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【摘 要】近年来，随着物联网技术的迅猛发展，智能住宅小区也随之迎来新的发展机遇。将物联网技术应用于住宅小区内的各个智能子系统中，完善智能住宅小区的功能，使智能化住宅小区成功成为智慧城市的一个结点，解决“信息孤岛”的现状。文章主要介绍物联网的关键技术、体系架构，并将其与智能住宅小区中安全防范子系统相结合，开发物联网在维护小区安全方面的应用，推动智慧城市和平安城市的快速发展。
【关键词】物联网技术 智能化住宅小区 安全防范 平安城市
一、引言
这些年我国经济发展迅速，人民生活水平有了很大的提高，致使人们越来越来关注生活的质量与家居的人性化，现代住宅小区的发展小区的安全尤为重要。住宅小区安全的实现，除了人防之外，主要依靠小区的智能化安全防范系统。一个综合智能安防系统包括门禁、视频监控、入侵报警以及电子巡更系统。但是，传统的综合智能安防系统中的各个子系统都是独立存在和独立运行，相互之间没有关联。随着安防技术的不断提高和人们对集中统一管理的需求，迫切需要通过一个集中的统一管理平台来对各子系统进行集中的控制和监控，物联网技术为解决传统小区安全防范系统信息孤立的现状提供了必要手段。
二、物联网技术
物联网——“The Internet of Things”，其内涵包含两个方面：物联网是以互联网为核心的网络技术，是互联网的延伸和扩展；物联网的终端可以扩展到物品和物品之间的信息交互和通信[2]。
（一）物联网关键技术
物联网是在计算机互联网的基础上，利用射频识别、传感器、纳米、智能嵌入等技术，构建一个覆盖世界上万事万 物的网络。
射频识别技术是一种通信技术，简称RFID（Radio Frequency Identification），它可以通过无线电信号识别特定的目标并读写相关的数据，而无需识别系统与特定目标之间建立的机械或光学接触。
无线传感技术是物联网感知层的重要技术手段。无线传感器网络技术（WSN）是将一系列空间上分散的传感器节点通过自组织的无线网络连接起来，从而把各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控。
专家系统（Expert System）是将多个领域专家的技术水平和能够利用人类专家的知识与经验结合起来处理该领域问题的智能计算机程序系统，属于信息处理层技术[3]。
云计算（Cloud Computing）是一种网络应用模式，其透过网络把庞大的计算处理程序自动分拆成多个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析后把处理结果回传给用户[3]。
综上所述，物联网是一场未来计算和交流的技术革命，它的发展取决于一系列重要领域中从无线传感器到纳米技术的不断革新。
（二）物联网的体系架构
物联网体系构架有三个层次：泛在化末端感知网络（感知层）、融合化网络通信基础设施（网络层）和普适化应用服务支撑体系（应用层）[4]。
如图1所示。
图1 物联网基本构架
泛在化末端感知网络的主要功能是信息感知，通过不同的手段，自动把现实世界的各种物理量转化成虚拟世界可处理的数字化信息或数据，包括信息的采集、组网与协同信息处理。融合化网络通信基础设施的主要任务是实现物联网的数据传输。
三、基于物联网的小区安全防范系统设计
物联网技术的出现，可以将不同小区内安防各子系统集成到物联网平台，不仅可以实现小区内部的统一管理和智能化监测，进而还可以实现整个城市的统一管理和统一调度。基于物联网技术的小区安防集成管理如图2所示。
图2 基于物联网技术的小区安防集成管理示意图
（一）基于物联网技术的视频监控子系统
