【文章內容簡介】 就要求家庭網關具有可擴展性，便于管理家庭的智能設備。而目前市場上所銷售的家庭網關僅僅是一個簡單的平臺，接口簡單、處理能力有限，不符合智慧家庭的建設目標。 本項目對智慧家庭網關展開研究，擴展已有家庭網關的功能，并根據(jù)從智能感知設備傳過來的環(huán)境數(shù)據(jù)，做出智慧化的決策。智慧家庭網關通過定義統(tǒng)一的規(guī)范和協(xié)議，對異構設備定義一致的服務接口，隔離了異構設備集成的復雜性。由于智慧家庭中，各傳感器節(jié)點多采用無線組網 （ Zigbee 或 Zwave）的方式，該項目也采用主動搜索技術使智慧家庭網關具備發(fā)現(xiàn)、連接新設備的能力。 6） 智慧社區(qū)示范應用 智慧社區(qū)管理系統(tǒng)的應用系統(tǒng)主要包括智慧家庭系統(tǒng)、社區(qū)網絡平臺、社區(qū)資源管理系統(tǒng)、社區(qū)服務系統(tǒng)、社區(qū)安保系統(tǒng)；每個子系統(tǒng)又包含若干個子系統(tǒng)。為了驗證本系統(tǒng)所研發(fā)的多系統(tǒng)集成平臺、個性化推薦系統(tǒng)等功能的有效性，并通過分析已有應用系統(tǒng)的不足，本項目重點研發(fā)如下幾個示范應用： （ 1）社區(qū)安保系統(tǒng) 主要功能是為社區(qū)提供安保、緊急救助等，包括消防系統(tǒng)，緊急救助系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，周界報警系統(tǒng)、智 能巡更系統(tǒng)等。 a)消防系統(tǒng)：提供社區(qū)公共場所的快速消防功能，和智慧家庭系統(tǒng)的家庭消防功能聯(lián)合使用。 b)緊急救助系統(tǒng)：提供兒童、老人等的緊急救助。 c)監(jiān)控系統(tǒng)：提供社區(qū) 24 小時監(jiān)控服務。 d)周界報警系統(tǒng)： 周界報警系統(tǒng)是目前社區(qū)安全防范系統(tǒng)的一個重要組成部分，是實現(xiàn)整個建筑群現(xiàn)代化的安全技術防范與科學管理的一項重要措施和必要手段。它利用現(xiàn)代電子技術設備，通過使用先進的技術，為社區(qū)營造一個安全、良好、有序的工作環(huán)境。對社區(qū)內建筑的結構、系統(tǒng)、服務、管理及其相互聯(lián)系給予最優(yōu)化考慮和綜合，以達到最佳組合，從 而獲得投資合理、高效率的、高度安全、優(yōu)雅舒適、便利快捷的環(huán)境空間。利用，該系統(tǒng)通過紅外線對射器等感知技術、以及現(xiàn)代多媒體及數(shù)字化監(jiān)測技術對公司周圍及一些重要場所進行電子網管制系統(tǒng)，形成一套先進的數(shù)字化、網絡化的安全防范系統(tǒng)。 e)智能巡更管理系統(tǒng) 本系統(tǒng)由巡邏管理軟件、巡邏信息點（ RFID）、巡邏器、管理主機組成。主要用于保障物品的安全，控制和監(jiān)督巡邏人員的工作。巡邏系統(tǒng)由現(xiàn)場電子簽到器、保安中心電腦組成，用于規(guī)范保安員上崗情況。電子簽到器設在住宅區(qū)內主要道路、盲點、死角等處，中心電腦事先存儲保安員巡邏路線 ，簽到時間等。若保安員未簽到時，中心電腦會立即提醒值班人員去了解情況及早發(fā)現(xiàn)問題。 （ 2）社區(qū)信息系統(tǒng) 社區(qū)信息系統(tǒng)其主要功能是為居民和社區(qū)的相關的管理人員提供一個信息交流的網絡平臺，為居民和相關人員提供方便 ,滿足人們的社會性需求。其主要功能包括社區(qū)公告與發(fā)布，交流系統(tǒng)，社區(qū)地圖。 a)社區(qū)公告及發(fā)布系統(tǒng)：主要是發(fā)布一些社區(qū)信息，例如安全信息，天氣信息，停電通知，停水通知等。 