物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

摘要：不知不覺間物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從一個(gè)模糊的概念變成了可以實(shí)現(xiàn)并加以使用的技術(shù)手段。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，建筑行業(yè)中也出現(xiàn)了大量的智能化建筑。智能化建筑可以簡化人們?nèi)粘Ｉ钪幸恍┓爆嵉墓ぷ鳎材芨纳迫藗兊墓ぷ骶幼…h(huán)境，是未來建筑行業(yè)的主要發(fā)展方向。本文就當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)和建筑智能化系統(tǒng)的現(xiàn)狀，簡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)的應(yīng)用和存在的一些問題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);建筑;智能化;應(yīng)用

Application Analysis of Internet of Things Technology in Building Intelligent System

Jie-Jun Qian*

Jiangsu Branch of Xiamen Best Information Technology Co.， Ltd.， Jiangsu 210000， China

Abstract： Unconsciously， the Internet of Things has changed from a vague concept to a technical means that can be realized and used. Based on the development of Internet of Things technology， a large number of intelligent buildings have emerged in the construction industry. Intelligent buildings can simplify some tedious work in people’s daily life and improve people’s working and living environment， which is the main development direction of the future construction industry. Based on the current situation of Internet of things and building intelligent system， this paper briefly introduces the application and existing problems of the Internet of Things technology in the building intelligent system and some existing problems.

Keywords： Internet of Things; architecture; intelligent; application

一、前言

現(xiàn)代化的智能系統(tǒng)是智能建筑中的重要組成部分，智能建筑可以實(shí)現(xiàn)很多傳統(tǒng)建筑所不能實(shí)現(xiàn)的功能。這些功能通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以整合協(xié)調(diào)，覆蓋了建筑內(nèi)的多個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)與系統(tǒng)之間協(xié)同運(yùn)行，形成了一套自動(dòng)化、一體化、功能齊備的智能體系。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用充分體現(xiàn)了物聯(lián)物技術(shù)的實(shí)踐價(jià)值。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

“智慧地球”的概念驅(qū)動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的誕生與發(fā)展，近年來受到越來越多的關(guān)注與認(rèn)可[1]。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，常見的有射頻識(shí)別（RFID）、掃描技術(shù)、傳感器技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)為核心，具有完善并拓展建筑智能化的作用。作為建筑智能化中的基礎(chǔ)單元，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物品和物品的協(xié)同與互動(dòng)，在確定建筑智能化的需求之后再啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的一部分，可根據(jù)智能建筑的實(shí)際需要將智能化功能整合并加以使用。在物聯(lián)網(wǎng)的作用下，建筑智能化以物體為基準(zhǔn)構(gòu)成了一個(gè)物物相連的網(wǎng)絡(luò)體系，將智能建筑中的信息交流規(guī)則統(tǒng)一，建立物品信息。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)為傳感器，物品信息正是由相互傳感去獲取，這些收集到的信息在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行處理，使信息識(shí)別和分析的效率大大提高，優(yōu)化了智能建筑的整體運(yùn)營環(huán)境。

三、建筑智能化系統(tǒng)

建筑智能化系統(tǒng)是個(gè)龐大、繁復(fù)的體系，由大量分支系統(tǒng)構(gòu)成，包含著多個(gè)運(yùn)營子系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，常見的子系統(tǒng)有安防、消防、門禁等，所有的子系統(tǒng)各有分工又相互協(xié)同，共同維持著智能化建筑的運(yùn)行。現(xiàn)代建筑工程發(fā)展趨勢已向建筑智能化逐漸傾斜。因目前還沒有足夠經(jīng)驗(yàn)來制定一套統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以在智能建筑的設(shè)計(jì)規(guī)劃上，應(yīng)結(jié)合建筑的實(shí)際需求，來打造一個(gè)高效、優(yōu)質(zhì)的建筑環(huán)境，不斷提高建筑智能化系統(tǒng)的質(zhì)量。建筑智能化簡化了建筑運(yùn)營的過程，將智能化功能進(jìn)行整合，為了讓這種整合更具統(tǒng)一性和規(guī)范性，在智能建筑中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今最有效的解決方案[2]。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用

如圖1所示，在現(xiàn)有的案例中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)系統(tǒng)：

（一）安防系統(tǒng)

