淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用

張悅明

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 引言

隨著智能建筑的進(jìn)一步細(xì)化深入，智能建筑所運(yùn)營的領(lǐng)域更加廣闊，怎樣形成一個(gè)健全的管理系統(tǒng)是當(dāng)下現(xiàn)代智能建筑急需解決的一個(gè)問題，物聯(lián)網(wǎng)智能化建筑的普及與蓬勃發(fā)展無疑給這個(gè)問題的解決提供了全新的思路。在智能建筑理念的推動下，現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及更專業(yè)化的信息技術(shù)被應(yīng)用到建筑物中，使建筑物能夠堅(jiān)持以人為本的價(jià)值理念，確保智能建筑向著高度智能化、高可控性和高集成度的方向發(fā)展，同時(shí)為高質(zhì)量服務(wù)水平的提升奠定基礎(chǔ)。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能建筑簡述

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是依托于電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)所形成的產(chǎn)物，其核心概念是利用電子芯片實(shí)現(xiàn)物體與互聯(lián)網(wǎng)之間的連接，以此來產(chǎn)生物品相互關(guān)聯(lián)的狀態(tài)[1]。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下，我們可以實(shí)現(xiàn)從個(gè)人電腦或者手機(jī)開始對某個(gè)物體進(jìn)行跨越，在整個(gè)過程中，需要將電腦和電子芯片接入到網(wǎng)絡(luò)體系，以便完成相應(yīng)的控制操作。物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)將不同物品接入到互聯(lián)網(wǎng)中，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)各類信息之間的轉(zhuǎn)換和共享，加上對數(shù)據(jù)的高效整合，可以更好推動物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展[2]。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)與智能建筑的融合

物聯(lián)網(wǎng)是以網(wǎng)絡(luò)為主要基礎(chǔ)設(shè)施，并在此基礎(chǔ)上將其技術(shù)和傳感器設(shè)備融合，實(shí)現(xiàn)了效率、安全等的一體化服務(wù)，同時(shí)具備了全面感知和智能管理的優(yōu)越特性[3]?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展可以讓世界越來越智能，在很大程度上改善了人類生活質(zhì)量。

從應(yīng)用原理來看，物聯(lián)網(wǎng)就是在系統(tǒng)與物體中嵌入感應(yīng)器，比如說供水系統(tǒng)、電網(wǎng)系統(tǒng)以及管道等，然后利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與各個(gè)物體的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，再使用云技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以達(dá)到對相關(guān)設(shè)備以及人員的實(shí)時(shí)管理[4]。智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)科技若想實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，必須滿足兩個(gè)前提條件，一是智能建筑必須擁有數(shù)據(jù)收集能力，因?yàn)椴还苋祟惿钚问接辛耸裁礃拥淖兓?，建筑都是?shí)物存儲的載體，實(shí)物發(fā)生變化的過程也是在建筑空間內(nèi)完成的，這就需要智能建筑必須具備信息收集能力。在智能建筑綜合布線的設(shè)計(jì)時(shí)，要體現(xiàn)對實(shí)物會通過的位置進(jìn)行判斷，并預(yù)留無線視頻監(jiān)控保障實(shí)物出入口無盲點(diǎn)，保證采集數(shù)據(jù)與實(shí)物一致。二是要保證智能建筑是作為物聯(lián)網(wǎng)信息交互的重要樞紐存在，為局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)交互的通暢性提供保障，同時(shí)也可以保障網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的集成交互。

3 智能建筑中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

智能家居是指運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)將家居生活與子系統(tǒng)有效地融為一體，將所有與家居生活有關(guān)的設(shè)施整合起來，以創(chuàng)造高效、舒適的家庭生活環(huán)境，并可進(jìn)行全方位信息溝通。隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們在家庭生活方面的需求也各有不同。對于一些對生活質(zhì)量有較高要求的家庭，智能建筑為其提供了個(gè)性化的家居環(huán)境設(shè)計(jì)，比如說，業(yè)主可根據(jù)自己的需求對家里的照明模式進(jìn)行調(diào)整，使其滿足不同場景下的燈光需求；也可以在家中設(shè)計(jì)3D影院，在家中就可以體驗(yàn)電影院中觀影的快感[5]。此外，智能建筑模式下也實(shí)現(xiàn)了家用電器的遠(yuǎn)程操控，比如說，業(yè)主可以在回家之前對熱水器的水溫進(jìn)行調(diào)整，省去了很多等待的時(shí)間。

