李景明，于少僑

(廣州大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院)

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物聯(lián)網(wǎng)在居住建筑中的運(yùn)用策略、途徑與方法

李景明，于少僑

(廣州大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院)

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)是今后信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，論文探討的正是使用仿生學(xué)、樹(shù)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)以及建筑信息模型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在居住建筑中的運(yùn)用策略、途徑與方法。通過(guò)組建這種模式的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)的綜合管理，不但能對(duì)居住建筑中各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)以及控制，還能讓居住建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能最大化，有助于提升人們的居住生活品質(zhì)，對(duì)節(jié)能降耗以及低碳減排具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；信息技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)；居住建筑；建筑節(jié)能；儀器設(shè)備

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)迅猛發(fā)展的產(chǎn)物，它極大地提高了人與物質(zhì)世界交互的能力，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。如今，物聯(lián)網(wǎng)也逐漸開(kāi)始應(yīng)用于居住建筑中，并且繼續(xù)發(fā)展壯大。在建筑節(jié)能領(lǐng)域，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的采集、傳輸和數(shù)據(jù)融合處理，對(duì)于提高居住建筑的智能化水平，實(shí)現(xiàn)建筑能耗的細(xì)粒度的監(jiān)測(cè)，推進(jìn)建筑節(jié)能和減排，具有重要意義[1]。

如今，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在居住建筑中的運(yùn)用尚處于初級(jí)階段，大部分居住建筑的智能化系統(tǒng)運(yùn)作模式依然較為混亂，特別是樓宇自動(dòng)化設(shè)備互相之間的協(xié)議、編碼和規(guī)范不一致，沒(méi)有形成高效統(tǒng)一的體系，即沒(méi)有形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的協(xié)議和規(guī)范。因此，為了滿足居住建筑的舒適性和高效性，就需要合理地探索出一種適于居住建筑的智能一體化物聯(lián)網(wǎng)。

2 使用樹(shù)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)的策略

2.1 居住建筑的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

這種智能一體化的物聯(lián)網(wǎng)，是基于樹(shù)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)策略的，這種物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)讓居住建筑，變成了一個(gè)擁有生命的可以呼吸的建筑物。那么，究竟如何做才能夠?qū)崿F(xiàn)這種模式呢？

圖1　居住建筑物聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

如圖1所示，首先，可以把物聯(lián)網(wǎng)中的控制管理中心，看作是神經(jīng)系統(tǒng)當(dāng)中的大腦，而有線或無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)通路，可以看作是神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)線路，而居住建筑中各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件，則可以分成感受器大系統(tǒng)以及效應(yīng)器大系統(tǒng)。例如，防火系統(tǒng)是居住建筑中的一個(gè)大系統(tǒng)，里面包含了防火感受器大系統(tǒng)以及防火效應(yīng)器大系統(tǒng)。防火感受器大系統(tǒng)包括煙霧報(bào)警系統(tǒng)、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等這些小系統(tǒng)；防火效應(yīng)器大系統(tǒng)則包括噴水系統(tǒng)、滅火劑系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯自動(dòng)化。

換句話就是說(shuō)，所有的儀器設(shè)備乃至建筑細(xì)部構(gòu)件的數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)統(tǒng)可以匯聚到這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心去，而形成一種類似樹(shù)狀的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，這屬于仿生學(xué)原理的一種。

2.2 居住建筑的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

而在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心，也存在著一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠把居住建筑內(nèi)部各種感受器及效應(yīng)器的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)統(tǒng)收集起來(lái)，這就好比是人的大腦也可以分為記憶功能區(qū)域及分析計(jì)算區(qū)域一樣，而這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就是記憶功能區(qū)域，它在物聯(lián)網(wǎng)中是不可或缺的。利用數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以方便地對(duì)居住建筑中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行各種類型的處理分析。

這樣，物聯(lián)網(wǎng)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的過(guò)濾、整合、儲(chǔ)存、運(yùn)算和分析等一系列工作。