安防系統(tǒng)是建筑中最常見且最基礎(chǔ)的部分。智能建筑中的安防系統(tǒng)也加入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高了建筑的安全性，為建筑內(nèi)用戶的安全提供了保障。安防系統(tǒng)的功能主要是人防、物防等。通過對(duì)智能建筑的監(jiān)控，將監(jiān)控畫面?zhèn)鬏數(shù)奖O(jiān)控中心（圖2所示），監(jiān)控中心的工作人員可以通過監(jiān)控畫面了解到建筑的實(shí)時(shí)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑中存在的異?，F(xiàn)象，規(guī)避了可能發(fā)生的危險(xiǎn)事故。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下，要求智能建筑中的安防系統(tǒng)要具備快速發(fā)現(xiàn)異常、快速發(fā)出警報(bào)的能力。例如：某智能小區(qū)中的安防系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用下安裝了紅外線探測器，用于探測小區(qū)內(nèi)的實(shí)時(shí)狀況。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用將紅外線探測器與其它系統(tǒng)相連，如下文會(huì)提到的門禁系統(tǒng)和消防系統(tǒng)等，系統(tǒng)之間共同發(fā)揮作用。當(dāng)紅外線探測器發(fā)現(xiàn)一項(xiàng)系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，其他系統(tǒng)也會(huì)快速做出應(yīng)對(duì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能一體化[3]。

（二）監(jiān)控系統(tǒng)

顧名思義，監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)就是負(fù)責(zé)對(duì)智能建筑進(jìn)行全方位監(jiān)控，通過傳輸監(jiān)控畫面的方式保障小區(qū)的安全，即利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)將監(jiān)控畫面?zhèn)鞯奖O(jiān)控中心，由監(jiān)控中心判斷建筑的安全狀況。在監(jiān)控系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將所有電氣設(shè)備和多種分項(xiàng)系統(tǒng)相連接，如通信系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和電梯系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都處于監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測之下，任何系統(tǒng)發(fā)生故障或運(yùn)行不穩(wěn)定都會(huì)及時(shí)反饋給監(jiān)控系統(tǒng)，有便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)是否存在工作不正常的子系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)將異常信息報(bào)告給管理中心，管理中心的維修人員會(huì)以最快速度趕到故障發(fā)生的地點(diǎn)，及時(shí)修復(fù)，維護(hù)智能化建筑的正常運(yùn)行[4]。

（三）消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)對(duì)于任何建筑來說都極其重要，一套完整有效的消防系統(tǒng)可以避免火災(zāi)的發(fā)生和緊急處理突發(fā)的火災(zāi)事故。智能建筑中的消防系統(tǒng)需要更好地?fù)?dān)起預(yù)防火災(zāi)的職責(zé)并做出更為及時(shí)的處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消防系統(tǒng)中的作用非常明顯，它可以將整套消防系統(tǒng)中的傳感器、報(bào)警裝置、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)連接，使消防系統(tǒng)科學(xué)、快速的對(duì)火災(zāi)進(jìn)行處理。建筑中火災(zāi)的發(fā)生十分常見，大多是由于漏電或者煤氣泄漏引起，所以可在這些可能引起火災(zāi)的設(shè)備上安裝一個(gè)火災(zāi)探測器。和監(jiān)控系統(tǒng)類似，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將探測到的危險(xiǎn)信號(hào)發(fā)回控制中心，并啟動(dòng)其它相應(yīng)的消防子系統(tǒng)。比如某一處發(fā)現(xiàn)異常并已檢測到有明火存在，即立即啟動(dòng)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)將火源及時(shí)熄滅[5]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能建筑在火災(zāi)的發(fā)現(xiàn)和預(yù)防上十分嚴(yán)謹(jǐn)，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)之后的處理也更效率、更規(guī)范，為智能建筑在消防方面上的安全提供了極大的保護(hù)。

（四）門禁系統(tǒng)

