物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑電氣中的應(yīng)用探討

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為建筑實現(xiàn)智能化、信息化、自動化提供了新的解決方案，對推進(jìn)當(dāng)前智能建筑意義重大。通過對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電網(wǎng)、能效管理、智能家居、消防及安防系統(tǒng)的應(yīng)用分析，提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑電氣中的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能建筑；建筑電氣；自動化

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)，但其連接范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于互聯(lián)網(wǎng)，它擴(kuò)大連接到物品，實現(xiàn)物物（也包括人）相連，形成一個連接萬億個物品（設(shè)備）和數(shù)億人的無比龐大的數(shù)據(jù)庫。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對于智能建筑行業(yè)來講，是一個重要的發(fā)展機(jī)遇。隨著建筑工程的發(fā)展和功能的日趨復(fù)雜，對其結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計也提出了更高的要求，尤其是如何保障該類機(jī)電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行一直以來是該類建筑設(shè)計的難點。智能電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為提高該類建筑電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障。

1.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是最近興起的研究熱點，也是未來電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。智能電網(wǎng)是以發(fā)電設(shè)備、變壓器、各類電壓等級的輸配電線路、配電設(shè)備及保護(hù)裝置等傳統(tǒng)的物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)等與物理電網(wǎng)的高度集成化，使電網(wǎng)更加安全、高效與環(huán)保，具有可靠性、自愈性、兼容性、經(jīng)濟(jì)性、集成性、優(yōu)化性等特征。智能電網(wǎng)的實現(xiàn)需要通過終端傳感器進(jìn)行大量的信息采集并通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳，實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行和控制的信息化與智能化。智能電網(wǎng)可視為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電氣領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)有對智能電網(wǎng)的研究大都集中在電力系統(tǒng)一側(cè)，站在電網(wǎng)公司的角度來考慮問題，較少關(guān)注用戶端也就是建筑電氣領(lǐng)域。智能電網(wǎng)的發(fā)展和完善離不開用電端的配合，發(fā)電的目的是用來改善人們的生活，因此，應(yīng)該將智能電網(wǎng)技術(shù)向用戶端延伸，更多地考慮用戶用電的需求。智能電網(wǎng)能夠充分滿足用戶對電力使用的需求，同時優(yōu)化資源配置，確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，滿足環(huán)保約束，保證電能質(zhì)量，適應(yīng)電力市場化發(fā)展等，從而實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。

傳統(tǒng)的用電設(shè)備故障診斷方法一般需要確定精確的解析模型，在模型未知或描述不精確的情況下是不能得到準(zhǔn)確的故障診斷結(jié)果的，而在建筑用電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，機(jī)理建模更加困難，但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得設(shè)備狀態(tài)與信息以及環(huán)境參數(shù)等海量數(shù)據(jù)的獲取與共享成為可能，從而有大量的數(shù)據(jù)可供利用、發(fā)掘，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，實現(xiàn)故障診斷的目的?；跀?shù)據(jù)的故障診斷方法是在建筑用電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，對系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在不知系統(tǒng)精確解析模型的情況下實現(xiàn)故障診斷功能。利用數(shù)據(jù)庫中存儲的海量信息，提取特征數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、比較和分析，依據(jù)實時數(shù)據(jù)是否超出正常值進(jìn)行判斷，確定故障類型、程度和產(chǎn)生故障的原因，并根據(jù)判斷的結(jié)果確定必要的對策，對其進(jìn)行調(diào)整。主要包括以下步驟：

狀態(tài)監(jiān)測：利用數(shù)據(jù)庫中存儲的通過傳感器采集的用電設(shè)備的各種信息，將特征信號提取出來，而將無用信號和干擾信號排除。

分析診斷：根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的反映設(shè)備狀態(tài)的征兆或特征參數(shù)的變化情況進(jìn)行分析，制定規(guī)則，依據(jù)特征參數(shù)的實時數(shù)據(jù)值是否超出正常取值范圍進(jìn)行判定，進(jìn)而得到診斷決策，判斷故障的存在、性質(zhì)、原因、嚴(yán)重程度以及發(fā)展趨勢。

治理預(yù)防：根據(jù)分析診斷得出的結(jié)論，通過軟件編程在監(jiān)測界面發(fā)出報警信號，并對設(shè)備進(jìn)行重點監(jiān)測和巡回監(jiān)測。

