物聯(lián)網(wǎng)在智能樓宇中的應(yīng)用.doc

. . . .物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)課程結(jié)課論文姓 名朱建華年級專業(yè)電1301-1所屬學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院學(xué) 號20132510日 期2016.6.6學(xué)習(xí)資料物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用一、物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)概述1.物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫The Internet of things。顧名思義, 物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng) 。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng), 是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)； 第二,其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間, 進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是: 通過射頻識別( RF ID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備, 按約定的協(xié)議, 把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接, 進(jìn)行信息交換和通信, 以實(shí)現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。2.物聯(lián)網(wǎng)的原理物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的技術(shù)是射頻識別（RFID）技術(shù)。RFID是射頻識別（Radio Frequency Identification）技術(shù)英文縮寫，是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，是目前比較先進(jìn)的一種非接觸識別技術(shù)。以簡單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動的標(biāo)簽組成的，比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢。 而RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術(shù)。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對物品的“透明”管理?；ヂ?lián)網(wǎng), 即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機(jī)按照一定的通訊協(xié)議組成的國際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。興起于上世紀(jì)90年代, 目前仍以計(jì)算機(jī)設(shè)備的互聯(lián)為主, 但已經(jīng)有許多手機(jī)等終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)了這一網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)使用的TCP/IP協(xié)議目前已經(jīng)面臨地址資源枯竭的難題, 目前使用的IPv4版本采用32位二進(jìn)制數(shù)定義地址, 雖然總數(shù)能達(dá)到約43億, 但是仍然不能滿足現(xiàn)今全球網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的需求, 因此IPv6版本應(yīng)運(yùn)而生,IPv6采用128位定義地址，可以提供的地址數(shù)量大幅度增加。理論上講, 可以為地球上每粒沙子分配一個(gè)IP 地址,客觀上為物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用提供了可能。在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，任何的物，可以通過嵌入不同復(fù)雜程度的智能芯片,實(shí)現(xiàn)互相之間的信息交換。物，可能是運(yùn)動或需要方便改變方位的對象, 如運(yùn)行中汽車、跟隨父母的兒童、信件、包裹等; 也有許多處于固定狀態(tài)的對象, 如需要監(jiān)控的門窗, 檢測火險(xiǎn)的煙霧傳感器等, 因?yàn)楣こ虠l件、外觀、成本等各方面的因素, 不宜采用有線連接的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。所以,物接入互聯(lián)網(wǎng)的主要途徑是無線方式。植入到物中間的智能芯片需要實(shí)現(xiàn)的功能包括: 物的標(biāo)識、傳感器信號的處理、底層物理通道的建立、信息交換、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、控制輸出等。在這些功能中, 為實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián), 最基礎(chǔ)性的是傳感技術(shù)(智能感知), 所以物聯(lián)網(wǎng)又稱為傳感網(wǎng)。 物聯(lián)網(wǎng)可分為三層: 感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。 感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官, 識別物體, 采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)等, 主要是識別物體, 采集信息, 與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦, 傳遞和處理信息。