物聯(lián)網(wǎng)與綠色智能建筑

陳佳實 林偉生 董曉純

（1.廣東省建筑智能技術工程研究開發(fā)中心 2.廣東宏景科技有限公司）

1 引言

2009年，美國IBM提出了實現(xiàn)“智慧地球”的三大要素[1]：Instrumented、Interconnected、Intelligent，即物聯(lián)化、互聯(lián)化和智能化。通俗地講，“智慧地球(Smart Earth)=物聯(lián)化+互聯(lián)化+智能化”，“智慧地球、智慧城市、智能建筑=物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng) +互聯(lián)網(wǎng)+智能網(wǎng)”。

不僅國外對物聯(lián)網(wǎng)提出了看法，進行了研究，我國在物聯(lián)網(wǎng)建設方面也有相應的舉措：① 2009年11月3日，溫家寶總理發(fā)表了題為“讓科技引領中國可持續(xù)發(fā)展”的講話，溫總理指出搶占五大戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的制高點，著力突破物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術，及早部署后IP時代相關技術的研發(fā)；② 2010年工信部、國家標準委員會成立物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合組工作。

智慧地球與物聯(lián)網(wǎng)備受關注，推動了智能建筑的發(fā)展。以下從物聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)，闡述物聯(lián)網(wǎng)與智能建筑的關系，以及智能建筑發(fā)展中涉及的關鍵問題。

2 物聯(lián)網(wǎng)與視聯(lián)網(wǎng)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義、核心技術與標準體系

物聯(lián)網(wǎng)是物(人、設備、傳感器等)與物之間的互聯(lián)網(wǎng)，從網(wǎng)絡看，物聯(lián)網(wǎng)=傳感網(wǎng)（RFID，或有線）+互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)將是互聯(lián)網(wǎng)后新一輪技術革命，是第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。

物聯(lián)網(wǎng)核心技術包括：① 射頻RFID、條碼、GPS、紅外激光等各類傳感器技術及識別技術，解決物體定物、定位、定量(包括芯片研發(fā))的數(shù)據(jù)采集；② 傳輸技術：傳感器網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、智能網(wǎng)；③ 后臺管理平臺技術(云計算)；④ 物聯(lián)網(wǎng)與視聯(lián)網(wǎng)融合技術。

物聯(lián)網(wǎng)標準體系結構如圖1所示。可分為感知層、網(wǎng)絡層、應用層三個層面，公共技術不屬于物聯(lián)網(wǎng)技術某個特定層面，而是與三個層面都相關[2]。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)標準體系結構

2.2 視聯(lián)網(wǎng)

視聯(lián)網(wǎng)(VMS, Video Multi-Media System)是網(wǎng)絡技術的重大革新，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的里程碑，是互聯(lián)網(wǎng)的更高級形態(tài)，是一個實時網(wǎng)絡，能夠?qū)崿F(xiàn)目前互聯(lián)網(wǎng)無法實現(xiàn)的全網(wǎng)高清視頻實時傳輸，將眾多的互聯(lián)網(wǎng)應用推向高清視頻化，高清面對面。最終將實現(xiàn)世界無距離，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)人與人的距離只是一個屏幕的距離。

VMS視聯(lián)網(wǎng)技術采用目前全球最先進的實時高清視頻交換技術，可以在一個網(wǎng)絡平臺上將任何所需的服務[3]，如高清視頻會議、視頻監(jiān)控、智能化監(jiān)控分析、應急指揮、數(shù)字廣播電視、延時電視、網(wǎng)絡教學、現(xiàn)場直播、VOD點播、電視郵件、個性錄制（PVR）、內(nèi)網(wǎng)（自辦）頻道、智能化視頻播控、信息發(fā)布等數(shù)十種視頻、語音、圖片、文字、通訊、數(shù)據(jù)等服務全部整合在一個系統(tǒng)平臺，通過電視或電腦實現(xiàn)高清品質(zhì)視頻播放。

視頻網(wǎng)具有如下的技術優(yōu)勢：

⑴ 覆蓋全面：全球視頻通訊服務號碼體系——一個覆蓋全球、覆蓋每一個人的視聯(lián)網(wǎng)。

視聯(lián)網(wǎng)基于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)物理網(wǎng)絡，通過協(xié)議層的技術升級將高清的視頻（通訊）等服務覆蓋到千家萬戶，覆蓋到每一個人，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡和通訊技術的下一個里程碑，即高清視頻（通訊）服務。

