物聯網技術在建築智能(néng)化系統中的應用(yòng)

随着物聯網技術在建築智能(néng)化方面的應用(yòng)越來(lái)越廣泛，對(duì)整個建築業都産生了(le)巨大(dà)的推動作(zuò)用(yòng)。物聯網技術基于互聯網技術發展而來(lái)，能(néng)夠實現(xiàn)“萬物互聯”具有很(hěn)強的通信能(néng)力，是一種智能(néng)化的應用(yòng)系統，其目标是讓被服務的智能(néng)客體相互聯系，以達到(dào)不同的體驗。随着互聯網、物聯網、智能(néng)建築的發展空(kōng)間、發展趨勢、體系架構等方面融合更加緊密，建築智能(néng)化系統也(yě)越來(lái)越成熟，能(néng)夠爲用(yòng)戶提供更加便捷、智慧的居住空(kōng)間，使人們能(néng)夠足不出戶享受到(dào)高(gāo)科技體驗。

一、物聯網技術的特征

物聯網與建築智能(néng)化系統的架構體系，包括感知(zhī)層、網絡層、應用(yòng)層，若能(néng)将物聯網廣泛運用(yòng)于建築智能(néng)化系統，則可以将智能(néng)家居、監控、安全維護、水(shuǐ)電監控等子系統有機地結合起來(lái)，成爲一套“智慧”的系統^[1]。另一方面，在建築智能(néng)化系統中應用(yòng)物聯網，也(yě)是人類在新世紀對(duì)高(gāo)質量生活的需求。随着物聯網等技術的發展，無論是硬件設備、軟件設備，都變得更加成熟，用(yòng)戶操控也(yě)變得更加穩定，效率也(yě)更高(gāo)，讓智能(néng)建築突破了(le)傳統的限制，将整個建築行業推上(shàng)一個新的台階。随着物聯網技術的發展，人們對(duì)智能(néng)建築的未來(lái)充滿了(le)期待。物聯網最突出的特征是能(néng)夠将各種設備連接在一起，爲終端用(yòng)戶提供服務。在物聯網中，網絡是信息傳播的中心。物聯網的組成包括傳感器、傳輸網絡和(hé)應用(yòng)控制系統，具有全面感知(zhī)、可靠傳遞、智能(néng)處理(lǐ)和(hé)集成應用(yòng)等特點。以“全方位感知(zhī)”爲核心，利用(yòng)RFID标簽、傳感器、二維條形碼等手段，對(duì)目标的數據進行采集和(hé)分類。可靠傳輸是指通過各種通訊網絡與互聯網技術的連接，适時(shí)的将對(duì)象的有關數據和(hé)信息進行傳輸，這(zhè)是實現(xiàn)異地感知(zhī)的基礎。建築智能(néng)化系統的應用(yòng)是當前社會(huì)發展的必然趨勢，而物聯網技術的普及将使得建築智能(néng)化系統的軟硬件相互連接，促進智能(néng)化施工(gōng)、智能(néng)化監控、智能(néng)化驗收等。在智能(néng)化的支撐下(xià)建築業在建築功能(néng)上(shàng)取得了(le)突破性的進展，能(néng)夠更好(hǎo)地保證建築工(gōng)程的效率，并實現(xiàn)智能(néng)化的連接。爲推動建築業信息化，在智能(néng)化系統中引入物聯網，将會(huì)對(duì)該領域的技術進行新的突破與創新。

二、物聯網技術融入建築智能(néng)化系統的關鍵點

（一）在建築設計(jì)和(hé)建設中的應用(yòng)

在建築設計(jì)中，建築智能(néng)化系統可以利用(yòng)物聯網對(duì)項目成本進行智能(néng)識别，并利用(yòng)BIM對(duì)項目成本進行定位。在現(xiàn)代的建築設計(jì)中可以根據智能(néng)系統中的地圖來(lái)确定自(zì)己要建造的區(qū)域，也(yě)可以根據不同的建築類型來(lái)進行分類。建築智能(néng)化系統還可以利用(yòng)智能(néng)識别技術，對(duì)存在的安全隐患進行有效的排查，對(duì)建築工(gōng)程中的相關設備進行實時(shí)監控，提高(gāo)生産效率。建築智能(néng)化對(duì)用(yòng)戶的信息安全提出了(le)更高(gāo)的要求。物聯智能(néng)平台按照國際标準的信息安全系統規範要求，通過多條BGP網絡接入，SSL數據加密傳輸，數字簽名，防火牆，VPN虛拟專用(yòng)網絡。提出了(le)數據運行控制、重要參數管理(lǐ)、災難備份回複等解決方案。一般的建築系統可能(néng)難以适應現(xiàn)代的信息服務，有了(le)物聯網技術的支撐，雖然可以利用(yòng)BIM技術進行技術上(shàng)的突破，但(dàn)在實際的運行中還會(huì)遇到(dào)一些(xiē)問題，比如對(duì)系統的自(zì)動化、規範化、集成性等問題，以及對(duì)設備的定期檢測和(hé)維護，系統的服務器、數據、系統的架構等等，都會(huì)有更高(gāo)的要求^[2]。