3 使用仿生學(xué)的策略

3.1 內(nèi)外互動(dòng)的策略

根據(jù)仿生學(xué)原理，大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)不僅可以自行調(diào)節(jié)生命體的內(nèi)部，還可以與外界的環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)。因此，這個(gè)位于居住建筑中的物聯(lián)網(wǎng)，也應(yīng)當(dāng)自行調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)部各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件，并且與外界環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)；而這種與外界的互動(dòng)，又可分為各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件與外界的互動(dòng)，以及物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心與外界的互動(dòng)。

這種內(nèi)外互動(dòng)，還包括居住建筑中物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)內(nèi)部和外部各種數(shù)據(jù)信息的收集。圖2所示是一種使用仿生學(xué)策略的居住建筑物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，下面進(jìn)行分析。

3.2 分析除雜的策略

根據(jù)仿生學(xué)原理，生物會(huì)對(duì)外界信息進(jìn)行分析除雜。在居住建筑中，由于大數(shù)據(jù)的信息多樣性的特點(diǎn)，需要對(duì)各種各樣的外部信息進(jìn)行分析除雜，還要保障傳輸速度和準(zhǔn)確性。

4 使用建筑信息模型BIM的策略

4.1 使用虛擬現(xiàn)實(shí)模型的居住建筑

由于這種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以自行調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)部各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件，因此需要有一套三維空間的編碼與坐標(biāo)，來(lái)讓物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)去自動(dòng)地識(shí)別各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件，并且自動(dòng)地根據(jù)編碼和坐標(biāo)來(lái)觸發(fā)各種不同的事件。換句話說(shuō)，一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的VR模型，需要在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的控制管理中心里面建立起來(lái)。

而這個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的VR模型，就是BIM，它在建筑的整個(gè)生命周期中被充分利用。

4.2 獨(dú)特編碼坐標(biāo)的建筑構(gòu)造部件

在這種環(huán)境下，居住建筑各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件，在物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心的建筑信息模型中，就擁有了屬于自己的獨(dú)特編碼與坐標(biāo)。因此，最關(guān)鍵的是要讓這些建筑設(shè)備的制造商，采用統(tǒng)一的通訊協(xié)議，而且需要讓不同的編碼，在統(tǒng)一通訊協(xié)議下運(yùn)作。

只有這樣，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心才能夠直接讀取和控制各種不同的建筑設(shè)備，從而在居住建筑當(dāng)中形成統(tǒng)一集中的自動(dòng)化管理，自動(dòng)地去管理各種不同的建筑構(gòu)造以及建筑設(shè)備[2]。

4.3 建筑信息模型與建筑數(shù)據(jù)分析

像這樣，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心利用數(shù)據(jù)庫(kù)及建筑信息模型，就可以進(jìn)行居住建筑的相關(guān)建筑分析，例如日照分析、照度分析、溫度分析等，進(jìn)而觸發(fā)控制建筑中的各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件，或是觸發(fā)對(duì)外界物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的連接與信息發(fā)送。而具體的計(jì)算以及分析的方法，都需要由軟件工程師來(lái)完成，來(lái)實(shí)現(xiàn)居住建筑中物聯(lián)網(wǎng)軟硬兼施的結(jié)合。

5 使用控制與反饋的內(nèi)部運(yùn)作途徑

5.1 物聯(lián)網(wǎng)的控制管理中心

至于運(yùn)作途徑，要從居住建筑的物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心開(kāi)始說(shuō)起，它讓建筑中各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件聯(lián)系在一起，就像人的大腦一樣，可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)以及建筑信息模型，實(shí)行數(shù)據(jù)綜合處理、統(tǒng)計(jì)分析以及統(tǒng)一的高效控制，并且通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，來(lái)協(xié)調(diào)居住建筑中各種大系統(tǒng)和小系統(tǒng)間的關(guān)系。

5.2 感受器件以及效應(yīng)器件

而感受器，則是控制的關(guān)鍵終端，可以采用太陽(yáng)能電池供電，它是接收外界信息的傳感器，可以周期性地采集各種外界信息數(shù)據(jù)，例如環(huán)境的溫濕度、太陽(yáng)光線的強(qiáng)度等，并把各種信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)控制管理中心中。然后，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心在虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑信息模型中結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理與整合，得出應(yīng)該觸發(fā)控制哪些效應(yīng)器大系統(tǒng)和小系統(tǒng)的結(jié)論；接著被控制的系統(tǒng)也需要時(shí)刻作出反饋，以讓物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心監(jiān)視，看看各大系統(tǒng)是否運(yùn)行正常。這就是使用控制與反饋的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)作途徑。

