淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用

張卉　孫佳

摘? ? 要：截至當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中均被廣泛的應(yīng)用。而智能建筑這個(gè)新興概念的提出促使了人們對(duì)如何在建筑中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有了更濃厚的興趣。本文通過(guò)對(duì)近年來(lái)在建筑行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用和推廣情況等總結(jié)，分析了將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能建筑的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：智能建筑;物聯(lián)網(wǎng)

1? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能建筑

智能建筑的概念源于先進(jìn)技術(shù)與建筑及其系統(tǒng)的不斷融合，以方便、舒適和經(jīng)濟(jì)高效的方式使得建筑的整個(gè)生命周期可以遠(yuǎn)程操作和控制。人們普遍認(rèn)為，使用新技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能建筑的基本前提，包括但不限于使用傳感器、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、軟件工程開(kāi)發(fā)和人機(jī)交互等。

2? 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成

從使用者的角度來(lái)分析，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)框架有由傳感器等設(shè)備組成的感知層面、由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理中心組成的網(wǎng)絡(luò)層面、由用戶交互界面組成的應(yīng)用層面，三個(gè)層面逐層遞進(jìn)[1]。

2.1? 感知層

感知層處理物理世界中的數(shù)據(jù)和信息收集，通常由感知和驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)表示。感知層的功能可由以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

（1）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)：這種無(wú)線感知網(wǎng)絡(luò)具有監(jiān)測(cè)各種物理環(huán)境并將其數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和傳輸?shù)哪芰?。為了監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量和建筑物內(nèi)部環(huán)境健康，無(wú)線傳感器已廣泛應(yīng)用于對(duì)室內(nèi)環(huán)境、使用者行為以及能源使用情況的監(jiān)測(cè)[2]。

（2）攝像機(jī)：攝像機(jī)可以被視為高級(jí)的傳感器，具有豐富的信息源，既可用于更細(xì)致的觀察。與其他傳感器相比，攝像機(jī)不提供典型的數(shù)字或分類數(shù)據(jù)，而是直接報(bào)告對(duì)象或場(chǎng)景的狀態(tài)，但也會(huì)產(chǎn)生社會(huì)隱私問(wèn)題。

（3）射頻識(shí)別：這種技術(shù)可以通過(guò)使用電磁場(chǎng)識(shí)別方法通過(guò)識(shí)別貼在物體上的標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的監(jiān)測(cè)。

2.2? 傳輸層

作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)核心，網(wǎng)絡(luò)層又稱傳輸層，負(fù)責(zé)處理和傳輸從感知層獲取的原始數(shù)據(jù)。由于無(wú)線技術(shù)比有線連接更具優(yōu)勢(shì)，未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)將擴(kuò)展到全球范圍，以下僅介紹一些主要的無(wú)線技術(shù)/媒體。

（1）Wi-Fi：Wi-Fi是一種基于局域網(wǎng)范圍的無(wú)線通信技術(shù)，Wi-Fi目前在人們的日常生活中相當(dāng)普遍。Wi-Fi技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在無(wú)線調(diào)制解調(diào)器范圍內(nèi)的任何設(shè)備都可以嘗試訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。

（2）藍(lán)牙：藍(lán)牙也是一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)，不同具有短距離的設(shè)備可以通過(guò)藍(lán)牙這種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

2.3? 應(yīng)用層

雖然網(wǎng)絡(luò)層可以處理數(shù)據(jù)管理和處理功能，但這些功能主要在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層中發(fā)揮作用。該層作為前端接口，為相關(guān)業(yè)務(wù)或行業(yè)領(lǐng)域的用戶提供分析和決策結(jié)果。

3? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用

3.1? 居住者和資源跟蹤定位

目前，還沒(méi)有充分考慮建筑居住者的作用，居住者的行為被假定為靜態(tài)的，這會(huì)導(dǎo)致資源利用效率低下或能源浪費(fèi)等后果。顯然，目前的全球定位系統(tǒng)技術(shù)在建筑物內(nèi)不具備所需的精度，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精確定位的功能。

