基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑系統(tǒng)集成

引言

在新型的現(xiàn)代建筑或建筑群建成之后，隨之而來(lái)的就是人流、物流和資金流。這些信息綜合成為關(guān)于建筑（群）的信息流。如何有效地管理和利用這些信息實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的集成化、智能化和資源配置優(yōu)化，達(dá)到高效、綜合管理的目的，就成為迫切需要解決的問(wèn)題。因此，智能建筑的核心是系統(tǒng)集成,是提高智能建筑運(yùn)營(yíng)管理和增值服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

智能建筑系統(tǒng)集成（Intelligent Building SystemIntegration）是將建筑物內(nèi)各智能化子系統(tǒng)集成在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間信息、資源和任務(wù)的共享，逐漸成為智能建筑的技術(shù)核心，為物業(yè)管理者提供高效、便利、可靠的管理手段，給物業(yè)使用者提供全面、優(yōu)質(zhì)、安全、舒適的綜合服務(wù)。

所謂智能建筑系統(tǒng)集成，就是構(gòu)建一個(gè)智能建筑綜合管理系統(tǒng)（Intelligent Building Management System，IBMS）。一個(gè)典型的智能建筑綜合管理系統(tǒng)是以綜合布線為基礎(chǔ)，將建筑物內(nèi)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、停車場(chǎng)控制等系統(tǒng)集成為一個(gè)中央信息系統(tǒng)。通過(guò)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)，對(duì)樓宇內(nèi)部的全體對(duì)象（如設(shè)備、人們的活動(dòng)、若干重要場(chǎng)所）進(jìn)行集中監(jiān)視、控制和管理，以提高整個(gè)建筑物的管理水平。

1智能建筑綜合管理系統(tǒng)

1.1智能建筑綜合管理系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

智能建筑綜合管理系統(tǒng)是以當(dāng)今先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代建筑（建筑群）經(jīng)營(yíng)管理模式為手段，以實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效和集約式管理為目的的綜合集成管理平臺(tái)。其特點(diǎn)是使整個(gè)建筑（群）的管理和監(jiān)控系統(tǒng)集成化、信息化和智能化，從層次上看，上述三者緊密相連、互相依托、互相支持。圖1所示是其層次結(jié)構(gòu)圖。

圖1IBMS層次結(jié)構(gòu)示意圖

這種層次結(jié)構(gòu)中各具體子系統(tǒng)之間的關(guān)系如圖2所示。集成化是智能建筑綜合管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，依托于Intranet（企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)）使整個(gè)建筑（群）中的各子系統(tǒng)（王要是指建筑設(shè)備管理系統(tǒng)BMS、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)INS和通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS）實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

1.2智能建筑綜合管理系統(tǒng)的功能

智能建筑綜合管理系統(tǒng)（IBMS）的系統(tǒng)集成與它的實(shí)現(xiàn)功能要求有關(guān)，IBMS集成系統(tǒng)主要包括面向設(shè)備的綜合管理和面向用戶的綜合管理等兩方面內(nèi)容。

1.2.1面向設(shè)備的綜合管理系統(tǒng)

面向設(shè)備的綜合管理系統(tǒng)主要有三個(gè)子系統(tǒng)需要綜合管理，它們分別為BAS（建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)）、SAS（安全防范系統(tǒng)）和FAS（消防報(bào)警系統(tǒng)）。其中，BAS建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)包括對(duì)給排水設(shè)備的監(jiān)控、暖通空調(diào)設(shè)備的監(jiān)控、供配電系統(tǒng)的監(jiān)控、智能照明系統(tǒng)的監(jiān)控、電梯和自動(dòng)扶梯的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控等；SAS安全防范系統(tǒng)包括入侵報(bào)警集成系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控集成系統(tǒng)、出入口控制（門禁）系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)等;FAS包括火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)，該系統(tǒng)本身除了具備國(guó)家規(guī)定的聯(lián)動(dòng)功能以外，還要能夠?qū)崿F(xiàn)與其他智能化系統(tǒng)的全面聯(lián)動(dòng)，特別是與IBMS集成系統(tǒng)要能直接聯(lián)網(wǎng)通信。