5.3 對(duì)小偷入侵的應(yīng)對(duì)舉例

打個(gè)比方，小偷入侵時(shí)，相關(guān)傳感器就會(huì)把各種各樣的數(shù)據(jù)傳輸給物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心，觸發(fā)安防設(shè)備報(bào)警及視頻錄制系統(tǒng)。不但如此，各種防盜傳感器及安防系統(tǒng)，會(huì)把數(shù)據(jù)信息傳輸給物聯(lián)網(wǎng)控制中心，控制中心會(huì)根據(jù)編碼和坐標(biāo)，迅速觸發(fā)居住建筑中那個(gè)位置附近的報(bào)警裝置，并觸發(fā)鄰居通知裝置及小區(qū)保安系統(tǒng)，從而達(dá)到捕捉小偷的目的。

6 使用發(fā)送與接收的外部運(yùn)作途徑

6.1 發(fā)送接收的外部運(yùn)作途徑分析

居住建筑的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)控制管理中心，不但需要對(duì)內(nèi)部各種電子儀器設(shè)備乃至建筑構(gòu)造部件進(jìn)行控制，接收來(lái)自它們的反饋，還需要儲(chǔ)存和處理海量的數(shù)據(jù)。最關(guān)鍵的是能夠與居住建筑小區(qū)的控制管理中心實(shí)施聯(lián)網(wǎng)，時(shí)刻發(fā)送與接收各種信息，并實(shí)現(xiàn)云計(jì)算功能，從而形成外部運(yùn)作的途徑。例如，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心還可以對(duì)外發(fā)送居住建筑中電能表以及水表的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程抄表，從而實(shí)現(xiàn)居住建筑與外部各種要素之間的網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)系。

物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心還可利用云系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和接收位于居住建筑外的停車場(chǎng)數(shù)據(jù)，確定哪里還有停車位，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)中的墻幕或顯示器顯示出來(lái)，方便業(yè)主出門后尋找車位。

6.2 居住建筑與城市管理部門交互

此外，城市居住建筑管理部門還可以接收來(lái)自居住建筑物聯(lián)網(wǎng)的非隱私部分的系統(tǒng)運(yùn)作信息。例如，儲(chǔ)存在物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中的空氣環(huán)境信息、地理環(huán)境信息、房屋結(jié)構(gòu)信息、地基基礎(chǔ)信息、溫度照度信息、地價(jià)房?jī)r(jià)信息、鄰近建筑信息等的非隱私可公開(kāi)的信息；還有市民對(duì)于城市各大管理部門的一些訴求，管理部門通過(guò)數(shù)據(jù)信息挖掘和處理計(jì)算，分析各居住建筑的運(yùn)行狀態(tài)以及各市民所想表達(dá)的訴求，并對(duì)市民以及居住建筑發(fā)送各種維護(hù)信息或者政策信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理居住建筑中發(fā)生的各種問(wèn)題。

通過(guò)這種大數(shù)據(jù)綜合分析處理，還可在城市規(guī)劃上形成建筑與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制。

6.3 在老年人居住建筑中的作用

面對(duì)老齡化越來(lái)越加劇的社會(huì)，人們還可以坐在家中，通過(guò)這種居住建筑中的物聯(lián)網(wǎng)，來(lái)召喚社區(qū)當(dāng)中的便捷服務(wù)及養(yǎng)老健康服務(wù)，這不但方便了群眾，也促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

而在具體的建筑設(shè)計(jì)中，則應(yīng)該強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品與系統(tǒng)的開(kāi)放性，使得智能建筑自動(dòng)化系統(tǒng)得以完善，從而滿足系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)信息共享的要求，讓居住建筑實(shí)現(xiàn)全面智能的自動(dòng)化[3]。

