物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助推智能建筑的應(yīng)用普及

冀沛然

(四川大學(xué)電子信息學(xué)院，四川成都 610000)

1 背景

你工作在外，可以隨時獲知住宅環(huán)境情況及各種電器設(shè)備情況，下班回家前，用手機發(fā)送一條指令，就能控制家中的電飯煲開始煮飯，室內(nèi)的空調(diào)調(diào)節(jié)到舒適的溫度;當(dāng)您做飯或者沐浴時，房間會自動播放優(yōu)雅的音樂等等，這樣的生活是多么的愜意。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人民生活居住水平的提高，對建筑物的智能化需求越來越高，智能建筑將成為下一代建筑發(fā)展的方向。

2 智能建筑的發(fā)展

智能建筑的概念誕生于20世紀的美國，第一幢智能大廈于1984年1月在美國哈特福德(Hartford)建成以后，全世界許多國家紛紛效仿，中國從20世紀90年代才逐步起步。智能建筑在傳統(tǒng)建筑物的基礎(chǔ)上，增加了設(shè)施控制管理系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)及公共安全系統(tǒng)等，為住戶提供了交互式體驗，全面實現(xiàn)了通信系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)以及住宅內(nèi)各種設(shè)備管理的自動化，大大提升了建筑物的舒適度、安全性、便捷性及節(jié)能環(huán)保能力。在理性空間構(gòu)架設(shè)計的基礎(chǔ)上更體現(xiàn)著設(shè)計師的感性情懷。智能建筑的誕生被稱為建筑歷史上的又一里程碑，足以與文藝復(fù)興時期的帶有強烈人文主義精神的藝術(shù)建筑設(shè)計相媲美。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助推智能建筑的應(yīng)用普及

在智能建筑中，把相關(guān)建筑實施及住戶電器設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接，進行信息管控很大程度上依賴物流網(wǎng)技術(shù)。而隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的推進，作為五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得以迅猛發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，使得建筑物(特別是住宅建筑)可以方便地利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合先進設(shè)計理念，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，滿足人們在舒適的基礎(chǔ)上對建筑智能化、高效化、便捷性、節(jié)能環(huán)保等精神方面的需求，使住宅智能建筑的發(fā)展普及成為可能。

建筑物在傳統(tǒng)的總線系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息應(yīng)用系統(tǒng)形成的智能住宅可滿足客戶對生活過程監(jiān)控、調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和測量、遠程診斷等方面的信息化需求。

我們將智能建筑信息應(yīng)用系統(tǒng)分成三層:1)傳感層，主要是識別物體，采集信息，實現(xiàn)對象的識別;2)傳輸層，通過現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算，通過綜合信息平臺接收、處理、反饋并應(yīng)用信息;3)應(yīng)用層，即應(yīng)用系統(tǒng)的控制端，可基于現(xiàn)有的手機、PC等終端進行，見圖1。

4 智能建筑信息系統(tǒng)解決方案

智能建筑信息系統(tǒng)部署在建筑物所在地，除了前端的應(yīng)用功能，系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑物生活設(shè)施的相關(guān)管理，包括:終端機具管理、發(fā)卡管理、門禁管理、消費管理、車庫管理等;同時提供內(nèi)部用戶管理、系統(tǒng)管理。

智能建筑信息系統(tǒng)構(gòu)成主要分為兩個部分:系統(tǒng)平臺和子系統(tǒng)功能模塊。

4.1 智能建筑信息系統(tǒng)平臺

系統(tǒng)平臺建立起整套智能建筑信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和卡務(wù)中心，從而實現(xiàn)對住戶和卡的統(tǒng)一集中管理，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)信息的采集、匯總、統(tǒng)計、備份等，以保障數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定、可靠的運行。平臺的建設(shè)需要安裝系統(tǒng)服務(wù)器，部署數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用軟件，并通過網(wǎng)絡(luò)與各子系統(tǒng)工作站進行通信，支持TCP/IP，485等類型協(xié)議。

主要實現(xiàn)以下功能:

1)數(shù)據(jù)庫管理，包括數(shù)據(jù)庫搭建、數(shù)據(jù)維護、定期備份等。2)人員、卡片、設(shè)備的信息統(tǒng)一管理。包括開戶、銷戶、開卡、銷卡、充值、消費、變更等各類信息，都將由平臺統(tǒng)一記錄和管理。3)數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集、匯總。4)歷史數(shù)據(jù)查詢。

4.2 智能建筑信息子系統(tǒng)

子系統(tǒng)功能模塊是實現(xiàn)建筑智能化的主要部分，主要子系統(tǒng)及可實現(xiàn)的功能有:

1)消費功能。消費功能主要是指用戶持有指定RF-SIM卡的設(shè)備，在區(qū)域內(nèi)部消費場所進行刷卡消費、刷卡購物等，實現(xiàn)智能物業(yè)費等相關(guān)費用結(jié)算、消費。