上述所有智能化產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)均有賴于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，這也是信息技術(shù)向家電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大推動力，而在通信高層次化趨勢越來越明顯的今天，人們對于居住環(huán)境的安全性、舒適性、高效性也提出了新的要求，這也無疑為智能家居的發(fā)展創(chuàng)造了條件，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成長更是推動了智能家居的誕生。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智能家居系統(tǒng)進(jìn)行控制，形成智能整體智能聯(lián)動，滿足了業(yè)主更多智能化需求。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能安防中的應(yīng)用

安防系統(tǒng)關(guān)系到生活環(huán)境的安全性，被廣大業(yè)主給予了高度關(guān)注，也自然而然成為了智能建筑的重要組成部分。智能安防系統(tǒng)主要是通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和感知網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)智能化服務(wù)。

智能安防系統(tǒng)共涵蓋了4個(gè)部分。

1）建筑周邊安全保障

這一部分安防目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)主要依賴感應(yīng)器和監(jiān)控設(shè)備，將建筑周邊發(fā)生的危險(xiǎn)因素實(shí)時(shí)傳遞給指揮部，例如有人違規(guī)翻越圍墻，安裝在圍墻上的感應(yīng)器就會立刻發(fā)出報(bào)警，監(jiān)控設(shè)備同樣會將影像進(jìn)行實(shí)時(shí)傳遞，保安人員接到報(bào)警后，可以根據(jù)系統(tǒng)編號第一時(shí)間確定位置并對其進(jìn)行處理。在這一環(huán)節(jié)中，若想讓建筑管理者對保安工作情況做到全面了解，也可以在對講機(jī)中植入智能芯片，并將保安人員日常的巡邏區(qū)域和路線等相關(guān)信息利用物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)焦芸刂行?，以供建筑管理者隨時(shí)查看，這樣也可以大大提高安保服務(wù)質(zhì)量。

2）防盜管理

智能建筑模式下，每位業(yè)主都有屬于自己的無線身份證，這就是進(jìn)入小區(qū)的憑證。簡單的說，就是將業(yè)主的姓名和樓號等信息錄入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并在物聯(lián)網(wǎng)平臺上進(jìn)行交互。在這種管理模式下，業(yè)主進(jìn)入小區(qū)無需刷卡，通過對信息的讀取就可以判斷是否為本小區(qū)人員。小區(qū)內(nèi)負(fù)責(zé)巡邏的保安車也會安裝手持裝置，對于未被確定為業(yè)主的人進(jìn)行詢問，以有效防止閑雜人員混入大樓內(nèi)，在業(yè)主走進(jìn)樓道單元門后，監(jiān)測裝置也將收集業(yè)主的圖像信息，將其傳遞到信息處理中心，發(fā)現(xiàn)未被系統(tǒng)識別的人，也會自動發(fā)出警報(bào)。

3）防災(zāi)管理

安全預(yù)警管理系統(tǒng)會在業(yè)主不在家時(shí)主動開啟，自動截?cái)嗨婇y門和煤氣，防止因?yàn)橹魅送涥P(guān)閘門導(dǎo)致火災(zāi)、水浪費(fèi)等發(fā)生。如果情況發(fā)生，相應(yīng)的探測器就會第一時(shí)間向管理中心發(fā)出警報(bào)，在警報(bào)響起的同時(shí)，消防系統(tǒng)也會同步啟動。

4）突發(fā)事件管理

對于突發(fā)事件的處理，智能建筑主要是通過安裝探測器和應(yīng)急呼救等設(shè)備完成的，一旦建筑內(nèi)出現(xiàn)了突發(fā)事件，相應(yīng)設(shè)備會第一時(shí)間發(fā)出呼救，比如說，可以為殘疾人、老人佩戴智能化手表，實(shí)時(shí)監(jiān)測這類特殊人群的健康數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)健康數(shù)據(jù)異常，及時(shí)通過物聯(lián)網(wǎng)來向社區(qū)醫(yī)院或其他相關(guān)醫(yī)院發(fā)送信息，以便及時(shí)對特殊人群進(jìn)行救治。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能監(jiān)控管理和公共設(shè)施系統(tǒng)中的應(yīng)用

