梁禹鵬

（北京曠視科技有限公司）

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)得到全球各個(gè)國(guó)家的重視，它必將是我國(guó)網(wǎng)絡(luò)的主要發(fā)展方向。而智能樓宇屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分支，也必然是未來(lái)建筑工程發(fā)展的一個(gè)主要方向。本文主要是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)以及智能樓宇技術(shù)發(fā)展開(kāi)展探討，構(gòu)思基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能樓宇系統(tǒng)架構(gòu)。

2 物聯(lián)網(wǎng)與智能樓宇概述

2.1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)Internet of Things(IoT)是國(guó)外學(xué)者在1999年研究射頻識(shí)別時(shí)提出的一個(gè)概念。在2005年，國(guó)家電信聯(lián)盟發(fā)布了相關(guān)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)，明確了國(guó)內(nèi)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念和意義。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要通過(guò)RFID紅外傳感器、GPS等前端設(shè)備，按照制定好的協(xié)議，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式將采集的數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行銜接，進(jìn)而有效進(jìn)行信息交換和通信，達(dá)到智能化識(shí)別、定位、跟蹤等目的。

此外，物聯(lián)網(wǎng)的核心以及基礎(chǔ)主要依賴(lài)于互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)可以分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。

1）感知層

主要應(yīng)用RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方式，通過(guò)傳感器對(duì)前端數(shù)據(jù)進(jìn)行收集工作。

2）網(wǎng)絡(luò)層

通過(guò)將傳感器技術(shù)與通信技術(shù)兩者進(jìn)行有效結(jié)合，將收集到的信息進(jìn)行可靠傳送，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廣泛的互聯(lián)功能。

3）應(yīng)用層

由各種應(yīng)用系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，方便用戶(hù)進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用。

2.2 智能樓宇概述

智能樓宇系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)集成的方式，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇各子系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)管以及信息管控，配置結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理，及對(duì)它們進(jìn)行最優(yōu)化組合，使建筑物具有安全、便利、高效、節(jié)能的特點(diǎn)。智能樓宇是一個(gè)交叉性學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、通信技術(shù)、建筑技術(shù)等。

智能樓宇系統(tǒng)包含樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)等，在每一個(gè)系統(tǒng)中又可以分為多個(gè)子系統(tǒng)。其中，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是最為重要的內(nèi)容，它能將樓宇中的空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視和管控。與此同時(shí)，需要注意的是，在整個(gè)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于所涉及的子系統(tǒng)較多，并且不同子系統(tǒng)對(duì)通信的標(biāo)準(zhǔn)也各不相同，且目前還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行約束，因此樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、維護(hù)性較差。隨著科技的進(jìn)步、技術(shù)的更新，智能樓宇系統(tǒng)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)解決一些常規(guī)的系統(tǒng)集成問(wèn)題和通信問(wèn)題，但是依舊很難為用戶(hù)提供高效、統(tǒng)一的控制平臺(tái)。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的未來(lái)智能樓宇系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)的主要作用是利用網(wǎng)絡(luò)把物與物相連，而智能樓宇則是物聯(lián)網(wǎng)中較為重要的一個(gè)領(lǐng)域。雖然我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還處于摸索階段，但是隨著移動(dòng)通信技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)的推廣應(yīng)用，我們可以發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將勢(shì)不可擋。

此外，智能樓宇系統(tǒng)從現(xiàn)有的以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕锫?lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。但是，我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步提升，在不久的將來(lái)，智能樓宇系統(tǒng)將會(huì)融入統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)體系中。

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

智能樓宇系統(tǒng)主要由多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行組成，并且以統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議聯(lián)通。首先，該協(xié)議中需要通過(guò)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)的方式，將智能樓宇系統(tǒng)連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，不同樓層中的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)能夠通過(guò)光纖形成一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保證前后端設(shè)備的通信暢通。接著，物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議還需保障各個(gè)子系統(tǒng)中的不同監(jiān)控信息能夠匯聚到統(tǒng)一管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用戶(hù)能夠通過(guò)統(tǒng)一管理平臺(tái)對(duì)整個(gè)樓宇進(jìn)行統(tǒng)一管理。最后，在智能樓宇中的所有數(shù)據(jù)都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)，不論是樓宇業(yè)主、入駐企業(yè)，還是后勤保障部門(mén)、物業(yè)管理部門(mén)等，都能在其相關(guān)授權(quán)的范圍內(nèi)，訪問(wèn)到所需要的信息。