一直以來，建筑中的門禁系統(tǒng)都在研究，如何做到在能發(fā)揮自身作用的同時(shí)變得更便利和全面一些，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)很好地解決了這一問題。智能化建筑中的門禁系統(tǒng)會(huì)為業(yè)主配置具有REID射頻識(shí)別功能的門禁卡，這張門禁卡是業(yè)主通過門禁系統(tǒng)的唯一憑據(jù)[6]。門禁卡包含了業(yè)主如姓名、門牌號(hào)等這樣的個(gè)人信息，信息儲(chǔ)存在物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫之中。當(dāng)業(yè)主出示門禁卡的時(shí)候，這些信息會(huì)在數(shù)據(jù)庫中檢索，只有業(yè)主信息和數(shù)據(jù)庫信息能相互匹配的情況下，門禁系統(tǒng)才會(huì)對(duì)該業(yè)主開放。還有一種情況，有些沒有門禁卡的外來人員可以渾水摸魚，跟著上一位有門禁卡的業(yè)主偷偷溜進(jìn)小區(qū)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)考慮到了這種情況，為保安人員配備了一種遠(yuǎn)程巡邏裝置，這種裝置在50米之內(nèi)的范圍都能識(shí)別到業(yè)主的門禁卡信息，可以提早發(fā)現(xiàn)沒有門禁卡的目標(biāo)，做好詢問的準(zhǔn)備。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓智能化建筑在門禁系統(tǒng)上全面的保護(hù)著業(yè)主的出入安全，不僅如此還減輕了安保人員的工作量，大大提升了工作效率。

（五）家居系統(tǒng)

智能家居系統(tǒng)是近幾年新出現(xiàn)的高級(jí)智能系統(tǒng)，是人們通過物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展逐漸摸索出來的產(chǎn)物，依賴于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理，將家中的家電、安防系統(tǒng)、多媒體設(shè)備等連接到一起。作為智能化建筑中的衍生系統(tǒng)，家居系統(tǒng)從實(shí)際需要出發(fā)，控制著建筑內(nèi)的家居項(xiàng)目，如暖通、照明、水電等，可以對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行檢測和控制。首先，家居系統(tǒng)會(huì)在用戶的家中安裝探測器和傳感器用以對(duì)家居項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)探測，并把這些項(xiàng)目的狀況以信息的方式發(fā)送給一個(gè)接收終端（用戶的手機(jī)或電腦）。用戶在了解到信息之后可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行控制，例如發(fā)現(xiàn)家中溫度過高可開啟空調(diào);濕度過低可開啟加濕器;還能檢測空氣中的煤氣濃度，預(yù)防了煤氣泄漏的危險(xiǎn)，在預(yù)防火災(zāi)上也起到了作用。理想中一整套的家居系統(tǒng)能幫助用戶完成所有家居工作，用戶只需要?jiǎng)右粍?dòng)手指就能完成對(duì)家中所有家居項(xiàng)目的控制，如圖3所示[7]。

（六）管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)可以對(duì)智能建筑中的公共設(shè)施進(jìn)行管理，如停車位、電梯、給排水、配電設(shè)備等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的RFID在公共設(shè)施中安裝了射頻接收器，給每個(gè)射頻接收器編號(hào)，由射頻接收器收集公共設(shè)施中的信息，再把信息傳輸?shù)接脩艏拔飿I(yè)的控制中心。RFID主要利用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)公共設(shè)施進(jìn)行管理[8]。例如我們熟知的車位信息顯示，通常在小區(qū)的車輛入口處，配備了這樣的裝置，準(zhǔn)備進(jìn)入小區(qū)的業(yè)主可以看到小區(qū)內(nèi)還有多少空余車位。這就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用，實(shí)現(xiàn)原理是通過給車位安裝射頻接收器來確認(rèn)該車位是否有車輛停放。當(dāng)電梯發(fā)生故障時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也能通過射頻接收器迅速發(fā)現(xiàn)，確認(rèn)發(fā)生故障的電梯之后及時(shí)切斷該電梯的電力連接，停止該電梯的運(yùn)行，避免了乘客在乘梯過程中發(fā)生危險(xiǎn)，隨后上報(bào)給管理中心，維修人員將迅速對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

五、建筑智能化遇到的現(xiàn)實(shí)問題

（一）安全問題

1. 架構(gòu)上的安全威脅：作為智能化建筑的基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安全性決定了建筑能否正常順利的運(yùn)行，然而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)如今還不夠完善，首先在構(gòu)架上就存在一定的安全隱患。智能建筑中會(huì)使用大量的傳感器，通常來講傳感器的感知節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，計(jì)算能力有限，協(xié)議和系統(tǒng)都不夠安全，使得傳感器很容易遭到木馬病毒的攻擊。傳感器一旦遭到攻擊，很有可能向物聯(lián)網(wǎng)中的其它關(guān)聯(lián)系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的信息。系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性十分緊密，一方出錯(cuò)造成的連帶關(guān)系可能造成整個(gè)智能系統(tǒng)的癱瘓。另外，即便沒有嚴(yán)重到系統(tǒng)癱瘓，物聯(lián)網(wǎng)中的信息遭竊取也會(huì)帶來極大的安全隱患。與互聯(lián)網(wǎng)一樣，物聯(lián)網(wǎng)之中也存儲(chǔ)著海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有一些設(shè)備的資料和用戶的私人信息，若被第三方獲取并加以利用也會(huì)造成不小的損失。

