收稿日期：2023-10-08

作者簡介：賈冬軍（1986—），男，安徽合肥人，本科，工程師，研究方向：智慧醫(yī)院建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)。

摘 要：智能建筑的出現(xiàn)，改變了建筑行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，管理人員要充分發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，以推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用存在時間較短、集成難度大、擴(kuò)展性不足等，這些影響直接給智能建筑系統(tǒng)集成帶來許多的阻礙。基于此，重點分析智能建筑系統(tǒng)集成問題，討論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用成效，僅供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能建筑；系統(tǒng)集成

中圖分類號：TU76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）03-0120-03

0 引言

建筑信息系統(tǒng)應(yīng)用過程中，常選用綜合布線模式，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為3層，主要用于實現(xiàn)建筑子系統(tǒng)的信息交換，其應(yīng)用包括如安防、智能照明、暖通、供配電等多個方面。此類信息系統(tǒng)集成具備協(xié)議統(tǒng)一，開放性較強(qiáng)等優(yōu)點，但也存在配置任務(wù)多、兼容性差等不足，由此給建筑智能化的發(fā)展增加了難度。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用信息集成技術(shù)實現(xiàn)對射頻識別、定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)等功能，不僅達(dá)到了互聯(lián)網(wǎng)信息的交換的目的，也大大提升企業(yè)的智能化水平。物聯(lián)網(wǎng)通信主要通過互聯(lián)網(wǎng)和傳感器的控制協(xié)議，實現(xiàn)普通物體的擴(kuò)展。在建筑領(lǐng)域應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有利于提升信息系統(tǒng)的智能水平，推動智能化建筑的迅速發(fā)展。鑒于此，探究智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用問題十分必要。

1 物聯(lián)網(wǎng)與智能建筑概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)依賴于光電控制器、電子傳感器的發(fā)展。因特網(wǎng)可以連接各類數(shù)據(jù)信息，利用數(shù)據(jù)信息的交互，可實現(xiàn)智能識別、定位、控制等功能。當(dāng)前，提出兩種網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議、物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備控制協(xié)議。在智能建筑體系內(nèi)，不同類型的設(shè)備利用擴(kuò)展功能，能夠高效完成數(shù)據(jù)信息的交換任務(wù)，包含現(xiàn)場控制以太網(wǎng)、相關(guān)執(zhí)行裝置、電子傳感器。在互聯(lián)網(wǎng)體系內(nèi)，電子傳感器、互聯(lián)網(wǎng)連接系統(tǒng)為核心。

1.2 智能建筑

20世紀(jì)80年代，美國出現(xiàn)第一座智能建筑，它屬于自動化技術(shù)、建筑藝術(shù)風(fēng)格、微電腦編程技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合成果。我國智能建筑、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，多表現(xiàn)在以下2方面：第一，智能建筑可以提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)中間件。第二，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟發(fā)展，加快了智能建筑的發(fā)展腳步。

隨著現(xiàn)代科技水平的提升，人們對居住條件的要求也持續(xù)提升。建筑學(xué)發(fā)展進(jìn)程中，智能建筑成為研究重點，并且與數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)、建筑設(shè)備、管理系統(tǒng)形成完整的智能系統(tǒng)。智能建筑融合了建筑、科技的優(yōu)勢，成為技術(shù)研發(fā)重點。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢較多，涉及嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳感器、智能自動化等，所以在智能建筑安全系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用非常多，屬于新型科技建造模式，發(fā)展前景廣闊。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能建筑系統(tǒng)集成構(gòu)成特點

