徐麗平

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展與應用為人與物、物與物之間的信息交換創(chuàng)造了一個全新的平臺?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能社區(qū)管理是物聯(lián)網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢之一。分析了國內外智能社區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀，對比了各種無線通信技術，闡述了ZigBee無線網(wǎng)絡技術的優(yōu)勢，探討了基于ZigBee的智慧社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的架構及功能。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能社區(qū)；ZigBee

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）22-0251-02

1智慧社區(qū)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術及智能家居技術的成熟，智能社區(qū)的構建成了人們關注的新焦點和新需求。智慧社區(qū)是指充分利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術，充分發(fā)揮信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)達、RFID相關技術領先等優(yōu)勢，能為業(yè)主及物業(yè)管理人員提供智能家居、安防監(jiān)控、智能醫(yī)療、智能社區(qū)管理、智能電子商務等服務的智慧環(huán)境，是基于海量信息和智能過濾出來的新的社區(qū)管理模式和形態(tài)。目前許多城市把建設智慧城市作為未來發(fā)展重點，智慧社區(qū)作為智慧城市的一部分，在智慧城市建設的推動下，也呈現(xiàn)如火如荼的發(fā)展局面。國內比較成功的案例有無錫市中堂小區(qū)、山東孝直智慧社區(qū)、山東棗莊智慧社區(qū)、南通市首期智慧社區(qū)、深圳市智慧社區(qū)等。

2物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)技術作為信息產(chǎn)業(yè)的第三代浪潮，其發(fā)展與應用為人與物、物與物之間的信息交換創(chuàng)造了一個全新的平臺。物聯(lián)網(wǎng)顧名思義是可以實現(xiàn)物物相連的新型網(wǎng)絡，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，將“物”加入到信息系統(tǒng)，將RFDI、無線傳感技術等應用于“物”的感知、監(jiān)控、管理的技術系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的體系結構可分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層。

感知層主要完成大規(guī)模、分布式的狀態(tài)辨識與信息獲取。通過各種類型的傳感器感知設備，提取設備的屬性、狀態(tài)及行為態(tài)勢等有用信息從而感知、識別目標。并將信息提供給網(wǎng)絡層的其他設備以實現(xiàn)交流互通及資源共享。RFID標簽和讀寫器、攝像頭、各種傳感器等是感知層的重要組成部分。

網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層是由互聯(lián)網(wǎng)與各種通信網(wǎng)絡（電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、移動通信網(wǎng)及其他專業(yè)網(wǎng)絡）等基礎網(wǎng)絡設施組成的融合網(wǎng)絡。主要由互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、移動通信網(wǎng)及其他專業(yè)網(wǎng)絡等基礎網(wǎng)絡設施組成。

應用層主要是行業(yè)專業(yè)技術與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合，為行業(yè)的智能化應用提供實用的解決方案。由支持物聯(lián)網(wǎng)技術運行的各行各業(yè)的應用系統(tǒng)組成，為用戶實現(xiàn)使用物聯(lián)網(wǎng)的應用接口，為各種終端及用戶設備提供應用服務。

物聯(lián)網(wǎng)的核心技術包括RFID、無線傳感網(wǎng)技術、云計算技術、智能技術等。

3無線通信技術比較

無線通信技術是指利用無形介質如電磁波等進行通信的技術。由于無線通信技術擺脫了通信介質的依賴，使用覆蓋范圍更廣的電磁波進行通信，擺脫了地域的限制，因而迅速發(fā)展成熟并在各行各業(yè)得到了廣泛的應用。目前比較常用的無線通信技術有UWB技術、Bluetooth技術、ZigBee技術、WIFI技術、紅外技術等。

1）UWB技術

UWB技術，全稱“Ulna Wide Band”，即超寬帶技術。其通信系統(tǒng)所使用的頻段為3.1～10.6GHz。UWB技術傳輸速度快，在不超過10m的范圍，傳輸速率可達500Mb/s以上。其功率通常為20mW，功率非常小，頻譜范圍可達7.5GHz。UWB技術帶寬高，最高可達2GHz。UWB技術帶寬高、功耗低、可精確測距，實現(xiàn)準確定位，主要應用于軍事方面、工程探測與救援。

2）Bluetooth

Bluetooth即藍牙，其接收范圍不超過10m，頻段為2.4GHz。Bluetooth技術易與各種移動設備及便攜式設備相互集成，如比較常用的藍牙耳機、藍牙鼠標等。具有體積小、功耗低的特點，但因其傳輸速率及傳輸距離的限制，所以其應用范圍也被局限在移動辦公、個人局域網(wǎng)、家庭無線網(wǎng)等范圍。