（二）建築模型和(hé)構架的應用(yòng)

通常PKPM-BIM模型是由智能(néng)建築系統發布的，可以在智能(néng)建築系統中直接完成。但(dàn)是轉換後的模型往往不能(néng)滿足結構設計(jì)的需求，或者延長了(le)整個建築的内容設計(jì)周期。因此在智能(néng)化的工(gōng)程中結構設計(jì)師必須先進行專業的結構設計(jì)，然後才能(néng)進行結構的智能(néng)設計(jì)，利用(yòng)物聯網技術能(néng)夠在相關的内容上(shàng)作(zuò)一些(xiē)補充，與其它設計(jì)專業的合作(zuò)。由于框架結構中的每一層都是一樣的，因此隻要在建築智能(néng)體系的标準層中設置一層結構，并利用(yòng)樓層裝配來(lái)完成全部的樓層結構模式。小(xiǎo)區(qū)住宅在各個樓層的構造上(shàng)都是一樣的，利用(yòng)該功能(néng)可以在較短的時(shí)間内完成全部的層間構造，并根據不同的分層進行調整，達到(dào)相應的需求。建築智能(néng)化系統系統能(néng)夠實現(xiàn)樓宇智能(néng)控制，并利用(yòng)相應的控制技術，達到(dào)樓宇自(zì)動化的目的。若有模數不符合，則按殘值與模數闆的總和(hé)與最大(dà)拆分大(dà)小(xiǎo)相比較，若小(xiǎo)于最大(dà)拆分大(dà)小(xiǎo)，則将此和(hé)作(zuò)爲最終闆寬，若超過最大(dà)拆分大(dà)小(xiǎo)，則将分解成一塊模數闆，一塊非标準闆。每個房間的樓蓋面闆都是在模型階段進行獨立的創造，以便在這(zhè)個時(shí)候進行分解。結合工(gōng)程實踐或設計(jì)思想，可采用(yòng)單邊或雙向闆等不同的結構形式。利用(yòng)物聯網技術，每一棟樓都會(huì)産生相應的智能(néng)效應，并利用(yòng)這(zhè)些(xiē)智能(néng)系統來(lái)有效地實施物聯網。

三、物聯網在建築智能(néng)化系統中的應用(yòng)

（一）機房電源環境監控

在物聯網的感知(zhī)層面上(shàng)，存在着許多傳感器，這(zhè)些(xiē)傳感器具有更多的功能(néng)。物聯網在未來(lái)是無所不在的，但(dàn)是現(xiàn)階段，“互聯性”與“智能(néng)化”已經成爲其急需提高(gāo)的重要指标^[3]。這(zhè)些(xiē)傳感器不僅可以采集到(dào)大(dà)量的數據，而且還必須要有自(zì)我檢測的能(néng)力，并且可以實時(shí)的反饋信息，可以讓後台的系統檢測到(dào)所有的電子産品的壽命和(hé)精度，保證物聯網的整體應用(yòng)更節能(néng)、更環保。動環監控是一種行之有效的輔助措施，它不僅能(néng)夠爲經營者提供能(néng)源消耗管理(lǐ)功能(néng)，能(néng)夠及時(shí)地發現(xiàn)和(hé)排除設備的故障，而且動環監控系統還能(néng)夠對(duì)整個設備的操作(zuò)過程進行詳細的記錄，并對(duì)其運行狀況進行分析，以便對(duì)其進行實時(shí)的維護和(hé)管理(lǐ)。提高(gāo)機房設備的使用(yòng)壽命，減少運行費用(yòng)。動環監控系統既能(néng)實現(xiàn)電力設備、環境、現(xiàn)場的動态監控，又能(néng)實現(xiàn)數據的存儲、處理(lǐ)和(hé)數據的分析。