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心和智能處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理, 類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的社會分工與行業(yè)需求結(jié)合, 實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合, 與行業(yè)需求結(jié)合, 實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化, 這類似于人的社會分工, 最終構(gòu)成人類社會。二、研究背景和意義 1.研究背景 物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展,應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心,以用戶體驗(yàn)為核心是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂,被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。置身信息化革命的浪潮,物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)移動化的一個(gè)具體應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中,具體地說,就是把物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、供水系統(tǒng)、油氣管道、辦公和家用器具等各種物體中,然后將物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來, 實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合,在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,存在能力超級強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群, 能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施的管理和控制, 在此基礎(chǔ)上,人類可以實(shí)現(xiàn)無所不在的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò),以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活,管理未來的城市,達(dá)到智慧狀態(tài),提高資源利用率和生產(chǎn)力水平, 改善人與自然間的關(guān)系。2. 意義智能樓宇是指利用系統(tǒng)集成方法，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)與建筑技術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過對設(shè)備的自動監(jiān)控、對信息資源的管理和對使用者的信息服務(wù)及其與建筑的優(yōu)化組合，所獲得的投資合理、適合信息社會需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點(diǎn)的建筑物。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滲透到了各行各業(yè)，推動著對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和改造。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升智能樓宇建設(shè)也是發(fā)展的必然。經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的升級改造，智能樓宇將有4 大特性：智能化，由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又悄艿墓ぞ?信息化，提供全方位的信息交換功能，幫助樓宇內(nèi)單位與外部保持信息交流暢通;可視化，將室內(nèi)CO2 濃度、煤氣濃度、光照、溫度等不可見狀態(tài)通過數(shù)據(jù)可視化的形式清晰明了地呈現(xiàn)給用戶，讓用戶對樓宇內(nèi)狀態(tài)有更加直觀的感受;人性化，強(qiáng)調(diào)人的主觀能動性，重視人與環(huán)境的協(xié)調(diào)，使用戶能隨時(shí)、隨地、隨心的控制樓宇內(nèi)的生活和工作環(huán)境。 三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀毫無疑問,如果物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代來臨,人們的日常生活將發(fā)生翻天覆地的變化。然而,不談什么隱私權(quán)和輻射問題,單把所有物品都植入識別芯片這一點(diǎn)現(xiàn)在看來還不太現(xiàn)實(shí)。人們正走向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，但這個(gè)過程可能需要很長一段時(shí)間。盡管如此,不管是國內(nèi)還是國外,目前已經(jīng)產(chǎn)生了一些成熟和先進(jìn)的應(yīng)用案例,如在門、窗、墻體上安裝物聯(lián)網(wǎng)傳感器,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對這些傳感器獲取的圖像、聲音、溫度、壓力、振動、紅外線等信息進(jìn)行綜合處理分析,分辨出爬上墻的究竟是人還是貓狗等動物, 多種傳感手段組成一個(gè)協(xié)同系統(tǒng)后,可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。這一傳感網(wǎng)防入侵系統(tǒng) ,目前已經(jīng)應(yīng)用在上海浦東國際機(jī)場和上海世博會,并計(jì)劃推廣到全國民用機(jī)場，由此可知, 基于物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn), 它將會在樓宇智能化方面最先得到普及應(yīng)用。