视频监控通常应用在安防领域，可以协助公安部门打击犯罪、维持社会安定。随着社会的发展，计算机技术、图像处理技术以及移动通信技术的不断提高，使得对远程现场的视频监视与遥控等功能实现变得愈加可能，传统的视频监控技术和手段能录像和提供视频，只能实现“监”，而不能实现“控”。为了能实现“控”需要花费大量的人力、物力和财力，但效果却不乐观，在很大程度上的制约着平安小区和平安城市的建设和发展。
基于物联网技 术的视频监 控与传统的视频 监控系统不同，这里的监控不 再需要保安人员一直盯 着看画面，摄像头能够 根据现场情况和感 知信息自动跟踪拍摄和录制画面，向中心实时 地提供有用信息，保安人员 只在发生情况和需要时 查看各摄像头的画面。在发生情 况时，自动向中心报警，这些都将自 动地进行，不需要人工的干预。
实现平安小区的智能视频监控系统，使用无线传感网和城域网等通信技术，把一个辖区的若干个小区的视频监控系统联系起来，对整个辖区全部小区的安全情况进行整体监控，在发生犯罪情况后，协调就近的公安人员采取行动将犯罪分子绳之于法，对特殊情况采取联动报警，可以最大限度的保护小区住户的生命财产安全。
（二）基于物联网技术的周界报警子系统
小区周界安防作为小区安全防范系统的重要组成部分，得到了普遍重视。传统的小区周界以建立围墙、栅栏，或保安值班守护的方式保护小区的安全，但是还是不时有盗窃等犯罪行为发生，围墙栏杆等普通阻挡物不能智能化防范，保安值班在小区内也是点式蹲守，值班员对工作的认真程度也不能保证，因而对小区周界报警提出了新的要求。
小区周界防范系统所采用技术主要是传感器技术，目前小区周界安防系统通常采用红外对射，高压脉冲等技术。
系统由前端入侵报警探测器、传输设备、控制处理设备和记录设备等组成。系统前端采用传感网型入侵检测的围栏，一旦有人非法越过，智能探测器能产生报警信息，现场智能探测主机通过智能分析，将报警信息传入服务器，并将报警信号上传至监控中心，监控中心将探测器发出的报警信号按防区位置与主机的工作状态做出逻辑分析，进而发出警报并实现相关的报警联动[6]。 （三）基于物联网技术的智能巡更子系统
随着社 会的进步 与发展，物联网技 术在安防技术的应用将保安巡检工 作的监督变为现 实。智能巡更系 统是对保安巡更 工作进行科学化、规范 化管理的全新技术，它将特制 的信息钮安置 于指定的巡检线 路上，保安沿途巡检时，只需用 智能设备依次碰触（阅读）信息钮，信息 便“拷贝”到巡更棒中，巡更点 的按钮都配 置有无线传感器，通过 无线传感 网将信息传递 到管理中心，管理 人员通过计算 机来读解巡更棒中 的信息，便可随 时了解保安的整个巡 检活动，取得真 实的依据，有效 地督促保安工作。对保 安人员的巡 逻工作进行监督，实 现技防督促人防、技 防和人防相补充的安保体系，保证小区 内的安全和 便于物业对保 安人员的管理。还可以 将资料储存在电脑中，作为日后分析评 估保安工 作的材料。智能巡更系统如图3所示。
图3 智能巡更系统示意图
物联网技术不仅将小区的安保工作进行了有效的监督管理，还提升了小区的安全系数，对建设平安小区提供了技术上的支持，使得小区的安保更加智能，更加有效率。
（四）基于物联网技术的家居安全防范子系统
传统的家居安防系统由于没有有效的控制机制，报警系统无法处理误报警信息，误报现象频繁，此外，其没有视频管理功能，而且不支持手机终端，导致用户无法查看实时监控视频，无法实现报警的时效性。另外，保安方面也没有有效的管理机制，无法及时确定报警地点、查询用户数据和报警记录。把物联网应用于家居安全防范系统中，在家居门口或围墙上安装监控设备，将其采集到的数据通过网络发送到小区安防中心服务器，住户可以通过终端视频设备远程登陆到中心服务器上调看家中的监控画面，及时了解家里的安全状况。物联网智能家居安防系统由感知层、网络层、应用层三部分组成，分别对应家庭无线传感器网络、互联网、监控终端。