3.2 典型應(yīng)用

3.2.1 智能安防

智能安防主要是將安全防范報(bào)警設(shè)備、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)等諸多信號(hào)全部整合在一起，使其能夠形成較為嚴(yán)密并且有效的樓宇安防系統(tǒng)。樓宇安全保衛(wèi)涵蓋樓宇內(nèi)部人員和樓宇基礎(chǔ)設(shè)施等多種元素，因此，如何集合所有相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，做出有效的保衛(wèi)樓宇安全和順利運(yùn)行的決策，樓宇管理部門(mén)需要最先進(jìn)、創(chuàng)新的多層次安全監(jiān)控和管理情報(bào)系統(tǒng)。

3.2.2 智慧樓宇智能安防系統(tǒng)

該系統(tǒng)的核心是通過(guò)創(chuàng)建樓宇智能解決方案，使樓宇主管部門(mén)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地掌握數(shù)據(jù)，建設(shè)先進(jìn)的樓宇安全集成系統(tǒng)。智能安防系統(tǒng)需要融合不同類(lèi)型的實(shí)時(shí)傳感器和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，以適應(yīng)各種環(huán)境條件，在各種模式下運(yùn)行，為所有的使用者和相關(guān)方提供實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息和決策操作平臺(tái)。

1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控是安全防范的核心，主要是對(duì)各區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的在于防盜、防范意外和人身侵害，起到管理威懾作用，防患于未然。此外，從現(xiàn)代化管理的角度出發(fā)，監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)安全防范的同時(shí)，也能在管理方面發(fā)揮作用。監(jiān)控系統(tǒng)前端采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，監(jiān)控視頻通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議傳輸?shù)较鄳?yīng)的接入交換機(jī)，再由接入交換機(jī)將視頻輸出到專(zhuān)門(mén)為視頻監(jiān)控系統(tǒng)建立的安防網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行控制、傳輸、存儲(chǔ)。系統(tǒng)各監(jiān)控中心或監(jiān)控室通過(guò)視頻解碼器將數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)，通過(guò)解壓方式在工作站上顯示，并在數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)。

2）門(mén)禁系統(tǒng)

門(mén)禁系統(tǒng)和電梯系統(tǒng)都需應(yīng)用人臉識(shí)別或讀卡的方式來(lái)識(shí)別人員，并有效開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的電子門(mén)。當(dāng)人臉識(shí)別通過(guò)或持有合法智能卡的人員在進(jìn)入電梯后，整個(gè)電梯管理系統(tǒng)就需要對(duì)人員的權(quán)限進(jìn)行讀取，幫助持卡人按下所在樓層，并且管控持卡人的樓層權(quán)限，在一定程度上保障人們的安全。

3.2.3 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的建筑樓宇中，中央空調(diào)以及冷水機(jī)組等設(shè)備價(jià)格都比較昂貴，技術(shù)十分復(fù)雜，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需要專(zhuān)業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行管理和維護(hù)。在智能樓宇中，因?yàn)檫@些設(shè)備都接入到物聯(lián)網(wǎng)中，就可以通過(guò)遠(yuǎn)程托管、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警、工單自動(dòng)推送的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，這樣不僅能夠減少業(yè)務(wù)管理的負(fù)擔(dān)，也能保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)作。另外，在智能樓宇中，需在給水水泵、水閥、排污泵等重要設(shè)備上安裝傳感器，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行收集，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)上報(bào)相關(guān)部門(mén)進(jìn)行解決，保障設(shè)備的良好運(yùn)作。

