感知物聯(lián)感知萬物

——兼談物聯(lián)網(wǎng)時代的智能家居與智能住宅小區(qū)建設(shè)主講：劉振洲第一頁，共四十七頁。導(dǎo)言…“物聯(lián)網(wǎng)”從去年開始就是一個熱門的話題。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，物聯(lián)的概念嵌入了互聯(lián)領(lǐng)域，開始時被視為是互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用，最近則高格地把物聯(lián)網(wǎng)稱為是繼計算機(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。

第二頁，共四十七頁。

何謂“物聯(lián)”？顧名思義，就是“物物相聯(lián)”，就是通過某種形式的鏈接把物體進(jìn)行有目的的、具有實質(zhì)性意義的相連。

?第三頁，共四十七頁?！案兄鐣⒅腔凵睢?。

物聯(lián)的目的是讓人們了解、管理、監(jiān)控和控制物體，讓物體“說話、聽話并按需行（自）動”，亦即把物體智能化、智慧化，這就是物聯(lián)的主題——第四頁，共四十七頁。其實，許多系統(tǒng)已經(jīng)是準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)或具備了物聯(lián)網(wǎng)的雛形，如現(xiàn)代工業(yè)自動控制系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)是把傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制及智能化技術(shù)等進(jìn)行綜合運用，并利用網(wǎng)絡(luò)的廣域、普及等優(yōu)勢在互聯(lián)網(wǎng)上搭建和實施，因此，相對于現(xiàn)有的系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)具有“四更”——涉及面更廣、規(guī)模更大、物體品類更多、流動性更強(qiáng)。下面，我們就一起來“感知物聯(lián)”第五頁，共四十七頁。物聯(lián)網(wǎng)，即“TheInternetofThings”，簡稱IOT。國內(nèi)對物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)定義尚未統(tǒng)一。目前最常見的定義是：通過射頻識別（RFID）、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)。一、物聯(lián)網(wǎng)的定義

第六頁，共四十七頁。上述定義略嫌繁雜、對信息采集技術(shù)又描述不足（如生物識別、視頻識別等均屬于信息采集技術(shù)，均可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)）、對控制信息未作明確的敘述、“監(jiān)控”一詞表述含糊（如“視頻監(jiān)控”，此時的“監(jiān)控”與實際的物體控制含義不同）。筆者的定義是（供參考）：物聯(lián)網(wǎng)就是通過采用某種物體信息采集技術(shù)（含本體信息以及控制信息采集），實現(xiàn)物體與互聯(lián)網(wǎng)的相連，從而達(dá)到對物體進(jìn)行監(jiān)測、監(jiān)管和監(jiān)控的一種網(wǎng)絡(luò)。

第七頁，共四十七頁。無論如何定義，物聯(lián)網(wǎng)均顯示出其雖源于互聯(lián)網(wǎng)、但其內(nèi)涵高于廣于互聯(lián)網(wǎng)，具體表現(xiàn)在“延伸和擴(kuò)展”及“感知及控制”兩方面——感知及控制：從原來的人-人鏈接擴(kuò)展為物與物、物與人的泛在鏈接，進(jìn)而可實現(xiàn)了對物甚至是人的感知及控制。延伸和擴(kuò)展：在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，采用非IT技術(shù)延伸和擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)，用戶端從原來的PC延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間；第八頁，共四十七頁。二、物聯(lián)網(wǎng)的“三特征”、“兩屬性”——

屬性：

屬性1

物體可流動性屬性2

物識的唯一性特征：

1、互聯(lián)網(wǎng)特征

2、識別及通信特征

3、智能化特征網(wǎng)的“三特征”、物的“兩屬性”

第九頁，共四十七頁。感知傳輸三、物聯(lián)網(wǎng)的幾個環(huán)節(jié)處理第十頁，共四十七頁。

包括兩層意思——一是對物體信息的探測或是物體信息的采集，即讓物體“說話”，說明“我是誰？”、“我在那里？”等等，這就首先需要對物體進(jìn)行統(tǒng)一的唯一的標(biāo)識（如條碼、電子標(biāo)簽等），然后再通過識別設(shè)備對物體信息進(jìn)行接觸或非接觸式的讀取，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，完成對物體的感知。這是一種基本層面的感知。二是要讓物體能感知外部的信息，即讓物體“聽話”，從而使物體懂得“我應(yīng)該做什么？”、“如何做？”等等。外部的信息包括人的指令、環(huán)境的變化等。這是一種深層次的感知。感知第十一頁，共四十七頁。

主要以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行傳輸，融合多種傳輸模式如其它有線、無線、移動通信等。

