物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能化建筑領(lǐng)域的發(fā)展

文｜中程科技有限公司 應(yīng) 健 曾志富

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet Of things）是信息化和工業(yè)化發(fā)展和融合的必然結(jié)果；是信息技術(shù)和傳感/控制技術(shù)兩者融合的產(chǎn)物；是物理基礎(chǔ)設(shè)施（例如：光、機電設(shè)備）和IT基礎(chǔ)設(shè)施融合一體的架構(gòu)。

物聯(lián)網(wǎng)迄今為止，沒有一個絕對的明確定義，下面是現(xiàn)下流行的幾種描述：

美國MIT的Kevin Ashton 用“Internet of Things”描述把計算機通過網(wǎng)絡(luò)連接到真實傳感器網(wǎng)絡(luò)的世界（1999）。

ITU：物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID和智能計算等技術(shù)實現(xiàn)全世界設(shè)備互連的網(wǎng)絡(luò)（2005）。

百度百科：物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

《物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究》報告（2010.4.8）：物聯(lián)網(wǎng)是由具有自我標識、感知和智能的物理實體，基于通信技術(shù)相互連接形成的網(wǎng)絡(luò)，這些物理設(shè)備可以在無需人工干預(yù)的條件下實現(xiàn)協(xié)同和互動，為人們提供智慧和集約的服務(wù) 。

中國物聯(lián)網(wǎng)大會（2010.6.29）：凡是有傳感器和傳感技術(shù)而感知物體的特性，按照固定的協(xié)議實現(xiàn)任何時候的物與物之間、人和物之間、人與人之間的互聯(lián)互通，實現(xiàn)智能化識別定位跟蹤管理的網(wǎng)絡(luò) 。

在筆者看來，所謂物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是物與物之間的智能關(guān)聯(lián)。眾所周知，移動通信網(wǎng)是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，是人和人的互聯(lián)，是網(wǎng)絡(luò)中的“客流”系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)是虛擬的信息共享的網(wǎng)絡(luò)，是電腦和電腦的互聯(lián)。而物聯(lián)網(wǎng)它是一個信息感知的網(wǎng)絡(luò)，所以它又稱傳感網(wǎng)。傳感網(wǎng)是物和物的互聯(lián)，是網(wǎng)絡(luò)中的“物流”系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的是現(xiàn)實的物理世界而非虛擬的世界。在物聯(lián)網(wǎng)上，不僅物質(zhì)的東西能撐控，甚至能感受到人的心情。物聯(lián)網(wǎng)不僅是讓你了解大千世界，而且讓你觸摸到大千世界，感受到大千世界。感知包括傳感器的信號采集、協(xié)同處理、智能組網(wǎng)，甚至信息服務(wù)，以達到控制和指揮的目的，感知是為了遠程控制和管理。從虛擬信息空間、人人互聯(lián)發(fā)展到對現(xiàn)實物理世界的感知，為信息傳輸和信息處理提供更為豐富的需求源泉，從而掀起新的產(chǎn)業(yè)化浪潮。

2 物聯(lián)網(wǎng)時代智能建筑技術(shù)特征

當前的智能建筑技術(shù)現(xiàn)狀，包括了20～30個子系統(tǒng)，子系統(tǒng)分成兩大類：常規(guī)與專業(yè)應(yīng)用。絕大部分常規(guī)類、專業(yè)應(yīng)用類子系統(tǒng)均為網(wǎng)絡(luò)化、IP網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)；建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通等已經(jīng)構(gòu)成ITP/IP網(wǎng)絡(luò)平臺上的集成融合子系統(tǒng)。一卡通包含很多內(nèi)容，如門禁、消費等，現(xiàn)在融合起來了，變成一個集成融合子系統(tǒng)。智能建筑技術(shù)遍及各個行業(yè)，從傳統(tǒng)“弱電”發(fā)展成“綜合集成系統(tǒng)”；智能建筑技術(shù)遍及數(shù)字城市，是構(gòu)建數(shù)字城市核心技術(shù)之一；智能建筑技術(shù)是構(gòu)建綠色建筑的重要技術(shù)；標準與規(guī)范日趨完善。