6.4 數(shù)碼產(chǎn)品與物聯(lián)網(wǎng)的相互通信

今后，甚至可以讓手機(jī)或平板電腦與家中的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兼容與信息共享。這樣，人們就可以使用手機(jī)或平板電腦，來(lái)監(jiān)測(cè)和控制家中的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，監(jiān)控各種運(yùn)行數(shù)據(jù)狀態(tài)以及記錄信息，實(shí)時(shí)地用三維圖像的方式了解到各種建筑設(shè)備的狀態(tài)，甚至可以遠(yuǎn)程操控家中窗簾的打開(kāi)與關(guān)閉，設(shè)置人工手動(dòng)或者自動(dòng)。例如，在旅行的時(shí)候，可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)看到住宅內(nèi)的一切情況，配合物聯(lián)網(wǎng)對(duì)家中的設(shè)備進(jìn)行控制，這樣就建設(shè)了一套智能化的內(nèi)外協(xié)調(diào)的集成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了居住建筑的全局一體化綜合管理。更重要的是，這種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是可持續(xù)動(dòng)態(tài)的發(fā)展過(guò)程，也就是說(shuō)該系統(tǒng)可以滿足不斷擴(kuò)大的建筑設(shè)備要求。

7 三大運(yùn)作方法

7.1 使用條件判斷的運(yùn)作方法

從下例來(lái)看看這種使用條件判斷的運(yùn)作方法是如何實(shí)現(xiàn)的。在安裝有這種使用仿生學(xué)以及樹(shù)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的居住建筑中，如果火災(zāi)發(fā)生時(shí)，防火系統(tǒng)中那些帶著編碼坐標(biāo)的煙霧報(bào)警系統(tǒng)、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等感受器，探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線路，自動(dòng)地結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心的三維建筑信息模型，快速調(diào)動(dòng)位于居住建筑中的另外一些需要用到的效應(yīng)器。這些系統(tǒng)也是同樣帶有空間坐標(biāo)的，例如噴水系統(tǒng)、滅火劑系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制與反饋，迅速地根據(jù)三維空間坐標(biāo)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)系統(tǒng)下屬的風(fēng)機(jī)閥門，打開(kāi)距離火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)最近的噴水系統(tǒng)裝置；同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)控制中心也通過(guò)信息的發(fā)送與接收，連接到位于居住建筑外部的大系統(tǒng)，告知那些業(yè)主通知系統(tǒng)、鄰居通知系統(tǒng)、消防局通知系統(tǒng)等。

但是，要知道的是，連接并不等于必須觸發(fā)，因?yàn)槊恳粋€(gè)系統(tǒng)的觸發(fā)，都需要在物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心的軟件系統(tǒng)中，分析觸發(fā)這些系統(tǒng)的條件，這就被稱之為條件的判斷。

那么，應(yīng)該如何進(jìn)行條件的判斷？當(dāng)火情發(fā)生后，物聯(lián)網(wǎng)的控制管理中心，將會(huì)時(shí)刻通過(guò)煙霧報(bào)警系統(tǒng)、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等感受器，監(jiān)測(cè)火勢(shì)是否已得到控制，以決定是否還需要觸發(fā)消防局通知系統(tǒng)。如果火勢(shì)變小的話，則繼續(xù)使用噴水系統(tǒng)和滅火劑系統(tǒng)就可以了，而不再需要通知消防局了，這就是條件判斷典型例子。

7.2 使用邏輯先后次序判斷的運(yùn)作方法

僅僅使用條件判斷是不夠的，還需要進(jìn)行邏輯先后次序的判斷分析。這些大系統(tǒng)，還可以繼續(xù)被分成一些小系統(tǒng)。比如，業(yè)主通知系統(tǒng)可以進(jìn)一步分為數(shù)據(jù)圖像傳輸系統(tǒng)、聲音傳輸系統(tǒng)等，把數(shù)據(jù)圖像聲音等信息通過(guò)IPAD或手機(jī)等設(shè)備發(fā)送給業(yè)主；電力系統(tǒng)也可以進(jìn)一步分為后備UPS電源系統(tǒng)、應(yīng)急斷電系統(tǒng)等，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心，可以先啟動(dòng)后備的UPS電源系統(tǒng)，以給物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心提供足夠的電力，然后啟動(dòng)斷電系統(tǒng)的操作，以斷掉連接外部的220V市電。這就保證了物聯(lián)網(wǎng)的正常運(yùn)行，同時(shí)也防止火勢(shì)所造成的嚴(yán)重破壞，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了智能自動(dòng)化。要實(shí)現(xiàn)這種建筑智能自動(dòng)化，就需要在軟件程序算法上設(shè)計(jì)一系列的條件以及邏輯先后次序分析體系。