智能化建筑系統(tǒng)內(nèi)部涵蓋比較復(fù)雜的智能化控制子系統(tǒng)，其中很多軟件是通過不同的廠家所提供。在集成方式方面，通常通過多協(xié)議以及跨系統(tǒng)的連接方式，因此傳統(tǒng)的智能建筑系統(tǒng)在集成過程中，軟件的整合工作以及整體的操控性有著明顯的欠缺，并且在系統(tǒng)功能的擴(kuò)展以及系統(tǒng)相互之間的兼容性上相對較低，各系統(tǒng)之間的配合工作以及集成化工的效果還有待提升。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展背景下，有效運用信息傳感設(shè)備，通過各種通信協(xié)議有效完成互聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)物品之間的信息通信，可實現(xiàn)信息的實時性交換功能，有效保證信息系統(tǒng)的工作具有更高的時效性和穩(wěn)定性。通常情況下，信息傳感器設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)部，主要包含紅外接收器、射頻識別器、激光掃描器以及相應(yīng)的全球定位系統(tǒng)等。通過該項技術(shù)的有效應(yīng)用，可充分實現(xiàn)對各種物品的智能化識別定位以及跟蹤監(jiān)測?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)條件下智能化建筑系統(tǒng)的功能會不斷朝著更加智能化、自動化以及個性化的方向上發(fā)展，在我國未來的智能建筑系統(tǒng)的開發(fā)工作中將會發(fā)揮出較高的功能優(yōu)勢。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑結(jié)構(gòu)體系

2.1 感知層

感知網(wǎng)主要是通過在傳感器、控制器上安裝物聯(lián)網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層與傳感器相連，以充分發(fā)揮數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾饔?。通過匹配協(xié)議為用戶提供豐富的服務(wù)內(nèi)容，滿足智能化建筑管理需求。在物聯(lián)網(wǎng)、傳感器內(nèi)植入智能通信模塊，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息的傳輸，同時通過終端設(shè)備來達(dá)到數(shù)據(jù)通信的目的。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

這一層次主要用來傳遞和處理感知層獲取的信息，其中包含了多種有線和無線的通信網(wǎng)絡(luò)。在工作狀態(tài)下，物聯(lián)網(wǎng)無線接入點會利用射頻識別技術(shù)的閱讀器和無線AP功能，支持信息雙屏四通道的接收和發(fā)送。其既能獲取無線保真的移動終端的返回信息，又能接收到射頻識別技術(shù)標(biāo)簽的返回信息，保證前端信息感知有機(jī)結(jié)合。將物聯(lián)網(wǎng)接入控制器借助中間件模塊，可實現(xiàn)前端感知信息與應(yīng)用系統(tǒng)間信息轉(zhuǎn)換分析、集成處理，結(jié)合融合通信網(wǎng)關(guān)模塊，可實現(xiàn)射頻識別技術(shù)信號向網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議信號有效轉(zhuǎn)變，并可在系統(tǒng)內(nèi)部有效傳輸。

2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層主要由應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)分析平臺、服務(wù)組件、數(shù)據(jù)庫等部分組成。其中，數(shù)據(jù)分析平臺涉及建筑聯(lián)網(wǎng)節(jié)點、預(yù)測信息等，能夠為智能建筑提供多元化的使用工具。目前其在數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘方面應(yīng)用較多。結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可提供對應(yīng)的服務(wù)接口，以滿足建筑節(jié)能要求[1]。

3 物聯(lián)網(wǎng)在智能建筑集成中的關(guān)鍵構(gòu)建技術(shù)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)

傳感網(wǎng)絡(luò)是基于建筑電氣設(shè)備需求，全面感知建筑區(qū)域的環(huán)節(jié)，其技術(shù)涉及許多方面的技術(shù)，包括以太網(wǎng)通信技術(shù)、無線廣告自組網(wǎng)技術(shù)和配置控制技術(shù)。一般來說，建筑電氣設(shè)備很多，而且位置變化很大。隨著無線自組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，該建筑能夠有效地處理機(jī)械設(shè)備隨機(jī)抽取的問題，滿足建筑電氣設(shè)備的控制需求，實現(xiàn)建筑擴(kuò)建的目標(biāo)。TCP/IP協(xié)議傳輸具有較強(qiáng)的可靠性，智能設(shè)備可以利用該協(xié)議獲取IP地址，實現(xiàn)對智能建筑設(shè)備的自動管理。

3.2 建筑設(shè)備監(jiān)控與設(shè)備集成

公共設(shè)施控制技術(shù)包括建筑設(shè)備系統(tǒng)集成和監(jiān)控等方面，主要由智能照明、給排水、空調(diào)自控等設(shè)施組成。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了智能建筑的通信速度和數(shù)據(jù)的傳輸效率。為了提升智能建筑的運行效益，需要發(fā)揮出建筑設(shè)備監(jiān)控、系統(tǒng)集成的作用，實時動態(tài)控制底層設(shè)備，執(zhí)行云計算中心的智能決策，提升建筑的舒適度，提升節(jié)能水平。