目前, 國內(nèi)通用的樓宇智能系統(tǒng)大多是通過多個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)來滿足智能化的要求。每個(gè)子系統(tǒng)各自為政,有獨(dú)立的傳感器、獨(dú)立的控制器, 甚至后臺的管理系統(tǒng)都是獨(dú)立的, 缺乏總體集成的概念和系統(tǒng)發(fā)展的考慮。 如此自然帶來了以下若干問題:1) 初期建設(shè)成本高, 因?yàn)槊總€(gè)系統(tǒng)的部件都不能共享, 不能融合, 必然導(dǎo)致整體建設(shè)成本居高不下。在各個(gè)子系統(tǒng)的建設(shè)過程中, 廠商們習(xí)慣從各自利益出發(fā), 在接口上互相扯皮, 容易耽誤工期。施工工期長,工程造價(jià)高, 各個(gè)子系統(tǒng)采用不同的布線和施工方案, 布線一般采用有線形式, 重復(fù)布線與重復(fù)施工, 使得施工量加大, 施工工期延長; 各系統(tǒng)協(xié)同工作及其相互聯(lián)動變得更加困難, 并且都需通過后期定制軟件來完成, 使得調(diào)試周期延長。整合困難, 難以實(shí)現(xiàn)真正的智能化。不同供應(yīng)商的產(chǎn)品如門禁、報(bào)警、空調(diào)、智能照明、一卡通等系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成時(shí), 由于沒有開放的協(xié)議, 沒有統(tǒng)一的接口和數(shù)據(jù)庫, 使得技術(shù)協(xié)調(diào)變得困難, 甚至無法達(dá)到用戶的智能化要求。2) 管理及維護(hù)成本高, 因?yàn)槊總€(gè)系統(tǒng)都要不同的人員去管理, 需要不同的技能, 所以在管理方面, 會帶來許多額外的開銷; 每個(gè)子系統(tǒng)都得單獨(dú)維護(hù)系統(tǒng), 不能統(tǒng)一遠(yuǎn)程校調(diào)、維護(hù)。系統(tǒng)維護(hù)困難, 使用成本高。不同廠家的設(shè)備使用不同的通訊總線和通訊協(xié)議, 系統(tǒng)及設(shè)備相互兼容性差;各家使用不同的布線方案, 不但造成重復(fù)布線施工的材料浪費(fèi), 而且還使得系統(tǒng)之間的聯(lián)動、數(shù)據(jù)資源共享等用戶的人性化操作需求的實(shí)現(xiàn)變得困難或難以實(shí)現(xiàn), 并增加了系統(tǒng)的使用和維護(hù)成本。3) 系統(tǒng)擴(kuò)展性降低, 使用不方便。用戶在后期要增加新的子系統(tǒng)及設(shè)備, 需重新進(jìn)行布線施工和調(diào)試系統(tǒng), 擴(kuò)展性降低; 用戶需學(xué)習(xí)各個(gè)系統(tǒng)的不同的使用方法及進(jìn)入運(yùn)行多個(gè)不同的軟件, 系統(tǒng)的聯(lián)動及關(guān)聯(lián)操作需在每個(gè)系統(tǒng)重復(fù)設(shè)置, 使用極不方便。軟件定制集成, 不可靠難實(shí)時(shí)。弱電各子系統(tǒng)之間的聯(lián)動需要專門定制, 信息需經(jīng)過交換機(jī)等商用級網(wǎng)絡(luò)路由, 再通過WINDWOS等軟件平臺交換信息, 環(huán)節(jié)多, 易受病毒、軟件可靠性等影響, 很難實(shí)時(shí)靠地進(jìn)行多系統(tǒng)聯(lián)動。四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案 1 系統(tǒng)主要功能和架構(gòu)1.1 主要功能基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇管理系統(tǒng)主要由樓宇人員管理追蹤和人員室內(nèi)定位系統(tǒng)、樓宇設(shè)備智能控制系統(tǒng)、樓宇環(huán)境智能控制系統(tǒng)、智能無線視頻實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、智能樓宇停車定位及引導(dǎo)系統(tǒng)等五大部分組成。其具體功能有：(1)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測監(jiān)測室內(nèi)的有毒氣體濃度、CO2 濃度、濕度、溫度、光照強(qiáng)度等環(huán)境指標(biāo)，并能實(shí)時(shí)地將這些數(shù)據(jù)以可視化的方式展示給用戶。(2)數(shù)據(jù)收集及保存將室內(nèi)布置的各種傳感器收集到的數(shù)據(jù)和各個(gè)智能設(shè)備自身的數(shù)據(jù)上傳到后臺數(shù)據(jù)中心存儲備份。(3) 智能用戶控制通過智能手機(jī)等移動終端在室外通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制的方式來操縱室中的各種智能設(shè)備，比如控制空調(diào)的溫度、窗簾的開合、燈光的亮滅等。(4)智能感知控制根據(jù)室內(nèi)感知到的數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)用戶的當(dāng)前位置和狀態(tài)，智能地控制室內(nèi)各種設(shè)備，調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境達(dá)到用戶最舒適、便捷、安全的要求。(5)智能安防系統(tǒng)智能樓宇提供自動分級安防模塊，根據(jù)用戶的當(dāng)前位置和活動狀態(tài)，提供不同安全等級的安防服務(wù)，達(dá)到節(jié)能、安全兩不誤。(6)智能停車系統(tǒng)廉價(jià)、小巧、低功耗的無線傳感節(jié)點(diǎn)(如無線弱磁傳感節(jié)點(diǎn)、無線超聲波測距節(jié)點(diǎn)、無線紅外節(jié)點(diǎn)等)作為基本感知節(jié)點(diǎn)，通過大規(guī)模布設(shè)，達(dá)到全方位、全天候精準(zhǔn)檢測車位使用情況;信息可通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布至電子路牌、電腦、智能手機(jī)等聯(lián)網(wǎng)終端，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，可為不同層次用戶提供優(yōu)質(zhì)車位信息服務(wù)。