智慧化社区设计探讨

赵雨农， 唐 艺

(中国建筑设计研究院有限公司，北京100044)

0 引言

“智慧化”是当今社会的重要发展方向，而社会作为人与环境形成的关系总和，智慧社会的发展终要以人为本。而社区作为人衣食住行、生活起居的基本生活场所，智慧社区的建设在社会智慧化的进程中又有着重要的意义。

智慧社区的建设，可从社区智慧化管理和社区智慧化服务两个方面开展。社区智慧化管理主要是针对社区内的设备和环境进行管理，如配电、消防、给排水、电梯、安防、停车场、园区等。社区智慧化服务主要是针对社区内居民的需求进行优化，如安全保障、购物配送、出行、停车管理、医疗救助、保修维修、家政服务等。

1 社区智慧化管理设计探讨

社区智慧化管理的核心是建设一套可以满足社区智慧化运营的管理系统。如果把园区智慧化管理系统比作一个人，那么整个系统可以拆分成感知系统、神经网络、大脑、执行系统四个部分，分别对应系统的感知层、传输层、处理层、执行层设备。通过这四层设备的设置和相互之间的联系，构建了智慧化社区管理系统的基础功能。

1.1 传输层设计

传输层作为衔接处理层和传感层、执行层的中间构成，对系统的运行起到了至关重要的作用。对于智慧社区的传输层建设，主要是指社区内部的设备网络。社区设备网络主要由有线网络和无线网络两部分组成，有线网络作为社区网络的主体，应尽量覆盖更多的区域。除了通过网络交换设备构建的传统计算机网络外，PON(Passive Optical Network:无源光纤网络)技术由于其在传输链路上不需要有源电子器件，全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成的特性，对于传输链路的电源需求大大降低，对于智慧社区的某些应用场景下的网络建设具有着一定的优势，如社区内的室外视频安防监控系统、信息导引及发布系统等。无源光局域网构架如图1所示。

物联网技术的应用是智慧化建设的重要环节，但考虑到如果将有线网络作为唯一的信息传输载体，覆盖到社区的每个位置，实现物联网传输，从经济性、可实施性角度看，并不合理，故选用无线网络作为有线网络的补充。无线网络设备间的信号通过无线电传播，不需要布放线缆，节约成本同时不受空间、路由等条件的限制，比有线网络的建设更加灵活。Wi-Fi网络作为运用最广泛的无线网络传输技术，具有兼容性强、带宽高等优势，在智慧社区中可全范围运用。

图1 无源光局域网构架

Wi-Fi网络虽然具备很多优势，但是功耗较大，虽然免除了传输网络布线的需求，但是对传感设备的电源还是有着一定的要求，所以Wi-Fi网络更适合于一些需要高带宽数据传输的应用场景。低功耗无线技术可以通过很低的功耗传输信息，对于不需要高带宽数据传输的应用场景，传感设备可以通过内置的电池来满足长时间工作，实现真正的无线工作。如ZigBee技术，使用ZigBee技术的通信模块在待机模式下，使用两节干电池可支持其工作6个月以上，同样的供电方式，Wi-Fi仅可工作数小时。ZigBee工作在20～250kbps速率时，可提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和 20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，可以满足大部分低速率传输数据的应用需求。对于社区规模较大、需要满足更大覆盖范围的情况，近些年蓬勃发展的LPWAN(Low Power Wan，低功耗广域网)技术也是很好的无线网络传输解决方案，其中LoRa技术和NB-IoT技术发展势头最为迅猛，两者各具优势，此外还有很多无线网络传输技术在不断被发明、推广和应用，在项目设计中可以根据实际情况进行合理配置。

1.2 感知层设计

传感设备作为智慧社区的感知层，为社区的智慧运行提供输入条件，是社区智慧运行的第一个环节，所以需要尽可能的考虑全面。可以根据其采集信息的内容种类简单划分为:环境参数、设备运行参数和其他参数。环境参数主要包含:室外气象参数，室内温度、湿度、有害气体参数等。设备运行参数主要包含:各类配电、照明、电梯、送排风、给排水等建筑设备的工作运行状态等。

其他参数主要包含:社区内人员数量、分布，车流、车辆状态等。

上述参数，除实时数据直接参与智慧社区的运行管理外，还将作为历史数据进行存档和分析，社区与社区之间的数据还可以通过分享的方式，形成更大的大数据库，通过智慧化管理系统的自我学习和自我完善，最终实现社区真正的智慧化运行。

智慧社区的感知层除了要尽可能全面外，还应兼顾经济性与合理性。在设计中应尽可能地整合传感设备的功能，每个或每组传感设备应尽可能地采集更多的数据类型，减少网络建设的投入。另外，还可以通过扩展已有设备的功能来实现目标，如采用智能安防监控摄像机，采集光照、人流、车流参数，通过无线AP对区域内人员密度进行计算等。