3.3 云平臺與大數(shù)據(jù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的多樣性特征，滿足了建筑運維數(shù)據(jù)的高效處理目標(biāo)。云計算的廣泛應(yīng)用，為智能建筑提供了數(shù)據(jù)存儲和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息采集的便利。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)由多個數(shù)據(jù)庫組成，如實時數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫。可根據(jù)數(shù)據(jù)庫的特點及實際情況，優(yōu)選相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，可確保數(shù)據(jù)管理的效果。在建筑運行過程中，將會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，可通過數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)建筑數(shù)據(jù)處理，并通過對數(shù)據(jù)規(guī)律的研究，制定出最優(yōu)化的建筑運行策略[2]。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)集成中的應(yīng)用

4.1 在建筑質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

建筑質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)主要采用傳感器采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行合理分析，以滿足建筑質(zhì)量和安全的評價要求。該系統(tǒng)主要由傳輸處理、數(shù)據(jù)采集、結(jié)果顯示等部分組成。

4.1.1 數(shù)據(jù)采集

對建筑質(zhì)量數(shù)據(jù)采集，應(yīng)利用振動傳感器進(jìn)行采集。振動傳感器主要包括多個單元，如信號處理單元、信號傳送單元、傳感單元等。傳感器可由多個振動傳感單元組成。當(dāng)傳感單元接收信息以后，可及時向服務(wù)器傳送信息。通過內(nèi)置傳感器來獲取應(yīng)力的變化情況，實現(xiàn)建筑裂縫、應(yīng)力變化的監(jiān)測。還可以通過傳感器，將它與無緣電纜相連，以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的有效監(jiān)測。

4.1.2 數(shù)據(jù)傳輸與處理

對數(shù)據(jù)傳輸與處理，可利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，以滿足服務(wù)器調(diào)用需求。在智能建筑施工過程中，如果采用單一傳感器，將難以實現(xiàn)整體建筑項目的監(jiān)測，從而導(dǎo)致項目質(zhì)量安全問題不能及時得到解決，故應(yīng)結(jié)合項目特點，合理設(shè)置傳感器，確保質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

網(wǎng)絡(luò)傳輸主要包括無線傳輸、有線傳輸兩種傳輸方式。無線傳輸具有組網(wǎng)方便、成本低等優(yōu)點，但其穩(wěn)定性較低。而有線傳輸穩(wěn)定性較高，但是線路故障多、布線難度大。因此，在智能建筑建設(shè)過程中，應(yīng)采用ZigBee無線傳輸技術(shù)來解決以下問題。

ZigBee模塊應(yīng)用堿性電池，運營壽命長達(dá)5年，兼容性高，抗干擾能力強(qiáng)，可以滿足長時間觀測需求。將網(wǎng)關(guān)、ZigBee模塊相連接，可以維護(hù)數(shù)據(jù)采集、寫入的安全性[3]。

4.1.3 結(jié)果展示與處理

建筑施工中質(zhì)量安全會受到多方面不可控因素的影響，從而導(dǎo)致相同傳感器所采集數(shù)據(jù)存在較大的不同。傳感器采集數(shù)據(jù)的數(shù)量較多，應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理。而傳感器采集數(shù)據(jù)可利用網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)庫內(nèi)進(jìn)行處理。

在數(shù)據(jù)處理過程中，應(yīng)該處理數(shù)據(jù)、提取特征和進(jìn)行決策。大數(shù)據(jù)處理任務(wù)繁重，處理時間長。在處理過程中，應(yīng)注意使用傳感器來處理重復(fù)的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)中的信息（包括壓力、位移、傾斜度等）提取，并進(jìn)行分類以進(jìn)行存儲。在特征處理中，可以使用壓縮和分類來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以滿足系統(tǒng)調(diào)用的要求。在決策處理中，可以構(gòu)建數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)質(zhì)量和安全處理獲得質(zhì)量安全隱患的結(jié)果，再傳送給維護(hù)部門[4]。

4.2 在安防系統(tǒng)中的應(yīng)用

在智能建筑的集成系統(tǒng)中，安防系統(tǒng)處于核心地位，會直接影響到居住者的生命財產(chǎn)安全。安防系統(tǒng)獲得互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持后，大大提升了操作速度和精度。建筑安防系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等部分組成，可實現(xiàn)人員、車輛進(jìn)出的實時監(jiān)控。