1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇在技術(shù)層面分為5 個(gè)層次：感知層、接入層、網(wǎng)絡(luò)層、支持層和應(yīng)用層。感知層：為智能樓宇提供最基礎(chǔ)最底層的數(shù)據(jù)感知功能，讓智能樓宇能夠“感覺到”室內(nèi)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴;接入層：通過不同傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)終端機(jī)頂盒與各用戶終端(手機(jī)、平板等)、智能樓宇感知設(shè)備和智能設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。接入層終端通過樓宇網(wǎng)關(guān)(Web方式)與網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)互聯(lián);網(wǎng)絡(luò)層：通過因特網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)層為智能樓宇、支持層數(shù)據(jù)中心以及第三方(如醫(yī)療機(jī)構(gòu)、安保機(jī)構(gòu)等)進(jìn)行互聯(lián)，允許各方進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;支持層：為智能樓宇提供數(shù)據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保存功能，為后續(xù)的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用提供實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù);應(yīng)用層：為用戶提供簡潔易用、美觀可視、隨時(shí)隨地的用戶應(yīng)用，結(jié)合用戶控制和智能控制，為用戶提供舒適、健康、人性、安全的生活。2 樓宇人員管理追蹤和人員室內(nèi)定位系統(tǒng)本系統(tǒng)包括以下主要幾個(gè)功能模塊：人員出入管理系統(tǒng)、辦公人員定位系統(tǒng)、訪客管理系統(tǒng)等。2.1 人員出入管理系統(tǒng)在樓宇入口處設(shè)置開放式通道，每一個(gè)進(jìn)入樓宇的人員必須佩帶無線胸卡才能通過，每個(gè)卡上可以設(shè)置各持卡人的身份信息，當(dāng)持卡人通過通道時(shí)就會在相應(yīng)的顯示器中列出進(jìn)入樓宇區(qū)域人員的歡迎信息，無需停留，自動識別人員，快速而且智能化。如果有非法人員進(jìn)入樓宇區(qū)域，此通道會自動報(bào)警，有效阻止非授權(quán)人員進(jìn)入，提高樓宇區(qū)域的安全性。在樓宇區(qū)域的電梯口及樓梯口設(shè)置隱藏式通道，如果有非法人員或外來人員未經(jīng)登記進(jìn)入該通道后，此通道會自動報(bào)警，有效阻止非授權(quán)人員進(jìn)入。該系統(tǒng)主要由天線、讀寫器、聲光指示模塊、紅外模塊和用戶身份識別卡(電子標(biāo)簽)等部分組成?？煽焖僮R別用戶佩戴的身份識別卡，同時(shí)判斷該用戶的進(jìn)出情況，當(dāng)無卡用戶通過時(shí)可發(fā)出聲光報(bào)警;身份識別卡由專用發(fā)卡器寫入個(gè)人信息。發(fā)卡器是一款桌面式RFID讀寫器，可讀寫符合ISO/IEC15693 國際標(biāo)準(zhǔn)的射頻卡及ISO/IEC14443 type A 類卡，通過網(wǎng)絡(luò)與樓宇管理中心聯(lián)接，主要用于發(fā)卡操作。2.2 訪客管理系統(tǒng)該系統(tǒng)能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手寫來訪登記，實(shí)現(xiàn)訪客登記、管理一體化，達(dá)到“數(shù)字化登記、網(wǎng)絡(luò)化辦公、安全化管理”的效果，和開放式門禁、通道控制等系統(tǒng)集成后，形成人員進(jìn)出管理、員工考勤及一卡通的全面解決方案。通過發(fā)卡器臨時(shí)發(fā)放ID 卡后，訪客就可以通過出入通道到相關(guān)樓層訪問樓宇內(nèi)人員，如果該訪客達(dá)到非指定樓層時(shí)系統(tǒng)即進(jìn)行報(bào)警，讓保安人員能夠?qū)崟r(shí)了解該人員的動態(tài)，保證樓宇財(cái)產(chǎn)的安全。2.3 人員定位系統(tǒng)定位技術(shù)是比較復(fù)雜的技術(shù)。RFID射頻識別技術(shù)本身具有一定的目標(biāo)定位能力，但是這種方式很難做到實(shí)用。主動式RFID定位技術(shù)定位準(zhǔn)確，通信距離長，因此采用主動RFID標(biāo)簽，結(jié)合“信號指紋”的方法來實(shí)現(xiàn)對人員的定位功能。系統(tǒng)由主動式RFID標(biāo)簽、天線、RFID閱讀器和相應(yīng)的軟件組成?；凇靶盘栔讣y”的定位方法具體包括3 個(gè)方面：部署場地規(guī)劃、信號指紋庫采集、信號指紋匹配。在基于“信號指紋”的定位方法中，首先要做的便是對部署場地進(jìn)行規(guī)劃。即確定每臺接收機(jī)(天線、RFID閱讀器)所處的位置并進(jìn)行記錄。系統(tǒng)在樓宇區(qū)域的四周部署信號接收機(jī)。部署密度需達(dá)到在區(qū)域內(nèi)的任何點(diǎn)發(fā)送的信號可以被3個(gè)或者3 個(gè)以上的接收機(jī)所接收到的要求。由于每臺接收機(jī)所覆蓋的面積有限，因此可以通過單個(gè)接收機(jī)所處的位置得到信號源(主動RFIDtag)所處的位置，這個(gè)大致的區(qū)域被稱為母區(qū)，例如所在樓層、所屬房間等。在部署接收機(jī)之后，需要進(jìn)行信號指紋的采集( 訓(xùn)練階段)。具體方法是首先對需要定位的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化，通常采用1 m1 m 的區(qū)域作為網(wǎng)格的最小單元。之后測量人員佩戴一個(gè)RFID標(biāo)簽，以網(wǎng)格為單位，在每一個(gè)網(wǎng)格中停留一段時(shí)間(通常選取1 min)。同時(shí)，另外一個(gè)工作人員記錄下接收到該標(biāo)簽的信號機(jī)的編號，以及這幾個(gè)信號機(jī)接收到該主動式RFID標(biāo)簽發(fā)出的信號對應(yīng)的信號強(qiáng)度。