3 物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑技術(shù)的影響

（1）物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑技術(shù)影響無處不在

設(shè)備經(jīng)過傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遍及大部分子系統(tǒng)，可以說很多子系統(tǒng)已經(jīng)是準物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)或已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。什么叫物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)？有三個方面內(nèi)容：一部分是傳感器聯(lián)網(wǎng)；一部分是互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議；一部分是設(shè)備網(wǎng)站。現(xiàn)在很多子系統(tǒng)可以說已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。例如：智能家居、建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通等系統(tǒng)。

（2）智能建筑設(shè)備傳感器聯(lián)網(wǎng)方式

單向/雙向；單路/多路；TCP/IP網(wǎng)、非TCP/IP網(wǎng)；設(shè)備間無直接互動/直接互動。簡單的如一卡通/視頻監(jiān)控等。復(fù)雜的如智能家居/建筑設(shè)備監(jiān)控等。

（3）智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)

家居網(wǎng)連接了家電、安防、窗簾、遠傳表具。家居網(wǎng)可以是無線，可以是電力載波，也可以是以太網(wǎng)等。大部分家居網(wǎng)可能都不是TCP/IP支持的網(wǎng)絡(luò)。整個家居里面必須要有智能家居控制器來控制這些設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)。每個家里面有一個智能家居控制器以后，到小區(qū)里可以通過以太網(wǎng)跟住戶連接起來，住戶也可以反饋自己家里一些情況。要么就是移動通信網(wǎng)，要么就是以太網(wǎng)。

（4）建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)

建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)目前常用三層結(jié)構(gòu)：管理層、控制層、現(xiàn)場總線。設(shè)備經(jīng)傳感器聯(lián)網(wǎng)的特點是物與物、物與人，多IO、實時、面向現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線有LonWork/BACnet/Modbus等非TCP/IP協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)。形成連接互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的邏輯設(shè)備，構(gòu)建設(shè)備網(wǎng)站，實現(xiàn)管理和監(jiān)控的功能。

（5）云計算與智能建筑

云計算在智能建筑里面用的比較多的是建筑群能耗計量與節(jié)能管理系統(tǒng)，沒必要每個樓里面都設(shè)置建筑群能耗計量與節(jié)能管理系統(tǒng)，只要用一個云計算平臺，把這些統(tǒng)一起來，形成一個總的能耗計量與節(jié)能管理系統(tǒng)。因為云計算實際上是互聯(lián)網(wǎng)上一種公共服務(wù)，它是針對互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，也針對物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。智能建筑綜合是集成、維護、管理系統(tǒng)。如果智能建筑維護管理都走物聯(lián)網(wǎng)道路的話，我們的智能建筑用不到每個樓里面都設(shè)置一套智能建筑維護管理班子，用一個云架構(gòu)就可以實現(xiàn)，統(tǒng)一管理，非常方便。

（6）BIM與物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)在樓宇智能管理、物業(yè)管理和建筑物的運行維護方面將發(fā)揮更大的作用。僅從建筑物外表我們不可能了解其真面目，因為有許多管線都是隱蔽在樓板和墻體中，眾多開關(guān)閥門遍布建筑物的各個角落，如果沒有圖紙，你要找到某個閥門幾乎是不可能的，特別是一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑，而圖紙一般都保存在檔案館內(nèi)，要去查閱，手續(xù)是極為麻煩，那么我們有什么好的辦法實現(xiàn)對樓宇內(nèi)相關(guān)物體的即時查找和定位？只有把建筑物數(shù)字化，建立整個建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM），才能實現(xiàn)更有效的管理。BIM是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，是物聯(lián)網(wǎng)的核心和靈魂，正如BIM是ERP基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一樣，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不能脫離BIM。沒有BIM，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就會受到限制，就無法深入建筑物的內(nèi)核，因為許多構(gòu)件和物體是隱蔽的，存在于肉眼看不見的深處，只有通過BIM模型才能一覽無遺，展示構(gòu)件的每一個細節(jié)。這個模型是三維可視和動態(tài)的，涵蓋了整個建筑物中所有信息，然后與樓宇控制中心集成關(guān)聯(lián)。在整個建筑物的生命周期中，建筑物運行維護的時間段最長，所以建立建筑信息模型顯得尤為重要和迫切。建筑信息模型目前在設(shè)計階段應(yīng)用較多，但還沒進入建造和運維階段的應(yīng)用。一旦在建造和運維階段得到應(yīng)用，將產(chǎn)生極大的價值。BIM與物聯(lián)網(wǎng)兩者的結(jié)合，將智能建筑提升到智慧建筑的新高度，開創(chuàng)智慧建筑新時代，是建筑業(yè)下一個重要的發(fā)展方向。

