内容和形式。在物联网技术的迅速发展下，智慧社区的建设已成为必然，未来的智慧社区建设规模将进一步扩大，结构将进一步完善，性能也将得到进下的提升，社区的数字化、信息化和智能化建设成为社区建设的重点。物联网技术的发展推动了智慧社区的进步，为人们提供了一个更加舒适、安全、环保的社区生活环境；智慧社区系统的进步，进一步丰富了物联网技术的应用领域，在各种新需求的推动下，又促进了物联网技术的不断向前发展。因此物联网技术与智慧社区是相互促进、同步发展的。