尤天生

廣西電子高級技工學校 廣西 南寧 530031

在房地建筑產業(yè)中，標桿樓盤炙手可熱，全智能化樓宇成為新時尚，房企紛紛將物聯(lián)網融入智能樓宇。規(guī)模巨大的建筑業(yè)、需要引入互聯(lián)網思維，來管理能耗和排放、控制復雜性強的樓宇，互聯(lián)網衍生的物聯(lián)網技術、大數(shù)據(jù)分析處理技術、云平臺計算等技術的發(fā)展，為樓宇行業(yè)邁上新臺階提供新的發(fā)展契機[1]。因此，在5G技術不斷發(fā)展，物聯(lián)網技術不斷研發(fā)應用的大背景下，基于物聯(lián)網技術進行智能樓宇建設就成為未來研究的重要內容。

1 物聯(lián)網技術概述

物聯(lián)網技術主要指的是通過智能化感知設備來進行有關信息數(shù)據(jù)的獲取，然后根據(jù)有關指令，將對應的數(shù)據(jù)實施分析、傳輸，能夠達成整個過程當中物與物、人與物的高效信息交流。從物聯(lián)網技術發(fā)展動態(tài)來看，技術本身的組成相對較為復雜，同時物聯(lián)網形式較為多元，現(xiàn)階段能夠根據(jù)需求劃分為感知層、網絡層、應用層這幾個方面[2]。感知層是通過多個智能設備、信息傳遞車陂共同構成；網絡層則是依靠衛(wèi)星通信技術、互聯(lián)網、移動互聯(lián)網等技術來獲取傳遞信息；應用層主要是對多個平臺的設備進行對接，將整合物聯(lián)網系統(tǒng)串聯(lián)起來，分別根據(jù)用戶需求，設置不同的功能模塊、權限差異，以此來提供差異化的服務[3]。

2 物聯(lián)網環(huán)境背景下智能樓宇特征

隨著我國經濟多元化發(fā)展，城市建設也呈現(xiàn)多樣化，而居住在城市中的人民對辦公樓宇、住宅小區(qū)需求，由單一的模式轉為智能化和網絡化模式。物聯(lián)網技術的誕生，推動了智能樓宇發(fā)展，智能樓宇在物聯(lián)網技術環(huán)境下呈現(xiàn)出七大特征，分別為：智能化、信息化、可視化、人性化、簡易化、節(jié)能化、高度集成化。具體來說，這些特征主要包含以下內容。

2.1 智能化

作為作用對象的樓宇、住宅小區(qū)，在其內部布設智能控制芯片，使其控制性能發(fā)生質的飛躍，靜止的建筑設備結構轉變?yōu)橹悄苓\動控制設備工具，產生對樓宇、住宅小區(qū)感知，接收信息，并對信息進行簡單變換處理，作出控制動作，使得其更加智能能化。

2.2 信息化

與傳統(tǒng)的獨立封閉式的樓宇智能化系統(tǒng)相比，基于物聯(lián)網技術下的現(xiàn)代樓宇，充分發(fā)揮物聯(lián)網無限擴展性和連通性的基本特點，采用物聯(lián)網整體架構模式，采用云計算技術一體式管理和控制，對信息交換提供全方位服務，幫助用戶在樓宇內進行內外信息交流，實現(xiàn)樓宇信息交互功能。

2.3 可視化

通過已布設在樓宇中的各類網絡傳感器、視覺傳感器等敏感傳感器件感知、識別和成像，把所獲得的信息傳輸?shù)綐怯钚畔⒖刂浦行?，中心采用可視及處理信息，將不可見狀態(tài)數(shù)據(jù)轉為可視化的形式，清晰明了地呈現(xiàn)給用戶，讓用戶直觀感受到樓宇內部各單元運轉狀態(tài)。

2.4 人性化

隨著人們對日產生活設施設備要求操作性能提高，人機交互功能日漸簡化，即人的主觀能動適應性。重視人與樓宇環(huán)境的協(xié)調，是用戶能隨時、隨地、隨心對樓宇內的生活和工作環(huán)境進行控制，實現(xiàn)主動性動作響應，同時樓宇用戶通過學習，對智能設備開發(fā)模塊或更新模塊程序或修改部分開源程序，實現(xiàn)智能化的故障自修復、新功能擴展，符合人們需求。