4 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)國家政策

伴隨國家“十二五”規(guī)劃出臺，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)，將成為我國大力扶持和發(fā)展的七大戰(zhàn)略性行業(yè)之一。據(jù)權(quán)威機構(gòu)預(yù)測，國家將在未來十年投入四萬億大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，智能建筑、智能辦公、智能家居、RFID等產(chǎn)業(yè)將是未來重點發(fā)展的領(lǐng)域。作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，集樓宇自控、電視監(jiān)控、防盜報警、綜合布線等眾多系統(tǒng)于一體的建筑智能化領(lǐng)域，同樣迎來了自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大好機遇。

由第三次信息化引發(fā)的“智慧”浪潮，正在打開我們對未來智能化生活和城市發(fā)展的廣袤空間，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將改變世界。美國權(quán)威咨詢機構(gòu)Forrester認為，到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，成為名副其實的萬億級的產(chǎn)業(yè)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案在各領(lǐng)域的試點和應(yīng)用推廣，在諸如智能交通、環(huán)境保護、公共安全、平安家居、智能消防等多個方面，通過充分運用通信技術(shù)手段，感測、分析、整合各項關(guān)鍵信息，有效地將各種應(yīng)用集中于一個系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始發(fā)揮著重要的作用，對民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出更智能化的響應(yīng)。建筑智能化作為物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)綜合應(yīng)用，將為城市的信息化建設(shè)帶來重要作用。

權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計顯示，世界工業(yè)、建筑等耗費著全球70%的能源，在全球面臨環(huán)境惡化、能源危機的現(xiàn)狀下，節(jié)能已經(jīng)成為各國共同關(guān)注的焦點。據(jù)統(tǒng)計，目前我國約有400億平方米建筑存量需節(jié)能改造，同時每年竣工房屋建筑約20億平方米，預(yù)計至2020年新增房屋面積約300億平方米。

構(gòu)建數(shù)字城市，為人類提供智能化的服務(wù)，這一物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的終極應(yīng)用訴求，給建筑智能化市場帶來了商機。隨著國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用的不斷深入，其強勁的發(fā)展勢頭正逐步蔓延到建筑智能化領(lǐng)域。從單一的功能到綜合集成，從綜合布線到無線控制，從控制面板的操控到手機掌控家電，再到網(wǎng)絡(luò)控制，建筑智能化領(lǐng)域隨著集成技術(shù)、通信技術(shù)、互操作能力和布線標準的實現(xiàn)而不斷改進。

5 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑領(lǐng)域的影響十分巨大，將徹底顛覆之前的傳統(tǒng)思維方式。過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是建筑物、公路等，而另一方面是數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)等。而在“物聯(lián)網(wǎng)”時代，把感應(yīng)器等芯片嵌入和裝備到鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、電網(wǎng)、大壩、油氣管道、鋼筋混凝土、管線等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，達到對整合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理和控制的目的。物聯(lián)網(wǎng)就是把物體數(shù)字化，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉(zhuǎn)就在它上面進行，其中包括經(jīng)濟管理、生產(chǎn)運行、社會管理乃至個人生活等方方面面。