冀沛然

(四川大學(xué)電子信息學(xué)院，四川成都 610000)

1 背景

你工作在外，可以隨時(shí)獲知住宅環(huán)境情況及各種電器設(shè)備情況，下班回家前，用手機(jī)發(fā)送一條指令，就能控制家中的電飯煲開(kāi)始煮飯，室內(nèi)的空調(diào)調(diào)節(jié)到舒適的溫度;當(dāng)您做飯或者沐浴時(shí)，房間會(huì)自動(dòng)播放優(yōu)雅的音樂(lè)等等，這樣的生活是多么的愜意。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人民生活居住水平的提高，對(duì)建筑物的智能化需求越來(lái)越高，智能建筑將成為下一代建筑發(fā)展的方向。

2 智能建筑的發(fā)展

智能建筑的概念誕生于20世紀(jì)的美國(guó)，第一幢智能大廈于1984年1月在美國(guó)哈特福德(Hartford)建成以后，全世界許多國(guó)家紛紛效仿，中國(guó)從20世紀(jì)90年代才逐步起步。智能建筑在傳統(tǒng)建筑物的基礎(chǔ)上，增加了設(shè)施控制管理系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)及公共安全系統(tǒng)等，為住戶提供了交互式體驗(yàn)，全面實(shí)現(xiàn)了通信系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)以及住宅內(nèi)各種設(shè)備管理的自動(dòng)化，大大提升了建筑物的舒適度、安全性、便捷性及節(jié)能環(huán)保能力。在理性空間構(gòu)架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上更體現(xiàn)著設(shè)計(jì)師的感性情懷。智能建筑的誕生被稱為建筑歷史上的又一里程碑，足以與文藝復(fù)興時(shí)期的帶有強(qiáng)烈人文主義精神的藝術(shù)建筑設(shè)計(jì)相媲美。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助推智能建筑的應(yīng)用普及

在智能建筑中，把相關(guān)建筑實(shí)施及住戶電器設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)行信息管控很大程度上依賴物流網(wǎng)技術(shù)。而隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的推進(jìn)，作為五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得以迅猛發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，使得建筑物(特別是住宅建筑)可以方便地利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，滿足人們?cè)谑孢m的基礎(chǔ)上對(duì)建筑智能化、高效化、便捷性、節(jié)能環(huán)保等精神方面的需求，使住宅智能建筑的發(fā)展普及成為可能。

建筑物在傳統(tǒng)的總線系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息應(yīng)用系統(tǒng)形成的智能住宅可滿足客戶對(duì)生活過(guò)程監(jiān)控、調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和測(cè)量、遠(yuǎn)程診斷等方面的信息化需求。

我們將智能建筑信息應(yīng)用系統(tǒng)分成三層:1)傳感層，主要是識(shí)別物體，采集信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的識(shí)別;2)傳輸層，通過(guò)現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算，通過(guò)綜合信息平臺(tái)接收、處理、反饋并應(yīng)用信息;3)應(yīng)用層，即應(yīng)用系統(tǒng)的控制端，可基于現(xiàn)有的手機(jī)、PC等終端進(jìn)行，見(jiàn)圖1。

4 智能建筑信息系統(tǒng)解決方案

智能建筑信息系統(tǒng)部署在建筑物所在地，除了前端的應(yīng)用功能，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建筑物生活設(shè)施的相關(guān)管理，包括:終端機(jī)具管理、發(fā)卡管理、門(mén)禁管理、消費(fèi)管理、車庫(kù)管理等;同時(shí)提供內(nèi)部用戶管理、系統(tǒng)管理。

智能建筑信息系統(tǒng)構(gòu)成主要分為兩個(gè)部分:系統(tǒng)平臺(tái)和子系統(tǒng)功能模塊。

4.1 智能建筑信息系統(tǒng)平臺(tái)

系統(tǒng)平臺(tái)建立起整套智能建筑信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和卡務(wù)中心，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)住戶和卡的統(tǒng)一集中管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類數(shù)據(jù)信息的采集、匯總、統(tǒng)計(jì)、備份等，以保障數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。平臺(tái)的建設(shè)需要安裝系統(tǒng)服務(wù)器，部署數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用軟件，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與各子系統(tǒng)工作站進(jìn)行通信，支持TCP/IP，485等類型協(xié)議。

主要實(shí)現(xiàn)以下功能:

1)數(shù)據(jù)庫(kù)管理，包括數(shù)據(jù)庫(kù)搭建、數(shù)據(jù)維護(hù)、定期備份等。2)人員、卡片、設(shè)備的信息統(tǒng)一管理。包括開(kāi)戶、銷戶、開(kāi)卡、銷卡、充值、消費(fèi)、變更等各類信息，都將由平臺(tái)統(tǒng)一記錄和管理。3)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、采集、匯總。4)歷史數(shù)據(jù)查詢。

4.2 智能建筑信息子系統(tǒng)

子系統(tǒng)功能模塊是實(shí)現(xiàn)建筑智能化的主要部分，主要子系統(tǒng)及可實(shí)現(xiàn)的功能有:

1)消費(fèi)功能。消費(fèi)功能主要是指用戶持有指定RF-SIM卡的設(shè)備，在區(qū)域內(nèi)部消費(fèi)場(chǎng)所進(jìn)行刷卡消費(fèi)、刷卡購(gòu)物等，實(shí)現(xiàn)智能物業(yè)費(fèi)等相關(guān)費(fèi)用結(jié)算、消費(fèi)。

