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摘要：智慧城市和智慧小区是物联网技术和信息化发展到一定阶段的必然产物，是城市发展的高级阶段。如何利用物联网等现代网络技术建设智慧城市和智慧小区进行理性的思考，提出建设智慧城市和智慧小区的目标模式，指出了智慧城市和智慧小区建设中遇到的主要问题。
关键词：智慧城市；智慧小区；物联网；信息
一、引言
一个国家的城市发展水平代表着这个国家的综合实力，智慧城市是未来世界城市发展的必然趋势。建设智慧城市将涉及城市的各个领域以及所有的地域，将引发现代城市运行形式、管理模式、生产和生活方式的根本变革。智慧小区作为智慧城市最基础的组成部分，是提高人民的生活水平，获得幸福感的直接体现。恒大集团开发的中国海南海花岛项目在设计时充分考虑到智慧城市和智慧小区，通过海南海花岛智慧小区中的智能化安全防范系统为例，研究物联网技术在解决智慧城市和智慧小区的安全防范系统信息提供的应用。
二、智慧城市和智慧小区的内涵
智慧城市和智慧小区是数字城市、物联网和云计算等技术有机融合的产物。基于数字城市的基础框架，各类物联网传感器将人及其相关的物品连接起来，并将海量数据的存储、计算和交互服务交由云计算平台处理，按照处理结果对城市或小区实施实时自动化控制，实现智慧的城市服务。从技术手段上而言，智慧城市主要借助物联网、互联网以及无线通信网以及IT支撑等基础设施，充分发挥信息通信技术的集成能力，构建产业的智慧化发展环境，形成基于海量信息和智能过滤处理的新的生活、产业发展、社会管理等模式，构建全新的智慧化应用环境，实现协同、高效、安全以及低成本的城市环境。
三、物联网技术
物联网（英文：Internet of Things，缩写：IoT）是以互联网为核心的网络技术，是互联网的延伸和扩展，物联网的终端可以扩展到物品和物品之间的信息互交和通信。物联网是在计算机互联网的基础上，构建一个覆盖世界上万事万物的网络。
物联网体系构架有三个层次：末端感知网络（感知层）、网络通信基础设施（网络层）和应用服务支撑体系（应用层）。
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图1 物联网体系构架图
感知层，无线传感技术是物联网感知层的重要技术手段。无线传感器网络技术是将一系列空间上分散的传感器节点通过自组织的无线网络连接起来，从而把各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控。
网络层，网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统等组成，在物联网中起到信息传输的作用，该层主要用于对感知层和应用层之间的数据进行传递，它是连接感知层和应用层的桥梁。
应用层，主要包括云计算、云服务和模块决策，其功能有两方面，一是完成数据的管理和数据的处理；二是将这些数据与各行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解决方案。云计算（Cloud Computing）是一种网络应用模式，其透过网络把庞大的计算处理程序自动分拆成多个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析后把处理结果回传给用户。
物联网将我们已有的互联网技术和生活中的物品更好地融合起来，实现远距离、高效操作事物的新世界。物联网的优势主要体现在几个方面：（1）经济价值，在我们已经拥有的网络设施上实现融合产物的实际应用，通过保留原有设施不增新件的方式可以大幅减少成本；（2）信息交换价值，使用跟互联网同样的IP技术，使得信息之间的互交和访问不会造成额外的损耗，也不需要建立新的融合协议或新技术将两者连接；（3）应用价值，物联网可以投入工业生产流水线，监测物流、零售业等领域，并且它的技术特点可以反馈即时信息，从而减少因灾难造成的损失。物联网不仅解决了我们生活中平常但重要的问题，更有开发出各种融合大数据与物联网的解决方案与技术，面对社会中所有的产业实现数据的可视化并创造新的价值。
目前我国已经有部分物联网的创新应用，如共享单车，但物联网的发展还处于初级阶段，需进一步挖掘出其潜在巨大价值才能被广大用户接受和广泛使用，所以物联网专业正处于蓄势待发的阶段，前景无限广阔。物联网在智慧小区上不仅仅有智能家居、智能交通、智慧农业、智慧医疗等，而且已经上升到智慧城市和智慧地球的高度，所有的物体，只要装上物联网硬件，就可以实现连接并入网，这些物体之间共享数据和信息，这些数据和信息可以给各行各业的人使用，方便他们利用这些数据来提高工作效率，这就是物联网的优势。利用先进的智能硬件实现智能互联。
四、基于物联网的小区安全防范系统设计
物联网技术的出现，可以将不同小区内安防各子系统集成到物联网平台，不仅可以实现小区内部的统一管理和智能化监测，进而还可以实现整个城市的统一管理和统一调度。目前智慧城市中充分利用物联网技术发展起来的产业是共享单车，下面就智慧小区的安防系统来剖析物联网技术在智能建筑中的应用。
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图2 物联网安防系统结构图