處在不同網(wǎng)格中的主動式RFID標(biāo)簽發(fā)出的信號會被不同的接收機(jī)所接收。并且即使相鄰位置處可以被相同的接收機(jī)接收到，由于距離這幾個(gè)接收機(jī)的距離發(fā)生了變化，因此接收信號會產(chǎn)生衰減。造成在這兩個(gè)相鄰位置處不同接收機(jī)測量的信號強(qiáng)度不同。我們將不同接收機(jī)測量到的主動標(biāo)簽發(fā)出信號的信號強(qiáng)度作為該主動標(biāo)簽在該位置處的“指紋”，并存入數(shù)據(jù)庫中。在訓(xùn)練階段，為了避免接收機(jī)異質(zhì)(不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品或者相同生產(chǎn)廠家相同產(chǎn)品但是由于生產(chǎn)工藝造成的性質(zhì)不同)帶來的信號不一致，收集指紋時(shí)必須過濾噪聲并采用連接測量的方式記錄所有接收機(jī)的信號指紋。在整個(gè)信號指紋庫采集工作完成之后，系統(tǒng)便可以得到區(qū)域任意位置的信號指紋。在信號指紋匹配階段(查詢階段)，位置服務(wù)器首先確定該人員所處的母區(qū)，即大致位置。然后根據(jù)接收到該標(biāo)簽的接收機(jī)編號，以及接收機(jī)接收到信號的強(qiáng)度在位置服務(wù)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行匹配。最終返回相應(yīng)的地理位置信息作為該標(biāo)簽所在的實(shí)時(shí)位置。在查詢階段，指紋匹配采用帶權(quán)重的k 近鄰算法。該方法可以有效避免異常信號測量值造成的巨大定位誤差，提高定位系統(tǒng)的精度和魯棒性。3 樓宇設(shè)備智能控制系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)在線控制技術(shù)，對樓宇內(nèi)部的各種設(shè)備進(jìn)行智能控制。通過手機(jī)或其他移動智能設(shè)備就可以控制各種設(shè)備的開啟、調(diào)整和開閉操作。圖1 所示是其系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)只需利用智能手機(jī)，就能管理控制樓宇內(nèi)部的各種設(shè)備。例如照明、空調(diào)、窗簾等。管理簡單、方便、省時(shí)又靈活。圖1 系統(tǒng)示意圖整個(gè)系統(tǒng)包括智能窗簾、燈光亮度控制單元、智能開關(guān)、空調(diào)等的控制單元。這些控制單元對樓宇中常用的電器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制，并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與室內(nèi)主控單元互聯(lián)互通(主控單元可以是固定的PC 機(jī)也可以是用戶手持的PDA 或手機(jī))，形成一個(gè)綠色智能的網(wǎng)絡(luò)，使得用戶可以自由操縱室內(nèi)的各種電器，真正成為生活的主人?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能樓宇組網(wǎng)采用分層體系架構(gòu)，同樣可以劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、融合服務(wù)層3 個(gè)層面：智能樓宇感知層：包括了各種與電器相關(guān)的傳感器、控制器、執(zhí)行器及識別裝置等，以及有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合無線泛在網(wǎng)絡(luò)的物理連接。這一層還包括不同接入方式的MAC 子層和鏈路控制子層，對上層網(wǎng)絡(luò)層提供統(tǒng)一的接口，屏蔽異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的差異;進(jìn)行不同形式樓宇通信網(wǎng)絡(luò)間的MAC 協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU) 映射，以支持不同網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行方便互通;支持動態(tài)智能的有線及多種無線網(wǎng)絡(luò)的接入及選擇;智能樓宇網(wǎng)絡(luò)層：主要包括樓宇內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)絡(luò)接入兩個(gè)部分。樓宇內(nèi)部組網(wǎng)支持的有線方式包括：以太網(wǎng)、串行總線USB1.1、USB2.0 和IEEE1394 等;無線方式包括：無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、紅外、ZigBee 等。網(wǎng)絡(luò)接入層通過家庭網(wǎng)關(guān)與業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用協(xié)議規(guī)范的互聯(lián)互通互操作，并與骨干網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫連接;智能樓宇服務(wù)層：以用戶為中心的融合業(yè)務(wù)層，提供用戶接口和不同制式的智能樓宇服務(wù)。通過智能樓宇組網(wǎng)多層協(xié)作的自適應(yīng)QoS，自適應(yīng)匹配異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備，充分保證端到端的媒體、語音等多種業(yè)務(wù)的服務(wù)。4 樓宇環(huán)境智能控制系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要用于室內(nèi)環(huán)境等相關(guān)監(jiān)控?？梢员O(jiān)控的參數(shù)有溫濕度、光照、粉塵、輻射、CO2 等。環(huán)境感知系統(tǒng)包括四大部分：信息采集(節(jié)點(diǎn))，用于感知數(shù)據(jù)獲取，傳輸;網(wǎng)關(guān)(節(jié)點(diǎn))，用于區(qū)域數(shù)據(jù)收集，互聯(lián)網(wǎng)接入，區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)配置;數(shù)據(jù)中心，用于據(jù)處理、存儲;移動智能設(shè)備用戶接口，用于用戶查看信息，用戶與系統(tǒng)交互。