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1、基于网络化感知计算的智慧社区管理关键技术与应用一、概述1、项目提出背景进入21世纪以来，互联网技术、云计算、物联网的发展和应用不仅改变着人们工作、商务的模式，更开始全面地改变人们生活的观念和方式，在我们熟悉的物质城市的身边已经迅速形成一个信息化、虚拟化、数字化的“新城市”。在这个“新城市”中，可以通过网络进行在线购物、远程医疗；可以在电脑前学习课程；人们将生活在“数字家庭”、“数字社区”、“数字城市”之中。智慧社区是以互联网为依托，运用物联网技术将家庭中的智慧家居系统、社区的物联系统和服务整合在一起，使社区管理者、用户和各种智慧系统形成各种形式的信息交互，以达到更加方便快捷的管理，给用户带来更
2、加舒适的“数字化”生活体验。智慧社区的提出,是以智能、人文、服务为理念，通过整合街道管理和服务运行的关键信息，探索社会管理、社区服务、惠民兴业的发展新途径，以打造管理精细化、服务人文化、运行社会化、手段信息化、工作规范化、技术现代化的现代街道工作运行新模式。作为智慧城市组成的基本单元，智慧社区的构建领域零散、应用水平也不高，已有的智能小区、数字社区等建设方案也存在着不同程度的问题，智慧社区所面临的主要问题包括：（1）智慧社区缺乏智慧化，只是空泛的管理模式，没有做到智慧化的精细管理以及为人们提供个性化的服务；(2) 缺乏统一规划和标准，普遍适用性的信息共享和业务协同的机制尚未建立，从行业到企业，
3、各自都有自己的标准，相互间的兼容性差，从而给用户生活带来不便，用户如果要增加或替换家中的智能设备，就很可能导致该设备无法有效地融入到已有的系统中；（3）多业务系统集成问题，智慧社区由安防系统、视频监控系统、停车场管理系统、社区服务系统等多个系统组成，不同系统往往由不同企业设计与部署，智慧社区管理系统需要具备规范的接口，从而有效地将这些不同子系统融入进来，且智慧社区管理系统需要具备可扩展性，以便于新业务系统集成进来，从而为用户提供便捷的服务；（4）智慧社区管理系统的可靠性、安全性、可用性问题，智慧社区管理系统需要长期不间断运行，且包含多个不同业务的子系统，其安全性、可靠性需要得到有效保障，而已有
4、的系统对这方面的关注相对较少，系统的容错能力较差；（5）智慧社区的发展离不开网络化的感知计算技术，而目前所谓的智慧社区，其感知技术能力偏弱，需要采用新的技术来提高其智慧化的感知能力，从而促进智慧社区的建设与发展。由于这些问题存在，使得目前所谓的智慧社区只是初级的智能社区，还不能称为智慧社区，也不能真正为人们提供智慧的、个性化的服务。本项目正是针对目前智慧社区发展过程中存在的问题展开研究和技术攻关。2、项目的目的、意义 目前，我国的社区信息化服务建设正在进入一个更加深入、更加扎实的新阶段。社会信息化服务需求旺盛，“信息化惠及全民”成为努力方向。然而由于目前智慧型数字社区存在着多种问题，如：用户无
5、法享受个性化服务、用户的隐私保护不到位、系统的可维护性较差、升级成本较高、各种标准不统一、系统运行不稳定。这些问题的存在，延缓了人们信息化惠及全民的进程，使人们难以享受信息化带来的好处。本项目旨在基于网络化感知计算研究智慧社区管理系统中的关键技术，提出新的智慧社区架构模型、研发多系统集成平台、知识服务平台、个性化推荐系统、智慧家庭网关等关键技术，以及开发多种智慧社区示范应用系统，如：多级社区安防系统、社区交流系统、社区资源管理系统、社区服务系统等等，从而使社区管理系统具备更多的智慧、提升用户的满意度和舒适度。目前，我国许多省市都在大力推进智慧城市的建设，而智慧社区作为智慧城市的最基本组成单元，
