基于物聯網的樓宇智能系統

厲標帥

(湖南工業大學 湖南 株洲 412007)

過去的樓宇建筑有著很多的缺點，最為主要的即為安全性不高，比如說發生火災不能及時處理、對于外來人員的控制需要消耗人力等等，人們對生活和工作環境的需求越來越多，智能樓宇的作用也將得到更多的發揮，應用物聯網技術到樓宇建筑中，無疑使智能樓宇更加的簡便和穩定。

一、物聯網技術

隨著物聯網技術的不斷發展它給城市也帶來了一個智能化的新概念，研究物聯網、云計算等技術來解決傳統建筑運作模式所帶來的低效與繁瑣。所謂物聯網，它是基于互聯網、RFID技術、EPC標準，在互聯網的基礎上，利用射頻識別、無線數據通信等技術，構造了一個實現全球物品信息實時共享的實物互聯網“Internet of things”(簡稱物聯網)，廣義上物聯網的網絡架構主要由三層組成，即感知層、網絡層、應用層。感知層的作用即為感知，通過一些設備如傳感器、RFID、攝像頭等來收集外界信息；網絡層肩負信息傳輸的作用，主要包含無線傳輸如藍牙、WIFI技術等和有線傳輸如電纜、光纖等；應用層則是我們如今看到的智能樓宇、智能家具等實際應用。而隨著物聯網的發展，與城市樓宇相結合，智能樓宇系統應勢而生[1]。

二、樓宇智能

1984年，美國Connecticut州的Hartford市建造的城市廣場City Place作為全世界公認的第一棟智能建筑，這是樓宇智能化開始的一個體現。此外，1985年日本智能樓宇的建設，不到一年時間，已有60%的建筑變得智能化；與此同時，歐洲國家也開始發展研究智能樓宇這一領域，1989年歐洲的智能建筑面積，倫敦占12%，巴黎占10%，法蘭克福和馬德里分別占5%，而在亞太地區，樓宇智能化開啟的稍晚一點，有代表性的城市主要有香港、曼谷、雅加達、吉隆坡等。更有新加坡斥巨資打造“智能化城市公園”以及韓國的“智能島”計劃和印度的“鹽湖智能城”計劃等，由此可見，各國在當時對城市建設智能化都是無比重視的。我國當時的樓宇智能化建設也是旭日東升，1986年，中國科學院計算技術研究所開始立項研究課題《智能化辦公大樓可行性研究》，1989年，由日本投資，北京市建筑設計研究院設計的北京發展大廈建成，標志著我國擁有一座具有智能性質的樓宇，它是我國樓宇智能化的一個里程碑,1992年，鄧小平提出的改革開放極大的促進了樓宇智能化的發展[2]。

樓宇智能研究主要目的是打造舒適、安全、便捷、環保、高效的一座樓宇，適應當今信息化時代，告別傳統建筑的固有性，讓樓宇變得生動，從而達到為人們提供更多更優質的服務，而對于不同類型的樓宇有著不同的環境，其需求也有所不同，研究設計樓宇智能系統來適配環境，提出最優解決方案。樓宇智能一般包含一些子系統，例如，智能照明系統、火災報警系統、門禁系統、視頻監控系統等，樓宇智能控制系統是智能樓宇的核心系統，它如人的大腦，鏈接各個系統設備，使它們相互關聯，協調運作。

三、樓宇智能系統設計

樓宇的類型不可枚舉，對于不同類型樓宇，其控制系統的功能設計也會不盡相同，子系統的設計也會更有偏向性。一般而言，樓宇智能系統的結構如圖1。對于智能樓宇的信息傳輸方式，有無線傳輸和有線傳輸，基于物聯網的樓宇智能可以采用WIFI、藍牙這些無線傳輸方式。

圖1

1.樓宇自控系統

樓宇自控系統的設計是使一些設備通過感知外界環境因素來自動調控。主要為樓宇的環境進行改善，在節約能源的前提下，保持一個對于人舒適的環境，主要影響因素有溫度、空氣流動性、光照、濕度等。自控系統通過散布在樓宇內的溫度傳感器、光傳感器等收集外界的環境因素，經由系統分析，控制空調設備或者燈光組合來調整外部的環境。結合視頻監控系統，還可以做到在無人的時候，空調設備和照明設備處于一個關閉狀態，從細節上節約能源，減少設備的使用延長其壽命，為樓宇的安全、舒適、便捷貢獻一份力[3]。

2.安防系統

安防系統主要包括門禁系統、火災報警系統、視頻監控系統。而這些子系統又互相關聯，共同來保證樓宇的安全性，節約人力資源，為人們提供便捷服務。

(1)門禁系統。門禁系統的作用即為對來往樓宇的人或者物進行管理。傳統的門禁為工作人員對來往的人進行識別、登記，當來往人數增多的時候，工作人員的工作量增大，出現失誤是不可避免的，且效率不高，由此以來，開發一種門禁系統來代替工作人員的工作是必要的。在門禁系統中識別方式多種多樣，有條碼識別、磁卡識別、IC卡識別、RFID、生物識別等。基于物聯網技術，門禁系統采用RFID技術，其構造有三部分：電子標簽、閱讀器、系統管理層。電子標簽又分為兩個部分：芯片和天線。一般將兩部分集成為一張卡——射頻卡，每一張卡都是獨立唯一的，存儲著信息作為閱讀器識別的內容，來往的人持含有有效信息的射頻卡才可以進出。

(2)火災報警系統。在生活當中，難免會有意外發生，設計該子系統，在火災還未發生的時候進行預防，在意外發生時能夠快速的進行處理，使損失降到最低。樓宇內一般也分布著相關傳感器，根據火災的特征，有煙霧傳感器，用于檢測空氣中的可燃性氣體，檢測達到一定設定值后煙霧節點系統將會傳出報警信息給中心控制系統，此外還有溫度傳感器。中心控制系統收到這樣一個數據后將會提醒樓宇內的人員及時去處理。

(3)視頻監控系統。視頻監控系統的應用非常之廣泛，除了智能樓宇，還有智能交通、智能家居等等。利用計算機的數據處理能力，來對一些動態的人或事物進行識別、定位、分析等，通過視頻監控，人們可以實時的掌握一個地區的情況，對一些突發情況及時了解并處理[4]。而應用在智能樓宇中，視頻監控系統與火災報警系統又有一定的關聯，其功能，具體就是進行監控數據的采集，在處理數據后將信息發送給用戶，以便對于緊急事件給予及時地處理。本文設計的基于物聯網技術的視頻監控系統，具體分為幾大模塊：信息采集模塊、計算機模塊、傳輸模塊、安防執行模塊。

四、結束語

樓宇智能的子系統相互協同工作，提高系統的整體性，物聯網在樓宇智能上的應用極大的體現了其分層構造，未來樓宇智能將更加的全面化、高效化，為人們的生活提供更穩定、安全、優質的服務。