?這里應(yīng)該注意，雖然物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，但物聯(lián)網(wǎng)并不是物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯(lián)網(wǎng)平臺，現(xiàn)實中沒必要也不可能使全部物品聯(lián)網(wǎng)、也沒必要使專業(yè)網(wǎng)、局域網(wǎng)都連接到互聯(lián)網(wǎng)。類似物流、交通、電網(wǎng)等專業(yè)網(wǎng)及智能小區(qū)等局域網(wǎng)才是物聯(lián)最佳的應(yīng)用空間。所以傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按需配置和組建，形成自身的局域物聯(lián)網(wǎng)、專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。

傳

輸?shù)谑?，共四十七頁。處理，換言之就是應(yīng)用，處理環(huán)節(jié)就是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層。感知了物體的信息和狀態(tài)，系統(tǒng)應(yīng)采取的應(yīng)對措施就是處理。對物體而言，處理模式有監(jiān)測、監(jiān)管、監(jiān)控等幾種。何謂監(jiān)測、監(jiān)管、監(jiān)控？可以結(jié)合智能交通管理來說明：處理第十三頁，共四十七頁?！畋O(jiān)測：實時感知物體及其狀態(tài)，不作任何針對物體的控制措施，這時的處理僅是作相關(guān)的記錄，作為事后處理的依據(jù)。智能交通應(yīng)用——車輛超速的監(jiān)測：在車輛中鑲嵌電子標(biāo)識并安裝GPS定位測速儀，即可實時監(jiān)測車輛速度并可記錄其超速的數(shù)據(jù)，作為事后處罰的依據(jù)。第十四頁，共四十七頁。☆監(jiān)管：實時感知物體及其狀態(tài)，不是直接地而是通過其他方法間接地實現(xiàn)對物體的管控。智能交通應(yīng)用——十字路口車輛通行的監(jiān)管：在所有車輛中均鑲嵌電子標(biāo)簽，同時在路口附近各方向路段安裝相應(yīng)的車輛探測器，即可感知各方向路段車輛的多寡，并據(jù)此合理調(diào)節(jié)個方向紅綠燈開閉時間，從而提高路口的通行率。第十五頁，共四十七頁?！畋O(jiān)控：實時感知物體及其狀態(tài)，對物體進(jìn)行直接控制。智能交通應(yīng)用——被盜車輛的監(jiān)控：在車輛中鑲嵌電子標(biāo)識、GPS定位儀及某種行駛鎖定裝置（如關(guān)閉油路、電路等），當(dāng)感知車輛被盜時即可遙控鎖定其行駛。第十六頁，共四十七頁。四、物聯(lián)網(wǎng)函待解決的問題

物聯(lián)網(wǎng)既然要“感知萬物”，帶來“萬難”也就不足為奇了。目前物聯(lián)網(wǎng)尚處在較低的初級階段，某些應(yīng)用甚至只是一種概念，但已可預(yù)見到存在諸多問題需要解決，對此必須有清醒的認(rèn)識。例如——第十七頁，共四十七頁。安全層面：

系統(tǒng)安全、物體安全……互聯(lián)網(wǎng)溝通的是信息、安全問題損失的是信息，信息可備份以避免損失、備份成本低廉；而物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)的物，大多數(shù)的物是很難備份的，一旦出現(xiàn)問題就會涉及到生命財產(chǎn)的損失，特別是對需控制的物體，危險將會更大。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)把互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)實連在一起時，也把虛擬世界存在的危險帶到了現(xiàn)實世界。在所有存在的問題中，安全問題最為突出，在應(yīng)用中應(yīng)予于高度重視。第十八頁，共四十七頁。標(biāo)準(zhǔn)層面＆法律層面＆……

標(biāo)準(zhǔn)層面：關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)是一片空白，連定義都尚未統(tǒng)一，更談不上接口的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)化等等……法律層面：知識產(chǎn)權(quán)、個人隱私…………第十九頁，共四十七頁。五、物聯(lián)網(wǎng)時代的工程設(shè)計應(yīng)對——兼談智能家居與智能小區(qū)建設(shè)第二十頁，共四十七頁。諸多方面的問題讓物聯(lián)網(wǎng)蒙上一層陰影，但誘人的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場令其方興未艾——配套的專業(yè)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)；小區(qū)域、專業(yè)應(yīng)用的小范圍物聯(lián)網(wǎng)正在不斷展開……那么，在一方面熱潮涌動、層層推進(jìn)，而另一方面又是標(biāo)準(zhǔn)缺失、產(chǎn)品不全，作為一個設(shè)計師，該如何應(yīng)對呢？

第二十一頁，共四十七頁。首先，我們不敢奢談如何去設(shè)計建立一個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，但至少應(yīng)——分析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求、可能性、當(dāng)前與今后的應(yīng)用范圍；充分考慮當(dāng)前局部應(yīng)用的安全可靠性；為未來物聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展應(yīng)用預(yù)先鋪設(shè)物聯(lián)基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)時代的工程設(shè)計應(yīng)對——兼談智能家居與智能小區(qū)建設(shè)。第二十二頁，共四十七頁。以下就智能住宅小區(qū)的建設(shè)為例，分析探討智能住宅小區(qū)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的幾個問題……第二十三頁，共四十七頁。內(nèi)外通信