家庭无线传感器网络由各种智能安防传感器和智能网关组成。智能安防传感器包括玻璃碎裂传感器、门窗防盗监测模块、摄像机、红外探测器、烟雾探测器、燃气泄露探测器以及报警按钮等，每个传感器都是无线传感网络的一个节点。传感模块实施家居环境的监测；微处理器采用单片机或DSP等实现控制功能；RF射频通信模块负责无线信号的发送和接收，并且为定义网络中该节点的唯一编码。无线网络采用ZigBee网络协议通讯。
基于物联网技术的智能家居安防系统旨在发掘出更大规模与更加多样化的安防应用，使得安全防护的概念能够更加贴近人们的日常生活。
四、结束语
物联网平台的逐步建设，使各个小区能够统一到平安城市的范畴。随着物联网的研究工作在国内相继展开，安防领域成为其最大的应用领域之一，利用物联网技术构建智能化小区是安防发展的新方向。通过使用无线传感、图像识别、射频识别和定位等技术手段全面感知小区内的环境、人和物的变化，构建网络和计算机系统将这些信息进行汇总和处理，自动地进行报警或提示，可以全方位地提升小区的安防自动化程度，提高效率，节省人力。
参考文献：
[1]何滨主编. 住宅小区智能化工程[M]. 北京： 机械工业出版社. 2011-10.
[2]刘海涛主编. 物联网技术应用[M]. 北京： 机械工业出版社. 2011-5.
[3]张新程， 付航， 李天璞等. 物联网关键技术[M]. 北京： 人民邮电出版社. 2011-7.
[4]国脉物联网技术研究中心. 物联网与智慧城市白皮书[EB/OL]
[5]王娜， 沈国民. 智能建筑概论[M]. 北京： 中国建筑工业出版社， 第1版. 2010-9.
[6]伍乐生. 住宅小区智能化系统的研究与实现[D]. 厦门： 厦门大学硕士学位论文， 2009.
[7]BoYan. SuPPly Chain Information Transmission based on RFID and Internet of Things[J]. IEEE. 2009.
[8]International Telecommunication Union. The Internet of Things[R]. ITU Internet Report， 2005.
【关键词】物联网技术 智能化住宅小区 安全防范 平安城市
一、引言
这些年我国经济发展迅速，人民生活水平有了很大的提高，致使人们越来越来关注生活的质量与家居的人性化，现代住宅小区的发展小区的安全尤为重要。住宅小区安全的实现，除了人防之外，主要依靠小区的智能化安全防范系统。一个综合智能安防系统包括门禁、视频监控、入侵报警以及电子巡更系统。但是，传统的综合智能安防系统中的各个子系统都是独立存在和独立运行，相互之间没有关联。随着安防技术的不断提高和人们对集中统一管理的需求，迫切需要通过一个集中的统一管理平台来对各子系统进行集中的控制和监控，物联网技术为解决传统小区安全防范系统信息孤立的现状提供了必要手段。
二、物联网技术
物联网——“The Internet of Things”，其内涵包含两个方面：物联网是以互联网为核心的网络技术，是互联网的延伸和扩展；物联网的终端可以扩展到物品和物品之间的信息交互和通信[2]。
（一）物联网关键技术
物联网是在计算机互联网的基础上，利用射频识别、传感器、纳米、智能嵌入等技术，构建一个覆盖世界上万事万 物的网络。
射频识别技术是一种通信技术，简称RFID（Radio Frequency Identification），它可以通过无线电信号识别特定的目标并读写相关的数据，而无需识别系统与特定目标之间建立的机械或光学接触。
无线传感技术是物联网感知层的重要技术手段。无线传感器网络技术（WSN）是将一系列空间上分散的传感器节点通过自组织的无线网络连接起来，从而把各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控。
