摘 要：隨著科技的快速發(fā)展，智能化已成為公寓管理的必然趨勢(shì)，而物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的引入則加速了公寓管理的智能化進(jìn)程。采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)，為門鎖、電表、水表等智能設(shè)備賦予唯一標(biāo)識(shí)，借助物聯(lián)使能平臺(tái)快速構(gòu)建設(shè)備接入系統(tǒng)及公寓的安全和能耗等各方面的監(jiān)測(cè)和控制應(yīng)用。此外，針對(duì)公寓管理的便捷化需求，開發(fā)了公寓管理應(yīng)用程序，方便管理人員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和日常管理，主要實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制、智能安防、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能，顯著提高了公寓的運(yùn)營(yíng)效率，提升了租戶的居住體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧公寓；標(biāo)識(shí)解析；智能化管理；安全管理；遠(yuǎn)程控制

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2024）11-0-03

0 引 言

隨著科技的不斷進(jìn)步和社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于生活品質(zhì)的要求越來越高，對(duì)于智能化、便捷化的生活方式的需求也越來越強(qiáng)烈。在此背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起為各類智能管理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持[1-5]。在新型的智慧公寓管理系統(tǒng)中借助物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化管理，不僅有效提高了居民的生活質(zhì)量和安全性，同時(shí)還降低了管理成本，因而成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[6-10]。

本文提出了一種基于物聯(lián)使能平臺(tái)的智慧公寓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入智能設(shè)備，包括但不限于智能門鎖和智能水電表設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公寓的安全、能耗、環(huán)境等各方面指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和控制，提高管理效率，降低成本，提升居住體驗(yàn)。同時(shí)引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)，為每臺(tái)實(shí)體設(shè)備賦予唯一標(biāo)識(shí)標(biāo)簽，掃碼即可查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，提高了設(shè)備的安全性，減輕了設(shè)備維護(hù)壓力。

系統(tǒng)主要包含房間管理、水電抄表、設(shè)備監(jiān)控3大功能模塊。房間管理模塊負(fù)責(zé)對(duì)每個(gè)房間的智能設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)查詢，包括住戶授權(quán)遠(yuǎn)程下發(fā)、水電用量查詢、開門記錄查看等功能。通過水電抄表模塊可以分別從時(shí)間和房間維度查看并分析水電用量，智能計(jì)算水電費(fèi)。設(shè)備監(jiān)控模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、告警信息與能耗情況，并通過短信通知和大屏展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)公寓異常事件的預(yù)防和及時(shí)處理。通過該系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)公寓的智能化管理，達(dá)到提高居住體驗(yàn)和管理效率的目的。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 物聯(lián)使能平臺(tái)

物聯(lián)使能平臺(tái)是連接和管理各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和智能化控制的技術(shù)平臺(tái)。它具有設(shè)備連接、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析、遠(yuǎn)程控制和智能決策等基本功能。這些通用功能的抽象化與實(shí)現(xiàn)，使得物聯(lián)使能平臺(tái)成為加速推進(jìn)智能制造、智慧城市等多元化應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

物聯(lián)使能平臺(tái)采用分層架構(gòu)，通常包括設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層，如圖1所示。設(shè)備層主要包括各種傳感器、智能設(shè)備和終端設(shè)備等，負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和執(zhí)行控制指令。網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)將設(shè)備層的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺(tái)，包括各種通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)接口。平臺(tái)層是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和處理，設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和控制以及常見應(yīng)用邏輯的封裝。應(yīng)用層則是針對(duì)不同行業(yè)和領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，開發(fā)具有特定功能的軟件或應(yīng)用程序。

本系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)使能平臺(tái)接入智能設(shè)備，使用API接口的方式控制設(shè)備，接收設(shè)備上報(bào)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)公寓管理的各項(xiàng)業(yè)務(wù)功能。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析

標(biāo)識(shí)解析的全稱是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析，主要是借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)，給每一個(gè)對(duì)象賦予唯一標(biāo)識(shí)碼，實(shí)現(xiàn)跨地域、跨行業(yè)、跨企業(yè)的信息查詢和共享，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)各要素的“身份證”。本系統(tǒng)通過標(biāo)識(shí)編碼、賦碼機(jī)制，在設(shè)備上關(guān)聯(lián)生成的二維碼標(biāo)簽，使用手持設(shè)備進(jìn)行掃碼，利用標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)遞歸解析標(biāo)識(shí)，從而展示設(shè)備的詳細(xì)運(yùn)行信息，便于排查設(shè)備故障，提高設(shè)備使用的安全性。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)開發(fā)，技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。前端框架使用了基于Vue生態(tài)的技術(shù)棧。Vue是一款用于構(gòu)建用戶界面的漸進(jìn)式前端框架，因其漸進(jìn)式、組件化、高性能、簡(jiǎn)單靈活的特性，在前端工程應(yīng)用廣泛。系統(tǒng)采用Nginx作為后端服務(wù)的前置網(wǎng)關(guān)，Nginx作為一款高性能的反向代理服務(wù)器，可以通過負(fù)載均衡技術(shù)極大地提高系統(tǒng)的并發(fā)與伸縮擴(kuò)容能力。后端服務(wù)使用Java作為開發(fā)語(yǔ)言，SpringBoot作為開發(fā)框架，同時(shí)引入MyCat作為分庫(kù)分表中間件，Prometheus和Grafana作為服務(wù)監(jiān)控中間件。SpringBoot框架在精簡(jiǎn)配置的同時(shí)整合了龐大的生態(tài)圈與工具鏈，極大地減輕了開發(fā)Java應(yīng)用的工作量。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)方面，分別使用了MySQL、MongoDB和Redis。其中Redis作為緩存庫(kù)，能夠提高系統(tǒng)性能；MySQL則用于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)年P(guān)系型數(shù)據(jù)；MongoDB用于存儲(chǔ)設(shè)備日志等文檔數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)庫(kù)的異構(gòu)設(shè)計(jì)能夠大幅提升系統(tǒng)的讀寫性能。

