智能建筑能源管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用探討

藍(lán)曉

（河源市博科信息科技有限公司，廣東 河源 517000）

0 引言

要更好地跟上社會(huì)現(xiàn)代化的進(jìn)程，需要促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展可持續(xù)性，相關(guān)員工在規(guī)劃和實(shí)施智能樓宇系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、軟硬件設(shè)備時(shí)，也應(yīng)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。完善智能樓宇系統(tǒng)和內(nèi)置功能確保智能樓宇系統(tǒng)能夠在創(chuàng)造舒適生活和辦公空間方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和樓宇智能化系統(tǒng)概述

1.1 建筑智能化系統(tǒng)概念

建筑技術(shù)中的智能建筑系統(tǒng)是最重要的平臺(tái)（圖1）。在樓宇設(shè)備、辦公自動(dòng)化、通信網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域有著十分廣泛的使用。將施工責(zé)任、智能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理集成在一起，更加安全、高效舒適的辦公環(huán)境。在智能系統(tǒng)建筑中，主要利用現(xiàn)代通信、信息和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的各個(gè)階段和建筑內(nèi)部設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。滿足公共管控和信息交流的建設(shè)要求，確保建設(shè)環(huán)境引入安全、舒適和環(huán)保功能，提高建設(shè)項(xiàng)目投資的合理性。智能樓宇系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成：①通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，關(guān)鍵是在建筑物或建筑物中使用語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻、互聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)。②信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、多媒體和信息安全技術(shù)，有效地執(zhí)行信息傳遞、信息處理和信息交換等功能。③網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。樓宇設(shè)備，又稱智能樓宇系統(tǒng)，主要用于監(jiān)控樓宇中心的空調(diào)、公共照明和給排水系統(tǒng)。④火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)?；馂?zāi)探測(cè)器包括多個(gè)區(qū)域報(bào)警器和一個(gè)中央報(bào)警器。將多名消防員連接到通信設(shè)備上，組成中央控制系統(tǒng)，更好地探測(cè)火災(zāi)和可燃?xì)怏w。⑤安全計(jì)量系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)確保公共安全，預(yù)防犯罪和各種災(zāi)害和事故。具有電子信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等，如果出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)，可以非常小心地進(jìn)行管理。

圖1 建筑智能化系統(tǒng)

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念

首先，在互聯(lián)網(wǎng)上使用電子信息和無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)創(chuàng)造了物聯(lián)網(wǎng)（圖2），一個(gè)可以連接世界上所有重要事物的系統(tǒng)。隨著建筑行業(yè)趨向于模型開(kāi)發(fā)的數(shù)字化和建模，更先進(jìn)的傳感器和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)建筑系統(tǒng)中，以監(jiān)測(cè)建筑在施工階段的狀況、設(shè)備狀況和空間利用率。對(duì)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)和實(shí)施階段的各種問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、檢測(cè)和快速解決。同時(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將信息快速聚集并整合成智能信息模型，為管理建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。由此可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)中的重要作用，從某種角度來(lái)說(shuō)是不可逆轉(zhuǎn)的。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)可以有效降低建設(shè)成本和執(zhí)行后續(xù)建筑項(xiàng)目，加快建筑工地智能化和網(wǎng)絡(luò)化[1]。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.3 物聯(lián)網(wǎng)與建筑智能化系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)智能樓宇系統(tǒng)的各項(xiàng)功能方面發(fā)揮了重要作用，可以有效利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有效提高智能樓宇系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的效率和適用性。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施階段確保智能建筑中的不同環(huán)境可以使用傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)等，可應(yīng)用于各種建筑智能化系統(tǒng)，如推動(dòng)建筑行業(yè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展等相關(guān)技術(shù)支撐。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 建筑建模與框架應(yīng)用

2.1.1 框架結(jié)構(gòu)

對(duì)于框架建筑來(lái)說(shuō)，每層的結(jié)構(gòu)大體相同，所以在智能建筑系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)層上只創(chuàng)建建筑的一層，所有樓層建筑模型的創(chuàng)建都是通過(guò)樓層拼裝完成的。本次設(shè)計(jì)的住宅區(qū)在每層樓基本相同，此功能可以在短時(shí)間內(nèi)建成全層樓，模型可以適應(yīng)樓層之間的個(gè)體差異，滿足相關(guān)需求。智能樓宇系統(tǒng)通過(guò)在系統(tǒng)中應(yīng)用適當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)，可以實(shí)現(xiàn)樓宇的智能控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化狀態(tài)。

