张公忠，中国建筑业协会智能建筑专业委员会专家工作组副主任、清华大学计算机科学与技术系教授。80～90年代期间主要从事计算机网络及其应用的研发工作，负责承担了该领域若干项国家级重大科技攻关项目的研制任务，曾获得国家科技进步奖一项和多个部委级科技进步奖，并荣获国务院三委一部联合表扬奖。90年代中期至今，一直参与智能建筑领域的工作，其中包括国家大剧院、中华世纪坛、中关村西区、奥运场馆、多个航站楼等国内重大建筑智能建筑化工程的设计、评审、验收和咨询工作。并参与了智能建筑行业的若干个重要标准、规范、导则等的制定和评审工作。30年来，曾发表重要论文数十篇，作为主编正式出版的著近20部。
中国将近四亿个家庭，近十年来，随着最大规模的城市数字化建设，全球最大规模的住宅建设市场发生在中国。随着国内住宅建设的发展，智能社区和智能家居的市场急剧发展，可以认为，全球最大的智能社区和智能家居市场也在中国出现。
近几年来，国内中产及中产以上阶层的人数迅速增长，人们越来越追求安全、舒适、便捷、绿色的高质量生活和工作环境。同时，信息通信、传感控制技术急剧发展，也提供了高质、价廉的社区和家居智能化产品和系统。
随着智能社区和家居行业的逐步规范化，国内已经形成相当规模的产业链。目前国内已存在多个有关智能家居的产业集团，以及百余家自主产品供应商和300余家系统集成商。众多外国的产品也纷纷登陆中国，提供了技术先进、高端的优质产品，在中国庞大的家居市场中取得了一定的份额。
国家“十二五”规划中，要大力发展物联网产业和应用，物联网应用锁定智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业和国防军事十大应用领域。
智能社区是数字城市，或目前正在发展的智慧城市涉及生活的最基本的单元。可以认为，智能社区的物联网应用在未来国家发展的历程中，特别是在建设智慧城市的大潮中会获得大好的市场机遇。
1智能社区组成、功能和技术特征
1.1智能社区组成
一个社区中一般存在着数百上千个家居单元，并包括了居民活动和社区管理的公共区域。在家居单元中，从20年前的电灯、电话、电视、普通家电等一般设备发展到现在的三防（防火、防盗、防燃气泄漏）、三电（信息家电、生活家电、娱乐家电）、节能环保、居家保健护理、远程监控等设施。
公共区域中包括了公共场、会、所；也包括了安防、消防、供水、供配电、供暖、空调等公共设备；还包括了停车场、绿化、环保、医疗保健等公共设施；物业管理、业主管委会、社区服务等也是必要的机构或功能。智能社区的组成如图1所示。包括智能家居（家庭智能化）、公共区域智能化两部分，其中智能家居是智能社区的核心。
公共区域智能化
在一个智能社区中存在成百上千个独立的智能家居，根据不同住宅类型或住户的个性需求，配置有所差异。对于公共区域智能化，众多的智能化子系统需要集成到一个智能化集成平台上进行综合的管理和监控，构成公共区域智能化集成系统。
在整个智能社区中，TCP/IP以太网是信息的骨干网；电话网与电视网分别连接社区中的电话和电视终端；互联网一般由以太网（或电视网或电话网）接入；移动互联网则直接与3G移动终端连接。
1.2智能社区的类型和分档
住区类型一般包括普通住区/中高档住宅楼/联体别墅/低密度别墅四种类型。不同的住区类型,对于智能化的需求是有区别的，例如普通住宅与豪华的低密度别墅的需求差别就较大，因此满足需求所配置的功能必须要分档，功能的差别也涉及智能化设备投资的大小。智能社区分档(按功能)，目前在行业中有两种常用的分档方式：一种是按一星级/二星级/三星级分档（见《居住小区智能化系统建设要点与技术导则2003》，《数字社区物联网应用导则（讨论稿）2011》）；另一种是按普及型/提高型/增强型/超前型分档（见《居住区数字系统测评标准(报批稿)2011》）。
1.3智能家居功能（按最高档）