b)社區(qū)交流系統(tǒng)：是一個交互性系統(tǒng)，主要功能是居民可以通過該系統(tǒng)向社區(qū)的物業(yè)及相關部門反應那些設備損壞了需要維修，也可以反應其他的與 生活相關的問題。住戶也可以通過該系統(tǒng)相互之間進行交流。 c)社區(qū)地圖：主要功能是顯示整個社區(qū)的地圖，以方便居民使用，該模塊還包括一些出行的公交線路信息等。 （ 3）社區(qū)資源管理系統(tǒng) 社區(qū)資源管理主要功能是管理社區(qū)內的公共資源，包括社區(qū)運動場所管理系統(tǒng)、社區(qū)能源管理系統(tǒng)、社區(qū)光控系統(tǒng)等。 a)社區(qū)光控系統(tǒng)：主要負責社區(qū)公共照明，比如路燈等。當光照到一定的值時，關閉路燈，或夜里凌晨以后關閉部分路燈等。 b)社區(qū)能源管理系統(tǒng)：綜合管理社區(qū)的能源消耗、對能源消耗進行優(yōu)化，從而獲得低碳、綠色的生活。 c)社區(qū)運動場所管 理系統(tǒng)：管理社區(qū)內的乒乓球場、羽毛球場、游泳池等運動場所，提供在線預約、實時查看等功能，為用戶提供方便快捷的生活。 （ 4）智慧家庭系統(tǒng) 智慧家庭系統(tǒng)，包括安防系統(tǒng)、遠程監(jiān)控、智慧家電、可視對講、情景模式、寵物照看、智慧影音等子系統(tǒng)，用戶使用遠程終端通過管理系統(tǒng)就可以方便的進行管理。其主要功能如圖 5 所示，本項目主要實現(xiàn)如下幾個功能模塊。 智 慧家 庭系 統(tǒng)家 庭 背 景 音 樂防 盜 報 警電 鎖 門 禁對 講 系 統(tǒng)暖 通 空 調 系 統(tǒng)家 電 控 制 系 統(tǒng)視 頻 監(jiān) 控太 陽 能 與 節(jié) 能 設 備溫 度 控 制 系 統(tǒng)家 庭 網 絡花 草 自 動 澆 灌寵 物 照 看 與動 物 管 制家 庭 影 院 系 統(tǒng)智 能 家 居 軟 件運 動 與 監(jiān) 控 檢 測廚 衛(wèi) 電 視 系 統(tǒng)家 庭 安 防 系 統(tǒng)家 庭 能 源 管 理 系 統(tǒng)電 器 控 制 系 統(tǒng)智 能 遮 陽智 能 照 明 系 統(tǒng) 圖 5 智慧家庭系統(tǒng)功能圖 安防系統(tǒng) 智慧家居報警系統(tǒng)由家庭報警主機和各種前端探測器組成。前端探測器可分為門磁、窗磁、 煤氣探測器、煙感探測器、紅外探頭、緊急按鈕等。若有人非法入侵便會觸發(fā)相應的探測器，家庭報警主機會立即將報警信號傳送至小區(qū)管理中心或用戶指定的電話上，以便保安人員迅速處警，同時小區(qū)管理中心的報警主機將會紀錄下這些信息，以備查閱。 智慧家庭安防系統(tǒng)可實現(xiàn)家居安防的報警點的等級布防，并采用邏輯判斷，避免系統(tǒng)誤報警；可采用遙控器或鍵盤對系統(tǒng)進行布防、撤防，一旦發(fā)生報警，系統(tǒng)自動確認報警信息、狀態(tài)及位置，而且報警時能夠自動強制占線。 遠程監(jiān)控系統(tǒng) 遠程監(jiān)控系統(tǒng)基于寬帶網絡，高度集成了安防技術、視頻技術、網絡技術、計算機技術等。用戶可以利用 3G 手機和無處不在互聯(lián)網，隨時隨地瀏覽家中的視頻圖像，同時，系統(tǒng)支持 WEB 網站多平臺接入、企業(yè)客戶端和手機登錄方式，擁有強大的視頻瀏覽功能，能夠滿足用戶圖像分屏查看、歷史視頻查看、照片抓拍和遠程控制等功能。 智能家電系統(tǒng) 智能家電系統(tǒng)通過家庭控制終端和智能遙控器對家用電器進行控制，可控制家庭網絡中的所有電器設備，包括白熾燈、日光燈、電動窗簾 /卷簾、普通電器、大功率電器、紅外電器（如電視、空調、 DVD、音響等）等。 可視對講系統(tǒng) 業(yè)主或訪客可以通過門口機呼叫小區(qū)中任意一臺室內主分機，與戶內業(yè)主進行可視對講及開鎖操作。