淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應用

張卉　孫佳

摘? ? 要：截至當前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在各個行業(yè)和領(lǐng)域中均被廣泛的應用。而智能建筑這個新興概念的提出促使了人們對如何在建筑中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有了更濃厚的興趣。本文通過對近年來在建筑行業(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)應用于智能建筑的發(fā)展趨勢。

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)濟高效的方式使得建筑的整個生命周期可以遠程操作和控制。人們普遍認為，使用新技術(shù)是實現(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、云計算、軟件工程開發(fā)和人機交互等。

2? 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成

從使用者的角度來分析，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、由計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)存儲與處理中心組成的網(wǎng)絡層面、由用戶交互界面組成的應用層面，三個層面逐層遞進[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)動技術(shù)來表示。感知層的功能可由以下技術(shù)實現(xiàn)：

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

（2）攝像機：攝像機可以被視為高級的傳感器，具有豐富的信息源，既可用于更細致的觀察。與其他傳感器相比，攝像機不提供典型的數(shù)字或分類數(shù)據(jù)，而是直接報告對象或場景的狀態(tài)，但也會產(chǎn)生社會隱私問題。

（3）射頻識別：這種技術(shù)可以通過使用電磁場識別方法通過識別貼在物體上的標簽實現(xiàn)對物體的監(jiān)測。

2.2? 傳輸層

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

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

（2）藍牙：藍牙也是一種基于無線網(wǎng)絡的通信技術(shù)，不同具有短距離的設(shè)備可以通過藍牙這種技術(shù)手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。

2.3? 應用層

雖然網(wǎng)絡層可以處理數(shù)據(jù)管理和處理功能，但這些功能主要在物聯(lián)網(wǎng)的應用層中發(fā)揮作用。該層作為前端接口，為相關(guān)業(yè)務或行業(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)在智能建筑中的應用

3.1? 居住者和資源跟蹤定位

目前，還沒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，這會導致資源利用效率低下或能源浪費等后果。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，智能建筑不應為了實現(xiàn)這一目標而犧牲建筑使用者或居住者的服務水平，這就需要一個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目標，它整合了組織活動，以保持高效和有效的服務。傳統(tǒng)的設(shè)備管理手段存在數(shù)據(jù)質(zhì)量低、通知時間長、相關(guān)操作和維護延遲等問題。在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)為相關(guān)人員提供對建筑設(shè)施的自適應和實時訪問。高效的設(shè)備管理將帶來許多好處，包括改善居住者的健康和舒適度的潛力，提高整體設(shè)施服務質(zhì)量等。

3.4? 室內(nèi)舒適性增強

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主要關(guān)注點，因為它是建筑維護舒適環(huán)境條件的基本要求。人們在日常生活中僅有20%的時間不是在建筑中度過的[3]。因此，進行室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測是必要的。在未來的建筑中，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)展是這些方面實現(xiàn)的重要保證。

4? 智能建筑發(fā)展趨勢與局限

綜上所述，智能建筑在當前階段的發(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)展對智能建筑的發(fā)展具有重要的推進作用。然而，物聯(lián)網(wǎng)并不是實現(xiàn)智能建筑的唯一要素。

4.3? 必須考慮用戶體驗

在許多情況下，高級物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)師和開發(fā)人員過分強調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)部分，而忽略了建筑內(nèi)用戶的實際需求。相關(guān)的問卷調(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

先進技術(shù)的興起及其與生活各方面的融合，為提高建筑、社區(qū)和城市的服務績效開辟了新的天地。本文闡述了在當今時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應用情況，并對其發(fā)展趨勢進行了探討。由于物聯(lián)網(wǎng)的首要理念是在任何地點和任何時間將任何個人、系統(tǒng)和整個環(huán)境連接在一起，因此物聯(lián)網(wǎng)的應用將變得無處不在。然而，為了成功實現(xiàn)未來先進智能建筑的前景，物聯(lián)網(wǎng)應用需要不斷的被研究。

參考文獻：

[1] Jia，MD （Jia，Mengda）; Komeily，A （Komeily，Ali）;Wang，YR （Wang， Yueren）;Srinivasan，RS （Srinivasan，Ravi S.）. Adopting Internet of Things for the development of smart buildings： A review of enabling technologies and applications[J].2019（101）：111～126.

[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.