通過類似于電話的號碼構架體系，不同的企業(yè)、不認識的人可以在一個平臺上面對面溝通，實現(xiàn)大規(guī)模的實時高清視頻交流，實現(xiàn)文字、數(shù)據(jù)和語音基礎之上的視頻溝通。

⑵ 高清高速：美國VMS視聯(lián)網(wǎng)技術架構的高清視頻網(wǎng)絡(兼容IP)。

在我國已有成功案例（醫(yī)院、學校、城市交通等）。VMS在全球范圍內(nèi)異地視頻傳輸延遲僅為0.2秒，它支持各種終端（電視、手機、PDA、電腦、屏幕）兼容現(xiàn)有的IP網(wǎng)、局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)、電話網(wǎng)，突破IP或互聯(lián)網(wǎng)流媒體技術瓶頸，實現(xiàn)高清（1080P）/超高清高品質(zhì)的視頻實時傳輸。VMS 100%通信保密性與信息存儲安全性，不含有網(wǎng)絡病毒、木馬、黑客攻擊、匿名訪問和 IP網(wǎng)絡故障，具有國家廣電級別的系統(tǒng)結構安全性，并已得到廣電部的應用。

⑶ 穩(wěn)定可靠：具備國家電信級別的穩(wěn)定運行保證——“4個9”99.99%，高度的運行穩(wěn)定性。

VMS平臺具備國家電信級別的《4個9》持續(xù)服務能力，具備絕對的系統(tǒng)穩(wěn)定性，保證正常和穩(wěn)定運行，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

① VMS平臺系統(tǒng)每年不超過1個小時的下機時間；

② 系統(tǒng)斷電重新恢復正常狀態(tài)小于15秒；

③ 系統(tǒng)終端入網(wǎng)小于3秒；

④ 終端斷電重新接入服務小于15秒。

高度智能化、自動化、高穩(wěn)定的性能確保了VMS平臺全部的視頻、語音、通訊和數(shù)據(jù)服務的穩(wěn)定和不間斷性。

VMS無需龐大的網(wǎng)絡技術隊伍保障穩(wěn)定運行，僅需1名技術人員即可對平臺進行全面管理。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)在建筑智能化系統(tǒng)中應用的契機

⑴ 智能建筑的子系統(tǒng)，如布線、網(wǎng)絡、安防、一卡通、智能家居，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎；

⑵ 智能建筑中多網(wǎng)融合技術、智能會議技術、系統(tǒng)集成技術也是物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)應用的基礎，是信息交互、處理、管理的平臺；

⑶ 三網(wǎng)融合或四網(wǎng)融合（視聯(lián)網(wǎng)）、光纖到戶推動智能建筑發(fā)展，也是物聯(lián)網(wǎng)應用的基礎。

3 智能建筑核心是系統(tǒng)集成

智能建筑核心是系統(tǒng)集成，系統(tǒng)集成是智能建筑的方向、重點、難點、亮點，它的性能在一定程度上決定著整個系統(tǒng)優(yōu)劣[4～6]。建筑智能化系統(tǒng)工程系統(tǒng)集成包括安防集成、建筑設備管理系統(tǒng)（BMS）集成、智能建筑總集成平臺（IBMS）集成等。圖2 為智能建筑集成平臺框圖。

圖2 智能建筑集成平臺框圖

3.1 集成目標

智能建筑集成目標是：基于 web技術、Internet/Intranet技術，C/S+B/S計算模式，在以太網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議的三層分布式集成模式，達到子系統(tǒng)集成、功能集成、網(wǎng)絡集成和軟件界面集成。

3.2 集成模式

集成模式不再沿用以往以BA為中心、不完全開放的集成模式，而是采用以BMS為中心的完全開放、與廠家產(chǎn)品無關的系統(tǒng)集成模式，遵循從集成出發(fā)，從上往下設計，從下往上實施回到集成的設計理念。

3.3 BMS所集成的子系統(tǒng)

BMS必須集成的子系統(tǒng)包括：BA、安防、火災自動報警、公共廣播及應急廣播、智能照明控制等，它們是實現(xiàn)跨系統(tǒng)聯(lián)動的必需。