1.2.2面向用戶的綜合管理系統(tǒng)

面向用戶的綜合管理系統(tǒng)主要是物業(yè)管理系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的綜合管理。其中，一卡通系統(tǒng)有門禁系統(tǒng)和停車場(chǎng)管理系統(tǒng)。

物業(yè)管理系統(tǒng)是IBMS的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)物業(yè)管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的臺(tái)賬管理、檢修管理、樓宇內(nèi)平面空間管理、租賃管理、停車場(chǎng)管理、消防管理、三表抄送和投訴管理等。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑系統(tǒng)集成

2.1物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算模式是繼互聯(lián)網(wǎng)后的第四代計(jì)算模式，它是互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算模式的進(jìn)一步發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)傳感、控制設(shè)備,按約定的協(xié)議，將物件信息或（和）物件間互動(dòng)的信息與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種應(yīng)用架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)組成，圖3所示是物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)圖。

圖3中,感知層可為物件通過(guò)傳感或（和）執(zhí)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，以構(gòu)成傳感/控制網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)層為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧（包括TCP/IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議）；應(yīng)用層為基于Web瀏覽器應(yīng)用。

2.2智能建筑物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑綜合管理系統(tǒng)的基本特征是全面感知、可靠傳送和智能處理。因此，該系統(tǒng)的體系架構(gòu)主要分為三個(gè)層次：

第一層次為感知層。在感知層中，可通過(guò)各種傳感器、RFID、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)

器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的全面收集。這些數(shù)據(jù)主要包括建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)和消防報(bào)警系統(tǒng)的溫度、濕度、水位、電流、電壓、頻率、各設(shè)施的機(jī)械狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、數(shù)據(jù)狀態(tài)等信息的收集；感知層各傳感器可通過(guò)Lonwork/BACnet/Modbus等現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議構(gòu)成傳感/控制網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)物與物、人與物的連接。

第二層次為網(wǎng)絡(luò)層。在網(wǎng)絡(luò)層，可將原始數(shù)據(jù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至物聯(lián)網(wǎng)信息及管理中心，在這里主要實(shí)現(xiàn)的是原始數(shù)據(jù)的編碼、認(rèn)證、鑒定、計(jì)算等功能。

在該層次中，IBMS系統(tǒng)目前常用的是管理層一控制層一現(xiàn)場(chǎng)總線層等三層結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)總線層采用Lonwork/BACnet/Modbus等現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，控制層通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)設(shè)備互動(dòng)的物理功能和轉(zhuǎn)換成互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧上運(yùn)行的邏輯功能，管理層通過(guò)以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)的智能建筑內(nèi)的Intranet構(gòu)建智能建筑綜合管理系統(tǒng)（IBMS）。該層次的主要任務(wù)是將智能建筑三大系統(tǒng)（BMS、OAS和CNS）集成到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。

第三層次為基于Web瀏覽器的應(yīng)用層。基于物聯(lián)網(wǎng)B/S訪問(wèn)模式的智能建筑集成系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)框架如圖4所示。該層次主要用于在瀏覽器上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障分析、能耗管理、設(shè)備監(jiān)控和物業(yè)管理等。

3物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能建筑的影響

隨著物聯(lián)網(wǎng)和“智慧地球”概念的提出，人們紛紛把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到電網(wǎng)、醫(yī)療、交通、物流、城市管理和建筑等各個(gè)領(lǐng)域。智能建筑就是其重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑系統(tǒng)集成，按物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層等三個(gè)技術(shù)層面來(lái)分析，可以看出物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能建筑所產(chǎn)生的影響。

