1、第 卷第 期 年 月 西安文理学院学报(自然科学版)()文章编号:()信息技术背景下智慧社区建设研究周正贵周叶凡(安徽商贸职业技术学院 信息与人工智能学院安徽 芜湖)摘 要:在大数据、物联网、人工智能、云计算等信息技术广泛应用的背景下我国社区基础设施建设不断完善信息技术推动社区管理智慧化水平逐步提升.文章围绕信息技术探讨和设计智慧社区应用场景重点分析智能垃圾分类系统及基于 技术的小区停车管理系统等应用场景网络架构、数据采集、智慧管理的原理及设计.研究内容对我国社区智能化管理有一定的参考应用价值.关键词:智慧社区信息技术数据采集物联网中图分类号:文献标志码:():.:随着我国脱贫攻坚取得全面胜利
2、需要探讨如何利用信息化技术改善居民生活环境、提升社区智慧程度实现社区基础数据自动感知、智能分析社区数据、自动决策精准合理持续提升社区居民生活指收稿日期:基金项目:安徽高校自然科学研究重点项目()安徽省质量工程项目()安徽商贸职业技术学院自然科学项目()成果之一作者简介:周正贵()男安徽寿县人安徽商贸职业技术学院信息与人工智能学院副教授硕士主要从事物联网技术应用研究周叶凡()男安徽宿松人安徽商贸职业技术学院信息与人工智能学院助教硕士主要从事人工智能技术应用研究.数.我国在十年前已开始研究物联网技术在水污染治理、工业生产领域、城市智能化管理等方面的应用取得了显著成效.在人工智能、边缘计算等信息技术
3、领域的高速发展背景下智慧社区建设迎来了契机.图 社区基础设施网络架构 智慧社区基础设施建设总体设计智慧社区基础设施建设主要是利用无线和有线网络将不同的网络协议数据汇聚到社区硬件服务器对数据进行统一管理分析.在数据采集端把温湿度、光照、人体红外、人脸视频采集等器件部署到社区合适区域网络技术方面主要利用了、等通讯技术应用层方面如垃圾智能分类系统应用 技术、称重传感器、视频监控获取信息利用人工智能算法进行分析.社区基础设施网络架构如图 所示.智慧社区建设典型应用.智能垃圾分类系统近年来随着社会和生态文明的进步垃圾分类已逐步推广.但在社区中因垃圾分类设施不完善、居民自觉性较低等原因导致分类效果不明显.
4、当前科技已经渗入到生活的方方面面本文提出运用物联网、大数据、人工智能等信息技术构建一种智慧垃圾分类系统.该系统可以提高垃圾分类的效果改善居民生活环境.智慧垃圾分类系统包括居民用户端、垃圾数据分析端和垃圾分类查询端系统结构图如图 所示.图 智慧垃圾分类系统结构图图 垃圾智能收集工具居民用户端设计主要为居民提供垃圾智能收集工具.垃圾分类有四种主要类型分别是厨余垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和其他垃圾.该工具主要目的是收集用户的四种不同类型的垃圾信息并将信息上传至数据分析端.垃圾智能收集工具结构如图 所示左侧是垃圾智能收集箱右侧是垃圾桶.垃圾智能收集箱由 读卡器、电子秤、摄像头和智能终端组成.垃圾桶贴上
5、 标签用以区分不同的居民用户产生的垃圾信息.垃圾智能收集工具工作原理是电子秤记录当前垃圾的重量 读取用户信息、摄像头采集垃圾图片以上信息经智能终端处理后上传至数据分析端.垃圾数据分析端设计主要对收集的垃圾数据提供识别和计算功能.垃圾数据分析端由 实现.其功能界面示意图如图 所示.图中显示了当前某区域的上强村的垃圾收集情况展示的信息包括用户的地址、垃圾重第 期周正贵等.信息技术背景下智慧社区建设研究量、收集时间和积分情况.图 垃圾数据分析系统其中垃圾是否分类正确采用人工智能识别即使用卷积神经网络模型对垃圾进行分类有厨余垃圾、其他垃圾、有害垃圾和可回收垃圾四种类型.本系统设计的卷积神经网络模型如图