专家系统（Expert System）是将多个领域专家的技术水平和能够利用人类专家的知识与经验结合起来处理该领域问题的智能计算机程序系统，属于信息处理层技术[3]。
云计算（Cloud Computing）是一种网络应用模式，其透过网络把庞大的计算处理程序自动分拆成多个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析后把处理结果回传给用户[3]。
综上所述，物联网是一场未来计算和交流的技术革命，它的发展取决于一系列重要领域中从无线传感器到纳米技术的不断革新。
（二）物联网的体系架构
物联网体系构架有三个层次：泛在化末端感知网络（感知层）、融合化网络通信基础设施（网络层）和普适化应用服务支撑体系（应用层）[4]。
如图1所示。
图1 物联网基本构架
泛在化末端感知网络的主要功能是信息感知，通过不同的手段，自动把现实世界的各种物理量转化成虚拟世界可处理的数字化信息或数据，包括信息的采集、组网与协同信息处理。融合化网络通信基础设施的主要任务是实现物联网的数据传输。
三、基于物联网的小区安全防范系统设计
物联网技术的出现，可以将不同小区内安防各子系统集成到物联网平台，不仅可以实现小区内部的统一管理和智能化监测，进而还可以实现整个城市的统一管理和统一调度。基于物联网技术的小区安防集成管理如图2所示。
图2 基于物联网技术的小区安防集成管理示意图
（一）基于物联网技术的视频监控子系统
视频监控通常应用在安防领域，可以协助公安部门打击犯罪、维持社会安定。随着社会的发展，计算机技术、图像处理技术以及移动通信技术的不断提高，使得对远程现场的视频监视与遥控等功能实现变得愈加可能，传统的视频监控技术和手段能录像和提供视频，只能实现“监”，而不能实现“控”。为了能实现“控”需要花费大量的人力、物力和财力，但效果却不乐观，在很大程度上的制约着平安小区和平安城市的建设和发展。
基于物联网技 术的视频监 控与传统的视频 监控系统不同，这里的监控不 再需要保安人员一直盯 着看画面，摄像头能够 根据现场情况和感 知信息自动跟踪拍摄和录制画面，向中心实时 地提供有用信息，保安人员 只在发生情况和需要时 查看各摄像头的画面。在发生情 况时，自动向中心报警，这些都将自 动地进行，不需要人工的干预。
实现平安小区的智能视频监控系统，使用无线传感网和城域网等通信技术，把一个辖区的若干个小区的视频监控系统联系起来，对整个辖区全部小区的安全情况进行整体监控，在发生犯罪情况后，协调就近的公安人员采取行动将犯罪分子绳之于法，对特殊情况采取联动报警，可以最大限度的保护小区住户的生命财产安全。
（二）基于物联网技术的周界报警子系统
小区周界安防作为小区安全防范系统的重要组成部分，得到了普遍重视。传统的小区周界以建立围墙、栅栏，或保安值班守护的方式保护小区的安全，但是还是不时有盗窃等犯罪行为发生，围墙栏杆等普通阻挡物不能智能化防范，保安值班在小区内也是点式蹲守，值班员对工作的认真程度也不能保证，因而对小区周界报警提出了新的要求。
小区周界防范系统所采用技术主要是传感器技术，目前小区周界安防系统通常采用红外对射，高压脉冲等技术。
系统由前端入侵报警探测器、传输设备、控制处理设备和记录设备等组成。系统前端采用传感网型入侵检测的围栏，一旦有人非法越过，智能探测器能产生报警信息，现场智能探测主机通过智能分析，将报警信息传入服务器，并将报警信号上传至监控中心，监控中心将探测器发出的报警信号按防区位置与主机的工作状态做出逻辑分析，进而发出警报并实现相关的报警联动[6]。 （三）基于物联网技术的智能巡更子系统
