張公忠，中國建筑業協會智能建筑專業委員會專家工作組副主任、清華大學計算機科學與技術系教授。80～90年代期間主要從事計算機網絡及其應用的研發工作，負責承擔了該領域若干項國家級重大科技攻關項目的研制任務，曾獲得國家科技進步獎一項和多個部委級科技進步獎，并榮獲國務院三委一部聯合表揚獎。90年代中期至今，一直參與智能建筑領域的工作，其中包括國家大劇院、中華世紀壇、中關村西區、奧運場館、多個航站樓等國內重大建筑智能建筑化工程的設計、評審、驗收和咨詢工作。并參與了智能建筑行業的若干個重要標準、規范、導則等的制定和評審工作。30年來，曾發表重要論文數十篇，作為主編正式出版的著近20部。
中國將近四億個家庭，近十年來，隨著最大規模的城市數字化建設，全球最大規模的住宅建設市場發生在中國。隨著國內住宅建設的發展，智能社區和智能家居的市場急劇發展，可以認為，全球最大的智能社區和智能家居市場也在中國出現。
近幾年來，國內中產及中產以上階層的人數迅速增長，人們越來越追求安全、舒適、便捷、綠色的高質量生活和工作環境。同時，信息通信、傳感控制技術急劇發展，也提供了高質、價廉的社區和家居智能化產品和系統。
隨著智能社區和家居行業的逐步規范化，國內已經形成相當規模的產業鏈。目前國內已存在多個有關智能家居的產業集團，以及百余家自主產品供應商和300余家系統集成商。眾多外國的產品也紛紛登陸中國，提供了技術先進、高端的優質產品，在中國龐大的家居市場中取得了一定的份額。
國家“十二五”規劃中，要大力發展物聯網產業和應用，物聯網應用鎖定智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環境與安全檢測、工業與自動化控制、醫療健康、精細農牧業、金融與服務業和國防軍事十大應用領域。
智能社區是數字城市，或目前正在發展的智慧城市涉及生活的最基本的單元。可以認為，智能社區的物聯網應用在未來國家發展的歷程中，特別是在建設智慧城市的大潮中會獲得大好的市場機遇。
1智能社區組成、功能和技術特征
1.1智能社區組成
一個社區中一般存在著數百上千個家居單元，并包括了居民活動和社區管理的公共區域。在家居單元中，從20年前的電燈、電話、電視、普通家電等一般設備發展到現在的三防（防火、防盜、防燃氣泄漏）、三電（信息家電、生活家電、娛樂家電）、節能環保、居家保健護理、遠程監控等設施。
公共區域中包括了公共場、會、所；也包括了安防、消防、供水、供配電、供暖、空調等公共設備；還包括了停車場、綠化、環保、醫療保健等公共設施；物業管理、業主管委會、社區服務等也是必要的機構或功能。智能社區的組成如圖1所示。包括智能家居（家庭智能化）、公共區域智能化兩部分，其中智能家居是智能社區的核心。
公共區域智能化
在一個智能社區中存在成百上千個獨立的智能家居，根據不同住宅類型或住戶的個性需求，配置有所差異。對于公共區域智能化，眾多的智能化子系統需要集成到一個智能化集成平臺上進行綜合的管理和監控，構成公共區域智能化集成系統。
在整個智能社區中，TCP/IP以太網是信息的骨干網；電話網與電視網分別連接社區中的電話和電視終端；互聯網一般由以太網（或電視網或電話網）接入；移動互聯網則直接與3G移動終端連接。
1.2智能社區的類型和分檔
住區類型一般包括普通住區/中高檔住宅樓/聯體別墅/低密度別墅四種類型。不同的住區類型,對于智能化的需求是有區別的，例如普通住宅與豪華的低密度別墅的需求差別就較大，因此滿足需求所配置的功能必須要分檔，功能的差別也涉及智能化設備投資的大小。智能社區分檔(按功能)，目前在行業中有兩種常用的分檔方式：一種是按一星級/二星級/三星級分檔（見《居住小區智能化系統建設要點與技術導則2003》，《數字社區物聯網應用導則（討論稿）2011》）；另一種是按普及型/提高型/增強型/超前型分檔（見《居住區數字系統測評標準(報批稿)2011》）。
1.3智能家居功能（按最高檔）
