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物联网社区数字化应急管理研究

摘要:在数字社区的应急管理系统中应用物联网技术,不仅可以采集信息,对信息整合,提取有价值的信息,而且还可以传输信息,对信息自动控制,使得数字社区运行更加有效。文章着重研究基于物联网的社区数字化应急管理系统的构建。

关键词:物联网;社区;数字化;应急管理系统;构建

1物联网的技术框架

物联网得到广泛应用,其所发挥的作用是不可替代的。在社区数字化管理中发挥物联网技术的作用,就是通过运行这种混合网络对社区实施应急管理。从物联网的构成来看,主要包括三个部分,即物联网的感知层、物联网的网络层和物联网的应用层。其一,物联网的感知层所发挥的作用是全面感知信息。在感知层上面的节点不会受到时间和空间的限制对信息予以感知,可以获得测量信息,将捕获的信息传递,还能够有效地控制设备[1]。其二,物联网的网络层所发挥的作用是将数据传输工作完成,并控制网络的运行状态。从其构成上来看,包括多种网络组合,主要为移动通信网、各种类型的专网、互联网和企业运行的内部网络等等。在控制网络的过程中,网络层所发挥的功能是选择路由、连接网络、复用数据链路、检测差错、控制流量、管理网络等。其三,物联网的应用层所发挥的作用是处理信息并实现人机交互。通过发挥应用层的作用,可以分析感知数据并予以处理,对数据信息进行挖掘并融合,给用户提供获得丰富的信息,实现应用的智能化。

2基于物联网的社区数字化应急管理系统的构成

社区数字化应急管理系统中应用物联网技术,从物联网的整体架构情况来看,主要包括三个部分,即社区物联网的采集感知与控制层、社区物联网的异构网络通信层和社区物联网的综合应用层。社区信息采集感知与控制层主要是为社区的RFI提供服务,各类传感器以及家用电器也可以享受到服务。社区物联网的异构网络通信层涵盖各种公共传输网络,诸如家庭2.4MHz频段网络、社区433KHz频段网络以及全球移动通信系统/码分多址/互联网等。综合应用层主要发挥的作用是对社区环境实施信息监视,对家庭设备实施远程控制等。综合应用层还可以对这些功能予以扩展,具体见图1。社区数字化应急管理系统应用智慧信息机传递信息,使用掌上AP启动应急服务,发挥物联网的作用对整个社区实施智慧化应急管理。

2.1感知层与控制层

感知层与控制层所发挥的作用是让社区居民享受到立体化、高品质的智慧生活。当应急管理系统启动的时候,感知层与控制层与便民通信机系统连接,社区居民的各种需求信息都可以在此获得,从而为居民提供各种应急服务。在感知层和控制层有各种控制节点,对各种类型的设备起到一定的控制作用。传感器主要包括三种,即用于监测环境的传感器、用于监测安防的传感器和三表数传[2]。这些传感器对社区信息及时了解,将社区居民所需要的信息及时传输出去,当应急服务系统接收到信息之后,指派专业的服务人员为居民提供应急服务。具体见图2。

2.2网络层

2.2.1网络框架数字社区有属于自身的物理环境,对于数字技术的应用需求也有所不同,所构建的网络架构包括三层,每层结构所应用的组网频段都有所不同。每户家庭通常是非常小的空间,很短的视距通信距离,可以应用2.4MHz的频段组网。建筑以外的空间是非常大的,有较长的视距通信距离,应用433KMz的频段组网即可。社区之间以及社区与外界之间进行数据交换,就可以发挥无线公网的作用,也可以发挥互联网的作用传输信息。社区在向居民提供应急服务的时候,可以通过信息交换获得小区信息以及特定某个家庭的应急需求信息,将这个信息向高一层的网络传输,到指定的客户端。应急管理人员接收到信息之后,及时出台处理方案,采用远程操作的方法就可以处理各种事务。工作人员不需要到现场就能够解决小区的各种问题,真正意义地做到了管理应急性。所以,网络层对环境有也很好的适应性,即便环境不断地发生变化,在数字社区中的物联网运行过程中,这种组网方式也是非常有效的。2.2.2组网机制社区的无线传感器网络中,路由包括两种类型,第一种为按需路由,第二种为按表路由。按表路由在技术维护的时候投入的资金比较多,当产生拓扑变化时反应速度不是很快,所以,数字社区物联网中不适合使用按表路由。使用按需路由,在协议中可以划分为两种,第一种为传统无线传感器网络路由协议,第二种为Adhoc网络路由协议。这两种路由协议都有各自的特点,其中传统的无线传感器网络路由可以起到网络节能的效果,在洪泛机制的基础上将路由建立起来,在网络运行中需要投入的资金量比较大。对于Flooding协议的弱点,一些路由协议已经克服了,但是考虑到设计效率问题,还需要从实际出发进一步优化。在数字社区物联网中,要使得组网机制满足社区应急管理需求,对时延有很高的要求,信息传输及时,以及时解决问题。比如,SPIN、LEACH等的协议中都优化了路由,可以获得良好的信息传输效果,为应急管理争取时间。