2.5 簡易化

智能樓宇的簡易化即為樓宇建設工程更加簡易。物聯(lián)網采用目前最為廣泛使用、成熟度高的互聯(lián)網技術，其底層連接方式靈活多樣，只要各個智能設備開發(fā)公司遵守互聯(lián)網技術標準接口技術，就可以實現(xiàn)樓宇設施設備互聯(lián)互通，終端用戶就能享受到各種智能樓宇的便利，讓生活更加舒適，人與環(huán)境更加和諧。

2.6 節(jié)能化

目前對建筑等級不斷提高，樓宇中各種新設備的數(shù)量也有所增加，實現(xiàn)互聯(lián)互通之后，能源互聯(lián)網使能源消耗、碳排放指標和生活需求皆可轉化成數(shù)據(jù)，通過收集、整理、挖掘這些運行數(shù)據(jù)，應用大數(shù)據(jù)分析，分別對電、水、油、氣等能源的使用計算，了解用戶對不同的能源使用情況需求，及時進行能源有效分配，實現(xiàn)對能源的高效管理，減少能源消耗，有效提高節(jié)能效果。

2.7 高度集成化

物聯(lián)網技術是互聯(lián)網計算模式拓展技術，系統(tǒng)集成公司按照標準協(xié)議提供接口技術，開放集成其他應用功能，通過物聯(lián)網形態(tài)化，把智能建筑中照明、安防、暖通、消防、通信網絡系統(tǒng)等子系統(tǒng)，集成到同一平臺上進行統(tǒng)一監(jiān)控管理，實現(xiàn)各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)相互間分享，信息資源有效高度集成，便于樓宇用戶管理[4]。

3 物聯(lián)網環(huán)境背景下的智能樓宇發(fā)展趨勢的三大主流技術

樓宇越來越智能化，控制設備越來越多，人機交互界面不斷優(yōu)化，系統(tǒng)升級平穩(wěn)，促進樓宇智能化快速發(fā)展。在物聯(lián)網環(huán)境背景下，樓宇智能化對設備要求、網絡要求、控制要求，能耗問題等方面提出新要求，當前樓宇智能化進程中，三維可視化技術、綠色節(jié)能技術和三網融合技術組成了智能樓宇發(fā)展三大主流技術[5]。

3.1 三維可視技術

智能樓宇的三維可視化管理平臺可以看成是智慧小區(qū)的縮影，智能樓宇三維可視化管理平臺結合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、人工智能等技術為社區(qū)管理提供一個可視化管理和決策平臺，促進智能樓宇的建設。智能樓宇三維可視化管理平臺是從樓宇的智能監(jiān)控入手，集視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、設備管理、門禁管理及工作人員位置等各種系統(tǒng)設備于一體，實現(xiàn)了樓宇的園區(qū)、建筑、室內外和設備的逐級可視化，節(jié)省大量用戶管理成本，從而提升數(shù)據(jù)輔助決策的效率。

在智能樓宇三維可視化管理平臺中，結合行業(yè)需求與用戶分析結果，還建立了三維場景仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)了樓宇的內外可視化，并提供隨時查詢、追蹤各管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)等功能。平臺將收集到的多種維度的數(shù)據(jù)信息匯集到統(tǒng)-的三維場景中，從而構建起樓宇管理的監(jiān)控、預警、診斷及分析一體化的可視化管理平臺，提高管理層的決策效率和決策的準確性、科學性。