2.物聯(lián)網(wǎng)在能效管理中的應(yīng)用

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到宏觀層面的建筑能耗管理中來，搭建有線和無線相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)，底層運(yùn)用現(xiàn)場傳感器及設(shè)備，上層使用托管的云計算服務(wù)，用云計算的強(qiáng)大能力，可輕松實現(xiàn)基于Web服務(wù)的遠(yuǎn)程管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將能耗數(shù)據(jù)匯集到建筑能源管理數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，從而提供更高級的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，進(jìn)而對建筑群能耗進(jìn)行綜合統(tǒng)籌管理，解決了傳統(tǒng)建筑能耗管理存在的問題。對于能源管理效果而言，建立以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心為核心的信息系統(tǒng)，是解決建筑運(yùn)行能耗管理問題的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，將有利于建立專家系統(tǒng)，為提升現(xiàn)代化管理水平打下基礎(chǔ)；全面和深入的數(shù)據(jù)挖掘，為未來規(guī)劃和決策提供依據(jù)；與其他信息系統(tǒng)相結(jié)合，發(fā)揮數(shù)據(jù)聚合的作用，提高管理能力和效率。建立以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心為核心的物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，將完全改變傳統(tǒng)管理模式，以新的數(shù)據(jù)中心為切入點實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息化服務(wù)，成為中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向，為可持續(xù)發(fā)展及低碳經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造新模式。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居

智能家居是通過計算機(jī)技術(shù)、布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將家庭中零碎的、無序的子系統(tǒng)組織在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)對家居環(huán)境進(jìn)行管理和控制。但是目前大多數(shù)智能家居產(chǎn)品采用有線通信方式，存在布線麻煩、安裝困難等缺點。隨著新一代信息技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，可以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入智能家居系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的弊端。智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖW(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為智能家居的實現(xiàn)提供了更加方便的方案。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家庭的各種設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，以實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備，設(shè)備與人之間的交流。例如當(dāng)傳感器檢測到有天然氣泄露，通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息告知天然氣閥門控制器，同時動作實現(xiàn)閥門關(guān)閉。當(dāng)家中有火災(zāi)發(fā)生時，探測器會及時將這一信息上傳給物業(yè)管理中心以便及時排除險情，并通過短信告知用戶。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會給智能家居系統(tǒng)帶來越來越多的變化。

4.基于物聯(lián)網(wǎng)的消防系統(tǒng)

現(xiàn)有消防系統(tǒng)還停留在傳統(tǒng)型的區(qū)域報警系統(tǒng)和集中報警系統(tǒng)，大多為多線制和總線制連接方式，即探測器、報警器、控制器之間是采用兩條或多條的銅芯絕緣導(dǎo)線或銅芯電纜穿管相接，其系統(tǒng)安裝成本約占設(shè)備成本的30%～70%施工復(fù)雜，系統(tǒng)擴(kuò)展性能差，自成體系，自我封閉，線路易老化或遭到腐蝕，抗干擾能力差，誤報警率高。大多數(shù)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以感溫、感煙探測為主，存在比較突出的遲報、誤報、漏報、損毀等現(xiàn)象，往往達(dá)不到系統(tǒng)的設(shè)計要求，這些都是制約著火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)展的障礙。在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以更加快速、準(zhǔn)確地探測火災(zāi)的發(fā)生，提高了火災(zāi)報警的準(zhǔn)確率?；馂?zāi)報警信息通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)傳遞，不僅縮短了報警時間，而且便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)。

5.基于物聯(lián)網(wǎng)的安防系統(tǒng)

傳統(tǒng)安防系統(tǒng)的監(jiān)控具有局限性，無法實現(xiàn)智能家居中的遠(yuǎn)程監(jiān)控。傳統(tǒng)布線方式總線故障會導(dǎo)致這條總線上所有設(shè)備癱瘓，可靠性不高。在安防系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效的解決這些問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于安防系統(tǒng)布線可以有效地節(jié)約材料，給設(shè)計、施工和維護(hù)帶來了很大的方便。比如人、車出入口控制：通過射頻識別、一卡通讀卡器、生物特征、密碼、門磁等進(jìn)行出入戶控制，提高車輛、人員出入的方便性和安全性；安防監(jiān)控：進(jìn)行紅外、視頻監(jiān)控，實現(xiàn)三防，并通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)連接自動報警系統(tǒng)，物業(yè)或住戶可通過電腦或移動終端進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將相對獨立的安防網(wǎng)絡(luò)跟互聯(lián)網(wǎng)連接，用戶可以通過各種終端設(shè)備，例如個人電腦或者移動手機(jī)來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控及獲得異常情況的報警信息。

6.結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑電氣中的廣泛應(yīng)用，逐漸地也暴露出了一些安全漏洞，比如用戶信息泄露等，但物聯(lián)網(wǎng)為建筑電氣實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化提供了更有效的解決方案。相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)將會在建筑電氣領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陸偉良，丁玉林，宋舒涵.物聯(lián)網(wǎng)與綠色智能建筑核心技術(shù)探討[J].智能建筑與城市信息，2012（02）.

[2]種艷，董運(yùn)濤.物聯(lián)網(wǎng)在智能建筑安全防范系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011（04）.

[3]張翔.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)研究[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，2011（01）.