能源管理系統(tǒng)將建筑物或建筑群內(nèi)的照明、空調(diào)、供熱、給排水等能源使用狀況進(jìn)行集中監(jiān)控、管理和分散控制的管理與控制系統(tǒng)。它由各個(gè)末端計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器和能耗數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)組成，整體系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

我們可以通過(guò)在不同樓宇位置中安裝RFID傳感器，了解樓宇中的人員數(shù)量和位置，開(kāi)啟照明系統(tǒng)，起到節(jié)能的作用。另外，在不同樓宇中安裝溫度感測(cè)設(shè)備，了解樓宇中的溫度情況，如果溫度較高，便可啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，按照實(shí)際需求調(diào)整不同出風(fēng)口的流量，以此達(dá)到能源節(jié)約的目的。

3.2.4 智能消防

對(duì)智能消防工作而言，消防部門(mén)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到現(xiàn)場(chǎng)的服務(wù)器，當(dāng)接收到智能樓宇中發(fā)出的火災(zāi)信息時(shí)，便能夠第一時(shí)間做出消防準(zhǔn)備。另外，統(tǒng)一管理平臺(tái)也能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中構(gòu)建出樓宇的三維模型，并且在模型中準(zhǔn)確標(biāo)注出各個(gè)火災(zāi)檢查傳感器的位置。做到發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以按照不同傳感器發(fā)出的信息找尋到火源，接著制定正確的滅火方案，保障人員疏散和開(kāi)展救援方案，使用有效的方式對(duì)火災(zāi)進(jìn)行管控，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

4 智能樓宇建設(shè)中存在的技術(shù)挑戰(zhàn)

4.1 網(wǎng)絡(luò)接入布線(xiàn)問(wèn)題

在網(wǎng)絡(luò)接入過(guò)程中，智能樓宇系統(tǒng)中末端的設(shè)備量比較大，主要是因?yàn)樵跇怯罱ㄖO(shè)計(jì)過(guò)程中，其各種設(shè)備分屬的系統(tǒng)不同，導(dǎo)致末端設(shè)備分布十分零散并且無(wú)規(guī)則，這就需要將所有的設(shè)備都連入物聯(lián)網(wǎng)中，勢(shì)必造成布線(xiàn)存在較大問(wèn)題。因此，對(duì)這種情況，可以通過(guò)采用無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)對(duì)其進(jìn)行解決，但是無(wú)線(xiàn)信號(hào)通過(guò)墻體會(huì)使信號(hào)強(qiáng)度大幅衰減，那么就需要對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，使其能夠較好地適應(yīng)智能樓宇網(wǎng)絡(luò)接入的標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 實(shí)時(shí)通信要求問(wèn)題

實(shí)時(shí)通信主要是基于分組交換技術(shù)，它既是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的軟肋，也是我們想要進(jìn)一步推動(dòng)智能樓宇建設(shè)過(guò)程中需要解決的問(wèn)題。智能樓宇主要對(duì)樓宇開(kāi)展自動(dòng)化管理，需要總線(xiàn)通信技術(shù)能夠在智能樓宇中廣泛應(yīng)用；如果不能進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，就不能保障智能樓宇的有效運(yùn)作。因此，在面對(duì)這種情況時(shí)，我們需要將5G核心網(wǎng)絡(luò)與IP互聯(lián)網(wǎng)兩者進(jìn)行融合統(tǒng)一，較好地解決物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)通信問(wèn)題。

4.3 信息安全以及隱私問(wèn)題

在智能樓宇的應(yīng)用中，許多信息都會(huì)涉及個(gè)人隱私以及商業(yè)機(jī)密，如果出現(xiàn)信息泄漏或惡意更改，都會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。信息安全問(wèn)題是目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究難點(diǎn)，想要解決這一問(wèn)題，就需要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從根本上保證物聯(lián)網(wǎng)中上傳的信息是安全的，以此減少信息泄露以及更改的情況。

5 結(jié)語(yǔ)

智能樓宇是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。雖然我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還處于摸索階段，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會(huì)得到更廣泛應(yīng)用，融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能樓宇性能也會(huì)得到提升。