2.2 功能架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)使能平臺(tái)的智慧公寓系統(tǒng)，主要通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入智能設(shè)備，控制設(shè)備完成公寓的智能化管理。系統(tǒng)功能框圖如圖3所示。房間管理功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)房間內(nèi)的智能門鎖與智能水電表的操作，包括門鎖授權(quán)下發(fā)、水電抄表和開門記錄。租戶管理功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)租戶授權(quán)的凍結(jié)或解凍，以及授權(quán)刪除。設(shè)備管理功能：通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)注冊(cè)并管控設(shè)備，查看設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。水電抄表功能：可以從多維度導(dǎo)出水電用量記錄，智能計(jì)算水電費(fèi)。設(shè)備監(jiān)控功能：可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、告警信息與能耗情況，并通過可視化大屏展示，還可通過短信通知相關(guān)人員，減輕運(yùn)營(yíng)人員的壓力。工單管理功能：用于處理故障報(bào)修，分為運(yùn)營(yíng)人員問題派單與維修人員接單維修，提高設(shè)備維修效率。設(shè)備日志功能：記錄物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)上報(bào)情況，幫助問題溯源。系統(tǒng)監(jiān)控功能：用于展示系統(tǒng)服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)，便于系統(tǒng)運(yùn)維人員進(jìn)行問題排查。

2.3 功能分析

智慧公寓管理系統(tǒng)與物聯(lián)平臺(tái)交互的功能主要分為門鎖授權(quán)下發(fā)與電表數(shù)據(jù)采集，下面分別以門鎖與電表為例，分析二者的交互邏輯。

2.3.1 門鎖數(shù)據(jù)管理

智能門鎖的數(shù)據(jù)上報(bào)機(jī)制是每隔一段時(shí)間自動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)至物聯(lián)平臺(tái)，平臺(tái)通過轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制將上報(bào)數(shù)據(jù)推送至公寓管理系統(tǒng)。其中門鎖上報(bào)數(shù)據(jù)可分為3類，分別為上下線數(shù)據(jù)、指令響應(yīng)數(shù)據(jù)以及事件上報(bào)數(shù)據(jù)。上下線數(shù)據(jù)是門鎖的在線狀態(tài)；指令響應(yīng)數(shù)據(jù)為門鎖收到系統(tǒng)指令并執(zhí)行指令后的響應(yīng)數(shù)據(jù)；事件上報(bào)數(shù)據(jù)具體可分為心跳事件和授權(quán)事件。

門鎖數(shù)據(jù)上報(bào)處理流程如圖4所示。首先在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上訂閱設(shè)備數(shù)據(jù)，并通過平臺(tái)的開放接口為租戶下發(fā)門鎖相關(guān)指令。當(dāng)門鎖收到并執(zhí)行指令后將響應(yīng)數(shù)據(jù)緩存在門鎖存儲(chǔ)器內(nèi)，并定時(shí)向物聯(lián)平臺(tái)上報(bào)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)，平臺(tái)再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至公寓管理系統(tǒng)。系統(tǒng)收到設(shè)備數(shù)據(jù)后先記錄設(shè)備日志，再過濾并記錄告警信息。然后系統(tǒng)會(huì)判斷數(shù)據(jù)類型，若為上下線信息，則更新門鎖的實(shí)時(shí)狀態(tài)；若為指令響應(yīng)信息，則判斷指令狀態(tài)，若成功則更新指令狀態(tài)為成功，若超時(shí)則重發(fā)指令；若為事件上報(bào)信息，則判斷事件類型。事件類型分為心跳、新增密碼、刪除密碼、凍結(jié)密碼和解凍密碼。心跳數(shù)據(jù)中包含門鎖的開門信息以及門鎖電量。系統(tǒng)收到心跳信息后記錄開門數(shù)據(jù)并更新門鎖電量。當(dāng)上報(bào)事件為新增密碼時(shí)，更新租戶的狀態(tài)為“正?！?，同時(shí)發(fā)送短信告知租戶密碼；當(dāng)上報(bào)事件為刪除密碼時(shí)，更新租戶的狀態(tài)為“刪除”；當(dāng)上報(bào)事件為凍結(jié)密碼時(shí)，更新租戶的狀態(tài)為“凍結(jié)”；當(dāng)上報(bào)事件為解凍密碼時(shí)，更新租戶的狀態(tài)為“正常”。系統(tǒng)對(duì)門鎖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后會(huì)實(shí)時(shí)展示門鎖狀態(tài)、租戶密碼狀態(tài)、租戶開門記錄等關(guān)鍵信息，從而有效提高公寓管理效率。

