基于物聯網環境背景下智能樓宇發展趨勢論述

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，房企紛紛將物聯網融入智能樓宇。規模巨大的建筑業、需要引入互聯網思維，來管理能耗和排放、控制復雜性強的樓宇，互聯網衍生的物聯網技術、大數據分析處理技術、云平臺計算等技術的發展，為樓宇行業邁上新臺階提供新的發展契機[1]。因此，在5G技術不斷發展，物聯網技術不斷研發應用的大背景下，基于物聯網技術進行智能樓宇建設就成為未來研究的重要內容。

1 物聯網技術概述

物聯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據的獲取，然后根據有關指令，將對應的數據實施分析、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。從物聯網技術發展動態來看，技術本身的組成相對較為復雜，同時物聯網形式較為多元，現階段能夠根據需求劃分為感知層、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；網絡層則是依靠衛星通信技術、互聯網、移動互聯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，將整合物聯網系統串聯起來，分別根據用戶需求，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 物聯網環境背景下智能樓宇特征

隨著我國經濟多元化發展，城市建設也呈現多樣化，而居住在城市中的人民對辦公樓宇、住宅小區需求，由單一的模式轉為智能化和網絡化模式。物聯網技術的誕生，推動了智能樓宇發展，智能樓宇在物聯網技術環境下呈現出七大特征，分別為：智能化、信息化、可視化、人性化、簡易化、節能化、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，在其內部布設智能控制芯片，使其控制性能發生質的飛躍，靜止的建筑設備結構轉變為智能運動控制設備工具，產生對樓宇、住宅小區感知，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

與傳統的獨立封閉式的樓宇智能化系統相比，基于物聯網技術下的現代樓宇，充分發揮物聯網無限擴展性和連通性的基本特點，采用物聯網整體架構模式，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到樓宇信息控制中心，中心采用可視及處理信息，將不可見狀態數據轉為可視化的形式，清晰明了地呈現給用戶，讓用戶直觀感受到樓宇內部各單元運轉狀態。

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。重視人與樓宇環境的協調，是用戶能隨時、隨地、隨心對樓宇內的生活和工作環境進行控制，實現主動性動作響應，同時樓宇用戶通過學習，對智能設備開發模塊或更新模塊程序或修改部分開源程序，實現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。物聯網采用目前最為廣泛使用、成熟度高的互聯網技術，其底層連接方式靈活多樣，只要各個智能設備開發公司遵守互聯網技術標準接口技術，就可以實現樓宇設施設備互聯互通，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，人與環境更加和諧。

2.6 節能化

目前對建筑等級不斷提高，樓宇中各種新設備的數量也有所增加，實現互聯互通之后，能源互聯網使能源消耗、碳排放指標和生活需求皆可轉化成數據，通過收集、整理、挖掘這些運行數據，應用大數據分析，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，實現對能源的高效管理，減少能源消耗，有效提高節能效果。

2.7 高度集成化

物聯網技術是互聯網計算模式拓展技術，系統集成公司按照標準協議提供接口技術，開放集成其他應用功能，通過物聯網形態化，把智能建筑中照明、安防、暖通、消防、通信網絡系統等子系統，集成到同一平臺上進行統一監控管理，實現各個系統數據相互間分享，信息資源有效高度集成，便于樓宇用戶管理[4]。

3 物聯網環境背景下的智能樓宇發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化，系統升級平穩，促進樓宇智能化快速發展。在物聯網環境背景下，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、綠色節能技術和三網融合技術組成了智能樓宇發展三大主流技術[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的縮影，智能樓宇三維可視化管理平臺結合大數據、物聯網、人工智能等技術為社區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控入手，集視頻監控、環境監控、設備管理、門禁管理及工作人員位置等各種系統設備于一體，實現了樓宇的園區、建筑、室內外和設備的逐級可視化，節省大量用戶管理成本，從而提升數據輔助決策的效率。