感知層是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎(chǔ)，應(yīng)用的技術(shù)包括傳感器、射頻識(shí)別(RFID)、識(shí)別碼和智能卡等，其主要功能是通過(guò)傳感設(shè)備識(shí)別物體，采集信息。傳感器、智能卡等技術(shù)在智能建筑中早有體現(xiàn)，已經(jīng)融入了物-物相連的理念。例如，面向設(shè)備的綜合管理系統(tǒng)就采用了傳感器技術(shù)，對(duì)建筑的供配電、空調(diào)、電梯、給排水、消防系統(tǒng)等設(shè)備實(shí)行全自動(dòng)的綜合監(jiān)控管理，以實(shí)現(xiàn)各類參數(shù)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視；面向用戶的綜合管理系統(tǒng)中就應(yīng)用了智能卡技術(shù)作為識(shí)別身份、門鑰和重要信息的系統(tǒng)密鑰。

位于物聯(lián)網(wǎng)感知層的物，要求帶有CPU以及專門的應(yīng)用程序，要能發(fā)送、傳輸、接收數(shù)據(jù)，還必須遵循物聯(lián)網(wǎng)的通訊協(xié)議，不僅要能識(shí)別物體，還必須能主動(dòng)提供信息，與別的物體和人實(shí)現(xiàn)信息交流和共享。因此，將運(yùn)用新技術(shù)的傳感設(shè)備替代傳統(tǒng)的傳感設(shè)備，運(yùn)用于建筑物各設(shè)備和設(shè)施中，就能提升建筑物的智能化程度，使建筑物到達(dá)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智慧目標(biāo)。

網(wǎng)絡(luò)層是服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)信息匯聚、傳輸和初步處理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和平臺(tái)，由互聯(lián)網(wǎng)、有線和無(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)以及云計(jì)算平臺(tái)等組成，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)處不在的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。在智能建筑中，采用安置各樓層的無(wú)線全覆蓋技術(shù)，可使得動(dòng)物、植物、機(jī)器和物品上的電子介質(zhì)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)隨時(shí)隨地通過(guò)無(wú)線全覆蓋網(wǎng)絡(luò)傳送出去，從而為智能建筑的智能化系統(tǒng)進(jìn)行信息采集和數(shù)據(jù)通信提供有力的保障。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層的“云計(jì)算”技術(shù)的運(yùn)用，可使建筑物內(nèi)成百上千類物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理成為可能,從而確保建立實(shí)用、可靠和高效的智能化信息集成共享平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備設(shè)施監(jiān)控信息資源的共享和優(yōu)化管理。

應(yīng)用層將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，主要解決信息處理和人機(jī)界面問(wèn)題，構(gòu)建智能化的行業(yè)應(yīng)用。當(dāng)前，智能建筑包括20~30個(gè)子系統(tǒng)，很多子系統(tǒng)已經(jīng)是準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)或已是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)，例如智能家居、建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通、三表遠(yuǎn)傳、電子配線管理、智能照明、公共廣播、會(huì)議以及專業(yè)應(yīng)用等系統(tǒng)。在智能建筑中，信息化應(yīng)用系統(tǒng)和智能化集成系統(tǒng)可以提供快捷、有效的信息，由于具有集合各類共用信息的數(shù)據(jù)資源庫(kù)，因而可以通過(guò)智能建筑門戶網(wǎng)站向建筑物內(nèi)的公眾提供信息匯總、檢索、查詢、發(fā)布和導(dǎo)引等功能。例如，回家前用手機(jī)發(fā)條信息，空調(diào)就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟；家中開(kāi)關(guān)只需一個(gè)遙控板就可全部控制；家里漏氣或漏水,手機(jī)短信會(huì)自動(dòng)報(bào)警；消防系統(tǒng)出問(wèn)題了，消防部門便會(huì)自動(dòng)收到信息上門檢修等。智能建筑系統(tǒng)的無(wú)縫集成可以提供快捷、有效的信息，從而使建筑物更加智能，更好地為人們提供更加智慧的生活服務(wù)。

4結(jié)語(yǔ)

“智慧城市”的建設(shè)，離不開(kāi)智能建筑的發(fā)展。未來(lái)的智能建筑，必將綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的各種先進(jìn)技術(shù)，為人們提供安全、高效、便捷、健康和舒適的綠色建筑服務(wù)。

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