2.3应用层

在数字社区的应用层上,公共网络所发挥的作用是将各种感知数据传输到终端,通过融合数据、挖掘数据信息和分析数据信息,可以起到监视家庭或者监视社区环境的作用,而且根据实际需要实现远程控制,为应急管理提供了便利[3]。与此同时,各种应用功能衍生出来。比如,对进入社区和走出社区的人实施管理,对社区的车辆实施管理等,采用这种方式可以对数字社区实施智能监测,管理更加及时可靠。物联网技术的应用,使社区中的所有信息资源都可以“物物相联”,发挥公共网络的作用,将各个数字社区之间建立联系,实现智慧社区,对各项事务实施智慧化管理,使得应急管理更加到位。

2.4实施方案

应用物联网技术实施数字社区管理,主要使用了三层无线网络将社区智能网络构建起来。具体的设计中,感知层节点使用终端节点替代,主要包括安防监控节点、环境监测节点和三表数传节点,这些节点用于采集传感信息并对信息予以传输,控制各种类型的被控设备。具体见图3。数据采集部分主要是对物理信号予以采集,具体为温度信号、湿度信号等,根据需要将这些信息转化为数字信号。在对信号直接采集的过程中,主要是采集开关量信号或者通过读取或记录表数据信息。在处理数据的过程中,主要是采集处理过的信号,然后根据具体的需要予以处理,由于这个部分的信息计算量不是很大,只要使用8位低功耗微控制器就可以解决。数据传输部分所发挥的作用是对数据信息接收和发送。在社区中运行2.4MHz的感知层节点,按照家庭的具体需要布置网络,可以划分为多个局域网络,每个局域网络都需要设定一个汇聚节点或者多个汇聚节点,诸如局域汇聚节点或者家庭汇聚节点等。汇聚节点本身就是一个传感器节点,具备增强功能,其供给的能量非常充足,而且内存非常多。应用控制器,其不同之处在于,有2个无线收发模块,不仅2.4兆赫无线网络上面的射频芯片可以使用,而且具有433MHz的无线收发模块。在信息传输的过程中,不仅传输得距离远,而且有很强的穿透力。即便距离社区应急管理系统比较远的家庭,有需要的时候也可以及时传输信息,使得社区实现数字化应急管理。

3结语

通过上面的研究可以明确,数字社区在应急管理工作中要将物联网充分利用起来构建数字化应急管理系统,使得室内物理环段与室外物理环段结合,满足社区的应急需求。通过建立物联社区网络架构可以发挥的作用是让社区实现数字化管理。但是物联网在运行的过程中,网络的运行会受到组网路由的影响,同时还会受到节点功耗的影响,所以,将物联网应用于社区的数字化应急管理工作中,需要对网络结构予以优化,在技术上予以改进,实现智能化的数字社区。

参考文献

[1]刘琦.物联网智慧小区安防技防系统的建设与实现[J].网络安全技术与应用,2019(12):151-153.

[2]朱军.公安应急物资物联网智能管理系统分析与设计[D].南京:东南大学,2019.

[3]李卓卿.基于物联网可视化技术的人防监控系统软件设计与实现[D].冶金自动化研究设计院,2019.

作者:黄培明 单位:厦门普标科技集团

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