2. 終端上的安全威脅：終端上的安全問題主要體現(xiàn)在智能家居這一環(huán)節(jié)上。在智能家居之中終端是實(shí)現(xiàn)智能的常用工。終端由用戶操作，由于用戶的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)不同、操作水平不一，造成了終端向物聯(lián)網(wǎng)傳遞信息的不穩(wěn)定，可能會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的整體運(yùn)行造成影響。此外，在終端上通常會(huì)驗(yàn)證用戶的身份，傳統(tǒng)的密鑰形式的驗(yàn)證方式在互聯(lián)網(wǎng)中就存在著風(fēng)險(xiǎn)。另一種“人臉”或“眼睛”的認(rèn)證方式在技術(shù)上無法保證每一次都能準(zhǔn)確的識(shí)別用戶身份，這給第三方提供了可乘之機(jī)。

3. 通信上的安全威脅：以手機(jī)為例，作為智能系統(tǒng)的終端之一，即便保證了設(shè)備的安全也難免會(huì)受到通信上的安全威脅，手機(jī)具有連接Web和收受信號(hào)的功能，與智能系統(tǒng)連接的方式也是基于此。而這種信息數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)哪Ｊ剑趥鬏數(shù)倪^程中也容易遭到攻擊而導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露?；ヂ?lián)網(wǎng)中的主要工具是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)遭到攻擊比較容易修復(fù)。但在智能建筑中，物聯(lián)網(wǎng)中包含建筑、設(shè)備、家居等等大量難以修復(fù)的元素，若被損毀后果可想而知。

綜上所述，提高物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架安全、加強(qiáng)通信協(xié)議安全是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中的重中之重。此外，智能家居與人的生活息息相關(guān)，自然會(huì)涉及到許多法律問題。目前我國針對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)和智能化建筑的法律規(guī)定還不是十分完善，需要出臺(tái)相應(yīng)的法律法規(guī)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)犯罪嚴(yán)加控制和打擊，無論是用戶和運(yùn)營商都需要加強(qiáng)安全防護(hù)意識(shí)，維護(hù)智能建筑的安全運(yùn)行[9]。

（二）建筑的成本控制

物聯(lián)網(wǎng)下的建筑智能化極大的提升了建筑的科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)了建筑自動(dòng)化，為建筑使用者帶來了不同以往的全新體驗(yàn)。但不容忽視的是，其造價(jià)成本在現(xiàn)如今階段非常之高，任何一項(xiàng)智能系統(tǒng)的搭建都需要耗費(fèi)大量資金。智能化建筑的工程預(yù)算要合理安排，根據(jù)建筑目的來選取相應(yīng)功能，不能盲目追求多功能，以防發(fā)生過去曾有過的投資商資金鏈斷裂現(xiàn)象[10]。

六、結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)中扮演著核心的角色，真正做到了“物物相連”，在實(shí)物之間建立了交流的通道。在智能建筑中幾乎在所有系統(tǒng)都用到了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使其運(yùn)營功能更加完備，為用戶營造了一個(gè)智能、便利的生活工作環(huán)境。但因其技術(shù)還在發(fā)展階段，許多問題逐漸浮出水面，主要體現(xiàn)在工程預(yù)算和安全隱患上。相信隨著技術(shù)手段的不斷完善和智能設(shè)備的普及，這些問題將被一一得到解決。就現(xiàn)階段而言，物聯(lián)網(wǎng)在建筑智能化系統(tǒng)的應(yīng)用取得了一定的成就，證明了物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐價(jià)值，也表明這是未來智能建筑行業(yè)要堅(jiān)持走下去的正確道路。

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通訊作者：錢潔君，1990年07月，女，漢，江蘇南京，助理工程師，學(xué)士。研究方向：建筑智能化。