摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步和社會的發(fā)展，智能建筑管理系統(tǒng)在現(xiàn)代城市建設(shè)中扮演著越來越重要的角色，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展也為智能建筑管理系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)提供廣闊的空間。文章從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能建筑管理系統(tǒng)簡述入手，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述、智能建筑管理系統(tǒng)的定義和基本原理，進(jìn)而探討了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑管理系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，并總結(jié)了其存在的問題及發(fā)展趨勢。文章旨在為互聯(lián)網(wǎng)及建筑領(lǐng)域的研究人員和實(shí)踐者提供參考和啟示，在未來的城市建設(shè)中發(fā)揮更加重要和廣泛的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能建筑；傳感；無線通信

中圖分類號：TP393" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來，隨著現(xiàn)代化城市的快速發(fā)展，人們?nèi)找孀非蟾哔|(zhì)量的生產(chǎn)生活條件。因此，智能建筑的裝修環(huán)境和智能化水平越來越受到人們的關(guān)注。智能建筑管理系統(tǒng)作為一種新型管理平臺，逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)及建筑領(lǐng)域的熱門話題。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，智能建筑管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了建筑建設(shè)和管理的高智能化、高可控化和高集成化。這一應(yīng)用體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)方面的重要性。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能建筑管理系統(tǒng)簡述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是依托于電子通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)所形成的產(chǎn)物，其核心是利用電子芯片實(shí)現(xiàn)物體與互聯(lián)網(wǎng)之間的連接，實(shí)現(xiàn)物體之間的聯(lián)動和信息交換［1］。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的功能和層次，人們將物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)分為3層，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層的主要功能是采集物理世界的數(shù)據(jù)，包括各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)，如溫度傳感器、濕度傳感器、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）標(biāo)簽與讀寫設(shè)備、攝像頭、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）等。感知層的數(shù)據(jù)來源主要有2種：一種是通過主動采集生成信息，比如傳感器、多媒體信息采集、GPS等；另一種是接受外部指令被動保存信息，比如RFID、IC卡識別技術(shù)、條形碼、二維碼技術(shù)等。網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺等組成，其主要功能是傳輸信息，負(fù)責(zé)將感知層獲得的數(shù)據(jù)安全高效地傳送至指定目的地。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。目前，綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等各個(gè)行業(yè)均有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入應(yīng)用。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越受到國家的重視，成為我國新興的計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)有傳感器、無線通信、數(shù)據(jù)處理和分析等［2］。在物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)中，傳感器主要進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)感知層面的傳感，負(fù)責(zé)收集環(huán)境和物體的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給終端設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的無線通信技術(shù)負(fù)責(zé)進(jìn)行設(shè)備之間的信息交換，完成數(shù)據(jù)的傳輸，常用的無線通信技術(shù)有Wi-Fi、藍(lán)牙、LoRa、5G等。應(yīng)用層會對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取有價(jià)值的信息，常見的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)有數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等。

1.2 智能建筑管理系統(tǒng)的定義和基本功能

智能建筑管理系統(tǒng)（Intelligent Building Management System，IBMS）是智能建筑的核心，是建筑資產(chǎn)管理和能源分析的數(shù)據(jù)源，是智能建筑設(shè)計(jì)向運(yùn)行和維護(hù)階段的延伸，是智慧城市的節(jié)點(diǎn)和分支，是建筑管理者和各種控制設(shè)備之間的通信橋梁。智能建筑管理系統(tǒng)包含多項(xiàng)子系統(tǒng)，如安防監(jiān)測系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、能效分析系統(tǒng)等。同時(shí)，智能建筑管理系統(tǒng)具有眾多內(nèi)置模塊，如用戶界面模塊、設(shè)備接口模塊、日志管理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊等。

智能建筑管理系統(tǒng)將各種雜亂無序的操作界面和數(shù)據(jù)接口統(tǒng)一起來，讓各個(gè)子系統(tǒng)之間彼此協(xié)調(diào)，使用戶能夠在一個(gè)平臺上對多種設(shè)備進(jìn)行操作和管理，簡化操作流程。該系統(tǒng)提高了建筑運(yùn)行效率，從而為用戶創(chuàng)造更大的價(jià)值。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑管理系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

2.1 智能安防監(jiān)測系統(tǒng)

在城市化快速發(fā)展的今天，建筑建設(shè)首先考慮的就是安全問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能安防監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性得到了顯著提升。