系統(tǒng)框架如圖2 所示。物聯(lián)網(wǎng)APP在智能樓宇對講系統(tǒng)中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)APP，它將物業(yè)服務(wù)、信息通知、物業(yè)繳費(fèi)、周邊商鋪、社區(qū)活動、社區(qū)圈子等諸多生活幫助信息及服務(wù)整合在一部小小的手機(jī)(平白電腦)里，為社區(qū)住戶帶來便捷與實(shí)惠。物聯(lián)網(wǎng)APP在智能樓宇對講中的應(yīng)用南京智杰物聯(lián)科技股份有限公司董事長金健介紹：我們公司的智慧社區(qū)優(yōu)勢是顯而易見的，是非物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)僅僅局限在APP線上O2O無法實(shí)現(xiàn)高頻和高粘性使用的命門。 始終在線的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，與互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)相連，為在家辦公提供了方便條件；安全防范：智能安防可以實(shí)時(shí)監(jiān)控非法闖入、火災(zāi)、煤氣泄露、緊急呼救的發(fā)生。一旦出現(xiàn)警情，系統(tǒng)自動向中心發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)啟動相關(guān)電器進(jìn)入應(yīng)急聯(lián)動狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)主動防范； 家電的智能控制和遠(yuǎn)程控制，如對燈光照明進(jìn)行場景設(shè)置和遠(yuǎn)程控制、電器的自動控制和遠(yuǎn)程控制等； 交互式智能控制：可以通過語音識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家電的聲控功能；通過各種主動式傳感器(如溫度、聲音、動作等)實(shí)現(xiàn)智能家居的主動性動作響應(yīng)；環(huán)境自動控制：如家庭中央空調(diào)系統(tǒng)； 提供全方位家庭娛樂：如家庭影院系統(tǒng)和家庭中央背景音樂系統(tǒng)； 現(xiàn)代化的廚衛(wèi)環(huán)境：主要指整體廚房和整體衛(wèi)浴； 家庭信息服務(wù)：管理家庭信息及與小區(qū)物業(yè)管理公司聯(lián)系； 家庭理財(cái)服務(wù)：通過網(wǎng)絡(luò)完成理財(cái)和消費(fèi)服務(wù)； 自動維護(hù)功能：智能信息家電可以通過服務(wù)器直接從制造商的服務(wù)網(wǎng)站上自動下載、更新驅(qū)動程序和診斷程序，實(shí)現(xiàn)智能化的故障自診斷、新功能自動擴(kuò)展。圖2 系統(tǒng)框架圖系統(tǒng)的核心模塊是智能感知節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān))。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用低功耗ZigBee 無線射頻芯片及16 位RISC 指令集MCU 和多種類型的傳感器組成。MCU 采用TI MSP430F1611，具有48 KB ROM、10 KB RAM、1 MB FLASH。射頻芯片采用TI CC2420，利用2.4 GHz 2.483 5 GHz 頻段，實(shí)現(xiàn)250 Kb/s通信速率，室內(nèi)40 m左右室外100 m左右的通信距離。通過智能感知節(jié)點(diǎn)獲取的各類信息，經(jīng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)匯聚進(jìn)入網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入樓宇信息管理中心，并得到基于Web 的數(shù)據(jù)服務(wù)(感知服務(wù))。5 智能無線視頻實(shí)時(shí)控制利用無線智能攝像頭、智能視頻數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)和智能終端信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無間斷的視頻監(jiān)控和事件監(jiān)測、報(bào)警，同時(shí)讓各類移動終端能實(shí)時(shí)獲取到視頻數(shù)據(jù)和事件通知。其功能服務(wù)模塊可以分為全天視頻監(jiān)控和智能視頻數(shù)據(jù)中心兩部分。無線視頻監(jiān)控設(shè)備可以方便地提供不間斷視頻監(jiān)控。所有感知和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過AP 匯聚到樓宇管理信息中心，在信息中心對監(jiān)控信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、智能分析、事件記錄、報(bào)警，并為各種終端(PC、移動智能終端、手持設(shè)備等)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù);所有視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后都將在信息中心進(jìn)行存檔，并提供快捷歷史數(shù)據(jù)查詢。智能移動設(shè)備和無線手持終端可以接入訪問任何智能攝像頭數(shù)據(jù)，查看傳感器感知數(shù)據(jù)。6智能樓宇停車定位及引導(dǎo)隨著汽車保有量的迅速增加，而車位規(guī)劃滯后與機(jī)動車數(shù)量急劇增加的矛盾日益嚴(yán)重，停車位的有效管理及使用與人們的日常生活息息相關(guān)。傳統(tǒng)的人工管理不僅成本高，而且管理效果及質(zhì)量卻并不突出。采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能化的停車位監(jiān)控系統(tǒng)，將極大提高車位的利用率和管理質(zhì)量。