趙雨農(nóng)， 唐 藝

(中國建筑設計研究院有限公司，北京100044)

0 引言

“智慧化”是當今社會的重要發(fā)展方向，而社會作為人與環(huán)境形成的關(guān)系總和，智慧社會的發(fā)展終要以人為本。而社區(qū)作為人衣食住行、生活起居的基本生活場所，智慧社區(qū)的建設在社會智慧化的進程中又有著重要的意義。

智慧社區(qū)的建設，可從社區(qū)智慧化管理和社區(qū)智慧化服務兩個方面開展。社區(qū)智慧化管理主要是針對社區(qū)內(nèi)的設備和環(huán)境進行管理，如配電、消防、給排水、電梯、安防、停車場、園區(qū)等。社區(qū)智慧化服務主要是針對社區(qū)內(nèi)居民的需求進行優(yōu)化，如安全保障、購物配送、出行、停車管理、醫(yī)療救助、保修維修、家政服務等。

1 社區(qū)智慧化管理設計探討

社區(qū)智慧化管理的核心是建設一套可以滿足社區(qū)智慧化運營的管理系統(tǒng)。如果把園區(qū)智慧化管理系統(tǒng)比作一個人，那么整個系統(tǒng)可以拆分成感知系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡、大腦、執(zhí)行系統(tǒng)四個部分，分別對應系統(tǒng)的感知層、傳輸層、處理層、執(zhí)行層設備。通過這四層設備的設置和相互之間的聯(lián)系，構(gòu)建了智慧化社區(qū)管理系統(tǒng)的基礎功能。

1.1 傳輸層設計

傳輸層作為銜接處理層和傳感層、執(zhí)行層的中間構(gòu)成，對系統(tǒng)的運行起到了至關(guān)重要的作用。對于智慧社區(qū)的傳輸層建設，主要是指社區(qū)內(nèi)部的設備網(wǎng)絡。社區(qū)設備網(wǎng)絡主要由有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡兩部分組成，有線網(wǎng)絡作為社區(qū)網(wǎng)絡的主體，應盡量覆蓋更多的區(qū)域。除了通過網(wǎng)絡交換設備構(gòu)建的傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡外，PON(Passive Optical Network:無源光纖網(wǎng)絡)技術(shù)由于其在傳輸鏈路上不需要有源電子器件，全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成的特性，對于傳輸鏈路的電源需求大大降低，對于智慧社區(qū)的某些應用場景下的網(wǎng)絡建設具有著一定的優(yōu)勢，如社區(qū)內(nèi)的室外視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、信息導引及發(fā)布系統(tǒng)等。無源光局域網(wǎng)構(gòu)架如圖1所示。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用是智慧化建設的重要環(huán)節(jié)，但考慮到如果將有線網(wǎng)絡作為唯一的信息傳輸載體，覆蓋到社區(qū)的每個位置，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)傳輸，從經(jīng)濟性、可實施性角度看，并不合理，故選用無線網(wǎng)絡作為有線網(wǎng)絡的補充。無線網(wǎng)絡設備間的信號通過無線電傳播，不需要布放線纜，節(jié)約成本同時不受空間、路由等條件的限制，比有線網(wǎng)絡的建設更加靈活。Wi-Fi網(wǎng)絡作為運用最廣泛的無線網(wǎng)絡傳輸技術(shù)，具有兼容性強、帶寬高等優(yōu)勢，在智慧社區(qū)中可全范圍運用。

圖1 無源光局域網(wǎng)構(gòu)架

Wi-Fi網(wǎng)絡雖然具備很多優(yōu)勢，但是功耗較大，雖然免除了傳輸網(wǎng)絡布線的需求，但是對傳感設備的電源還是有著一定的要求，所以Wi-Fi網(wǎng)絡更適合于一些需要高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽脠鼍啊５凸臒o線技術(shù)可以通過很低的功耗傳輸信息，對于不需要高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽脠鼍埃瑐鞲性O備可以通過內(nèi)置的電池來滿足長時間工作，實現(xiàn)真正的無線工作。如ZigBee技術(shù)，使用ZigBee技術(shù)的通信模塊在待機模式下，使用兩節(jié)干電池可支持其工作6個月以上，同樣的供電方式，Wi-Fi僅可工作數(shù)小時。ZigBee工作在20～250kbps速率時，可提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和 20kbps(868 MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，可以滿足大部分低速率傳輸數(shù)據(jù)的應用需求。對于社區(qū)規(guī)模較大、需要滿足更大覆蓋范圍的情況，近些年蓬勃發(fā)展的LPWAN(Low Power Wan，低功耗廣域網(wǎng))技術(shù)也是很好的無線網(wǎng)絡傳輸解決方案，其中LoRa技術(shù)和NB-IoT技術(shù)發(fā)展勢頭最為迅猛，兩者各具優(yōu)勢，此外還有很多無線網(wǎng)絡傳輸技術(shù)在不斷被發(fā)明、推廣和應用，在項目設計中可以根據(jù)實際情況進行合理配置。