目前，智能安防監(jiān)測系統(tǒng)主要包括監(jiān)控管理、火災(zāi)報(bào)警、人員出入管理等功能。系統(tǒng)主要采用的傳感器技術(shù)是光纖光柵傳感和無線傳感。其中。光纖光柵傳感器能夠檢測周圍環(huán)境和物體在參數(shù)和性能上的變化。因此，工程師們會在智能建筑電力系統(tǒng)的關(guān)鍵位置上安裝光纖光柵傳感器。該傳感器可以對電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控，避免發(fā)生線路故障，保證建筑內(nèi)部的正常供電。同時(shí)，光纖光柵傳感器可以對建筑的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，幫助工程師分析建筑質(zhì)量問題及測試建筑物的安全性能。而火災(zāi)報(bào)警防控主要應(yīng)用的是無線傳感器，原因是無線傳感器的智能化高，需設(shè)置的節(jié)點(diǎn)少。因此，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，救援人員可以使用無線傳感器較快確定受災(zāi)人員位置，使救災(zāi)工作有效開展，進(jìn)而提高救災(zāi)效率。除此之外，智能安防監(jiān)測系統(tǒng)在人員出入管理方面也發(fā)揮著相應(yīng)的作用，例如：具有人員識別、防入侵報(bào)警等功能的門禁設(shè)施，可以高效化管理建筑出入，為建筑的安防提供多重保障。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建出的智能安防監(jiān)測系統(tǒng)可以顯著提高智能建筑區(qū)域的安全程度［3］。

2.2 智能家居系統(tǒng)

近年來，建筑行業(yè)正在不斷提升智能建筑的功能和質(zhì)量，為人們的生活提供更好的服務(wù)。因此，與人們生活息息相關(guān)的智能家居系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在一定層面上，物聯(lián)網(wǎng)中的無線通信技術(shù)是智能家居系統(tǒng)最重要的技術(shù)支撐之一［4］。

在系統(tǒng)使用過程中，智能家居系統(tǒng)會設(shè)置專用的網(wǎng)絡(luò)體系，設(shè)備可以通過通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)與終端的無線通信。目前，主流的無線通信協(xié)議有Wi-Fi、BLE mesh、ZigBee等。其中，在智能家居系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛的是ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，原因是ZigBee的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能耗小、成本低，同時(shí)能適用于智能家居設(shè)備內(nèi)部的小空間環(huán)境。在這個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)體系中，人們可以將智能手機(jī)作為控制臺和接入終端，對家用電器、家庭安防等設(shè)備進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)了生活的節(jié)能減排、安全防盜等功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的運(yùn)用，提升了人們生活的舒適度，也推動著智能家居系統(tǒng)向著更安全高效的方向發(fā)展。

2.3 能效分析系統(tǒng)

在智能建筑的發(fā)展過程中，綠色生態(tài)一直是其發(fā)展理念。能效分析系統(tǒng)作為智能建筑管理系統(tǒng)中的子系統(tǒng)之一，可以幫助智能建筑管理系統(tǒng)對建筑內(nèi)的能源使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析處理，使建筑整體能夠充分利用自然資源，達(dá)成建筑降低能耗及節(jié)能減排的目標(biāo)。

該系統(tǒng)在使用過程中，應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)了對建筑能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，如電力、燃?xì)?、水等能源的使用情況。同時(shí)，系統(tǒng)可以對采集到的建筑能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，生成能效報(bào)告，幫助建筑管理者了解建筑各空間的能源消耗情況。管理者可依據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)對建筑整體進(jìn)行節(jié)能診斷和優(yōu)化處理，進(jìn)而提高建筑的能源利用效率。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能效分析系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，使系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對建筑能耗實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析和管理，提高建筑的能源利用效率和管理水平，為建筑節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支持。