圖3　物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心在建筑節(jié)能中的控制

7.3 使用緊急保險(xiǎn)措施的運(yùn)作方法

可見(jiàn)，這種策略的物聯(lián)網(wǎng)在居住建筑當(dāng)中的運(yùn)作方法，是使用一種類似仿生學(xué)以及樹(shù)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)模式的，同時(shí)也是與BIM這個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑模型互相結(jié)合起來(lái)的。

不過(guò)，如果這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中的某個(gè)部位發(fā)生故障的話，那就要啟動(dòng)緊急的保險(xiǎn)措施。首先是在數(shù)據(jù)庫(kù)中生成檢測(cè)記錄以及維修記錄，發(fā)出警報(bào)，并啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)生故障的那個(gè)部位本身自帶的一套備用程序，然后采取自帶的緊急措施，以防止造成嚴(yán)重后果。

8 在居住建筑節(jié)能方面的運(yùn)用舉例

如前所述，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心的三維建筑信息模型，早已包含居住建筑所有關(guān)于建筑節(jié)能的各種設(shè)備空間坐標(biāo)，每種設(shè)備也用獨(dú)特編碼來(lái)代表，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)還包含設(shè)備相關(guān)信息。

比如，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，這個(gè)居住建筑的光強(qiáng)度感受系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，其中，分布了許多位于不同空間坐標(biāo)位置的小系統(tǒng)，而小系統(tǒng)的坐標(biāo)位置，也已經(jīng)在虛擬現(xiàn)實(shí)的建筑信息模型中提前設(shè)定好了?，F(xiàn)在，當(dāng)某個(gè)空間坐標(biāo)位置的光傳感器的這個(gè)小系統(tǒng)，感受到室外太陽(yáng)光強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，將會(huì)把光強(qiáng)度信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后通過(guò)光感受大系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)送達(dá)物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心。

首先，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心按照建筑信息模型中的空間坐標(biāo)去處理數(shù)據(jù)，然后開(kāi)始觸發(fā)位于建筑信息模型中其他坐標(biāo)位置的大系統(tǒng)：好比如是玻璃幕墻這個(gè)大系統(tǒng)，內(nèi)里包含了不同區(qū)域玻璃幕墻的小系統(tǒng)，被物聯(lián)網(wǎng)控制中心根據(jù)空間坐標(biāo)時(shí)刻監(jiān)控著，且可以讓某一塊或某個(gè)區(qū)域的中空玻璃幕墻里面的液體濃度發(fā)生變化，或是改變某一塊或某個(gè)區(qū)域智能玻璃幕墻的顏色，或玻璃幕墻的透明度。可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)控制中心能夠時(shí)刻控制這些玻璃幕墻，從而改變被太陽(yáng)光透射的程度，對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的照度進(jìn)行自行的智能化調(diào)節(jié)。如圖3所示。

除了玻璃幕墻這個(gè)大系統(tǒng)外，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心還可以同時(shí)觸發(fā)控制屋面太陽(yáng)能電池板的大系統(tǒng)，并進(jìn)一步控制太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)向小系統(tǒng)，時(shí)刻根據(jù)太陽(yáng)的角度，控制電池板的轉(zhuǎn)向，以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光能量的最大捕捉，最大程度地智能化提高光伏發(fā)電的效率。