1.2 感知層設計

傳感設備作為智慧社區(qū)的感知層，為社區(qū)的智慧運行提供輸入條件，是社區(qū)智慧運行的第一個環(huán)節(jié)，所以需要盡可能的考慮全面?？梢愿鶕?jù)其采集信息的內(nèi)容種類簡單劃分為:環(huán)境參數(shù)、設備運行參數(shù)和其他參數(shù)。環(huán)境參數(shù)主要包含:室外氣象參數(shù)，室內(nèi)溫度、濕度、有害氣體參數(shù)等。設備運行參數(shù)主要包含:各類配電、照明、電梯、送排風、給排水等建筑設備的工作運行狀態(tài)等。

其他參數(shù)主要包含:社區(qū)內(nèi)人員數(shù)量、分布，車流、車輛狀態(tài)等。

上述參數(shù)，除實時數(shù)據(jù)直接參與智慧社區(qū)的運行管理外，還將作為歷史數(shù)據(jù)進行存檔和分析，社區(qū)與社區(qū)之間的數(shù)據(jù)還可以通過分享的方式，形成更大的大數(shù)據(jù)庫，通過智慧化管理系統(tǒng)的自我學習和自我完善，最終實現(xiàn)社區(qū)真正的智慧化運行。

智慧社區(qū)的感知層除了要盡可能全面外，還應兼顧經(jīng)濟性與合理性。在設計中應盡可能地整合傳感設備的功能，每個或每組傳感設備應盡可能地采集更多的數(shù)據(jù)類型，減少網(wǎng)絡建設的投入。另外，還可以通過擴展已有設備的功能來實現(xiàn)目標，如采用智能安防監(jiān)控攝像機，采集光照、人流、車流參數(shù)，通過無線AP對區(qū)域內(nèi)人員密度進行計算等。

智慧社區(qū)的感知層建設，是一項永遠也不會停止的工程，隨著科技的發(fā)展，可采集的參數(shù)越來越多，參與智慧管理的程度也會越來越深，在設計中需要不斷吸收新的科技并加以運用。

1.3 執(zhí)行層設計

智慧社區(qū)的執(zhí)行層包含社區(qū)內(nèi)所有具有執(zhí)行功能的設備或組件，如制冷、供熱設備，送排風設備，設備管路上的閥門執(zhí)行器等。

對于執(zhí)行層的設計要盡可能的全面，在條件允許的情況下，盡量減少手動設備的運用。另外，隨著科技發(fā)展，執(zhí)行層設備的功能應從粗放的開關(guān)控制向調(diào)節(jié)控制方向發(fā)展，如風機、水泵的變頻控制，閥門的開度調(diào)節(jié)，燈光的照度、色溫調(diào)節(jié)等。這樣，智慧園區(qū)的執(zhí)行層作為智慧管理系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)節(jié)，才可以合理地完成系統(tǒng)的精細化、智慧化控制，最大限度發(fā)揮社區(qū)智慧管理系統(tǒng)的功能與價值。

1.4 處理層

處理層是園區(qū)智慧管理系統(tǒng)的核心，是整個系統(tǒng)的“大腦”，沒有一個強勁的大腦，園區(qū)的智慧化無從談起。園區(qū)智慧管理的處理層由以下幾部分功能組成:數(shù)據(jù)庫、應用服務器、綜合管理集成平臺和應用軟件。

隨著科技的發(fā)展，計算機的運算能力、數(shù)據(jù)的處理和存儲能力不斷提高，各種人工智能算法也在不斷演變和進步，在此種環(huán)境下，計算機“智慧化”也將逐步成為現(xiàn)實。

計算機性能和算法的發(fā)展不在本文的探討范圍內(nèi)，接下來本文即以園區(qū)智慧管理系統(tǒng)的綜合管理平臺作為側(cè)重點，簡單探討一下管理平臺需要具備的功能。