停車位監(jiān)控系統(tǒng)由HMC5883L 三軸磁阻傳感器、低功耗ZigBee 無線射頻芯片及16 位RISC 指令集MCU 組成。MCU 采用TI MSP430F5137 ， 有32 KB ROM、4 KBRAM、1 MB FLASH， 射頻芯片采用TI CC1100， 利用433 MHz 915 MHz 頻段，實(shí)現(xiàn)500 600 m(戶外)通信距離。通過檢測車輛引起地磁的微弱變化實(shí)現(xiàn)停車位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控設(shè)備不僅檢測當(dāng)前狀態(tài)下該停車位是否有車輛停泊，還會與周圍停車位的監(jiān)控設(shè)備共享數(shù)據(jù)，利用無線傳感網(wǎng)的定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的監(jiān)控和車輛在停車場行駛過程中的路徑跟蹤，從而達(dá)到最優(yōu)化的車位選擇及車輛引導(dǎo)。通過監(jiān)控設(shè)備還可以獲取車輛進(jìn)出時(shí)間和車輛停泊時(shí)間，為收費(fèi)提供依據(jù)。 7.物聯(lián)網(wǎng)APP給物業(yè)管理帶來的影響對于物業(yè)公司而言，一方面可以提升物業(yè)服務(wù)質(zhì)量，提高物業(yè)公告等信息覆蓋率，另一方面，可以節(jié)約人力成本，還可通過商家模塊，獲取一定的經(jīng)濟(jì)效益。物聯(lián)網(wǎng)APP給物業(yè)管理帶來的影響1)小區(qū)資訊：展示小區(qū)最新的資訊和動態(tài)，讓小區(qū)居民對小區(qū)的活動有全盤的了解。小區(qū)資訊詳情，將對活動的具體情況，有一個(gè)更詳盡的描述。小區(qū)資訊及時(shí)送達(dá)2)物業(yè)通知：由物業(yè)公司通過管理后臺發(fā)布，能將最新的物業(yè)通知推送到用戶手機(jī)桌面，實(shí)現(xiàn)物管信息的即時(shí)推送，點(diǎn)擊即可查看詳情。3）郵包提醒：將以數(shù)字的方式，提醒住戶有多少郵包在傳達(dá)室尚未領(lǐng)取，領(lǐng)取完成后，該數(shù)字將自動歸零。4)小區(qū)服務(wù)：整合小區(qū)所有服務(wù)項(xiàng)目，如物業(yè)維修，超市送貨，電腦維修等，點(diǎn)擊圖標(biāo)，即可直接呼叫服務(wù)提供商，獲取小區(qū)周邊的商業(yè)、生活、維修等方面的服務(wù)。5)小區(qū)團(tuán)購：是為小區(qū)居民特別推出的團(tuán)購項(xiàng)目，小區(qū)居民只要展示手機(jī)客戶端，證明您是某小區(qū)的住戶，在商家即可享受相應(yīng)的團(tuán)購優(yōu)惠。無需出示任何其他手續(xù)。6）小區(qū)話題：小區(qū)論壇，您可以瀏覽小區(qū)鄰居所發(fā)表的帖子，您自己也可以發(fā)表新帖，回其他人帖子，是小區(qū)臺。7)周邊優(yōu)惠：APP將自動定位到住戶居住的小區(qū)附近，以地圖的方式，展示住戶小區(qū)周邊的優(yōu)惠商家，團(tuán)購活動等信息。地圖上以不同顏色的標(biāo)簽，標(biāo)注了不同類型的商家。其中褐色標(biāo)簽為周邊餐飲，藍(lán)色標(biāo)簽為超市購物，綠色標(biāo)簽為休閑娛樂，紫色標(biāo)簽為生活服務(wù)。戶主可以憑客戶端，點(diǎn)擊地圖上的商家圖標(biāo)，便捷的查找商家位置，并在指定商家，享受專為智慧小區(qū)住戶提供的專項(xiàng)優(yōu)惠活動，獲得更多超值優(yōu)惠。8)物業(yè)繳費(fèi)：用戶可以通過APP實(shí)現(xiàn)物業(yè)管理費(fèi)、停車費(fèi)的查詢和繳納。物業(yè)繳費(fèi)方便快捷4、 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)展望 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入, 將使樓宇智能化系統(tǒng)發(fā)生根本性的改變, 表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:1) 作為管控對象的物本身更加智能化。物內(nèi)部被植入智能芯片, 使得其功能發(fā)生質(zhì)的飛躍, 具備前所未有的感知功能。如普通的傳感器智能接收信息, 對信息進(jìn)行簡單的變換, 而帶智能芯片的傳感器, 能對信息進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算處理, 并自行作出一些動作。2) 任何作為物的對象都可以列為管控的目標(biāo)。以RF ID作為基本技術(shù)支撐, 任何物品、動植物、人理論上都可以根據(jù)需要, 通過貼上電子標(biāo)簽 、植入芯片等, 稱為物聯(lián)網(wǎng)的組成部分之一。3) 充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)開放性的基本特點(diǎn)。傳統(tǒng)的樓宇智能化系統(tǒng)是自成一體的獨(dú)立封閉的系統(tǒng), 而物聯(lián)網(wǎng)是開放的, 具有無限擴(kuò)展性和連通性。采用這一技術(shù), 可以在世界上具備互聯(lián)網(wǎng)接入條件的任一地點(diǎn), 與自己的物聯(lián)網(wǎng)相連, 實(shí)現(xiàn)信息交互功能。4) 工程建設(shè)更加簡易。物聯(lián)網(wǎng)采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 而目前互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)是最成熟、應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 其底層連接方式靈活多樣, 各家公司的不同產(chǎn)品只要遵循共同的標(biāo)準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。最高層的應(yīng)用也豐富多彩, 各種軟硬件應(yīng)用已經(jīng)瀚如煙海, 開發(fā)人員具備成熟的技術(shù)積累, 終端用戶能享受到各種便利。功能更加強(qiáng)大和細(xì)致, 讓生活更加舒適, 人與自然更加和諧7）、樓宇對講系統(tǒng)功能趨向多元化樓宇對講系統(tǒng)是智能建筑小區(qū)的基本配置，在新建商品住宅設(shè)計(jì)中，有的城市已強(qiáng)制安裝。