如果業(yè)主不在家，可以對主機進行留影留言操作，業(yè)主回家后，可以查看當天的訪客信息，并查看訪客的語音視頻留言。業(yè)主與業(yè)主之間可以進行戶戶可視對講，整個系統(tǒng)內可以同時進行多路可視對講，相互之間不會干擾。在門口機或室內主機可以呼叫物管人員，與物管人員進行可視對講。 情景模式 設置情景面板，可實現(xiàn)對全宅指定區(qū)域內燈光，空調 /采暖系統(tǒng)、音視頻系統(tǒng)，泳池設備等的控制。 同時可設置多種場景（如燈光明暗組合，通音頻設備之間的組合，實現(xiàn)：看 電視，休息，聊天、就餐、外出等模式，需根據(jù)主人的生活習慣進行后期設計。設置智慧背景音樂面板，可開啟和關閉背景音樂，選擇曲目和新聞廣播的同時，提供呼叫家庭人員或呼叫保姆服務。 項目的技術關鍵，包括技術難點、創(chuàng)新點 該項目所設計的智慧社區(qū)管理系統(tǒng)由智慧家庭和智慧社區(qū)兩級系統(tǒng)組成 ,它們的拓撲圖分別如圖 7 所示。 圖 6 智慧家庭系統(tǒng)拓撲圖 圖 7 智慧社區(qū)系統(tǒng)拓撲圖 項目的關鍵技術： （ 1）多級社區(qū)安防系統(tǒng)設計 保護社區(qū)人員的人身安全和財產安全是智慧社區(qū)的首要任務，只有人們感覺到安全，才會生活的有滋有 味，才能追求更高級別的需求?，F(xiàn)有的智慧社區(qū)管理系統(tǒng)都在安防上下了比較多的功夫，但仍不能完全有效地保護人們的財產安全和人生安全，社區(qū)內時有盜竊事件的發(fā)生，家庭內偶然會有火情發(fā)生。因此，需要設計多級安防系統(tǒng)來提高社區(qū)的安全性，保護社區(qū)人員的財產和人生安全。 本項目通過對社區(qū)實施 4 級安全防范管理措施來保護社區(qū)人員的人身和財產安全。 社區(qū)主出入口設置 ETC 車道控制社區(qū)車道和考勤、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)攝像機，通過保安人員的盡職職守，可有效地對進入社區(qū)的人和車輛進行識別，構成了社區(qū)第一級安全防范網絡。 單元門口，設有可視對 講門口機，配合閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、進一步對來訪者身份進行確認，組成社區(qū)第二級安全防范網絡。 周界防范系統(tǒng)，通過人防和技防的有效結合，組成了社區(qū)的第三級安全防范網絡。 在家庭內部，配置人體紅外傳感器、攝像頭、可燃氣體傳感器等，來保護家庭內部的安全，一旦有壞人入侵或有火災等險情發(fā)生，立即報告給業(yè)主和社區(qū)管理中心，及時進行防范和處理，有效地保護財產和人身安全。 （ 2） 多系統(tǒng)集成平臺 智慧社區(qū)管理系統(tǒng)由數(shù)量眾多的子系統(tǒng)構成，一般情況下，社區(qū)已經存在了一些應用系統(tǒng)，未來很可能需要增加新的應用系統(tǒng)。這就要求所設計的智慧社 區(qū)系統(tǒng)具有系統(tǒng)集成功能，可以在將現(xiàn)有子系統(tǒng)全部集成在智慧社區(qū)服務系統(tǒng)內的同時，也可將未來增加的社區(qū)應用系統(tǒng)進行集成，實行統(tǒng)一管理，并且發(fā)揮智慧服務的管理模式、服務模式、先進技術等優(yōu)勢，社區(qū)管理提升到新的管理服務高度，全方位支撐智慧社區(qū)的建設和發(fā)展。 本項目采用面向服務（ SOA）的設計技術，使已有的系統(tǒng)能夠很方便地集成到所設計的智慧社區(qū)管理系統(tǒng)中，且定義了統(tǒng)一的規(guī)范和協(xié)議，便于未來新增加的社區(qū)應用系統(tǒng)集成到該系統(tǒng)中。