3 智能建筑管理系統(tǒng)的發(fā)展與問題

3.1 發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能建筑管理系統(tǒng)正在向智能化管理的方向發(fā)展。人們通過人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)智能建筑的快速響應(yīng)、節(jié)能環(huán)保、舒適安全等目標(biāo)。目前，智能建筑管理系統(tǒng)正努力實(shí)現(xiàn)全面集成，包括建筑設(shè)備自動化、通信自動化以及辦公自動化等方面。這種集成會大大提高各種設(shè)備和系統(tǒng)之間的通信效率，進(jìn)而提升智能建筑的效率和管理水平。隨著移動設(shè)備的普及，智能建筑管理系統(tǒng)在移動化方向也取得了突出進(jìn)展，未來用戶可以通過手機(jī)、平板等設(shè)備更加安全流暢地訪問管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。與此同時(shí)，智能建筑管理系統(tǒng)也正在向可持續(xù)性的方向發(fā)展，例如：通過優(yōu)化能源管理、減少浪費(fèi)等方式，來實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能減排。

3.2 存在的問題

智能建筑管理系統(tǒng)發(fā)展至今，系統(tǒng)整體已基本完善，但仍存在以下問題。（1）系統(tǒng)操作存在安全隱患：智能建筑管理系統(tǒng)包含子系統(tǒng)眾多，并且涉及大量的傳感器、模塊、網(wǎng)絡(luò)等。任何一個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障都會影響整個(gè)管理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而對建筑內(nèi)部人員的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全造成影響。而在進(jìn)行管理系統(tǒng)更新或添加子系統(tǒng)模塊等操作時(shí)，存在被黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。因此，未來需要在系統(tǒng)內(nèi)建立完善的安全管理體系，包括設(shè)置嚴(yán)格的安全訪問權(quán)限、定期進(jìn)行系統(tǒng)安全檢查、及時(shí)更新安全補(bǔ)丁等。同時(shí)，對于重要的數(shù)據(jù)信息，應(yīng)進(jìn)行加密處理，避免數(shù)據(jù)泄露。（2）數(shù)據(jù)采集與分析能力不足：雖然智能建筑管理系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行工作監(jiān)測，并合理分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化，但數(shù)據(jù)采集與分析仍然存在不足。部分系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的人工管理模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析，不僅效率低，而且錯(cuò)誤率高，影響決策的準(zhǔn)確性。未來可以引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)，建立數(shù)據(jù)采集與分析中心，統(tǒng)一管理各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)變化的分析能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。（3）系統(tǒng)集成問題：目前，智能建筑管理系統(tǒng)在設(shè)備和系統(tǒng)的集成方面仍存在不足，管理效率低下。未來，系統(tǒng)應(yīng)著重提升各個(gè)子系統(tǒng)接口、協(xié)議以及應(yīng)用軟件彼此間的互連性和互操作性，確保各個(gè)子系統(tǒng)能夠高效地集成到整個(gè)智能建筑管理系統(tǒng)中。

4 結(jié)語

本文主要介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑管理系統(tǒng)的研究，通過探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，深入研究了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何提高建筑管理的安全性能、提升生產(chǎn)生活的效率、降低能源消耗和運(yùn)營成本。同時(shí)，本文詳細(xì)地闡述了各個(gè)子系統(tǒng)的功能及實(shí)現(xiàn)方法：人們利用傳感器、無線通信、數(shù)據(jù)處理和分析等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測建筑整體的狀態(tài)信息，并通過無線通信技術(shù)，將信息傳輸?shù)浇K端設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算智能分析，實(shí)現(xiàn)對安防監(jiān)測、智能家居、能效分析及控制等智能化管理。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑管理系統(tǒng)仍存在部分問題，如數(shù)據(jù)安全和設(shè)備兼容性等。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究深入，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑管理系統(tǒng)會更加完善，應(yīng)用更加廣泛。未來，智能建筑將立足于以人為本的建設(shè)理念，逐步實(shí)現(xiàn)更高效、更安全、更舒適、更環(huán)保的發(fā)展愿景，構(gòu)建更加智慧且宜居的城市未來。

參考文獻(xiàn)

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Research on intelligent building management system based on Internet of Things technology

Abstract： "With the continuous progress of science and technology and the development of society， intelligent building management system plays an increasingly important role in modern urban construction， while the rapid development of Internet of Things technology also provides a broad space for the development and realization of intelligent building management system. The article starts from a brief description of Internet of Things technology and intelligent building management system， analyzes the overview of Internet of Things technology and the definition and basic principles of intelligent building management system， then discusses the specific application of Internet of Things technology in intelligent building management system， and summarizes its problems and development trends. The article aims to provide reference and inspiration for researchers and practitioners in the field of Internet and architecture， and play a more important and extensive role in future urban construction.

Key words： Internet of Things technology; intelligent buildings; sensing; wireless communications