基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)，無需緊盯屏幕，能夠錄制并存儲畫面與聲音信息，當(dāng)發(fā)生緊急事件時，可實現(xiàn)自動報警功能。周界報警系統(tǒng)是利用傳感器技術(shù)進(jìn)行工作，如果發(fā)現(xiàn)非法越過問題，系統(tǒng)就會利用傳感器將巡檢信息傳至管理中心。在建筑門窗安裝監(jiān)控設(shè)備，通過數(shù)據(jù)信息的采集，將它傳至安防中心，住戶可及時掌握家庭情況。通過室內(nèi)報警裝置，可以密切監(jiān)測意外情況，掌握危險情況，維護(hù)居住人員的安全[5]。

4.3 在網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)萬物互聯(lián)，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行智能建筑使用與管理，并利用網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)進(jìn)行各類異構(gòu)信息的傳輸，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫對接及子系的集成[6]。

4.4 在信息化應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用

信息技術(shù)在應(yīng)用于現(xiàn)代智能建筑時，可以通過信息平臺的應(yīng)用為智能建筑管理提供有利條件。通過利用信息應(yīng)用系統(tǒng)，可以實現(xiàn)綜合管理的目標(biāo)，提高建筑的運行效率。建筑信息應(yīng)用系統(tǒng)主要包括智能卡應(yīng)用系統(tǒng)、物業(yè)運營管理系統(tǒng)、公共信息服務(wù)平臺等。

4.5 在設(shè)備管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能建筑系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備非常多，有效支持建筑的智能化管理。在智能建筑體系內(nèi)，利用智能傳感器來實現(xiàn)多個設(shè)備的監(jiān)測，包括電氣設(shè)備、給排水設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等。利用設(shè)備管理系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行動態(tài)測量，包括設(shè)備的位移、啟閉、溫度等，可實現(xiàn)設(shè)備的異常情況的及時檢測及處理，確保建筑設(shè)備運行安全。

4.6 在公共安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

近年來，智能建筑的安全問題引起人們的廣泛關(guān)注，可以引入公共安全系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑安全隱患的有效處理目標(biāo)[7]。

4.7 在車輛管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

建筑小區(qū)的車輛空間需求度高，隨著車輛數(shù)量持續(xù)增加，停車難問題引起了人們的廣泛關(guān)注。而通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建輛管理系統(tǒng)，有利于建筑安全管理效率的提升。此系統(tǒng)通過射頻識別技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)車輛信息識別、收費，提升車輛管理工作的效率。工作人員可利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)來隨時記錄、存儲車輛信息，有效支持車輛、人員的安全管理。在應(yīng)用車輛管理系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)深入分析數(shù)據(jù)信息，隨時掌控建筑的運行狀態(tài)，實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用價值。

5 結(jié)束語

在智能建筑系統(tǒng)集成過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)智能建筑的互聯(lián)，滿足了物品信息的有效通信。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效完善智能建筑的運行過程，在質(zhì)量監(jiān)測、安防、網(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備管理、公共安全、車輛管理等子系統(tǒng)中能發(fā)揮作用，實現(xiàn)建筑功能多樣化，從根本上促進(jìn)智能建筑體系的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王迪，許偉靖，賈雪松，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑火災(zāi)檢測系統(tǒng)應(yīng)用研究[A].中共沈陽市委?沈陽市人民政府.第十九屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[C]//.2022：459-465.

[2] 姜利妍，張雷.試論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市與智能建筑中的運用[J].城市建筑，2020，17（24）：128-129.

[3] 張文.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)視角下智能建筑的成本控制與工程造價研究[J].綠色環(huán)保建材，2020，24（5）：213-214.

[4] 張興超.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑集成系統(tǒng)研究[J].電子世界，2019（24）：47，50.

[5] 柴國強(qiáng).基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑系統(tǒng)集成[J].智能建筑與智慧城市，2019（6）：33，39.

[6] 林家棟.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)集成中的應(yīng)用研究[J].福建建材，2019（3）：50-51，91.

[7] 高彥.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)集成中的應(yīng)用方法[J].電腦迷，2018（11）：132-132.