最高档功能包括安全、绿色（节能与环保）、保健、家电四大部分。具体的功能有室温自动感应控制、人体特征感应控制、室内空气质量探测自动控制、紧急事件（盗、火、燃气泄漏、病危等）报警、视频监控、灯光/窗帘智能控制、家电智能控制、可视对讲室内终端、电视/电话/互联网终端等。
1.4智能家居系统结构
不同档次的智能家居，其系统结构是有所区别的，最高档的智能家居必须具有家居智能控制器。
家居智能控制器是智能家居的核心设备，每个住宅单独配置，它连接了家居网，家居网由住宅中有线或无线的短距离通信网络组成。家居智能控制器通过家居网对安全、绿色、保健和家电四部分有关的设备进行管理、监控，并采集设备的数据以及感知设备的异常信息（例报警）。家居智能控制器又直接连接社区中以太网，并通过以太网接入互联网，以便每个家居与物业管理或远程主管部门沟通，并享受社区和互联网的各种应用服务。住户通过监控屏以手动（或遥控器）对连接家居网上的设备进行管理和监控。远程住户可以通过移动互联网或互联网了解自己家居中的状况，并监控一些设备。至于家居中一般的电视和电话终端，若无特殊功能要求，则直接经家居接线盒分别连接公共电视网和电话网。
1.5公共区域智能化功能（按最高档）
最高档功能包括安全、绿色(节能与环保)、设备管理、物业管理、应用服务五大部分，具体功能有一卡通、可视对讲、防盗、火灾报警、周界入侵防范、公共广播、远传表、建筑设备管理、VOD点播、公共照明控制、停车场管理、环境监测、景观控制、物业管理、社区应用服务等。
1.6公共区域智能化系统结构
由于智能社区的公共区域智能化的功能多而繁杂，每一项功能一般对应一个子系统，绝大部分子系统要进行管理和监控，因此需要配置一个智能化集成平台，构成公共区域智能化集成系统，对集成的子系统进行综合的管理和监控。
传统的公共区域智能化集成系统结构如图4所示。该集成系统由TCP/IP以太网支撑，主要包括管理层、控制层和设备层三个层次。子系统常用的集成方式如下所述：像建筑设备（包括空调、供配电、电梯、给排水等）一类子系统的管理和监控，其控制器（1-m）一般要通过现场控制总线或短距离网络；也有一类子系统设备（例环保监测、火灾报警、景观控制等）可直接连接控制器(1-n)；有一些子系统（例安防、一卡通、停车场等）由其控制主机连接控制器（1-k，一般为OPC）；还有一些子系统可直接在TCP/IP以太网上运行（虚拟子系统）。
管理层上主要包括PC终端、服务器、存储器、交换机、路由器以及管理软件等软硬件设备，对安全、绿色、设备、物业和服务五大部分所属各个子系统进行综合管理和监控。
1.7智能社区的物联系统技术特征
在整个智能社区中，配置了诸多的控制器和相当数量具有传感/执行器的设备，在智能社区的管理和监控中，运行了大量的传感/控制信息，这些运行传感/控制信息的系统被称为“物联系统”。因此可以认为，在智能社区中，事实上已经存在了大量的物联子系统，涉及传感/控制信息的物联子系统约占全部子系统的90%以上。
智能社区中涉及物件安装（或连接）传感器的子系统，有建筑设备管理：温度/湿度/压力/流量/功率/位置/接触等；视频监控：CCD/GPS等；防盗报警：双鉴/门磁/窗磁/震动/生物特征识别等；火灾自动报警：烟感/光感等；一卡通：RFID/接触式智能卡/条码识别等；智能照明：红外/声感等；环保监测：CO/CO2/甲醛等。
2智能社区物联网应用
2.1物联网的核心价值与目标
近十余年来，继互联网应用全面展开后，在全球三化（工业化、信息化、城市化）的推动下，有关传感/控制系统的应用迅速发展，要求其应用和运行的环境从信息孤岛走向“群”和“远”的环境。即不仅在基层，更重要的在“群”和“远”的应用环境（园区、城市、全行业、全国、全球）中，实现传感信息的采集和感知，传感/控制信息的传输、存储、处理和互动，传感/控制信息的管理和监控，传感/控制信息的资源共享与公共服务四大方面的应用。
物联网应用目标是:集成和融合相关“物联行业”，近期是构建智慧城市，远期是智慧中国，乃至智慧地球。