在智能樓宇三維可視化管理平臺中，結合行業需求與用戶分析結果，還建立了三維場景仿真系統，實現了樓宇的內外可視化，并提供隨時查詢、追蹤各管理系統數據等功能。平臺將收集到的多種維度的數據信息匯集到統-的三維場景中，從而構建起樓宇管理的監控、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 綠色節能技術

節能減排是近幾年來國家政策要求，地方政府推行，房地產開發企業追隨的樓宇發展趨勢。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能減排新風尚要求，這就決定各地區發展差別截然不同。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，通信與監控管理等方面，通過節能減排、綠色環保生活新風尚方式，實現樓宇綠色節能，只有這樣的樓宇才是綠色智能樓宇。綠色城市的建設規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音頻、數據和視頻的傳送，通俗的來說就是客戶端用戶可以在單一的網絡中實現打電話，辦公業務數據交流和視頻的瀏覽。智能樓宇三網合一的基本涵義，即表現為三網在技術上趨向一致，網絡層上可以實現互聯互通、業務層上相互滲透和交叉、應用層上趨向統一。三網合一使網絡層和業務層的業務界面模糊化，同時也使語音、數據和圖像的基本業務慢慢消失界限，逐漸統一化，向下一代的融合網絡演化推進。三網融合成為網絡發展新趨勢，必然引起各大通信網絡運營商為下一步網絡部署而競爭，競爭也由單一業務轉向綜合業務、甚至網絡空間全方位的競爭。站在發展大潮中，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展。

4 物聯網環境背景下的智能樓宇系統的組成

4.1 呈現物聯網的整體架構

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

4.2 網絡傳感器組成系統的感知層

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，樓宇智能化控制信息通過布線系統為傳輸媒介，按照物聯網標準的通信協議將感知層感知物化信號傳遞給控制系統的IP功能控制器，整個網絡層主要有信息布線系統和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

智能樓宇采用物聯網技術控制管理，產生大量歷史數據，包括能耗采集數據、視頻監控、消防安防等數據，這些數據需要存儲設備存儲，方便樓宇管理者調取使用，但樓宇的日常管理數據如日俱增，現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據將會逐步被上傳到網絡大容量“云服務”存儲系統，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擴展延伸到整體樓宇的集散控制系統，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、現場的執行單元和感知層的反饋單元聯動成一體，形成閉環控制大系統，實現對樓宇整體管理與控制。

5 物聯網環境背景下智能樓宇存在的問題

5.1 接口制式標準難統一

物聯網技術，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商發展規模，也影響物聯網產業鏈的整合，阻礙樓宇智能化推進[7]。

5.2 控制核心技術不足

物聯網技術在發達國家快速發展，技術成熟，但在國內，由于起步較晚，研發效率較低，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達國家仍有極大的差距。例如我國能夠大規模生產射頻識別設備產品，但設備商只是關注產品的數量與質量，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中，運用物聯網技術，潛在一定安全風險。物聯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。在數據采集額度上，其數據安全性、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網安全有著極其重要的關系，能否得到有效解決，關聯物聯網系統安全，樓宇智能化系統的穩定與安全。

5.4 實時通信要求問題

物聯網環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，其正是當前互聯網與移動互聯網會面臨的問題，同時也是需要解決智能樓宇建設問題的重要內容。基于物聯網技術的智能樓宇，要想實現智能化管理的目標，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，未來需要推進互聯網、移動互聯網與核心網絡之間的有效整合，從而有效滿足物聯網對于實時通信方面的需求。

物聯網技術在世界信息技術產業中，引領信息產業走向新的經濟增長高度，其已被納入國家高新技術戰略。智能樓宇在近些年來得以較快發展，與物聯網技術結合存在必然聯系，智能樓宇的發展離不開物聯網技術，同時也推動物聯網技術進步。與此同時，因為各方面因素的影響，當前物聯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。