根據(jù)項目特點，需要集成的子系統(tǒng)可以靈活加入。圖3為智能建筑集成平臺現(xiàn)場監(jiān)控圖。

圖3 智能建筑集成平臺現(xiàn)場監(jiān)控圖

4 智能建筑發(fā)展方向是綠色建筑

綠色建筑是節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染、與自然和諧共生的建筑。圖4所示為綠色建筑的圖景。綠色建筑的主要特點是4個Savings：Save Energy(節(jié)能)、Save water(節(jié)水)、Save Land(節(jié)地)、Save Material(節(jié)材)。綠色建筑的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量(IEQ，Indoor Environment Quality)指的是：IAQ(室內(nèi)空氣質(zhì)量)、Thermal Comfort (熱舒適)、Lighting Comfort(照明舒適)、Acoustic Comfort(聲學舒適)[7]。

圖5為實現(xiàn)綠色建筑的措施圖，包括材料與資源、能源與環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境、水環(huán)境四個方面的措施。圖6為綠色建筑與智能建筑的關系圖。可以看出，綠色建筑推動智能建筑、智能建筑服務綠色建筑。

所以，對節(jié)約與環(huán)保而言，應是在保證環(huán)境健康的前提下，最大限度地節(jié)能。

圖4 綠色建筑圖景

圖5 實現(xiàn)綠色建筑的措施圖

圖6 綠色建筑與智能建筑的關系圖

5 結論

物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)智慧城市（Smart City）的關鍵技術，而建筑智能化系統(tǒng)工程是物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)的應用基礎。

⑴ 物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)需要解決的難點問題：①物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)是一個國家級工程，甚至是世界級工程，首先需要標準。標準化的結構，標準化數(shù)據(jù)率，標準化接口協(xié)議、互聯(lián)互通的網(wǎng)絡平臺，統(tǒng)一的身份識別、編碼系統(tǒng)，才能讓建筑、城市、世界各地的物體接入網(wǎng)絡，被世界識別、互聯(lián)互通；②其次是各類信息的安全、傳輸?shù)姆€(wěn)定性；③物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)是一個國家級產(chǎn)業(yè)，需要產(chǎn)業(yè)化，需要資金，政府投入，集體攻關。

⑵ 建筑智能化系統(tǒng)工程為物聯(lián)網(wǎng)提供了物聯(lián)網(wǎng)應用基礎平臺。①物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)、多網(wǎng)融合（包括語言、數(shù)據(jù)、圖像）等關鍵技術，將推動建筑智能化系統(tǒng)的縱深發(fā)展；②建筑智能化系統(tǒng)工程中的已有計算機網(wǎng)絡（包括外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、總線網(wǎng)、語言網(wǎng)、智能專網(wǎng)、城域網(wǎng)連接）為物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)建立城域網(wǎng)平臺（Smart City），進而實現(xiàn)到Smart Earth的網(wǎng)絡應用基礎平臺。

(3) 建筑智能化系統(tǒng)中的系統(tǒng)集成（包括安防集成SMS樓宇集成管理系統(tǒng)BMS、信息總集成IBMS等）為物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)在建筑樓宇內(nèi)的多網(wǎng)（三網(wǎng)或四網(wǎng)）融合、集成提供了集成應用基礎平臺，進而在城域網(wǎng)上實現(xiàn)Smart City。

[1]IBM 商業(yè)價值研究院.智慧地球贏在中國[R/OL].http://www-900.ibm.corn.2009,09.

[2]楊震. 物聯(lián)網(wǎng)及其技術發(fā)展[J].南京郵電大學學報(自然科學版). 2010,30(4):1-8.

[3]VisionVera（視聯(lián)動力）中國地區(qū)技術支持中心. VMS視聯(lián)網(wǎng)技術架構及應用說明. 2010.

[4]宋建鋒等. 智能建筑[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009:17-190.

[5]Teich, T.; Zimmermann, M.; Franke, S., et al. Intelligent Building Automation[C].Proceedings of the 2010 International Conference on Automation, Robotics and Control Systems.2010:53-57.

[6]Ma Hui; Wang Jianting. Study on the economic externality of green building[C]. 2010 IEEE International Conference on Industrial Engineering & Engineering Management. 2010,2475-2478.

[7]Runming Yao; Jie Zheng.A model of intelligent building energy management for the indoor environment[J].Intelligent Buildings International. 2010,2(1):72-80.