（二）RFID識别電子配線支架

RFID技術的基礎就是利用(yòng)智能(néng)的電子标簽識别各類商品，其核心是基于智能(néng)電子标簽，與讀取設備之間的無線射頻信号進行信息的交流。RFID系統的資料儲存于RF标簽内，能(néng)源供給和(hé)與辨識裝置的資料交換并非由電流支持，而是由磁場或電磁場來(lái)進行。RFID系統由兩大(dà)模塊組成：射頻标簽和(hé)識别器，RFID貼在産品或産品上(shàng)，通過RF标識來(lái)讀取标簽内的數據。RFID電子配線架系統包括RFID電子跳線、RFID電子配線架、控制器、後台電腦(nǎo)管理(lǐ)軟件四大(dà)功能(néng)模塊，RFID電子跳線和(hé)RFID電子配線架爲核心。RFID電子跳線是一種包含了(le)跳線類型、速度等數據的RFID電子跳線，也(yě)可以稱作(zuò)智能(néng)跳線；RFID電子布線架是将RFID識别裝置嵌入到(dào)常規布線架中，并具備一般布線架的功能(néng)，并可實現(xiàn)RFID電子跳線的識别；該控制器與多個RFID電子布線支架相連，以實現(xiàn)對(duì)多個RFID電子布線架的控制，并能(néng)實時(shí)顯示目前網絡物理(lǐ)層的線纜連接狀況；與多個控制器相連的後台電腦(nǎo)管理(lǐ)軟件，實時(shí)監控、記錄和(hé)管理(lǐ)物理(lǐ)層鏈路的信息。以上(shàng)四個功能(néng)模塊之間的聯系密切，相互協作(zuò)，在物理(lǐ)層面上(shàng)實現(xiàn)了(le)非常準确的數據傳輸。RFID智能(néng)網是物聯網領域的一個典型應用(yòng)。RFID智能(néng)網，将所有設備、線纜、節點等都進行了(le)全面的管理(lǐ)，利用(yòng)無線傳感器技術和(hé)RFID技術，将數據進行實時(shí)采集，并在雲端進行計(jì)算(suàn)和(hé)優化，以達到(dào)對(duì)物理(lǐ)層的監控與報(bào)警。

（三）物聯網技術在節能(néng)減排中的應用(yòng)

節能(néng)和(hé)環境保護對(duì)社會(huì)和(hé)經濟的發展起着舉足輕重的作(zuò)用(yòng)，而節能(néng)減排又是智能(néng)化建築發展的重點。通常來(lái)說，建築物的能(néng)耗主要集中在電力系統的管理(lǐ)和(hé)控制和(hé)對(duì)生活廢水(shuǐ)的高(gāo)效利用(yòng)上(shàng)^[4]。通過對(duì)物聯網技術的合理(lǐ)利用(yòng)，可以讓工(gōng)作(zuò)人員實時(shí)的看(kàn)到(dào)大(dà)樓内的電力供應狀況，例如電力消耗，建築物内的各種設施是否正常運轉。相關人員可以利用(yòng)感應器，準确的獲取大(dà)樓内的各種設施的各種數據，并将其準确的傳送到(dào)終端，讓工(gōng)作(zuò)人員可以在任何時(shí)候都可以查看(kàn)和(hé)管理(lǐ)大(dà)樓内的各種數據。員工(gōng)可以利用(yòng)物聯網建立智慧大(dà)廈，讓員工(gōng)可以透過物聯網的方式，看(kàn)到(dào)大(dà)樓的各種資料，并以此來(lái)判斷大(dà)樓的能(néng)耗。在此過程中，員工(gōng)可以充分利用(yòng)各種資源，減少建築的能(néng)耗，達到(dào)節約和(hé)減少能(néng)耗的目的。智慧建築的核心是可持續、綠色發展，所以在進行智能(néng)化建築的設計(jì)時(shí)，設計(jì)師也(yě)遵循了(le)綠色、綠色、綠色的設計(jì)思想，通過物聯網技術對(duì)建築内部的光照、空(kōng)氣濕度、溫度等進行監控，提高(gāo)建築的節能(néng)效果，達到(dào)節能(néng)減排的目的。此外(wài)，目前的物聯網技術在樓宇廢水(shuǐ)處理(lǐ)中也(yě)得到(dào)了(le)廣泛的應用(yòng)，相關人員可以通過傳感器識别水(shuǐ)資源、電能(néng)消耗，并且能(néng)夠對(duì)廢水(shuǐ)指标進行監控，然後将檢測的結果上(shàng)傳到(dào)雲端平台，然後通過大(dà)數據進行綜合分析，得到(dào)最優的解決方案。同時(shí)，有關部門(mén)也(yě)要對(duì)污水(shuǐ)處理(lǐ)的實際狀況進行嚴格的監管和(hé)審查，建立起一套科學、有效的監控系統，嚴格執行各項工(gōng)作(zuò)制度，保證監控的質量，降低(dī)能(néng)耗，提高(gāo)智能(néng)建築的節能(néng)效果，實現(xiàn)穩定、持續的發展。此外(wài)，在智能(néng)家庭中，物聯網技術已經得到(dào)了(le)廣泛的應用(yòng)，通過智能(néng)手機，可以對(duì)家電進行集成控制，提高(gāo)人們的生活品質。