3）Zigbee

ZigBee所使用的頻段是2.4GHz和868/915MHz，所對應的帶寬分別是0.6MHz、

2MHz和5MHz。實際傳輸范圍一般在10-100m之間。ZigBee具有低功耗、靈活的組網(wǎng)方式，超大的網(wǎng)絡容量。一個主節(jié)點最多可以管理254個子節(jié)點，同時主節(jié)點還可以由上一層網(wǎng)絡節(jié)點管理，最多可以組成65000個節(jié)點的網(wǎng)絡。

家庭及社區(qū)是一個設備種類繁多、數(shù)量較大、通信距離短等特點，由以上的對比發(fā)現(xiàn)使ZigBee技術組建社區(qū)及家庭內部無線傳感網(wǎng)具有獨特的優(yōu)勢，因而ZigBee技術被廣泛應用在智能家居及智慧社區(qū)中。

4基于zigbee的智能社區(qū)系統(tǒng)

智能社區(qū)系統(tǒng)采用的是ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡。對家庭及小區(qū)中的各種參量進行測量、處理和傳輸。系統(tǒng)架構如圖1所示。系統(tǒng)包括社區(qū)控制端、ZigBee無線傳感網(wǎng)、網(wǎng)關、遠程通信、移動端4個部分。

ZigBee無線傳感網(wǎng)的重要組成部分是無線感知層，無線感知層主要是在每個子系統(tǒng)節(jié)點上部署相應的傳感器及數(shù)據(jù)收集傳輸模塊，通過傳感器節(jié)點對環(huán)境參數(shù)進行測量、收集，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳給網(wǎng)關，并執(zhí)行控制端發(fā)送回的命令信息。利用傳感層節(jié)點上的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，如有害煙霧濃度信息、聲光紅外信息、溫濕度信息等，將其傳給協(xié)調器，協(xié)調器將信息傳給微處理器。微處理器處理送來的信息，將處理后的數(shù)據(jù)返回給協(xié)調器節(jié)點，并由感知控制節(jié)點執(zhí)行。ZigBee無線傳感網(wǎng)絡采用星型網(wǎng)絡拓撲將傳感節(jié)點接入網(wǎng)關。

網(wǎng)關在智能社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中處于核心地位，它同時連接著家庭ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、GPS網(wǎng)絡、家庭局域網(wǎng)、有線電話網(wǎng)絡等。其主要工作是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡間的互聯(lián)、互通，完成各種通信協(xié)議之間的轉換。網(wǎng)關對外則通過小區(qū)交換機等網(wǎng)絡設備連接到各種服務提供商以及互聯(lián)網(wǎng)。

遠程通信主要利用通信服務提供商的無線網(wǎng)絡服務實現(xiàn)家庭、小區(qū)、超市控制端與移動控制端的數(shù)據(jù)交換，進行文字、圖像及視頻的傳輸。圖1為智能社區(qū)系統(tǒng)架構圖。

智能社區(qū)主要實現(xiàn)了如下功能：

1）智能購物

業(yè)主可通過移動端進行購物卡充值、讀取商品信息、商品加人購物車或刪除、購物結算、等功能。而超市管理人員則可以通過系統(tǒng)實現(xiàn)商品的入庫、上架、盤點、缺貨提醒等功能。

2）收費管理

物業(yè)管理人員可以通過系統(tǒng)對水費、電費、物業(yè)費、停車費進行管理。通過查詢功能查詢業(yè)主繳費情況，通過計費功能進行費用繳納，將數(shù)據(jù)下發(fā)到安卓端進行支付。

3）社區(qū)安防

系統(tǒng)在感應到人體、煙霧或火焰時，會產(chǎn)生警告提示信息，提示信息會推送到LED屏顯示并推送到業(yè)主安卓端顯示。

4）智能路燈

可根據(jù)時間或自然光照值自動控制路燈與樓道燈，也可手動控制。

5）智能家居

可通過系統(tǒng)遠程控制家電、窗簾的開關，實現(xiàn)煙霧報警、紅外報警燈。

5結束語

目前物聯(lián)網(wǎng)技術正以迅猛的速度在進行發(fā)展，在我國，物聯(lián)網(wǎng)的應用也日漸滲透到人們的生活中，發(fā)揮著重要的作用。智能社區(qū)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個重要方向，也是人們未來生活的需求方向。本文提出了一種基于ZigBee技術設計智能社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，該系統(tǒng)方案利用利用ZigBee協(xié)議進行星型拓撲搭建無線網(wǎng)關，對數(shù)據(jù)進行采集、分析、交換、控制，具有功耗低、可靠性高、易于控制、可控性強的特點。