2)門禁功能。門禁功能主要是指用戶持插有指定RF-SIM卡的設(shè)備，在區(qū)域內(nèi)部設(shè)有門禁的場所出入時，可刷卡進出。部署機具可自動感知用戶信息，經(jīng)過甄別后開門放行。功能包括成員門禁應(yīng)用授權(quán)方式、門禁刷卡方式、門禁的刷卡鑒權(quán)方式、門禁的時段控制、防遣返功能、防尾隨功能、系統(tǒng)實時監(jiān)控服務(wù)、讀卡器防撬功能、控制器非法打開檢測功能等內(nèi)容。

3)控電管理功能?？仉姽芾碜酉到y(tǒng)通過采用預(yù)收費的管理模式，摒棄了傳統(tǒng)的人工抄表、收繳電費的方式，實現(xiàn)對住戶的用電智能化管理。用戶持插有指定RF-SIM卡的設(shè)備，通過自助購電設(shè)備進行購電，并刷卡結(jié)算，所購電量將自動下傳到其指定的電表上。

4)用水管理功能。用水管理子系統(tǒng)通過采用預(yù)收費的管理模式實現(xiàn)冷、熱水的控制管理，實現(xiàn)方式類似于控電管理子系統(tǒng)。

5)燃氣(煤氣、天然氣)管理功能。燃氣(煤氣、天然氣)管理子系統(tǒng)通過采用預(yù)收費的管理模式實現(xiàn)燃氣(煤氣、天然氣)的控制管理，實現(xiàn)方式類似于控電管理子系統(tǒng)。

6)無障礙通道。無障礙通道系統(tǒng)將無線射頻識別技術(shù)(即RFID技術(shù))、紅外傳感技術(shù)應(yīng)用到管理區(qū)域的開放式門禁管理中，成功的解決了完全依賴保安人員進行區(qū)域大門管理的現(xiàn)象，極大地提高了社區(qū)人員管理的智能化、人性化、安全化、信息化程度。

7)智慧車庫管理。住戶通過刷RFID感應(yīng)卡，控制存、取車及出入門，通過用戶持有指定RF-SIM卡的設(shè)備在車庫入口處，感應(yīng)POS機，使升降扛升起，進入車庫停車;出車庫時，通過刷卡，收取費用或身份識別。

8)智慧通知管理。適時、方便地修改相關(guān)社區(qū)通知事項，并可控制以文本或聲音、圖像、視頻等方式下發(fā)到樓宇顯示屏或PUSH到住戶指定的手機，實現(xiàn)事項的廣播與通知。

9)住宅設(shè)備管理。將住戶的各種電器設(shè)備(燈、熱水器、電動窗簾、飲水機、電飯鍋、空調(diào)、音響、電視等)進行信息收集，統(tǒng)一管理。通過手機、集中遙控器、單片機電腦中控等物聯(lián)網(wǎng)控制設(shè)備，實現(xiàn)對各種電器設(shè)備的本地遙控控制、遠程控制、定時控制、集中控制等功能。

5 智能建筑的應(yīng)用思考

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟加快了智能建筑的推廣應(yīng)用，但現(xiàn)代智能建筑想要盡快走入尋常百姓家，還面臨著成本控制、住戶需求分析、規(guī)范標(biāo)準下的個性化實現(xiàn)和交互式開放功能結(jié)構(gòu)的完善等難題。智能建筑的設(shè)計與建造，不再單單是建筑師能完成的工作，而需要協(xié)調(diào)電子信息、材料科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)甚至是心理學(xué)等各方面人才的分工。但不能否認的是智能建筑已經(jīng)成為目前建筑領(lǐng)域的主要流派，并且會有越來越多的建筑師致力于智能建筑的設(shè)計與研究。在我看來，目前制約智能建筑廣泛應(yīng)用的主要因素之一就是如何簡化相關(guān)操作，做到房屋智能的同時操作“傻瓜”化。在這一點上除積極應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)外，還可以向目前的高端智能手機取經(jīng)。例如，室內(nèi)溫度控制，電器開關(guān)，影音設(shè)備遙控等方面可以采用觸摸屏技術(shù)，使得所見即所得;系統(tǒng)總線加入語音操控技術(shù)，從形式上的人屋交流上升到實際意義的人屋交流等等。采用這些技術(shù)的原因是其發(fā)展已經(jīng)較為成熟，成本日趨減少，而作為智能建筑的目標(biāo)客戶群對這些技術(shù)已經(jīng)有了熟練掌握。相信這些技術(shù)的使用會進一步降低智能房屋的操作難度，加大其可接受度，為智能建筑的應(yīng)用推廣打下良好的基礎(chǔ)。