6、 所示其主要由深度卷积和残差学习模块构成.深度卷积由 的卷积核、批处理、非线性激活函数 组成.残差学习将垃圾信息的高阶特征与低阶特征融合在加深网络的深度的同时取得更好的分类效果其公式如下.()()其中:表示跨层前的特征信息()表示特征信息 经过中间层处理后产生的特征()表示跨层信息的堆叠即映射产生后的特征信息.图 用于垃圾分类识别的卷积神经网络模型本文将垃圾分类定义为单标签多分类问题使用了 损失函数对网络中的权重更新其公式如下:其中:上式中的 是 函数是一个一维向量对应的真实标签为 否则为.当分类分数 接近损失函数 收敛接近于 代表网络模型在训练集上已达到最优的准确率.本文设计的卷积神经网络接
7、收含有垃圾的图片输入经过卷积、批处理、激活函数和池化等重复操作提取厨余垃圾特征最后经过全连接层产生网络的输出.输出结果为、标签的概率信息分别西安文理学院学报(自然科学版)第 卷对应厨余垃圾、其他垃圾、有害垃圾和可回收垃圾.图 中 所得概率最大即厨余垃圾.网络模型识别垃圾后垃圾数据分析系统将判断垃圾与其所属的垃圾桶是否一致若一致对该用户的此次正确分类行为予以 积分的奖励若不一致将扣除 积分.积分将产生红黑榜供社区居民用户查询.详细功能如下垃圾分类查询端.图 社区垃圾分类查询平台垃圾分类查询端主要为社区居民提供垃圾分类信息查询平台.该平台采用小程序技术实现利用垃圾数据分析端产生的积分数据制作了垃圾
8、分类红黑榜.红榜是由正向加分黑榜则是反向减分.平台可按用户姓名或用户地址查询积分信息运行示意图如图 所示.通过垃圾分类积分红黑榜的信息让居民了解到每个人的垃圾投放情况起到相互监督、相互督促的作用.基于 技术的小区停车管理系统当前社区停车管理系统可应用、等技术方案实现根据三种通信技术的比较可发现 地磁方案带宽消耗最少便于直接和移动网络部署连接成本低、性能稳定.车库设计系统如图 所示.图 车库设计系统系统单片机处理器采用 系列芯片完成设计其核心控制电路设计如图 所示.图 处理器核心电路设计车位信息采集使用磁组传感器进行采集磁组传感器具有测量准确度高、能耗低等优点根据车辆进出车库磁场发生的变化判断车
9、位是否有车辆.当检测到有正确的车辆信息后微处理器打开停车位允许车辆停放并通过 模块上传信息至远程终端服务器供用户实时查看.核心控制器模块采用 系列处 理 器 设 计 通 讯 模 块 采 用 完成和终端的通信.社区管理员或用户在应用层登陆车位管理平台可查看社区车位的停放情况也可远程控制车位.车位信息应包含用户名称、车位号、车位状态、停车时长等信息第 期周正贵等.信息技术背景下智慧社区建设研究用户应用层软件流程如图 所示.窄带物联网接收车位信息通过基站上传至服务器供应用层分析处理.模块通过 指令设置入网获取车位等信息存储在缓冲区待发送.应用层软件界面如图 所示.图 用户应用层软件流程 图 应用层软
10、件界面 结语信息技术背景下智慧社区基础设施将会随着技术发展、居民对美好生活的需求的变化不断完善各种应用系统将会应运而生窄带物联网、大数据等技术已走进普通百姓生活中.本文提出了两种系统设计提供智慧社区建设的思路实际应用功能还有待进一步完善.参 考 文 献 陈栋张翔陈能成.智慧城市感知基站:未来智慧城市的综合感知基础设施.武汉大学学报(信息科学版)():.梁裕巧李洪兵罗洋等.基于 的花椒生长环境因子监测系统.中国农机化学报():.():.周飞燕金林鹏董军.卷积神经网络研究综述.计算机学报():./:.左劲中.基于 互联网技术的城市智慧停车管理系统设计.九江学院学报(自然科学版)():.周正贵王松林.基于 技术的智能家居系统设计.齐齐哈尔大学学报(自然科学版)():.杨家乐.基于 技术的车位监测系统设计.济南:山东大学.胡刚雨.基于 的老年人智能看护系统研究.赣州:江西理工大学.责任编辑 马云彤西安文理学院学报(自然科学版)第 卷