3.2 綠色節(jié)能技術

節(jié)能減排是近幾年來國家政策要求，地方政府推行，房地產開發(fā)企業(yè)追隨的樓宇發(fā)展趨勢。綠色城市除在綠色植被有所增加之外，生活方式也響應綠色節(jié)能減排新風尚要求，這就決定各地區(qū)發(fā)展差別截然不同。在城市建設中，單一樓宇對可再生能源利用方面采用很多技術，但對能源利用轉化利用顯得集成化不高、專業(yè)化不強，經濟的可行性難以保證，效果不盡如人意。結合政策要求，城市的樓宇建設基礎設施應具備綠色節(jié)能且智能化的特征，在樓宇中產生的廢棄物綜合利用，能源歸集利用，通信與監(jiān)控管理等方面，通過節(jié)能減排、綠色環(huán)保生活新風尚方式，實現(xiàn)樓宇綠色節(jié)能，只有這樣的樓宇才是綠色智能樓宇。綠色城市的建設規(guī)劃則應該以綠色智能樓宇為目標，只有這樣才能通過綠色智能樓宇而實現(xiàn)整體的綠色城市的建設[6]。

3.3 三網融合技術

三網是指基于樓宇智能化過程中所涉及的數(shù)字通信網、電信網及廣播電視網。所謂智能建筑三網合一，就是在同一個網絡上實現(xiàn)音頻、數(shù)據(jù)和視頻的傳送，通俗的來說就是客戶端用戶可以在單一的網絡中實現(xiàn)打電話，辦公業(yè)務數(shù)據(jù)交流和視頻的瀏覽。智能樓宇三網合一的基本涵義，即表現(xiàn)為三網在技術上趨向一致，網絡層上可以實現(xiàn)互聯(lián)互通、業(yè)務層上相互滲透和交叉、應用層上趨向統(tǒng)一。三網合一使網絡層和業(yè)務層的業(yè)務界面模糊化，同時也使語音、數(shù)據(jù)和圖像的基本業(yè)務慢慢消失界限，逐漸統(tǒng)一化，向下一代的融合網絡演化推進。三網融合成為網絡發(fā)展新趨勢，必然引起各大通信網絡運營商為下一步網絡部署而競爭，競爭也由單一業(yè)務轉向綜合業(yè)務、甚至網絡空間全方位的競爭。站在發(fā)展大潮中，三網合一的不是三種網絡簡單疊加與延伸，而是有機結合三種網絡優(yōu)勢，產生新一代網絡。這一種網絡衍生促進樓宇更加智能化發(fā)展。

4 物聯(lián)網環(huán)境背景下的智能樓宇系統(tǒng)的組成

4.1 呈現(xiàn)物聯(lián)網的整體架構

智能樓宇控制系統(tǒng)采用傳感器和互聯(lián)網技術相結合，其最上層基于云計算技術，實現(xiàn)對樓宇整體管理和控制，呈現(xiàn)了物聯(lián)網的整體架構。

4.2 網絡傳感器組成系統(tǒng)的感知層

在樓宇中，布設各種類型的傳感器，如視頻所需的各類攝像頭、消防所需的煙霧燃氣探頭、安防紅外感應器，遠程抄表等，將這些傳感器全部將以網絡化結構形式組成樓宇“智慧化”大控制系統(tǒng)的傳感網絡，形成感知層。

4.3 傳輸媒介和IP功能控制器組成網絡層

樓宇在啟用前，完成智能化所需要的控制信息傳輸通道通，即信息綜合布線系統(tǒng)，樓宇智能化控制信息通過布線系統(tǒng)為傳輸媒介，按照物聯(lián)網標準的通信協(xié)議將感知層感知物化信號傳遞給控制系統(tǒng)的IP功能控制器，整個網絡層主要有信息布線系統(tǒng)和IP功能控制器組成。

4.4 集中管理與分散應用功能軟件組成應用層

樓宇智能化控制系統(tǒng)實行按照集中控制、分散應用的管理原則。在應用層上的功能軟件能夠集成在同一個人機交互管理界面，實現(xiàn)對不同IP功能軟件應用范圍和不同功能控制管理，極大方便樓宇用戶，豐富應用層內涵。

4.5 大容量云服務存儲系統(tǒng)

智能樓宇采用物聯(lián)網技術控制管理，產生大量歷史數(shù)據(jù)，包括能耗采集數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控、消防安防等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要存儲設備存儲，方便樓宇管理者調取使用，但樓宇的日常管理數(shù)據(jù)如日俱增，現(xiàn)場建筑容量級存儲設備難以滿足需求，故樓宇管理產生的數(shù)據(jù)將會逐步被上傳到網絡大容量“云服務”存儲系統(tǒng)，存儲備份，減輕樓宇安裝大量存儲設備的負擔。