實現(xiàn)一種“外引內(nèi)聯(lián)”的雙網(wǎng)型通信結(jié)構(gòu)。家居安防

這是最需要物聯(lián)的項；綜合娛樂

這是可物聯(lián)的項；①關(guān)于智能家居家電控制這是有選擇物聯(lián)的項。

根據(jù)智能家居的功能需求來應(yīng)對物聯(lián)的需求第二十四頁，共四十七頁。☆內(nèi)外通信

家居通信應(yīng)該包括外部和內(nèi)部的通信，實現(xiàn)一種“外引（設(shè)置網(wǎng)關(guān)與外部通信、實現(xiàn)遠(yuǎn)程互訪）內(nèi)聯(lián)（設(shè)置管理平臺，實現(xiàn)內(nèi)部各信息終端設(shè)備的聯(lián)絡(luò)和管理）”的雙網(wǎng)型通信結(jié)構(gòu)。這樣的通信結(jié)構(gòu)除了能滿足家庭日常的多點上網(wǎng)及家庭娛樂的要求外，更重要的是能為安防報警、設(shè)備控制等提供物聯(lián)平臺；第二十五頁，共四十七頁?！罴揖影卜?/p>

家居安防是目前需求最為迫切的一項功能，其最基本的內(nèi)容應(yīng)包括探測（非法入侵／火災(zāi)燃?xì)馓綔y）、報警（緊急手動／自動探測報警）、視頻監(jiān)控三項功能。這是最需要物聯(lián)的項；第二十六頁，共四十七頁?！罹C合娛樂

綜合娛樂在每一個家庭里都是使用最為頻繁的功能，常見的家庭娛樂項目包括視頻、音頻、教育、游戲等，節(jié)目來源渠道有廣播、有線電視、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)碼存儲（碟機(jī)、硬盤和各種卡）?？晒┦褂玫墓?jié)目源都集中整合在智能家居設(shè)備中，各使用點通過內(nèi)網(wǎng)平臺共享資源、按需調(diào)用。這是可物聯(lián)的項；第二十七頁，共四十七頁。☆家電控制

智能家居時代的電器控制最少應(yīng)有三種模式：遠(yuǎn)程遙控、現(xiàn)場遙控、電器原有的獨立控制。智能家居控制功能的研發(fā)應(yīng)側(cè)重于設(shè)法用最直接、最簡單的辦法兼容和取代電器原有的獨立控制以實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，進(jìn)而開發(fā)一種可現(xiàn)場設(shè)置（可讀寫）的“一主機(jī)多副機(jī)”的數(shù)碼遙控器，實現(xiàn)對所有入網(wǎng)電器的現(xiàn)場遙控。這是可選擇物聯(lián)的項。第二十八頁，共四十七頁。②關(guān)于智能小區(qū)

從小區(qū)的管理組織模式分析智能小區(qū)，才清楚小區(qū)物聯(lián)的內(nèi)容、范圍和深度

第二十九頁，共四十七頁。

隨便詢問任一個業(yè)內(nèi)人士，他都能例舉一堆關(guān)于智能小區(qū)的相關(guān)內(nèi)容和系統(tǒng)，如物業(yè)管理系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、門禁及樓宇對講系統(tǒng)、小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)、ITV系統(tǒng)(向用戶提供直播、點播、回看以及資訊、理財、游戲等綜合服務(wù))、信息發(fā)布系統(tǒng)、電子支付系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)……林林總總，讓住戶、物管乃至建設(shè)方（開發(fā)商）很難弄出個頭緒。

其實，只要從小區(qū)的管理組織模式去分析，這個“頭緒”很快就能理清。這就跟要作出一個項目自動控制系統(tǒng)的設(shè)計、事先必須了解該項目的工藝流程是同樣的道理。第三十頁，共四十七頁。

小區(qū)的管理組織模式參見下圖。它分為四層，由于小區(qū)管理的綜旨是服務(wù)，住戶位于最高層，服務(wù)帶來了權(quán)利和義務(wù)，智能小區(qū)的建設(shè)內(nèi)容首先應(yīng)緊緊圍繞“權(quán)利和義務(wù)”來配置；明了智能小區(qū)的配置，也就基本知悉了物聯(lián)的內(nèi)容、范圍和深度。第三十一頁，共四十七頁。③關(guān)于物聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全第三十二頁，共四十七頁。、