6、智慧社区的建设优劣极大地影响着智慧城市的建设与发展。本项目的开展，也可以进一步降低智慧社区的建设经费，取得较好的经济利益。因此，本项目的研究具有十分重要的实用意义和经济价值。二、项目立项的必要性及市场需求分析1、项目技术攻关的必要性随着物联网、云计算等新一代信息技术的迅速发展与推广应用，信息技术对经济社会变革的支撑作用日益增强。发达城市纷纷把“智慧城市”的建设作为加强城市竞争力、推动产业升级和结构调整，提升城市创新能力和可持续发展的重要手段。“智慧社区”作为“智慧城市”的基本构成单位，是集城市管理、公共服务、社会服务、居民自治和互助服务于一体的新技术的应用。 智慧社区通过充分借助互联网、物联网
7、、传感器网等网络通信技术对住宅楼宇、家居、医疗、社区服务等进行智能化的构建，从而形成基于大规模信息智能处理的一种新的管理形态社区。但是，由于目前已有的智慧社区建设方案，还存在一些技术问题没有解决，如：（1）已有的社区系统的用户主要以被动方式而非主动方式使用该系统；（2）已有的社区管理系统缺乏可扩展性、如果增加新的子系统则代价很高；（3）已有的社区管理系统缺乏智慧，无法根据用户的特征提供个性化的服务；（4）社区管理系统中的家庭网关系统缺乏统一接口规范和可扩展性，一旦用户部署了该系统，用户就无法增加和替换家中的智能设备；（5）已有的社区管理系统的可靠性和可用性较低，造成了较高的维护成本、降低了用户
8、的满意度。现有智慧社区建设方案的这些问题造成了智慧社区建设成本偏高、用户体验不佳、系统不可靠等问题。本项目就是针对目前智慧社区建设中的问题展开研究和技术攻关，因此，本项目的技术攻关具有非常重要的必要性。2、项目的市场需求分析随着全球信息化时代的不断升温，物质生活水平不断提高以及国家大力推广三网融合，人们的生活方式、工作习惯也开始悄然飞跃。人们对干百年来赖以生存的住宅，也已不再满足于地理位置、交通绿化、周边环境以及房屋结构等传统条件。个性化与智能化成为新的需求，更健康、更安全、更方便、更舒适的生活，成为21世纪家居生活方式的发展方向。2011年2月19日，胡锦涛在省部级领导干部社会管理研讨班中发
9、表重要讲话，其中，工作意见中强调：整合基层资源、强化基础工作，强化城乡社区自治和服务功能，健全新型社区管理和服务体制。目前，随着物联网技术的迅速发展，我国的社区信息化服务建设正在进入一个更加深入、更加扎实的新的阶段，社会信息化服务需求旺盛，“信息化惠及全民”成为努力方向。住宅用户希望通过智慧社区的建设得到舒适的生活空间、方便的生活体验、安全的生活方式、以及个性化与时尚的生活感受等；房地产开发商则希望通过智慧社区的建设获得卖点、高的性价比、以及新的业务增长点等。全国各地展开了智慧城市的建设热潮，智慧社区作为智慧城市的基本组成部分，成为最受市场认可的热点之一。智慧社区所提供的内容囊括了家居安防、高
10、速上网、视频娱乐、数字社区等多方面数字信息化服务，通过服务的整合，让用户足不出户享受到一站服务的便利与轻松。本项目针对智慧型社区展开研究和技术攻关工作，旨在提供个性化的、可靠的、可扩展的、绿色智慧社区管理系统，为用户提高个性化的服务，给社区管理人员带来便利的工作方式。因此，本项目具有较高的市场需求和应用前景。三、相关领域国内外技术现状、发展趋势及现有工作基础1、国内外技术现状、专利等知识产权情况分析自上个世纪80年代末起，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国被称为Smart Home，也就是现在智慧社区的原型。从智
11、能家居概念的提出到现今，已发展了20多年，经历了不同阶段，其发展历程如图1所示。 图1 智慧社区发展历程国外智能家居发展比较早、速度快，现在市场上占主要地位的都是国外品牌，如霍尼韦尔、Control4、快思聪等，他们历史悠久技术高超，近年来已有许多成功案例。主要产品功能如下：(1)智能控制。智能控制主要实现的功能如下：对于空调的控制，能够自动调节温度的升高降低、开关以及风速风扇转动方向、空调模式等；对于灯光的控制，能够远程自动调节灯光明暗、开关； 对于窗帘的控制， 能够远程自动调节窗帘的闭合； 对于打印传真机的控制，能够远程控制接受文件、发送文件以及文件的打印或者复印，节省时间，高效生活；对于