4.6 云計算平臺

云計算平臺是實現(xiàn)樓宇的整體管控功能的核心部件，采用集散控制模式工作，先將樓宇內部各單元組的集散控制系統(tǒng)擴展延伸到整體樓宇的集散控制系統(tǒng)，把樓宇在感知層的傳感單元、應用層的IP功能控制功能控制軟件單元、現(xiàn)場的執(zhí)行單元和感知層的反饋單元聯(lián)動成一體，形成閉環(huán)控制大系統(tǒng)，實現(xiàn)對樓宇整體管理與控制。

5 物聯(lián)網環(huán)境背景下智能樓宇存在的問題

5.1 接口制式標準難統(tǒng)一

物聯(lián)網技術，屬于新興技術，還在不斷完善，但在完善過程遇到噬需解決的問題：接口技術標準化。目前在我國，各大設備運營商為了爭奪市場占有份額，各自為營，開發(fā)的設備產品沒有遵循接口標準技術，導致設備可移植性降低，置換性弱，無法保證用戶對樓宇智能化使用的便利性，在一定情況下影響設備開發(fā)商發(fā)展規(guī)模，也影響物聯(lián)網產業(yè)鏈的整合，阻礙樓宇智能化推進[7]。

5.2 控制核心技術不足

物聯(lián)網技術在發(fā)達國家快速發(fā)展，技術成熟，但在國內，由于起步較晚，研發(fā)效率較低，導致科技沒有及時跟上應用，在相關的控制核心技術領域與發(fā)達國家仍有極大的差距。例如我國能夠大規(guī)模生產射頻識別設備產品，但設備商只是關注產品的數(shù)量與質量，沒有對關鍵的射頻識別技術投入研究，關鍵核心技術弱化，尤其在超高頻技術方面，沒有屬于國產技術，難以推動樓宇智能國產化。

5.3 安全防范有隱患

在樓宇智能控制系統(tǒng)中，運用物聯(lián)網技術，潛在一定安全風險。物聯(lián)網經由各類物化信息傳感器，感知樓宇中信息，分析處理后的信息與互聯(lián)網連系，故它存在著與傳感器網絡、移動通信網絡和因特網同樣的安全防范問題。在數(shù)據(jù)采集額度上，其數(shù)據(jù)安全性、隱私問題、網絡認證、訪問控制、信息存儲及管理等問題，這些安全問題都與互聯(lián)網安全有著極其重要的關系，能否得到有效解決，關聯(lián)物聯(lián)網系統(tǒng)安全，樓宇智能化系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。

5.4 實時通信要求問題

物聯(lián)網環(huán)境背景下智能樓宇建設，對實時通信的要求非常高。具體來說，實時通信現(xiàn)階段主要是建立在分組交換技術的基礎之上，其正是當前互聯(lián)網與移動互聯(lián)網會面臨的問題，同時也是需要解決智能樓宇建設問題的重要內容?；谖锫?lián)網技術的智能樓宇，要想實現(xiàn)智能化管理的目標，就必須要總線通信技術在智能樓宇當中進行廣泛的普及應用，倘若實時通信無法滿足要求，則會導致智能樓宇的管理效率受到極大的負面影響[8]。所以，對于上述問題，未來需要推進互聯(lián)網、移動互聯(lián)網與核心網絡之間的有效整合，從而有效滿足物聯(lián)網對于實時通信方面的需求。

物聯(lián)網技術在世界信息技術產業(yè)中，引領信息產業(yè)走向新的經濟增長高度，其已被納入國家高新技術戰(zhàn)略。智能樓宇在近些年來得以較快發(fā)展，與物聯(lián)網技術結合存在必然聯(lián)系，智能樓宇的發(fā)展離不開物聯(lián)網技術，同時也推動物聯(lián)網技術進步。與此同時，因為各方面因素的影響，當前物聯(lián)網技術應用于智能樓宇還存在一定程度的問題，未來還需要進一步加大研究力度，致力于解決當前存在的問題，同時推進更多新興技術應用于智能樓宇建設，從而有效提升智能樓宇的自動化水平、智能化水平。