基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)均可根據(jù)前端系統(tǒng)的狀況劃分為“有前端系統(tǒng)的系統(tǒng)”和“無前端系統(tǒng)的系統(tǒng)”兩類――這樣的概念及劃分是我在2009年“第九屆中國安防論壇”之《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計分析》一文中提出來的。第三十三頁，共四十七頁。、

有前端系統(tǒng)的系統(tǒng)（簡稱“有前端系統(tǒng)”）：其主要特點是系統(tǒng)中僅有一個與外部連接的接口，并由控制管理中心對該接口進(jìn)行控制，這就象給前端系統(tǒng)設(shè)置了一道防護(hù)閘門，使前端系統(tǒng)不易受到外部攻擊并可保證內(nèi)部信息的安全，因而系統(tǒng)安全性、可靠性較高；無前端系統(tǒng)的系統(tǒng)（簡稱“無前端系統(tǒng)”）：前端設(shè)備直接入網(wǎng)構(gòu)成的系統(tǒng)，系統(tǒng)安全性、可靠性低。第三十四頁，共四十七頁。、

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)盡量按“有前端系統(tǒng)”的模式來構(gòu)架。而要這樣做的關(guān)鍵在于：控制管理中心除須具備專業(yè)應(yīng)用的相關(guān)功能外，同時須具有內(nèi)網(wǎng)（內(nèi)部交換機(jī)）管理、外網(wǎng)接入的網(wǎng)絡(luò)功能——如前述“智能家居”中內(nèi)外通信采用“外引內(nèi)聯(lián)”的雙網(wǎng)型通信結(jié)構(gòu)，就是這類結(jié)構(gòu)的典型案例。第三十五頁，共四十七頁。④關(guān)于住宅小區(qū)布線

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩點建議

☆一要考慮三網(wǎng)合一，亦即要按“光纖到戶”的思路去做設(shè)計；☆二要考慮小區(qū)物聯(lián)，不要留下網(wǎng)絡(luò)“盲區(qū)”造成將來某些設(shè)備難于入網(wǎng)。第三十六頁，共四十七頁。

☆三網(wǎng)合一亦即要按“光纖到戶”的思路去做設(shè)計；現(xiàn)在許多住宅電氣設(shè)計，常見的是埋3～4根弱電線管到戶或者加一個說明“由建設(shè)方與XXX部門協(xié)商處理”就完事了，這最少可以說有點不負(fù)責(zé)任或推卸責(zé)任。試想，布線結(jié)構(gòu)都不清楚，豎向線管怎樣敷設(shè)？有無共管的可能？這些管應(yīng)選多大？

第三十七頁，共四十七頁。

住宅小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)布線模式：建議按光纖到戶（FTTH——FiberToTheHome）來考慮，實現(xiàn)FTTH的首選技術(shù)是采用基于PON技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)，主流的應(yīng)用趨勢是EPON（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)）和GPON（通用幀協(xié)議無源光網(wǎng)絡(luò)），目前其商用最大分光比可達(dá)1：32和1：64，特別適用于單元式的一梯多戶住宅樓的應(yīng)用。第三十八頁，共四十七頁。

僅從布線的角度最少可看出“無源”結(jié)構(gòu)的許多優(yōu)點——低碳、節(jié)能……第三十九頁，共四十七頁。

☆小區(qū)物聯(lián)即要考慮為某些設(shè)備將來的入網(wǎng)作出網(wǎng)絡(luò)鏈路及終端的預(yù)留，避免留下網(wǎng)絡(luò)“盲區(qū)”，以免造成將來某些設(shè)備難于入網(wǎng)。在設(shè)計中易被忽視的地方如配電房、水泵房、停車場等。第四十頁，共四十七頁。在設(shè)備選用上，應(yīng)堅持“以我為主”、擇適選用。系統(tǒng)設(shè)計方案以某些技術(shù)和設(shè)備作為參考前提來進(jìn)行，但不是消極被動地依賴設(shè)備、生搬硬套，而是根據(jù)系統(tǒng)功能對設(shè)備提出相應(yīng)的要求，設(shè)備服從于系統(tǒng)。這就是所謂的“以我為主”而非“以設(shè)備為主”。⑤關(guān)于住宅小區(qū)某些設(shè)備的選用第四十一頁，共四十七頁。?典型案例：監(jiān)獄雙工對講呼叫及報警系統(tǒng)——要求相關(guān)產(chǎn)品廠商把模擬系統(tǒng)設(shè)備改造為可直接入網(wǎng)的數(shù)字／模擬兼融的系統(tǒng)設(shè)備，這樣可省去大量的總平布線，同時形成物聯(lián)、方便管理；第四十二頁，共四十七頁。?住宅案例：樓宇對講系統(tǒng)——要求廠商提供可網(wǎng)聯(lián)的數(shù)字系統(tǒng)以利物聯(lián)，這樣可節(jié)約布線、優(yōu)化樓道環(huán)境；同時按網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)