2.1.2 建筑建模

總的來(lái)說(shuō)，智能建筑系統(tǒng)發(fā)布PKPM-BIM 模型（圖3）后，可以直接在智能建筑系統(tǒng)中進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)劃。然而，有時(shí)轉(zhuǎn)換后的模型不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求或不完整或延長(zhǎng)了建筑的整個(gè)內(nèi)容設(shè)計(jì)周期。因此，結(jié)構(gòu)工程師有時(shí)不得不在智能工程中直接進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的專業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，然后進(jìn)行框架施工的智能工程或者在與其他設(shè)計(jì)學(xué)位課程合作的同時(shí)對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行一些補(bǔ)充。

圖3 建筑BIM 模型

2.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的嵌入使用

如果模數(shù)不滿足，則從剩余尺寸和模塊板的總和中與板的最大拆分尺寸進(jìn)行比較；如果小于最大拆分尺寸，則最終計(jì)算總和。如果板寬大于最大分區(qū)尺寸，到時(shí)候就分為模塊板和非標(biāo)準(zhǔn)板，對(duì)于每個(gè)房間的樓板，在建模階段單獨(dú)創(chuàng)建，以方便當(dāng)前劃分的規(guī)劃?？筛鶕?jù)情況或設(shè)計(jì)思路，對(duì)各自的地面覆蓋物采用單向地板或雙向地板劃分等不同方案。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，每一個(gè)智能建筑系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的建筑智能化效果，物聯(lián)網(wǎng)的有效實(shí)施可以通過(guò)智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

2.2 建筑設(shè)計(jì)及施工方面的應(yīng)用

現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)得到很好的優(yōu)化，在安裝現(xiàn)代智能系統(tǒng)時(shí)，這些模塊可以在建筑設(shè)計(jì)元素中找到一席之地。在智能設(shè)備的應(yīng)用過(guò)程中，施工、監(jiān)控、驗(yàn)收等流程在建筑中作為各個(gè)模塊的應(yīng)用。在建筑規(guī)劃過(guò)程中，智能系統(tǒng)還可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能檢測(cè)項(xiàng)目成本，通過(guò)BIM 確定項(xiàng)目成本。在現(xiàn)代建筑規(guī)劃中，這種思維方式似乎更適合工程辦公室：可以通過(guò)智能系統(tǒng)中的圖紙確定所需的施工范圍，并為智能建筑提供每個(gè)建筑模塊中體現(xiàn)的內(nèi)容。同時(shí)，智能建筑還可以利用智能識(shí)別技術(shù)，有效排查潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。施工過(guò)程中所需的相關(guān)設(shè)備可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行控制，確保智能化效率。智能樓宇系統(tǒng)增加了用戶對(duì)信息安全的需求，智能物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)遵循信息安全體系的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，采用BGP 多線網(wǎng)絡(luò)接入、SSL 加密數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字簽名、防火墻和VPN 虛擬專用網(wǎng)?？刂茢?shù)據(jù)操作，管理關(guān)鍵參數(shù)、災(zāi)難備份與恢復(fù)等提供安全可靠的解決方案。普通樓宇系統(tǒng)難以滿足當(dāng)今IT 服務(wù)的需求，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，樓宇可以通過(guò)BIM 實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，但互聯(lián)網(wǎng)的工作方式存在諸多問(wèn)題。智能系統(tǒng)監(jiān)控措施的創(chuàng)建、系統(tǒng)管理的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和集成化等方面有待提高，同時(shí)對(duì)設(shè)備、服務(wù)器、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的定期檢查和維護(hù)提出了更高的要求。與系統(tǒng)相連的結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的樓宇系統(tǒng)無(wú)法滿足這些要求，在樓宇信息不斷更新的過(guò)程中，無(wú)法為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供所需的更多應(yīng)用空間。智能建筑系統(tǒng)的出現(xiàn)，有利于對(duì)建筑行業(yè)的總承包商模式進(jìn)行管控，可以對(duì)分包商進(jìn)行系統(tǒng)化管理，在系統(tǒng)中進(jìn)行智能識(shí)別，也可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)在招標(biāo)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)。技術(shù)創(chuàng)新的影響，聯(lián)合投標(biāo)人通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)掃描智能合同，確定投標(biāo)合同和投標(biāo)人的綜合實(shí)力，進(jìn)而更好地推動(dòng)智能系統(tǒng)的搭建[3]。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能化系統(tǒng)中的實(shí)際運(yùn)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在構(gòu)建智能家居中的應(yīng)用主要包括樓宇照明系統(tǒng)、生活環(huán)境系統(tǒng)、日常娛樂(lè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等，在一定程度上保障了網(wǎng)絡(luò)通信的安全，系統(tǒng)之間并使用智能家居功能來(lái)最大化整體效益。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與構(gòu)建智能家居系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，可以創(chuàng)造更舒適的生活空間，讓不同家居系統(tǒng)之間的無(wú)線連接更加靈活，控制智能家居的運(yùn)營(yíng)成本。智能家居系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程控制，在受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)影響的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)中，可以連接通信系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和電梯系統(tǒng)，提取建設(shè)項(xiàng)目的信息。所有系統(tǒng)都將在監(jiān)控和物聯(lián)網(wǎng)的影響下運(yùn)行，上報(bào)智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)，準(zhǔn)確評(píng)估智能樓宇系統(tǒng)的運(yùn)行情況，同時(shí)將智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)中的故障信息發(fā)送至維護(hù)管理系統(tǒng)[4]。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑出入管理中的應(yīng)用