本項目以接口規(guī)范作為集成點，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的透明性，并且最大限度的降低了系統(tǒng)架構和系統(tǒng)實現(xiàn)發(fā)生 改變所帶來的影響。通過對異構系統(tǒng)定義一致的服務接口，隔離了異構系統(tǒng)集成的復雜性。本項目采用了已經發(fā)展的較為完善與成熟的 Web 服務技術，以此來解決異構系統(tǒng)之間的互操作性難題。而且 Web 服務技術還可以在廣域網的范圍內解決應用集成中的異構性問題，并為在動態(tài)、開放的環(huán)境下構造具有松耦合特性的集成化應用提供了一個較為實際的解決方案。 （ 3） 智慧家庭網關設計 智慧家庭是智慧社區(qū)的基本組成單位，為每個家庭提供安全、便捷的生活。但是，由于每個家庭的興趣和需求不同，所配備的家居產品也不同，而且用戶在未來還可能對現(xiàn)有設備進行替 換或購買新的設備，這就要求家庭網關具有可擴展性，便于管理家庭的智能設備。 本項目通過定義統(tǒng)一的規(guī)范和協(xié)議，對異構設備定義一致的服務接口，隔離了異構設備集成的復雜性。由于智慧家庭中，各傳感器節(jié)點多采用無線組網（ Zigbee 或 Zwave）的方式，該項目也采用主動搜索技術使智能網關具備發(fā)現(xiàn)、連接新設備的能力。 （ 4） 系統(tǒng)可靠性設計 智慧社區(qū)服務系統(tǒng)要為整個社區(qū)的所有人員提供服務，因此，該系統(tǒng)需要安全、可靠、不間斷得為社區(qū)成員提供服務。由于智慧社區(qū)服務系統(tǒng)包含多種不同業(yè)務，且需要長期不間斷運行，因此，會發(fā)生系統(tǒng) 性能衰退、服務質量下降等軟件老化現(xiàn)象，從而造成較大的損失。因此，需要對社區(qū)服務系統(tǒng)的可靠性進行設計，來保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運行、給用戶提供良好的服務。 本項目在硬件和軟件兩個層次上均進行可靠性設計，硬件上采取冗余的方式來提高系統(tǒng)的可靠性，軟件上采用軟件再生方法和技術來提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。軟件再生是一種主動性的預防措施，在軟件系統(tǒng)發(fā)生失效前主動采取再生策略和技術，從而有效避免了非預期失效所帶來的災難。 （ 5） 人員識別和定位技術 智慧社區(qū)中人們的智慧化生活，如：家里的主人通過手機或者項鏈等隨身物品就可以開門，走 到哪個房間，燈光會自動開啟，空調也會自動調節(jié)到合適的溫度；坐到沙發(fā)上，電視就會自動開啟；而站到穿衣鏡前，鏡子會自動顯示您要穿的衣服并與您的鏡像進行合成等。實現(xiàn)這一切的一個關鍵技術就是對用戶的識別與定位。 本項目基于射頻識別（ RFID）技術、采用空間劃分的定位技術來設計和實現(xiàn)智慧社區(qū)用戶識別定位功能。 RFID 作為一種全新的非接觸自動識別技術，在上世紀就已開始逐漸進入應用領域，是智能家居中通過物聯(lián)網技術進行用戶識別和定位處理的前提。在 RFID 技術的基礎上，可以采用基于電磁波到達角、基于電磁波到達時間、基于電磁 波到達時間差、基于電磁波到達功率強度、基于空間劃分的RFID 定位技術?；诳臻g劃分的定位系統(tǒng)相比其他系統(tǒng)而言，對硬件要求不高，可操作性強，有較強的抗干擾能力，定位精度也能夠達到要求，具有較高的實用價值。 （ 6） 個性化服務推薦技術 隨著人們物質生活水平的提供，人們開始追求個性化的、時尚的生活方式。個性化服務是一種有針對性的服務方式，根據(jù)用戶的設定來實現(xiàn)，依據(jù)各種渠道對資源進行收集、整理和分類，向用戶提供和推薦相關信息，以滿足用戶的需求。從整體上說，個性