感知层是实现物联网全面感知的核心能力，其中在安防系统方面的感知层的设备包括各种传感器，如视频摄像头，门禁、人体探测器、毒气探测器以及智能家居中的灯光、空调、窗帘、家电等前端设备。网络层主要将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层。可以通过移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网、小型局域网等网络传输。长距离无线传输方式主要有NB_IoT、LoRa、eMTC、2G/3G/4G，以及目前正在投入使用的5G、北斗等，短距离无线传输主要有ZigBee、WiFi、蓝牙。不同的应用场景对应不同的传输方式，是网络层最终实现需求的关键因素。应用层位于物联网三层结构中的最顶层，其硬件表现为服务器，功能为“处理”，即通过云计算平台进行信息处理。应用层主要将物联网技术与安防专业系统相结合，实现广泛的应用解决方案，从而实现实时控制、精确管理和科学决策。
1、基于物联网技术的视频监控系统
视频监控通常应用在安防领域，可以协助公安部门打击犯罪、维持社会安定。随着社会的发展，计算机技术、图像处理技术以及移动通信技术的不断提高，使得对远程现场的视频监视与遥控等功能实现变得愈加可能。
基于物联网技术的视频监控与传统的视频监控系统不同，这里的监控不再需要保安人员一直盯着看画面，摄像头能够根据现场情况和感知信息自动跟踪拍摄和录制画面，向中心实时地提供有用信息，保安人员只在发生情况和需要时查看各摄像头的画面。在发生情况时，自动向中心报警，这些都将自动地进行，不需要人工的干预。
实现智慧平安小区和平安城市的智能视频监控系统，把一个辖区的若干个小区的视频监控系统联系起来，对整个辖区全部小区的安全情况进行整体监控，在发生犯罪情况后，协调就近的公安人员采取行动将犯罪分子绳之于法，对特殊情况采取联动报警，可以最大限度的保护小区住户的生命财产安全。
2、基于物联网技术的周界报警系统
小区周界安防作为小区安全防范系统的重要组成部分，得到了普遍重视。传统的小区周界以建立围墙、栅栏，或保安值班守护的方式保护小区的安全，围墙栏杆等普通阻挡物不能智能化防范，值班员对工作的认真程度也不能保证，因而对小区周界报警提出了新的要求。
小区周界防范系统所采用技术主要是传感器技术，目前小区周界安防系统通常采用红外对射，激光探测，高压脉冲等技术。
系统由前端入侵报警探测器、传输设备、控制处理设备和记录设备等组成。系统前端采用传感网型入侵检测的围栏，一旦有人非法越过，智能探测器能产生报警信息，现场智能探测主机通过智能分析，将报警信息传入服务器，并将报警信号上传至监控中心，监控中心将探测器发出的报警信号按防区位置与主机的工作状态做出逻辑分析，进而发出警报并实现相关的报警联动。
3、基于物联网技术的家居安全防范子系统
传统的家居安防系统由于没有有效的控制机制，报警系统无法处理误报警信息，误报现象频繁，另外，保安方面也没有有效的管理机制，无法及时确定报警地点、查询用户数据和报警记录。把物联网应用于家居安全防范系统中，在家居门口或围墙上安装监控设备，将其采集到的数据通过网络发送到小区安防中心服务器，住户可以通过终端视频设备远程登陆调看家中的监控画面，及时了解家里的安全状况。
家庭无线传感器网络由各种智能安防传感器和智能网关组成。智能安防传感器包括玻璃碎裂传感器、门窗防盗监测模块、摄像机、红外探测器、烟雾探测器、燃气泄露探测器以及报警按钮等，每个传感器都是无线传感网络的一个节点。传感模块实施家居环境的监测；微处理器采用单片机或DSP等实现控制功能；RF射频通信模块负责无线信号的发送和接收，并且为定义网络中该节点的唯一编码。无线网络采用ZigBee网络协议通讯。
基于物联网技术的智能家居安防系统旨在发掘出更大规模与更加多样化的安防应用，使得安全防护的概念能够更加贴近人们的日常生活。
五、智慧城市和智慧小区中物联网建设中遇到的主要问题
1、海量数据的存储问题；终端用户在采集了新数据后，这就要求能正确区分海量网络数据中的可用数据和垃圾数据并加以自动清除，合理地利用计算机网络技术存储海量数据和信息并实现信息的快速共享与分发，从而全面满足不同用户的定制化服务需求。
2、信息的质量问题；在物联网时代，普通用户也能成为数据的更新者，使得数据和信息更新更实时化，但信息质量参差不齐。为保证更新信息的质量，需要有相应的数据和信息的检查标准和机制，提供给智能化的在线自动数据检查和更新服务。
3、信息的安全问题；通过物联网访问海量数据并进行信息挖掘，这就需要解决数据内部分发共享和对外服务的安全问题。因此，应在物联网上的关键节点设置安全保密过滤器，并采取不同等级的安全防护措施，保障不同种类的数据和信息的安全。
4、信息共享中的隐私问题；智慧城市共享和发布的数据越来越多。可当这些数据涉及个人的隐私时，存在相关的法律滞后问题。如何在提供数据和信息的同时保护隐私权，是智慧城市中亟待解决的问题。
总结语
智慧城市和智慧小区的建设与运行、物联网技术的应用，所面临的是一个开放环境，其建设与运行的主体和客体都可能存在不同程度的弱点，要规避弱点及其带来的相应风险，必须建立我国智慧城市建设与运行的安全防范机制，以保障我国智慧城市和智慧小区建设的顺利实施。