基于ZigBee网络的智能化社区安全保障技术的研究

引 言

随着居民生活水平的不断提高，对生活质量及家居安全等要求随之提高，社区居家的安全保障问题随之进入了大众视野。目前，我国社区数量庞大，未来社区安全保障系统需求巨大，加强智能化社区安全保障系统的建设将会大大提高居民的生活质量和生活水平，有力地改善民生。“十三五”以来， 我国政府对物联网和社区安全保障服务的建设力度正在不断加强，基于ZigBee 的社区智能化安全保障系统将物联网与社区安全相融合，保障社区安全建设。其具有良好的社会效益和环境效益。

1 智慧社区

智慧社区是指用信息技术整合社区资源，借助物联网、传感网等网络通信技术，并使用传感器及射频技术使社区管理者提前发现隐患，做出合理决策，使社区管理和运行更加智能、有效。充分集成物业管理、安防、通信等系统，通过通信网络为小区住户提供一个安全、舒适、便利的现代生活环境，从而形成基于大规模信息智能处理的一种新的管理形态社区。智慧社区以智能、人文、服务为理念，以统筹各类服务资源为切入点，以满足社区居民需求为落脚点，以信息化技术手段为支撑，建设一体的智能化安全保障系统平台， 打造现代新型智能化宜居社区。“十二五”时期，北京市建成 1672个星级智慧社区，覆盖 366万户居民，社区智能化系统管理已经成为社区建设的重要阶段。即“智慧社区”的建设将“智慧城市”的概念引入社区，基于互联网、物联网、云计算等高新技术的“智慧社区”是“智慧城市”的“细胞”。

一般来说，社区是各类灾害和安全隐患承受的主体，社会的一切活动都在具体的社区里进行，因此社区应具有安全预警、有效减轻破坏性影响和安全保障等基本功能。社区是进行危险源管理工作的基层，通过对社区灾害风险的监控、评价实施，可以把灾害对社区群众的生命和财产损失影响降到最低。对于社区灾害风险的管理过去主要强调对于相应灾害风险的响应和恢复，而忽略了对社区灾害风险的系统预防、监测和评估。近年来，社区灾害风险造成的损失不断增加，提醒人们加强对社区灾害风险的评价，以便在灾害来临之前采取恰当的行动，保障社区及社区居民的人身财产安全。社区是各类灾害的承受主体，又是安全保障系统实施的阵地。因此， 智能化社区安全保障系统对城市甚至整个国家的公共安全建设都有重要意义。

2 基于ZigBee的物联网社区安全保障系统

物联网指通过各种信息传感设备实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人及所有物品与网络的连接，以方便识别、管理和控制。它通过装置在各类物体上的SIM卡、传感器、二维码等经接口与无线网络相连，给物体赋予智能，可实现人与物体间和物体与物体间的沟通、对话。ZigBee作为一种低速率的短距离无线通信技术， 已经在物联网中被广泛采用。能耗特性是ZigBee 的一个技术优势。通常情况下，ZigBee节点所承载的应用数据速率都比较低，在不需要通信时，节点可以进入很低功耗的休眠状态， 此时能耗只有正常工作状态的千分之一。此外，ZigBee具有大规模组网能力，可支持每个网络多达六万多个节点，支持可靠性很高的网状网路由，因此可以布设范围很广的网络。将基于ZigBee的物联网技术应用于社区安全保障系统中，能够较好的适应不同社区中的复杂环境，对社区中的人员、设施等进行实时监控和管理。

2.1 社区危险源的识别

危险源是一个概念简单而又内容复杂的词汇，它是造成各类事故的直接原因，也是研究项目安全管理和实践的重点。危险源是造成事故的关键原因，因此危险源就成为安全管理理论和技术方法研究的对象。危险源的定义必须要和研究的领域及后续研究的目标和方法结合起来才能有较为明确的限定。安全风险控制是社区安全防范的核心，而危险源是安全风险的主要来源。《安全社区建设基本要求》（AQT9001-2006） 中“事故与伤害风险辨识及其评价”包含事故与伤害数据分析、各类活动中存在的危险源及其风险程度、各类人员的安全需求、社区安全状况及发展趋势分析、危险源控制措施及事故与伤害预防措施的有效性等。因此，事故与伤害风险辨识及其评价的结果是智能化安全社区创建工作的基础。社区危险源识别的基本流程如表 1 所列。

2.2 构建基于危险源识别的社区安全三维模型

在社区危险源得到明确界定和管理的基础上，构建人的危 险源识别、设备的危险源识别和环境的危险源识别三维模型。

（1）人的危险源识别主要包括人的不安全行为识别、外 部人员非正常行为识别等 ；

（2）设备的危险源识别主要包括社区电力设备、消防设备、 机动车等不安全行为识别 ；

（3）环境的危险源识别主要包括气体（天然气）、火灾、 水灾等不安全因素。

社区安全保障“人- 设备 - 环境”三维危险源识别模型将 物联网感知技术应用于社区安全保障，构建了社区智能化安全 保障三层架构，从感知层、传输层到应用层，建立了综合化、 立体化、全方位的安全防范体系，利用互联网和移动通信网、 无线传感网、工业以太网，综合使用射频技术、传感器技术、 智能嵌入技术，把物联网技术综合到社区安全保障的各个环 节。根据社区居民的实际需要，构建安全保障的系统框架， 以 CC2530 为核心，添加声、光、电、气等多种传感器、设计 相应的外围电路、统一网络协议，智能化保障系统中数据通信 的顺畅，以“人- 设备 - 环境”三维危险源预警为目标，应用 Relief 算法和 BP 神经网络理论，实现各级各类数据的多源采 集和局部、全局数据的二级融合，最终通过实时数据与历史 数据进行综合的决策融合，保证系统的实时性和准确性。这 种基于 ZigBee 网络的智能化社区安全保障系统满足了居民对 居住安全的要求，能够对潜在险情进行扫描和预警。项目的 技术路线如图 1 所示。

3 结 语

基于 ZigBee 网络的社区安全保障系统首次将危险源识别 的概念引入社区安全保障技术中，创新的提出了社区安全三 维模型 ：“人- 设备 - 环境”危险源识别模型，首次将物联网 感知技术应用于社区安全保障，构建社区智能化安全保障三 层架构，从感知层、传输层到应用层，建立了综合化、立体化、 全方位的安全防范体系。利用先进的通信技术手段，打造出智 慧化社区，对城市乃至国家的公共安全建设都具有重要意义。