樓宇對講系統(tǒng)從普通對講，發(fā)展到黑白可視對講、彩色可視對講以及南京智杰物聯(lián)科技股份有限公司推出的專利產(chǎn)品第四代無線智能樓宇可視對講門禁，其功能更趨向多元化。眾所周知，可視對講基本功能主要包括雙向呼叫、可視通話、門口機(jī)監(jiān)視、遙控開鎖等功能，隨著開發(fā)力度的增強(qiáng)和用戶對附加功能的需求，現(xiàn)在的對講系統(tǒng)還衍生出圖像抓拍存儲功能、留影留言功能、通話錄音錄像功能、戶戶通功能、廣告播放功能、梯控功能、無線功能等。并且能與通訊系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。除此之外，樓宇對講中心管理機(jī)不僅僅實(shí)現(xiàn)呼叫、對講、報(bào)警接收等基本功能，而且管理機(jī)也集成有三表抄送、信息發(fā)布、信息查詢、報(bào)警記錄查詢等功能。無線樓宇對講炙手可熱隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，標(biāo)桿型樓盤的全數(shù)字化的風(fēng)靡，數(shù)字化樓宇對講炙手可熱，樓宇對講企業(yè)紛紛將數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)與樓宇對講聯(lián)系起來，TCP/IP樓宇對講技術(shù)日漸成熟，并開始投放市場，就被南京智杰的無線樓宇所取代，其高效、便捷的特點(diǎn)迅速被市場認(rèn)可，由此拉開了樓宇對講產(chǎn)品的實(shí)質(zhì)性應(yīng)用序幕。傳統(tǒng)的模擬對講系統(tǒng)存在一定弊端，如果小區(qū)的規(guī)模過大、或者樓層較多的話，將不可避免地出現(xiàn)由于視頻傳輸距離過遠(yuǎn)而導(dǎo)致的信號模糊問題;同時(shí)，在多通道問題上，也有先天性軟肋，很難較好的解決。而無線樓宇對講可以彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，通過聯(lián)網(wǎng)部分采用無線網(wǎng)絡(luò)和4G通訊傳輸經(jīng)過壓縮編碼后的音視頻數(shù)字信號，輕松滿足長距離傳輸要求。數(shù)字化對講與智能家居的結(jié)合對講與智能家居的結(jié)合，在某種意義上來講可以說是樓宇對講從模擬到數(shù)字化到無線應(yīng)用發(fā)展的必然產(chǎn)物，對講的數(shù)字化從根本上改變了對講系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸，而無線應(yīng)用使得智能家居與之結(jié)合成為可能。而對講與智能家居系統(tǒng)的結(jié)合又進(jìn)一步提高對講系統(tǒng)的增值空間，系統(tǒng)的性價(jià)比也得到了提高，從而使新系統(tǒng)的推廣應(yīng)用更加廣泛。未來，智能家居的發(fā)展方向應(yīng)是以實(shí)用、易用為主。隨著智能家居配套技術(shù)的不斷成熟和產(chǎn)品化，無線樓宇對講必然在其功能上實(shí)現(xiàn)更加深入的結(jié)合，在更寬廣的范圍內(nèi)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更多的功能。人性化外觀和超一流工藝如今的對講產(chǎn)品已從功能單一的功能性產(chǎn)品演變?yōu)榫哂胸S富功能的可作為家居裝飾的時(shí)尚品，工藝設(shè)計(jì)不僅講究外表美觀時(shí)尚，還要有超薄外型、超大屏幕、外觀造形多樣化、又要易安裝。六、總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)受到廣泛的重視, 被提高到國家戰(zhàn)略的高度, 同時(shí)也被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后, 世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮和新經(jīng)濟(jì)增長的引擎。盡管它的應(yīng)用還處在剛開始的初級階段, 但在智能樓宇方面卻已經(jīng)初見成效。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有助于建立一個(gè)更加安全、舒適、和諧的人居環(huán)境, 具有良好的發(fā)展前景。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國家的大力推動下發(fā)展迅速，而且在各行各業(yè)得到了應(yīng)用。智能樓宇在近些年來得以較快發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能樓宇的結(jié)合，必定將加快智能樓宇的發(fā)展，同時(shí)也推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身的進(jìn)步。7、 參考文獻(xiàn)1作者:于寶明.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ).電子工業(yè)出版社.2016年2月2 作者：許錦標(biāo), 張振昭. 樓宇智能化技術(shù)M . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 20103 作者：周洪波. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)模式M . 北京: 電子工業(yè)出版社, 20104 作者：甘志祥. 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的問題初析 J. 中國科技信息, 2010( 5): 85- 875作者：劉麗軍/鄧子云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社.2012年07月6作者：梁永生物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用(全國高等職業(yè)教育規(guī)劃教材).機(jī)械工業(yè)出版社.2014年11月7作者：吳功宜.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2013年8月8作者:范茂軍.物聯(lián)網(wǎng)與傳感器技術(shù).機(jī)械工業(yè)出