首先，作為綜合管理集成平臺，系統(tǒng)的集成能力應作為重點。作為要涵蓋智慧社區(qū)內(nèi)全部系統(tǒng)的集成平臺，需要具備良好的兼容性，除主流的通用接口外，還應具備一定的開發(fā)能力，滿足所有子系統(tǒng)的集成。另外，集成平臺可集成的數(shù)據(jù)量除要滿足智慧社區(qū)的要求外，還需要預留一定的擴展能力，才可以應對智慧社區(qū)的發(fā)展。

此外，綜合管理集成平臺需要具備顯示智慧社區(qū)所有信息的功能，一個完整的3D可視化模型可以很好地兼容信息的復雜性與操作的便利性。尤其是現(xiàn)在隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，越來越多的項目采用BIM手段進行設計，為集成平臺的3D可視化創(chuàng)造了更好的基礎條件。但是由于BIM模型包含了建筑物的所有信息，對于項目運營階段，可能并不需要全部的建筑信息，可以選擇對BIM模型進行輕量化工作，僅保留與項目運維相關(guān)的關(guān)鍵信息，如建筑構(gòu)造信息，室內(nèi)外管路種類、路由、規(guī)格，主要設備位置、關(guān)鍵參數(shù)等。

最后，綜合管理集成平臺還要有良好的人機互動設置，要便于操作和維護。結(jié)合 VR(Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實)、AR(Augmented Reality，增強現(xiàn)實)等新的技術(shù)，可節(jié)省運維人員的工作量，提高整體運維效率。

2 社區(qū)智慧化服務設計探討

對智慧社區(qū)而言，最重要的功能還是要為社區(qū)內(nèi)的人而提供服務，建設上述智慧管理系統(tǒng)也是為實現(xiàn)智慧化服務提供基礎。關(guān)于如何提升智慧社區(qū)的服務，應遵從以人為本的原則，從社區(qū)內(nèi)居民的角度出發(fā)來進行思考。

安全是居民對于社區(qū)最基礎要求，現(xiàn)在我們居住的社區(qū)，大都提供24h的保安巡檢和視頻安防監(jiān)控，雖然很大程度地提升了社區(qū)的安全性，但是由于社區(qū)的面積大、安保人力有限等因素，對社區(qū)的安全還是無法做到盡善盡美。通過設置智慧化安保系統(tǒng)，則可以在一定程度上緩解這個矛盾。例如在社區(qū)的周界上安裝具備智能分析的安防攝像機，對于巡邏人員視線外的非法翻越、闖入等行為也可以進行報警；在社區(qū)主要出入口設置帶有人臉識別和黑名單報警功能的智能攝像機，并與公安系統(tǒng)聯(lián)通，對在逃人員、犯罪嫌疑人等帶有安全隱患的人員進行預警或報警；在社區(qū)內(nèi)公共場所，設置一些可以與安?？刂剖覍χv或可視對講的緊急呼救站，對斗毆、尾隨等惡性事件及時進行阻止。

為居民提供舒適的居住環(huán)境是智慧社區(qū)服務的重要目標?？梢越Y(jié)合室內(nèi)外的環(huán)境傳感器，對房間內(nèi)的光照、溫度、濕度、新風量進行調(diào)整，使居住環(huán)境更加舒適宜人。

另外，社區(qū)服務是否便利也是衡量智慧社的區(qū)重要標準?？梢钥紤]將住宅內(nèi)的可視對講主機作為居民與社區(qū)服務團隊溝通的窗口，社區(qū)信息可根據(jù)住戶的情況進行定向推送(如水、電、氣等能源的消耗量、繳費提醒、社區(qū)重要通知等)。住戶還可以通過可視對講主機進行繳費或?qū)ψ≌瑑?nèi)的設備進行報修、物業(yè)服務反饋等。此外，戶內(nèi)主機還可以與社區(qū)內(nèi)的社區(qū)便利店進行互通、在線購物等便利服務。除戶內(nèi)的對講主機外，還可以將便利服務延伸至其他終端，如手機、平板電腦等，但需要考慮用戶認證、防止兒童誤操作等事宜。

對于社區(qū)的智慧化服務，隨著社會的快速發(fā)展，將會衍生出更多的要求，對于基礎服務的要求也會不斷攀升，所以需要我們結(jié)合社會發(fā)展情況和人們的實際需求不斷的深入研究，才可以提供盡善盡美的優(yōu)秀智慧社區(qū)服務。

以有待上是基于智慧社區(qū)設計階段的一些構(gòu)想，仍有待完善。需要在設計工作中，不斷的吸收新的科技，了解和探究人們真正的需求，并且結(jié)合各類項目的實際情況，將智慧社區(qū)的設計工作做好。