12、电视的控制，通过连接在家庭网关上的电视，观看直播电视节目，VOD影片点播；对于门禁的控制，可以远程查看门是否锁好， 是否有外人来访；对于电动幕、投影仪、吊灯的控制，通过远程控制这些仪器的上升以及下降功能。在长久的发展中，主要还是通过遥控器等设备对这些家电进行远程操控。在最近的发展中，也研发出了新的终端器。目前，Control4最新的技术即是和iPad和黑莓以及android手机配合使用。在2010年拉斯维加斯的国际电子消费展会上， Control4宣布了针对黑莓和android的新的移动应用程序， 提供应用于所有领先的智能手机平台用户终端的移动导航系统程序。作为智能家居控制系统，Control
13、4致力于通过全面的移动设备平台，为不断增长的智能家居市场提供易于操作的应用程序。(2)报警防盗。在小偷入侵、着火、煤气泄漏、家用电器未关、漏电、室内湿度过大、温度过高过低、电器短路、有外人出入家中时会有报警发生。安全岗哨数码可视对讲系统：可视对讲智能终端集成了可视对讲、户户通话、留言留影等功能。隐形卫士无线安防报警系统：无线安防报警系统主要通过在别墅四周、大厅、主人房装置红外探头；室内主要门窗安装门磁、探头；大厅、主要通道装置烟感探头；在厨房(及浴室)安装煤气探头这四种途径来实现。千里眼远程数码安防监控系统：可视对讲智能终端可以控制云台，支持本地远程连线方式查看。智能家居及智慧社区在我国也已发
14、展了10多年，国内智能家居产业正朝着更加专业化、多元化的方向发展，国内的家电厂家如海尔、海信、TCL以及通信产品厂家化为等都有相应的产品和解决方案。国内智能家居产品的核心功能主要包括两个方面：安防报警和智能控制。安防报警产品与技术主要包括：（1）智能锁：具有防盗报警功能的电子密码锁，相对于机械式密码锁，无论在技术上还是性能上都有很大的提高，具体代表性产品有感应式智能门锁系列、接触式智能门锁系列等；（2）监控设备：监控设备是在嵌入式视频服务器中集成了智能行为识别算法，能够对画面进行智能监控，识别场景中人和车辆的行为，在适当条件下可以产生报警提示用户，保证人身和财产安全。具体产品有三星枪式摄像机、
15、四路嵌入式硬盘摄像机等；（3）传感器类，传感器是智能家居安防报警系统中必不可少的组成部分，主要包括：燃气传感器、烟气传感器、幕帘传感器等。智能控制是智能家居中最基本的部分之一，通过已有的布线和网络来控制、管理家里安装的智能设备，从而使人们的神话便利化、舒适化、艺术化，主要包括：（1）背景音乐系统；（2）智能电动窗帘系统；（3）智能温度控制等等。目前，智能家居产品所采用的通信技术分有线和无线，主流的技术如图2所示。有线技术和无线技术各有优缺点。（1）有线技术有线技术包括RS485、IEEE802.3 (Ethernet)、EIB/KNX、LonWorks、5.X-10，PLC-BUS、PLC-B
16、US、CresNet、AXLink等等。然而，除了X-10，PLC-BUS之外，几乎没有专门针对智能家居行业制定的通讯技术；X-10电力线载波技术甚至早在上世纪70年代就研制成功开始应用与家居自动化领域了，在我们国内也是2000年左右就被引入并开始推广了，但是市场局面一直难于打开，难于广泛推广的主要原因除了设备成本与人们需求不匹配之外，还在于技术本身的种种问题。电力载波技术的优点是在部署智能家居系统的时候可以免于另外布线，缺点是稳定性不佳，因为电力网络环境实在太糟糕，尤其是国内的电网，如果要实现足够稳定地在电力线上通讯，需要花费的代价太大，尽管后来PLC-BUS提高了一定的稳定性，但是仍旧难以达到稳定持续的通讯质量，况且电网环境变化多端，后期维护有点捉襟见肘。除此之外，电力线通讯还涉及到对公共电网的二次污染以及信息安全性的问题等等。而其它有线通信技术的优点是稳定性很好，缺点是在部署智能家居系统时候需要另外布线。所以，虽然电力线载波技术虽然产生得