（四）防盜管理(lǐ)體系

首先是建立一個物聯網的基礎設施，在建成之後，每個人都要有自(zì)己的身份證明(míng)，一旦有人進入了(le)這(zhè)個社區(qū)，那麽這(zhè)個系統就會(huì)自(zì)動開(kāi)啓。如果使用(yòng)者在出門(mén)的時(shí)候忘記帶身份證，也(yě)可以在保安的檢查下(xià)進去。如果有外(wài)來(lái)的非居民闖入，并且沒有與其對(duì)應的人員資料，系統将會(huì)發出警報(bào)。同時(shí)，還可以将智能(néng)門(mén)禁系統和(hé)紅(hóng)外(wài)線檢測系統結合在一起，對(duì)整棟樓進行全面的監視(shì)，一旦有人闖入小(xiǎo)區(qū)内系統就會(huì)自(zì)動報(bào)警，立刻就會(huì)進行相應的處置，這(zhè)樣才能(néng)最大(dà)程度地保護住所有人的生命和(hé)财産。

（五）災害預防管理(lǐ)制度

煤氣洩漏是一種常見的故障，在建築智能(néng)化系統中一旦發生線路短路、煤氣洩漏等安全事(shì)件，報(bào)警系統會(huì)立刻發出警報(bào)，通過物聯網将其傳輸至監控中心。一旦出現(xiàn)了(le)重大(dà)的意外(wài)，應急管理(lǐ)系統還會(huì)将預警信号發送給附近的居民，讓他(tā)們能(néng)夠及時(shí)有序地撤離。如果主人不在家，安全警報(bào)系統會(huì)在主人外(wài)出的情況下(xià)自(zì)動開(kāi)啓，一旦發生火災，警報(bào)系統就會(huì)自(zì)動啓動^[5]。

（六）智能(néng)型燈光

目前國内的許多建築物都采用(yòng)LED照明(míng)，因爲LED照明(míng)系統具有更好(hǎo)的環保、節能(néng)、使用(yòng)壽命更長、不會(huì)産生太大(dà)的放(fàng)射性污染，所以在建築業中得到(dào)了(le)廣泛的應用(yòng)。而目前國内的LED燈具大(dà)多采用(yòng)手動控制，智能(néng)水(shuǐ)平不高(gāo)。LED照明(míng)系統采用(yòng)了(le)物聯網技術，具有智能(néng)化、可遙控的特點，在系統工(gōng)作(zuò)時(shí)，上(shàng)機位可以通過網口向協調器發出命令，然後由協調器将控制命令通過無線網絡傳輸到(dào)終端，在終端節點收到(dào)該信息後，可以将所獲取的信息反向傳輸至上(shàng)機位。

（七）電梯系統

智慧電梯監管系統由存儲模塊、有線通信模塊、無線通信模塊、電源模塊、RS485/232接口模塊、輸入/輸出接口模塊連接到(dào)主機模塊；RS232/485接口模塊與電梯主機闆相連，用(yòng)以采集電梯的工(gōng)作(zuò)狀況。該采集設備還包含總線接口模塊，總線接口模塊用(yòng)于與外(wài)部傳感器相連接，以獲取外(wài)部傳感器的采集數據。主控制部分是采集設備的主要部分，它主要完成了(le)軟件的工(gōng)作(zuò)，并完成了(le)硬件采集裝置的功能(néng)。在主控制單元内，還設有可插入式SD卡的卡槽，用(yòng)以對(duì)電梯的實時(shí)數據進行存儲。接口模塊與電梯主闆之間的通信，并能(néng)與各種接口的電梯主闆相兼容。該協議(yì)變換設備不需要對(duì)電梯現(xiàn)有的機械結構及控制線路進行改動，隻需将RS232接口與電梯主闆相連接，即可直接獲取電梯主闆中的實際、可靠的電梯數據，并将所收到(dào)的電梯通信協議(yì)格式的電梯數據信息轉化爲由電梯數據采集模塊所獲取的協議(yì)形式的電梯數據，并發送至主控模塊。