物聯(lián)網(wǎng)控制中心還可以根據(jù)三維建筑信息模型BIM中那些帶編碼及坐標(biāo)的光照度和強(qiáng)度傳感器傳來(lái)的信息，進(jìn)一步觸發(fā)控制室內(nèi)照明設(shè)備的大系統(tǒng)，控制室內(nèi)不同區(qū)域燈具的啟閉與照度，來(lái)達(dá)到建筑節(jié)能的目的。例如，在太陽(yáng)光線較為強(qiáng)烈的地方，燈光可以暗一些，并且調(diào)節(jié)到一種對(duì)人眼睛最好的平衡狀態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)控制中心還可根據(jù)三維建筑信息模型中那些帶坐標(biāo)的光照度和強(qiáng)度傳感器等傳來(lái)的信息，通過(guò)分析和計(jì)算，同時(shí)觸發(fā)控制外立面遮陽(yáng)擋板的大系統(tǒng)，從而自動(dòng)控制居住建筑不同部位遮陽(yáng)擋板的啟閉與旋轉(zhuǎn)角度，并自動(dòng)地與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)，合理地找出一個(gè)最舒適而且最節(jié)能的最佳平衡點(diǎn)。這種最佳平衡點(diǎn)對(duì)居住建筑來(lái)說(shuō)意義重大，可充分實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心不但可控制各種建筑構(gòu)造部件及建筑設(shè)施，還可以時(shí)刻監(jiān)視居住建筑中的各種參數(shù)狀態(tài)，并根據(jù)條件和邏輯先后次序觸發(fā)各種事件，控制其他的大系統(tǒng)或者小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑中的各種大系統(tǒng)以及小系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能[4]。

9 在太陽(yáng)能技術(shù)方面的應(yīng)用舉例

要讓太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用在居住建筑的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，首先需要在居住建筑的周圍布置各種各樣的傳感器，這些傳感器不但存在于真實(shí)的世界中，同時(shí)也被虛擬設(shè)定在建筑信息模型BIM中，并且是使用編碼表示的，這是一種虛擬現(xiàn)實(shí)VR的技術(shù)，然后這些同時(shí)存在于真實(shí)和虛擬世界的傳感器，就可以連接到物聯(lián)網(wǎng)控制中心里面，從而實(shí)現(xiàn)全方位的智能化控制。

由此可見(jiàn)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的計(jì)算模擬與信息反饋系統(tǒng)，分布在建筑周圍的太陽(yáng)能熱壓、風(fēng)力及風(fēng)向傳感器，采集到風(fēng)力強(qiáng)度和角度的變化后，就會(huì)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸進(jìn)帶有建筑信息模型的物聯(lián)網(wǎng)控制中心里?？刂浦行母鶕?jù)居住建筑信息模型各個(gè)方位傳感器所接收到的太陽(yáng)能熱壓、風(fēng)力強(qiáng)度和角度等信息進(jìn)行計(jì)算分析，然后進(jìn)一步實(shí)時(shí)地控制室外導(dǎo)風(fēng)板、導(dǎo)風(fēng)筒及智能光伏捕風(fēng)器，實(shí)施角度上的全方位調(diào)節(jié)，從而確保通風(fēng)效率的最大化，增加系統(tǒng)運(yùn)行的可靠度和性能，讓建筑可根據(jù)變化多端的氣候環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)。

10 居住建筑的物聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題

安全問(wèn)題非常關(guān)鍵，要防止黑客的攻擊，控制數(shù)據(jù)信息的訪問(wèn)權(quán)限是非常重要的；同時(shí)，為自己的居住建筑物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置足夠的加密措施也是非常必要的，這樣可保證居住建筑網(wǎng)絡(luò)的私密性。

此外物聯(lián)網(wǎng)的安全，也與居住建筑本身的高效安全的物聯(lián)網(wǎng)防火墻有關(guān)，我們必須注意修復(fù)物聯(lián)網(wǎng)中各種各樣的漏洞，以保證居住建筑中物聯(lián)網(wǎng)的私密性。

11 展望未來(lái)

11.1 高效配合建筑信息模型

展望未來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)控制管理中心還要懂得配合三維建筑信息模型來(lái)收集與分析數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測(cè)建筑的能耗、結(jié)構(gòu)健康、日照環(huán)境、地震監(jiān)測(cè)、空氣環(huán)境等數(shù)據(jù)，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)性分析，并努力尋找出各種大系統(tǒng)或小系統(tǒng)間的節(jié)能平衡點(diǎn)，不斷地自我學(xué)習(xí)及完善[5]。