2.3.2 電表數(shù)據(jù)管理

電表數(shù)據(jù)同門鎖數(shù)據(jù)一樣分為3種數(shù)據(jù)類型，在物聯(lián)平臺(tái)上訂閱設(shè)備數(shù)據(jù)后，電表每小時(shí)上報(bào)一次讀數(shù)，如圖5所示。系統(tǒng)收到轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)后記錄電表讀數(shù)，判斷數(shù)據(jù)類型。若為電表讀數(shù)，則結(jié)合電流、電壓和電量3個(gè)參數(shù)判斷是否超過用電危險(xiǎn)閾值，若超過則自動(dòng)觸發(fā)拉閘指令，提高用電安全性。同時(shí)計(jì)算每日用電量，便于電費(fèi)自動(dòng)計(jì)算。通過分析電表數(shù)據(jù)能夠展示公寓能耗，促進(jìn)公寓管理智能化、透明化。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 公寓管理

圖6為公寓監(jiān)管頁(yè)面，展示了系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)指標(biāo)。左上角為水電表接入數(shù)量以及在離線狀態(tài)，中間為公寓所有房間數(shù)以及相應(yīng)的入住率，右上角為公寓報(bào)修工單列表。左下角為門鎖異常列表，包括低電門鎖和離線門鎖。右下角為水電表異常列表，包括水表離線、電表離線、水表用量異常和電表用量異常。監(jiān)管頁(yè)面能夠幫助用戶掌控公寓實(shí)時(shí)狀況，監(jiān)控智能設(shè)備運(yùn)行以及及時(shí)處理突發(fā)事故。

3.2 房間管理

圖7為房間管理頁(yè)面，上方為房間信息，下方為房間設(shè)備數(shù)據(jù)，包括門鎖與租戶管理、電表管理、水表管理和開門記錄。門鎖與租戶管理頁(yè)面的左邊展示了門鎖設(shè)備信息，包括設(shè)備位置、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備電量和設(shè)備信號(hào)。右邊為租戶信息，點(diǎn)擊“添加租戶”按鈕可為房間分配租戶并向門鎖發(fā)送隨機(jī)密碼指令。水電表管理頁(yè)面通過接收并處理水電表上報(bào)的數(shù)據(jù)，展示每日用電和用水量及水電費(fèi)。開門記錄頁(yè)面展示了每次開門的租戶信息和時(shí)間。在房間管理頁(yè)面能夠查看并處理房?jī)?nèi)設(shè)備問題。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)使能平臺(tái)的智慧公寓系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)公寓系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì)，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧公寓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的設(shè)備控制和管理，更好地滿足租戶的個(gè)性化需求，提高了租戶居住便捷性的同時(shí)，也提升了平臺(tái)管理的高效性和安全性。此外，通過監(jiān)控公寓能耗，智慧公寓系統(tǒng)還能有效降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

參考文獻(xiàn)

[1]許家琪. 基于物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)生公寓管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2015（22）：30-32.

[2]王維龍. 設(shè)備智能運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 信息與電腦（理論版），2019（6）：78-80.

[3]龐勃. 高校公寓管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 黑龍江科技信息， 2015（32）：193.

[4]周洪發(fā). 基于云平臺(tái)的電機(jī)設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電機(jī)與控制應(yīng)用，2018，45（10）：96-99.

[5]劉默. 基于B/S構(gòu)架的學(xué)生公寓管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2016.

[6]劉帥，王亞奇.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧病房設(shè)計(jì)與仿真[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2023，13（9）：100-102.

[7]王艷群.大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用探討[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2023，41（8）：111-113.

[8]杜雪娟. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)建設(shè)分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2023（1）：25-30.

[9]劉揚(yáng). 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的壓實(shí)作業(yè)智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建分析[J].工程機(jī)械與維修，2023（3）：32-34.

[10]王育軍. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生公寓信息化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J]. 黑龍江科學(xué)，2022，13（14）：37-75.

作者簡(jiǎn)介：陳 濤（2000—），男，研究方向?yàn)檐浖夹g(shù)。

劉文軍（1981—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)椴⑿信c分布式系統(tǒng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。

陳 晨（1998—），女，工程師，主要研究方向?yàn)楣I(yè)軟件、系統(tǒng)架構(gòu)等。

收稿日期：2023-11-02 修回日期：2023-12-05

基金項(xiàng)目：江蘇省青藍(lán)工程；江蘇省高校自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21KJB520026）；蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題（2020kytd04，2022kjcx07）