最高檔功能包括安全、綠色（節能與環保）、保健、家電四大部分。具體的功能有室溫自動感應控制、人體特征感應控制、室內空氣質量探測自動控制、緊急事件（盜、火、燃氣泄漏、病危等）報警、視頻監控、燈光/窗簾智能控制、家電智能控制、可視對講室內終端、電視/電話/互聯網終端等。
1.4智能家居系統結構
不同檔次的智能家居，其系統結構是有所區別的，最高檔的智能家居必須具有家居智能控制器。
家居智能控制器是智能家居的核心設備，每個住宅單獨配置，它連接了家居網，家居網由住宅中有線或無線的短距離通信網絡組成。家居智能控制器通過家居網對安全、綠色、保健和家電四部分有關的設備進行管理、監控，并采集設備的數據以及感知設備的異常信息（例報警）。家居智能控制器又直接連接社區中以太網，并通過以太網接入互聯網，以便每個家居與物業管理或遠程主管部門溝通，并享受社區和互聯網的各種應用服務。住戶通過監控屏以手動（或遙控器）對連接家居網上的設備進行管理和監控。遠程住戶可以通過移動互聯網或互聯網了解自己家居中的狀況，并監控一些設備。至于家居中一般的電視和電話終端，若無特殊功能要求，則直接經家居接線盒分別連接公共電視網和電話網。
1.5公共區域智能化功能（按最高檔）
最高檔功能包括安全、綠色(節能與環保)、設備管理、物業管理、應用服務五大部分，具體功能有一卡通、可視對講、防盜、火災報警、周界入侵防范、公共廣播、遠傳表、建筑設備管理、VOD點播、公共照明控制、停車場管理、環境監測、景觀控制、物業管理、社區應用服務等。
1.6公共區域智能化系統結構
由于智能社區的公共區域智能化的功能多而繁雜，每一項功能一般對應一個子系統，絕大部分子系統要進行管理和監控，因此需要配置一個智能化集成平臺，構成公共區域智能化集成系統，對集成的子系統進行綜合的管理和監控。
傳統的公共區域智能化集成系統結構如圖4所示。該集成系統由TCP/IP以太網支撐，主要包括管理層、控制層和設備層三個層次。子系統常用的集成方式如下所述：像建筑設備（包括空調、供配電、電梯、給排水等）一類子系統的管理和監控，其控制器（1-m）一般要通過現場控制總線或短距離網絡；也有一類子系統設備（例環保監測、火災報警、景觀控制等）可直接連接控制器(1-n)；有一些子系統（例安防、一卡通、停車場等）由其控制主機連接控制器（1-k，一般為OPC）；還有一些子系統可直接在TCP/IP以太網上運行（虛擬子系統）。
管理層上主要包括PC終端、服務器、存儲器、交換機、路由器以及管理軟件等軟硬件設備，對安全、綠色、設備、物業和服務五大部分所屬各個子系統進行綜合管理和監控。
1.7智能社區的物聯系統技術特征
在整個智能社區中，配置了諸多的控制器和相當數量具有傳感/執行器的設備，在智能社區的管理和監控中，運行了大量的傳感/控制信息，這些運行傳感/控制信息的系統被稱為“物聯系統”。因此可以認為，在智能社區中，事實上已經存在了大量的物聯子系統，涉及傳感/控制信息的物聯子系統約占全部子系統的90%以上。
智能社區中涉及物件安裝（或連接）傳感器的子系統，有建筑設備管理：溫度/濕度/壓力/流量/功率/位置/接觸等；視頻監控：CCD/GPS等；防盜報警：雙鑒/門磁/窗磁/震動/生物特征識別等；火災自動報警：煙感/光感等；一卡通：RFID/接觸式智能卡/條碼識別等；智能照明：紅外/聲感等；環保監測：CO/CO2/甲醛等。
2智能社區物聯網應用
2.1物聯網的核心價值與目標
近十余年來，繼互聯網應用全面展開后，在全球三化（工業化、信息化、城市化）的推動下，有關傳感/控制系統的應用迅速發展，要求其應用和運行的環境從信息孤島走向“群”和“遠”的環境。即不僅在基層，更重要的在“群”和“遠”的應用環境（園區、城市、全行業、全國、全球）中，實現傳感信息的采集和感知，傳感/控制信息的傳輸、存儲、處理和互動，傳感/控制信息的管理和監控，傳感/控制信息的資源共享與公共服務四大方面的應用。
物聯網應用目標是:集成和融合相關“物聯行業”，近期是構建智慧城市，遠期是智慧中國，乃至智慧地球。