2.2智能社区物联网应用体系架构
在智能社区物联网应用体系架构中，包括了感知层、网络层和应用层三个层次和公共技术四部分组成。
感知层体现了物联网应用是与一般互联网应用差异和扩展的技术特点，该层由两个子层组成：“小区域传感/控制/现场互动”及“具有传感/执行器的物件”。“小区域传感/控制/现场互动”子层一般包括了工控现场总线和短距离有线或无线通信网络，“具有传感/执行器的物件”子层说明了传感和被控制的物件必须具有传感器和（或）执行器（物件自带或外接），物件包括了设备、设施、材料、动植物和人体等。
目前智能社区中的子系统，绝大部分建立在TCP/IP以太网平台上，因此社区内部各子系统集成，以及扩展到行业集成，乃至融入智慧城市集成提供了较为顺畅的技术条件。在智能社区应用体系架构中，网络层包括了以太网、wifi、互联网、移动互联网等组成的IP网络平台以及它们所支持的网络应用协议。
对于应用层，为了适应智能社区中所有的物联系统，中间件子层是必需的。为了使得传感/控制信息的应用从孤岛顺畅地走向“群”和“远”的环境，即不仅在孤岛中集成，而且有利于行业集成，并融入智慧城市，物联子系统采用WebServers的B/S访问模式是必要的。
而公共技术则包括了信息安全、系统管理和标识等内容。
2.3智能家居物联网系统结构
智能家居物联网系统结构如图6所示。感知层包括了家庭范围的家居网及其连接的具有传感/执行器的家居内的物件；内嵌WebServer功能的家居智能控制器部分功能与互联网、移动互联网、TCP/IP以太网组成了网络层；PC终端和PC远程终端以B/S访问模式及其所连接的WebServers功能组成了应用层，住户移动终端既能B/S，也可以C/S模式访问。
在本系统结构中，核心部件是内嵌WebServer功能的家居智能控制器，它既具有传统的家居智能控制器的功能，又是一个虚拟的WebServer，还是一个虚拟的数据存储服务器。在物联网应用中起到承上继下的作用。
2.4公共区域智能化物联网系统结构
公共区域智能化物联网系统结构如图7所示，本图实际上表示了公共区域智能化子系统集成的物联网结构。图7的说明与3.3节基本类似，区别在于存在两类内嵌WebServer的控制器，控制器1-n所连接的感知层不需要现场总线或短距离网络，直接连接具有传感/执行器的物件。传统结构（图4）中连接子系统主机的控制器1-k在本图的结构中不需要了。
2.5智能社区物联网集成系统
智能社区物联网集成系统架构如图8所示。其网络层仍是智能社区中的TCP/IP以太网、互联网和（或）移动互联网。应用的访问模式主要是B/S。这样的架构有利于城市中所有的智能社区大集成，从而进一步与其他物联行业的物联网应用架构集成构成智慧城市。
3结束语
智能社区是未来智慧城市最后1公里/100米/10米的基层单元；也是城市中充分体现“以人为本”最广泛的基层单元。智能社区包括智能家居和公共区域智能化两部分，根据不同功能需求，可分为3-4个档次。不论智能家居，还是公共区域智能化系统，事实上已经是基于传感/控制技术的“物联系统”。
建设智慧城市为物联网应用展现了庞大的市场，在我国建设智慧城市的大潮中，智能社区走向物联网应用架构的步伐会越来越快。美、欧盟、日、韩等国家都宣布了智慧城市与物联网发展计划，可以认为，我国与他们处在同一个起跑线上。
智能社区物联网应用系统是智慧城市基础单元之一，要建设智慧城市，必需首先落实智能社区和其他“物联行业”物联网产业链的发展；特别要发展符合国情的自主创新的产品和系统。国家“十二五”规划，“新一代信息技术”为智能社区和各个“物联行业”可持续发展、自主创新、融入智慧城市提供了技术支撑。
可以展望，未来5-10年，正是智能社区物联网应用、智慧城市建设大发展时期。技术创新、产业升级和发展、市场拓展将会展现极大的机遇。
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