11.2 連接到城市信息模型中

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，提升建筑管理智能化水平，建設(shè)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主要特征的智慧城市，已成為我國(guó)重要的城市發(fā)展戰(zhàn)略之一[6]。展望未來(lái)，居住建筑的物聯(lián)網(wǎng)還需要連接到智慧城市的大數(shù)據(jù)云計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)以及城市信息模型CIM中，讓智能城市中的物聯(lián)網(wǎng)大系統(tǒng)能夠時(shí)刻分析處理不同區(qū)域的建筑環(huán)境信息，進(jìn)而對(duì)個(gè)別單獨(dú)的居住建筑作出反饋，為居住建筑提供維護(hù)服務(wù)，對(duì)推動(dòng)城市的信息化和智慧化，具有非常重要的意義。

11.3 應(yīng)用于人類開(kāi)發(fā)太空居住建筑中

日后，這種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以應(yīng)用于太空的居住建筑當(dāng)中去，從而建立一座可持續(xù)發(fā)展的全面實(shí)現(xiàn)自給自足的智能化太空建筑，此外，還能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的智能自動(dòng)化操控，從而實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)產(chǎn)生人工重力，因?yàn)樗械慕ㄖO(shè)備以及建筑細(xì)部構(gòu)造都整合到物聯(lián)網(wǎng)中去了[7]。

12 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)這種使用仿生學(xué)、樹(shù)狀神經(jīng)結(jié)構(gòu)以及建筑信息模型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，配合上數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以及建筑信息模型，采用基于控制與反饋的內(nèi)部運(yùn)作途徑及發(fā)送與接收的外部運(yùn)作途徑，使用條件判斷、邏輯先后次序判斷和緊急保險(xiǎn)措施的運(yùn)作方法，讓居住建筑當(dāng)中各個(gè)位置的各類傳感器都可以發(fā)揮出各自最大的威力，大大提高了居住建筑的舒適性、安全性、有效性以及建筑節(jié)能的效果，讓先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)充分發(fā)揮了其前所未有的威力。

當(dāng)前，我國(guó)居住建筑智能化水平依然相當(dāng)落后，采用這種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將把居住建筑整合成一個(gè)帶有呼吸的內(nèi)外協(xié)調(diào)的人機(jī)交互的智能生命體，為人們提供快捷通信，安全舒適，信息靈通及生活方便的服務(wù)。望日后能夠制定相關(guān)規(guī)劃，拓展物聯(lián)網(wǎng)在居住建筑中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2]王海濤.智能建筑中樓宇自動(dòng)化設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè),2015,14(6):30-32.

[3]高建華.胡振宇.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2013,44(2):136-137.

[4]蘇會(huì)衛(wèi).何原榮.聶菁.張念.基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色建筑在城市碳減排的應(yīng)用研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2014,23(6):88-94.

[5]咼丹.楊曉華.蘇本良.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代建筑行業(yè)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2011,37(26):255-256.

[6]何愉舟.韓傳峰.基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的智能建筑健康信息服務(wù)管理系統(tǒng)構(gòu)建[J].建筑經(jīng)濟(jì),2015,36(5):101-106.

[7]李景明.關(guān)志業(yè).太空建筑的人居環(huán)境探索[J].山西建筑,2016,42(3):21-22.

The Application Strategy, Approach and Method of the Internet of Things in Residential Buildings

LI Jing-ming, YU Shao-qiao

(College of Architecture and Urban Planning, Guangzhou University)

【Abstract】Networking is the important development direction of the information technology. This paper is based on Bionics, tree neural structure and building information modeling technology of the Internet of things, through the formation of this mode of networking system that use the comprehensive management of large data, not only can monitor or control the various electronic instruments and equipment in the residential buildings, but also can achieve maximum energy efficiency of the residential buildings. It is helpful to improve people’s living quality, it has important significance to energy saving and emission reduction and low carbon consumption.

【Keywords】networking; information technology; architectural design; residential building; building energy efficiency; equipment