2.2智能社區物聯網應用體系架構
在智能社區物聯網應用體系架構中，包括了感知層、網絡層和應用層三個層次和公共技術四部分組成。
感知層體現了物聯網應用是與一般互聯網應用差異和擴展的技術特點，該層由兩個子層組成：“小區域傳感/控制/現場互動”及“具有傳感/執行器的物件”。“小區域傳感/控制/現場互動”子層一般包括了工控現場總線和短距離有線或無線通信網絡，“具有傳感/執行器的物件”子層說明了傳感和被控制的物件必須具有傳感器和（或）執行器（物件自帶或外接），物件包括了設備、設施、材料、動植物和人體等。
目前智能社區中的子系統，絕大部分建立在TCP/IP以太網平臺上，因此社區內部各子系統集成，以及擴展到行業集成，乃至融入智慧城市集成提供了較為順暢的技術條件。在智能社區應用體系架構中，網絡層包括了以太網、wifi、互聯網、移動互聯網等組成的IP網絡平臺以及它們所支持的網絡應用協議。
對于應用層，為了適應智能社區中所有的物聯系統，中間件子層是必需的。為了使得傳感/控制信息的應用從孤島順暢地走向“群”和“遠”的環境，即不僅在孤島中集成，而且有利于行業集成，并融入智慧城市，物聯子系統采用WebServers的B/S訪問模式是必要的。
而公共技術則包括了信息安全、系統管理和標識等內容。
2.3智能家居物聯網系統結構
智能家居物聯網系統結構如圖6所示。感知層包括了家庭范圍的家居網及其連接的具有傳感/執行器的家居內的物件；內嵌WebServer功能的家居智能控制器部分功能與互聯網、移動互聯網、TCP/IP以太網組成了網絡層；PC終端和PC遠程終端以B/S訪問模式及其所連接的WebServers功能組成了應用層，住戶移動終端既能B/S，也可以C/S模式訪問。
在本系統結構中，核心部件是內嵌WebServer功能的家居智能控制器，它既具有傳統的家居智能控制器的功能，又是一個虛擬的WebServer，還是一個虛擬的數據存儲服務器。在物聯網應用中起到承上繼下的作用。
2.4公共區域智能化物聯網系統結構
公共區域智能化物聯網系統結構如圖7所示，本圖實際上表示了公共區域智能化子系統集成的物聯網結構。圖7的說明與3.3節基本類似，區別在于存在兩類內嵌WebServer的控制器，控制器1-n所連接的感知層不需要現場總線或短距離網絡，直接連接具有傳感/執行器的物件。傳統結構（圖4）中連接子系統主機的控制器1-k在本圖的結構中不需要了。
2.5智能社區物聯網集成系統
智能社區物聯網集成系統架構如圖8所示。其網絡層仍是智能社區中的TCP/IP以太網、互聯網和（或）移動互聯網。應用的訪問模式主要是B/S。這樣的架構有利于城市中所有的智能社區大集成，從而進一步與其他物聯行業的物聯網應用架構集成構成智慧城市。
3結束語
智能社區是未來智慧城市最后1公里/100米/10米的基層單元；也是城市中充分體現“以人為本”最廣泛的基層單元。智能社區包括智能家居和公共區域智能化兩部分，根據不同功能需求，可分為3-4個檔次。不論智能家居，還是公共區域智能化系統，事實上已經是基于傳感/控制技術的“物聯系統”。
建設智慧城市為物聯網應用展現了龐大的市場，在我國建設智慧城市的大潮中，智能社區走向物聯網應用架構的步伐會越來越快。美、歐盟、日、韓等國家都宣布了智慧城市與物聯網發展計劃，可以認為，我國與他們處在同一個起跑線上。
智能社區物聯網應用系統是智慧城市基礎單元之一，要建設智慧城市，必需首先落實智能社區和其他“物聯行業”物聯網產業鏈的發展；特別要發展符合國情的自主創新的產品和系統。國家“十二五”規劃，“新一代信息技術”為智能社區和各個“物聯行業”可持續發展、自主創新、融入智慧城市提供了技術支撐。
可以展望，未來5-10年，正是智能社區物聯網應用、智慧城市建設大發展時期。技術創新、產業升級和發展、市場拓展將會展現極大的機遇。
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