首先是該技術(shù)在智能監(jiān)控管理中的運(yùn)用，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷成熟的今天，其感知層傳感器的功能是非常齊全的，主要有兩種傳感網(wǎng)絡(luò)，即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)。其中，前者是無須進(jìn)行布線節(jié)點(diǎn)的，所以可應(yīng)用范圍很廣，如超高層建筑定位、火災(zāi)中的監(jiān)控等。后者的使用則需要進(jìn)行布線節(jié)點(diǎn)，并將傳感器固化在節(jié)點(diǎn)中，以此來了解建筑材料的性能。智能建筑的電力系統(tǒng)處于高電高壓的狀態(tài)中，采用此類傳感網(wǎng)絡(luò)可以有效避免系統(tǒng)電流、電壓過大而引起的設(shè)備故障問題的發(fā)生。

其次是在公用設(shè)施系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過RFID技術(shù)在公用設(shè)施出入口放置視頻接收機(jī)，并同時(shí)向使用者發(fā)出視頻卡。當(dāng)公共設(shè)備投入使用之后，射頻傳感器就可以采集到射頻卡數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備工作狀態(tài)并傳遞至使用者手中，以提升公共設(shè)備利用率。與此同時(shí)，RFID技術(shù)還可以做到無障礙通行，在對機(jī)主車牌、車輛以及身份信息識別無誤后，便可以實(shí)現(xiàn)自動放行。如果是外來車輛，也會自動引導(dǎo)其完成人工登記，不僅可以對車輛的進(jìn)出進(jìn)行有效管理，而且也可以避免閑雜車輛進(jìn)入建筑內(nèi)，大大降低了車輛被盜的事件發(fā)生。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用展望

4.1 BIPVT建筑智能管理系統(tǒng)

BIPVT即太陽能光伏光熱一體化建筑，需要對環(huán)境溫度、光照強(qiáng)度、電流、電壓、水溫等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，保證一體化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)，BIPVT建筑中還存在著設(shè)備智能控制需求，包括照明控制、監(jiān)測系統(tǒng)控制、家電控制、報(bào)警系統(tǒng)控制、監(jiān)控系統(tǒng)控制等，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能管理平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。通過傳感器采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并上傳到云端，用戶可以訪問云端，查詢、管理、控制相關(guān)設(shè)備，Home Assistant是一款基于Python的智能家居開源系統(tǒng)，支持接入不同平臺家電設(shè)備，具有可開發(fā)、可控制、可編程的特點(diǎn)，解決了不同智能設(shè)備產(chǎn)品的聯(lián)動問題，通過該平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、交換，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建水循環(huán)控制系統(tǒng)、智能化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、NFC卡片自動控制系統(tǒng)、語音控制系統(tǒng)、可視化調(diào)光系統(tǒng)等，能夠在任意時(shí)間、任何地點(diǎn)通過移動端智能化控制BIPVT建筑中的各種設(shè)備，提高建筑的智能化、綠色化水平。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)低能耗技術(shù)應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，在智能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，不但包括了智能家居、智能安防、智能監(jiān)控，而且在資產(chǎn)管理、環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用也是重要發(fā)展趨勢，同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用不但要滿足智能化、便捷化需求，而且要降低能耗，減少系統(tǒng)運(yùn)行成本。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的限制，智能建筑環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能耗比較大，監(jiān)控效果比較差，基于綠色環(huán)保理念，必須加強(qiáng)智能建筑的綠色化改造。NB-loT無線通信技術(shù)和ZigBee無線通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，前者在長距離無線網(wǎng)絡(luò)傳輸中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，體現(xiàn)出覆蓋面廣、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，后者更適合短距離無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，將兩種無線通信技術(shù)結(jié)合運(yùn)用到智能建筑環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中具有較強(qiáng)的必要性和可行性，能夠滿足環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸需求。要保證結(jié)合后無線組網(wǎng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，需將智能傳感器設(shè)置在無線組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上作為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，獲取環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)存在著冗余、噪聲、缺失等問題，需要進(jìn)行預(yù)處理，然后將全部監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行高效融合，根據(jù)相關(guān)標(biāo)注實(shí)施智能建筑環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估，判定風(fēng)險(xiǎn)等級，采取針對性環(huán)境控制措施。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代化智能建筑行業(yè)的發(fā)展已初具雛形，與之相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也在逐步建立，這些無疑都進(jìn)一步推動了智能建筑的發(fā)展。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分融入到智能建筑中，也將成為未來智能建筑發(fā)展的核心內(nèi)容，這不僅是智能建筑發(fā)展的一大趨勢，同時(shí)也是現(xiàn)代化社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，居民對于智能建筑提出了新的要求。不可否認(rèn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用，不僅滿足了廣大居民的日常需求，同時(shí)也大幅度提高了城市居民生活質(zhì)量。