随着社 会的进步 与发展，物联网技 术在安防技术的应用将保安巡检工 作的监督变为现 实。智能巡更系 统是对保安巡更 工作进行科学化、规范 化管理的全新技术，它将特制 的信息钮安置 于指定的巡检线 路上，保安沿途巡检时，只需用 智能设备依次碰触（阅读）信息钮，信息 便“拷贝”到巡更棒中，巡更点 的按钮都配 置有无线传感器，通过 无线传感 网将信息传递 到管理中心，管理 人员通过计算 机来读解巡更棒中 的信息，便可随 时了解保安的整个巡 检活动，取得真 实的依据，有效 地督促保安工作。对保 安人员的巡 逻工作进行监督，实 现技防督促人防、技 防和人防相补充的安保体系，保证小区 内的安全和 便于物业对保 安人员的管理。还可以 将资料储存在电脑中，作为日后分析评 估保安工 作的材料。智能巡更系统如图3所示。
图3 智能巡更系统示意图
物联网技术不仅将小区的安保工作进行了有效的监督管理，还提升了小区的安全系数，对建设平安小区提供了技术上的支持，使得小区的安保更加智能，更加有效率。
（四）基于物联网技术的家居安全防范子系统
传统的家居安防系统由于没有有效的控制机制，报警系统无法处理误报警信息，误报现象频繁，此外，其没有视频管理功能，而且不支持手机终端，导致用户无法查看实时监控视频，无法实现报警的时效性。另外，保安方面也没有有效的管理机制，无法及时确定报警地点、查询用户数据和报警记录。把物联网应用于家居安全防范系统中，在家居门口或围墙上安装监控设备，将其采集到的数据通过网络发送到小区安防中心服务器，住户可以通过终端视频设备远程登陆到中心服务器上调看家中的监控画面，及时了解家里的安全状况。物联网智能家居安防系统由感知层、网络层、应用层三部分组成，分别对应家庭无线传感器网络、互联网、监控终端。
家庭无线传感器网络由各种智能安防传感器和智能网关组成。智能安防传感器包括玻璃碎裂传感器、门窗防盗监测模块、摄像机、红外探测器、烟雾探测器、燃气泄露探测器以及报警按钮等，每个传感器都是无线传感网络的一个节点。传感模块实施家居环境的监测；微处理器采用单片机或DSP等实现控制功能；RF射频通信模块负责无线信号的发送和接收，并且为定义网络中该节点的唯一编码。无线网络采用ZigBee网络协议通讯。
基于物联网技术的智能家居安防系统旨在发掘出更大规模与更加多样化的安防应用，使得安全防护的概念能够更加贴近人们的日常生活。
四、结束语
物联网平台的逐步建设，使各个小区能够统一到平安城市的范畴。随着物联网的研究工作在国内相继展开，安防领域成为其最大的应用领域之一，利用物联网技术构建智能化小区是安防发展的新方向。通过使用无线传感、图像识别、射频识别和定位等技术手段全面感知小区内的环境、人和物的变化，构建网络和计算机系统将这些信息进行汇总和处理，自动地进行报警或提示，可以全方位地提升小区的安防自动化程度，提高效率，节省人力。
参考文献：
[1]何滨主编. 住宅小区智能化工程[M]. 北京： 机械工业出版社. 2011-10.
[2]刘海涛主编. 物联网技术应用[M]. 北京： 机械工业出版社. 2011-5.
[3]张新程， 付航， 李天璞等. 物联网关键技术[M]. 北京： 人民邮电出版社. 2011-7.
[4]国脉物联网技术研究中心. 物联网与智慧城市白皮书[EB/OL]
[5]王娜， 沈国民. 智能建筑概论[M]. 北京： 中国建筑工业出版社， 第1版. 2010-9.
[6]伍乐生. 住宅小区智能化系统的研究与实现[D]. 厦门： 厦门大学硕士学位论文， 2009.
[7]BoYan. SuPPly Chain Information Transmission based on RFID and Internet of Things[J]. IEEE. 2009.
[8]International Telecommunication Union. The Internet of Things[R]. ITU Internet Report， 2005.