智慧社区的感知层建设，是一项永远也不会停止的工程，随着科技的发展，可采集的参数越来越多，参与智慧管理的程度也会越来越深，在设计中需要不断吸收新的科技并加以运用。

1.3 执行层设计

智慧社区的执行层包含社区内所有具有执行功能的设备或组件，如制冷、供热设备，送排风设备，设备管路上的阀门执行器等。

对于执行层的设计要尽可能的全面，在条件允许的情况下，尽量减少手动设备的运用。另外，随着科技发展，执行层设备的功能应从粗放的开关控制向调节控制方向发展，如风机、水泵的变频控制，阀门的开度调节，灯光的照度、色温调节等。这样，智慧园区的执行层作为智慧管理系统的执行环节，才可以合理地完成系统的精细化、智慧化控制，最大限度发挥社区智慧管理系统的功能与价值。

1.4 处理层

处理层是园区智慧管理系统的核心，是整个系统的“大脑”，没有一个强劲的大脑，园区的智慧化无从谈起。园区智慧管理的处理层由以下几部分功能组成:数据库、应用服务器、综合管理集成平台和应用软件。

随着科技的发展，计算机的运算能力、数据的处理和存储能力不断提高，各种人工智能算法也在不断演变和进步，在此种环境下，计算机“智慧化”也将逐步成为现实。

计算机性能和算法的发展不在本文的探讨范围内，接下来本文即以园区智慧管理系统的综合管理平台作为侧重点，简单探讨一下管理平台需要具备的功能。

首先，作为综合管理集成平台，系统的集成能力应作为重点。作为要涵盖智慧社区内全部系统的集成平台，需要具备良好的兼容性，除主流的通用接口外，还应具备一定的开发能力，满足所有子系统的集成。另外，集成平台可集成的数据量除要满足智慧社区的要求外，还需要预留一定的扩展能力，才可以应对智慧社区的发展。

此外，综合管理集成平台需要具备显示智慧社区所有信息的功能，一个完整的3D可视化模型可以很好地兼容信息的复杂性与操作的便利性。尤其是现在随着BIM技术的发展，越来越多的项目采用BIM手段进行设计，为集成平台的3D可视化创造了更好的基础条件。但是由于BIM模型包含了建筑物的所有信息，对于项目运营阶段，可能并不需要全部的建筑信息，可以选择对BIM模型进行轻量化工作，仅保留与项目运维相关的关键信息，如建筑构造信息，室内外管路种类、路由、规格，主要设备位置、关键参数等。

最后，综合管理集成平台还要有良好的人机互动设置，要便于操作和维护。结合 VR(Virtual Reality，虚拟现实)、AR(Augmented Reality，增强现实)等新的技术，可节省运维人员的工作量，提高整体运维效率。

2 社区智慧化服务设计探讨

对智慧社区而言，最重要的功能还是要为社区内的人而提供服务，建设上述智慧管理系统也是为实现智慧化服务提供基础。关于如何提升智慧社区的服务，应遵从以人为本的原则，从社区内居民的角度出发来进行思考。

安全是居民对于社区最基础要求，现在我们居住的社区，大都提供24h的保安巡检和视频安防监控，虽然很大程度地提升了社区的安全性，但是由于社区的面积大、安保人力有限等因素，对社区的安全还是无法做到尽善尽美。通过设置智慧化安保系统，则可以在一定程度上缓解这个矛盾。例如在社区的周界上安装具备智能分析的安防摄像机，对于巡逻人员视线外的非法翻越、闯入等行为也可以进行报警；在社区主要出入口设置带有人脸识别和黑名单报警功能的智能摄像机，并与公安系统联通，对在逃人员、犯罪嫌疑人等带有安全隐患的人员进行预警或报警；在社区内公共场所，设置一些可以与安保控制室对讲或可视对讲的紧急呼救站，对斗殴、尾随等恶性事件及时进行阻止。

为居民提供舒适的居住环境是智慧社区服务的重要目标。可以结合室内外的环境传感器，对房间内的光照、温度、湿度、新风量进行调整，使居住环境更加舒适宜人。

另外，社区服务是否便利也是衡量智慧社的区重要标准。可以考虑将住宅内的可视对讲主机作为居民与社区服务团队沟通的窗口，社区信息可根据住户的情况进行定向推送(如水、电、气等能源的消耗量、缴费提醒、社区重要通知等)。住户还可以通过可视对讲主机进行缴费或对住宅内的设备进行报修、物业服务反馈等。此外，户内主机还可以与社区内的社区便利店进行互通、在线购物等便利服务。除户内的对讲主机外，还可以将便利服务延伸至其他终端，如手机、平板电脑等，但需要考虑用户认证、防止儿童误操作等事宜。

对于社区的智慧化服务，随着社会的快速发展，将会衍生出更多的要求，对于基础服务的要求也会不断攀升，所以需要我们结合社会发展情况和人们的实际需求不断的深入研究，才可以提供尽善尽美的优秀智慧社区服务。

以有待上是基于智慧社区设计阶段的一些构想，仍有待完善。需要在设计工作中，不断的吸收新的科技，了解和探究人们真正的需求，并且结合各类项目的实际情况，将智慧社区的设计工作做好。