2)門(mén)禁功能。門(mén)禁功能主要是指用戶持插有指定RF-SIM卡的設(shè)備，在區(qū)域內(nèi)部設(shè)有門(mén)禁的場(chǎng)所出入時(shí)，可刷卡進(jìn)出。部署機(jī)具可自動(dòng)感知用戶信息，經(jīng)過(guò)甄別后開(kāi)門(mén)放行。功能包括成員門(mén)禁應(yīng)用授權(quán)方式、門(mén)禁刷卡方式、門(mén)禁的刷卡鑒權(quán)方式、門(mén)禁的時(shí)段控制、防遣返功能、防尾隨功能、系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)、讀卡器防撬功能、控制器非法打開(kāi)檢測(cè)功能等內(nèi)容。

3)控電管理功能。控電管理子系統(tǒng)通過(guò)采用預(yù)收費(fèi)的管理模式，摒棄了傳統(tǒng)的人工抄表、收繳電費(fèi)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)住戶的用電智能化管理。用戶持插有指定RF-SIM卡的設(shè)備，通過(guò)自助購(gòu)電設(shè)備進(jìn)行購(gòu)電，并刷卡結(jié)算，所購(gòu)電量將自動(dòng)下傳到其指定的電表上。

4)用水管理功能。用水管理子系統(tǒng)通過(guò)采用預(yù)收費(fèi)的管理模式實(shí)現(xiàn)冷、熱水的控制管理，實(shí)現(xiàn)方式類似于控電管理子系統(tǒng)。

5)燃?xì)?煤氣、天然氣)管理功能。燃?xì)?煤氣、天然氣)管理子系統(tǒng)通過(guò)采用預(yù)收費(fèi)的管理模式實(shí)現(xiàn)燃?xì)?煤氣、天然氣)的控制管理，實(shí)現(xiàn)方式類似于控電管理子系統(tǒng)。

6)無(wú)障礙通道。無(wú)障礙通道系統(tǒng)將無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(即RFID技術(shù))、紅外傳感技術(shù)應(yīng)用到管理區(qū)域的開(kāi)放式門(mén)禁管理中，成功的解決了完全依賴保安人員進(jìn)行區(qū)域大門(mén)管理的現(xiàn)象，極大地提高了社區(qū)人員管理的智能化、人性化、安全化、信息化程度。

7)智慧車庫(kù)管理。住戶通過(guò)刷RFID感應(yīng)卡，控制存、取車及出入門(mén)，通過(guò)用戶持有指定RF-SIM卡的設(shè)備在車庫(kù)入口處，感應(yīng)POS機(jī)，使升降扛升起，進(jìn)入車庫(kù)停車;出車庫(kù)時(shí)，通過(guò)刷卡，收取費(fèi)用或身份識(shí)別。

8)智慧通知管理。適時(shí)、方便地修改相關(guān)社區(qū)通知事項(xiàng)，并可控制以文本或聲音、圖像、視頻等方式下發(fā)到樓宇顯示屏或PUSH到住戶指定的手機(jī)，實(shí)現(xiàn)事項(xiàng)的廣播與通知。

9)住宅設(shè)備管理。將住戶的各種電器設(shè)備(燈、熱水器、電動(dòng)窗簾、飲水機(jī)、電飯鍋、空調(diào)、音響、電視等)進(jìn)行信息收集，統(tǒng)一管理。通過(guò)手機(jī)、集中遙控器、單片機(jī)電腦中控等物聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種電器設(shè)備的本地遙控控制、遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制、集中控制等功能。

5 智能建筑的應(yīng)用思考

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟加快了智能建筑的推廣應(yīng)用，但現(xiàn)代智能建筑想要盡快走入尋常百姓家，還面臨著成本控制、住戶需求分析、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下的個(gè)性化實(shí)現(xiàn)和交互式開(kāi)放功能結(jié)構(gòu)的完善等難題。智能建筑的設(shè)計(jì)與建造，不再單單是建筑師能完成的工作，而需要協(xié)調(diào)電子信息、材料科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)甚至是心理學(xué)等各方面人才的分工。但不能否認(rèn)的是智能建筑已經(jīng)成為目前建筑領(lǐng)域的主要流派，并且會(huì)有越來(lái)越多的建筑師致力于智能建筑的設(shè)計(jì)與研究。在我看來(lái)，目前制約智能建筑廣泛應(yīng)用的主要因素之一就是如何簡(jiǎn)化相關(guān)操作，做到房屋智能的同時(shí)操作“傻瓜”化。在這一點(diǎn)上除積極應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)外，還可以向目前的高端智能手機(jī)取經(jīng)。例如，室內(nèi)溫度控制，電器開(kāi)關(guān)，影音設(shè)備遙控等方面可以采用觸摸屏技術(shù)，使得所見(jiàn)即所得;系統(tǒng)總線加入語(yǔ)音操控技術(shù)，從形式上的人屋交流上升到實(shí)際意義的人屋交流等等。采用這些技術(shù)的原因是其發(fā)展已經(jīng)較為成熟，成本日趨減少，而作為智能建筑的目標(biāo)客戶群對(duì)這些技術(shù)已經(jīng)有了熟練掌握。相信這些技術(shù)的使用會(huì)進(jìn)一步降低智能房屋的操作難度，加大其可接受度，為智能建筑的應(yīng)用推廣打下良好的基礎(chǔ)。