3.2? 能耗監(jiān)控

如何降低建筑能耗是全球范圍內(nèi)的建筑行業(yè)最重要的研究課題之一。然而，智能建筑不應(yīng)為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而犧牲建筑使用者或居住者的服務(wù)水平，這就需要一個(gè)滿足雙方需求的解決方案。

3.3? 設(shè)備管理

設(shè)備管理是智能建筑的另一個(gè)目標(biāo)，它整合了組織活動(dòng)，以保持高效和有效的服務(wù)。傳統(tǒng)的設(shè)備管理手段存在數(shù)據(jù)質(zhì)量低、通知時(shí)間長(zhǎng)、相關(guān)操作和維護(hù)延遲等問(wèn)題。在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)為相關(guān)人員提供對(duì)建筑設(shè)施的自適應(yīng)和實(shí)時(shí)訪問(wèn)。高效的設(shè)備管理將帶來(lái)許多好處，包括改善居住者的健康和舒適度的潛力，提高整體設(shè)施服務(wù)質(zhì)量等。

3.4? 室內(nèi)舒適性增強(qiáng)

與建筑節(jié)能一樣，居住者的舒適性也是智能建筑的另一個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)，因?yàn)樗墙ㄖS護(hù)舒適環(huán)境條件的基本要求。人們?cè)谌粘Ｉ钪袃H有20%的時(shí)間不是在建筑中度過(guò)的[3]。因此，進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)是必要的。在未來(lái)的建筑中，可根據(jù)居住者的喜好和要求，根據(jù)歷史信息自動(dòng)調(diào)整溫度設(shè)置。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展是這些方面實(shí)現(xiàn)的重要保證。

4? 智能建筑發(fā)展趨勢(shì)與局限

綜上所述，智能建筑在當(dāng)前階段的發(fā)展情況主要取決于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其主要將從以下三個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展。

4.1? 使其適用于更多的建筑類型和更復(fù)雜的功能

隨著物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的成熟，智能建筑概念將不僅僅局限于智能家具，其需要實(shí)現(xiàn)基于上述智能建筑基本要求而構(gòu)建的各種功能，如安全、節(jié)能、方便和健康等。

4.2? 物聯(lián)網(wǎng)是智能建筑的核心，但不是唯一的組成部分

物聯(lián)網(wǎng)收集和分析建筑物中的重要信息，這些信息與人類的眼睛、耳朵、鼻子和大腦類似。因此，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)智能建筑的發(fā)展具有重要的推進(jìn)作用。然而，物聯(lián)網(wǎng)并不是實(shí)現(xiàn)智能建筑的唯一要素。

4.3? 必須考慮用戶體驗(yàn)

在許多情況下，高級(jí)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)師和開(kāi)發(fā)人員過(guò)分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)部分，而忽略了建筑內(nèi)用戶的實(shí)際需求。相關(guān)的問(wèn)卷調(diào)查是一種有效的方法，可以低估建筑居住者的反饋，從而從人類建筑交互的角度完善人們賴以生存的建筑環(huán)境。

5? 結(jié)語(yǔ)

先進(jìn)技術(shù)的興起及其與生活各方面的融合，為提高建筑、社區(qū)和城市的服務(wù)績(jī)效開(kāi)辟了新的天地。本文闡述了在當(dāng)今時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用情況，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。由于物聯(lián)網(wǎng)的首要理念是在任何地點(diǎn)和任何時(shí)間將任何個(gè)人、系統(tǒng)和整個(gè)環(huán)境連接在一起，因此物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將變得無(wú)處不在。然而，為了成功實(shí)現(xiàn)未來(lái)先進(jìn)智能建筑的前景，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要不斷的被研究。

參考文獻(xiàn)：

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[2] Jia M， Srinivasan R S.Occupant behavior modeling for smart buildings：a critical review of data acquisition technologies and modeling methodologies[C]// Winter Simulation Conference. IEEE，2015.

[3] Yang R，Wang L. [IEEE 2012 IEEE Power & Energy Society General Meeting. New Energy Horizons - Opportunities and Challenges-San Diego，CA （2012.07.22-2012.07.26）] 2012 IEEE Power and Energy Society General Meeting - Multi-agent based energy and comfort management in a building environment considering behaviors of occupants[J].2012：1～7.