在智能樓宇系統(tǒng)中，為了保障樓宇用戶的生命安全，還需要在原有安防系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加門禁管理系統(tǒng)，并使用無(wú)線電記錄來(lái)往車輛和人員信息。物聯(lián)網(wǎng)頻率識(shí)別技術(shù)可自動(dòng)識(shí)別被監(jiān)控對(duì)象，提高監(jiān)管人員進(jìn)出的準(zhǔn)確性和安全性。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能樓宇管理系統(tǒng)的管理目標(biāo)是公共事業(yè)、給排水系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等控制中心的擁有者。同時(shí)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能樓宇系統(tǒng)擴(kuò)展了圖像識(shí)別功能，識(shí)別公共設(shè)施信息，為業(yè)主提供更快捷方便的信息交流服務(wù)。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑安全防御系統(tǒng)中的應(yīng)用

樓宇安防系統(tǒng)是內(nèi)部安全工作有序進(jìn)行的一項(xiàng)重要技術(shù)，主要是利用紅外技術(shù)對(duì)樓宇內(nèi)外進(jìn)行全面檢查。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在樓宇安防系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要是利用射頻卡將持卡人信息連接到本地端點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取讀卡器的正確信息和權(quán)限。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于管理智能樓宇系統(tǒng)中的訪問(wèn)控制，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專門為業(yè)主配置了具有RFID 射頻識(shí)別功能的門禁卡。門禁卡是業(yè)主的身份證，訪問(wèn)控制系統(tǒng)。入境卡包含車主姓名、樓層號(hào)、門牌號(hào)和車輛信息，這些信息可以在門禁系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上查看。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)評(píng)估業(yè)主信息是否與門禁卡兼容，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)檢測(cè)到門禁系統(tǒng)時(shí)，業(yè)主信息正確，門禁系統(tǒng)開(kāi)啟。此外，門禁系統(tǒng)安全地配備了手持移動(dòng)巡邏設(shè)備，以確保門禁安全系統(tǒng)的安全。在50m 處拿到主人的門禁卡，然后安檢就好了。請(qǐng)沒(méi)有門禁卡的人在門禁系統(tǒng)中確保所有者的安全[5]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將門禁系統(tǒng)業(yè)主信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估業(yè)主信息，提高門禁系統(tǒng)的安全等級(jí)。

3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑消防系統(tǒng)中的應(yīng)用

建筑防火系統(tǒng)主要在建筑行業(yè)中起到降低火災(zāi)發(fā)生概率和保護(hù)建筑居住者合法權(quán)益的作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在樓宇消防系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以為消防系統(tǒng)的實(shí)際使用、消防系統(tǒng)中傳感器、自動(dòng)噴淋裝置和報(bào)警裝置的實(shí)時(shí)控制提供重要的連接條件，消防控制以查明火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的原因。

3.6 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能源系統(tǒng)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于建筑物的能源管理系統(tǒng)，為建筑物的能源使用提供基本控制。建筑物的能源系統(tǒng)基本上分為以下兩個(gè)部分：①能耗計(jì)量模塊。這個(gè)模塊記錄了大量的電、氣和水。通過(guò)其管理，可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化的建筑能源管理目標(biāo)，將不同的能源按用途劃分為不同的等級(jí)。②施工技術(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。全面管理建筑物的能源使用并提供高質(zhì)量的管理和控制單元。該系統(tǒng)可有效利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)設(shè)備內(nèi)部能耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的異常能耗，并利用各種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)提供能源管理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高效應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以補(bǔ)充傳統(tǒng)建筑智能系統(tǒng)的功能，促進(jìn)建筑實(shí)施階段經(jīng)濟(jì)效益、安全優(yōu)勢(shì)和節(jié)能優(yōu)勢(shì)等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)建筑系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該在各個(gè)學(xué)科中進(jìn)行，為了不斷改進(jìn)和優(yōu)化智能建筑系統(tǒng)，相關(guān)的專業(yè)部門需要了解建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)要求和建筑條件。在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的背景下，有效地改善網(wǎng)站建設(shè)，使其穩(wěn)定有序，確保能夠得到充分的支持。