物聯(lián)網(wǎng)技術在智能化建筑領域的發(fā)展

文｜中程科技有限公司 應 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)展和融合的必然結果；是信息技術和傳感/控制技術兩者融合的產(chǎn)物；是物理基礎設施（例如：光、機電設備）和IT基礎設施融合一體的架構。

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)絡連接到真實傳感器網(wǎng)絡的世界（1999）。

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

百度百科：物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，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。

《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，基于通信技術相互連接形成的網(wǎng)絡，這些物理設備可以在無需人工干預的條件下實現(xiàn)協(xié)同和互動，為人們提供智慧和集約的服務 。

中國物聯(lián)網(wǎng)大會（2010.6.29）：凡是有傳感器和傳感技術而感知物體的特性，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 。

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聯(lián)。眾所周知，移動通信網(wǎng)是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡，是人和人的互聯(lián)，是網(wǎng)絡中的“客流”系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)是虛擬的信息共享的網(wǎng)絡，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，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，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)時代智能建筑技術特征

當前的智能建筑技術現(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)應用。絕大部分常規(guī)類、專業(yè)應用類子系統(tǒng)均為網(wǎng)絡化、IP網(wǎng)絡化架構；建筑設備監(jiān)控、安防、一卡通等已經(jīng)構成ITP/IP網(wǎng)絡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)”；智能建筑技術遍及數(shù)字城市，是構建數(shù)字城市核心技術之一；智能建筑技術是構建綠色建筑的重要技術；標準與規(guī)范日趨完善。

3 物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑技術的影響

（1）物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑技術影響無處不在

設備經(jīng)過傳感器聯(lián)網(wǎng)技術遍及大部分子系統(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；一部分是設備網(wǎng)站?，F(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、建筑設備監(jiān)控、安防、一卡通等系統(tǒng)。

（2）智能建筑設備傳感器聯(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。復雜的如智能家居/建筑設備監(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。整個家居里面必須要有智能家居控制器來控制這些設備的聯(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）建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)

建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)目前常用三層結構：管理層、控制層、現(xiàn)場總線。設備經(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?，F(xiàn)場總線有LonWork/BACnet/Modbus等非TCP/IP協(xié)議棧網(wǎng)絡。形成連接互聯(lián)網(wǎng)架構的邏輯設備，構建設備網(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，它是針對互聯(lián)網(wǎng)架構，也針對物聯(lián)網(wǎng)架構。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置一套智能建筑維護管理班子，用一個云架構就可以實現(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，特別是一些復雜結構的建筑，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)應用的基礎數(shù)據(jù)模型，是物聯(lián)網(wǎng)的核心和靈魂，正如BIM是ERP基礎數(shù)據(jù)一樣，物聯(lián)網(wǎng)應用不能脫離BIM。沒有BIM，物聯(lián)網(wǎng)的應用就會受到限制，就無法深入建筑物的內(nèi)核，因為許多構件和物體是隱蔽的，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計階段應用較多，但還沒進入建造和運維階段的應用。一旦在建造和運維階段得到應用，將產(chǎn)生極大的價值。BIM與物聯(lián)網(wǎng)兩者的結合，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)權威機構預測，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)技術的發(fā)展和應用將改變世界。美國權威咨詢機構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)技術解決方案在各領域的試點和應用推廣，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手段，感測、分析、整合各項關鍵信息，有效地將各種應用集中于一個系統(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、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出更智能化的響應。建筑智能化作為物聯(lián)網(wǎng)的技術綜合應用，將為城市的信息化建設帶來重要作用。

權威機構統(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，預計至2020年新增房屋面積約300億平方米。

構建數(shù)字城市，為人類提供智能化的服務，這一物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的終極應用訴求，給建筑智能化市場帶來了商機。隨著國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術研究與應用的不斷深入，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)絡控制，建筑智能化領域隨著集成技術、通信技術、互操作能力和布線標準的實現(xiàn)而不斷改進。

5 結束語

物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑領域的影響十分巨大，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設施和IT基礎設施分開：一方面是建筑物、公路等，而另一方面是數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡等。而在“物聯(lián)網(wǎng)”時代，把感應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)一的基礎設施，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，達到對整合網(wǎng)絡內(nèi)的人員、機器、設備和基礎設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，基礎設施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉就在它上面進行，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。