物聯網技術助推智能建筑的應用普及

冀沛然

(四川大學電子信息學院，四川成都 610000)

1 背景

你工作在外，可以隨時獲知住宅環境情況及各種電器設備情況，下班回家前，用手機發送一條指令，就能控制家中的電飯煲開始煮飯，室內的空調調節到舒適的溫度;當您做飯或者沐浴時，房間會自動播放優雅的音樂等等，這樣的生活是多么的愜意。

隨著科學技術的發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展的方向。

2 智能建筑的發展

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。智能建筑在傳統建筑物的基礎上，增加了設施控制管理系統、信息化應用系統及公共安全系統等，為住戶提供了交互式體驗，全面實現了通信系統、辦公系統以及住宅內各種設備管理的自動化，大大提升了建筑物的舒適度、安全性、便捷性及節能環保能力。在理性空間構架設計的基礎上更體現著設計師的感性情懷。智能建筑的誕生被稱為建筑歷史上的又一里程碑，足以與文藝復興時期的帶有強烈人文主義精神的藝術建筑設計相媲美。

3 物聯網技術助推智能建筑的應用普及

在智能建筑中，把相關建筑實施及住戶電器設備與互聯網連接，進行信息管控很大程度上依賴物流網技術。而隨著國家產業結構調整的推進，作為五大新興戰略性產業之一物聯網產業得以迅猛發展。隨著物聯網技術的成熟，使得建筑物(特別是住宅建筑)可以方便地利用物聯網技術，結合先進設計理念，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理，滿足人們在舒適的基礎上對建筑智能化、高效化、便捷性、節能環保等精神方面的需求，使住宅智能建筑的發展普及成為可能。

建筑物在傳統的總線系統基礎上，增加使用物聯網技術的信息應用系統形成的智能住宅可滿足客戶對生活過程監控、調度、數據采集和測量、遠程診斷等方面的信息化需求。

我們將智能建筑信息應用系統分成三層:1)傳感層，主要是識別物體，采集信息，實現對象的識別;2)傳輸層，通過現有的各種通信網絡實現數據的傳輸與計算，通過綜合信息平臺接收、處理、反饋并應用信息;3)應用層，即應用系統的控制端，可基于現有的手機、PC等終端進行，見圖1。

4 智能建筑信息系統解決方案

智能建筑信息系統部署在建筑物所在地，除了前端的應用功能，系統可實現建筑物生活設施的相關管理，包括:終端機具管理、發卡管理、門禁管理、消費管理、車庫管理等;同時提供內部用戶管理、系統管理。

智能建筑信息系統構成主要分為兩個部分:系統平臺和子系統功能模塊。

4.1 智能建筑信息系統平臺

系統平臺建立起整套智能建筑信息系統的數據中心和卡務中心，從而實現對住戶和卡的統一集中管理，實現對各類數據信息的采集、匯總、統計、備份等，以保障數據安全、穩定、可靠的運行。平臺的建設需要安裝系統服務器，部署數據庫及應用軟件，并通過網絡與各子系統工作站進行通信，支持TCP/IP，485等類型協議。

主要實現以下功能:

1)數據庫管理，包括數據庫搭建、數據維護、定期備份等。2)人員、卡片、設備的信息統一管理。包括開戶、銷戶、開卡、銷卡、充值、消費、變更等各類信息，都將由平臺統一記錄和管理。3)數據的監測、采集、匯總。4)歷史數據查詢。

4.2 智能建筑信息子系統

子系統功能模塊是實現建筑智能化的主要部分，主要子系統及可實現的功能有:

1)消費功能。消費功能主要是指用戶持有指定RF-SIM卡的設備，在區域內部消費場所進行刷卡消費、刷卡購物等，實現智能物業費等相關費用結算、消費。

2)門禁功能。門禁功能主要是指用戶持插有指定RF-SIM卡的設備，在區域內部設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，經過甄別后開門放行。功能包括成員門禁應用授權方式、門禁刷卡方式、門禁的刷卡鑒權方式、門禁的時段控制、防遣返功能、防尾隨功能、系統實時監控服務、讀卡器防撬功能、控制器非法打開檢測功能等內容。

3)控電管理功能。控電管理子系統通過采用預收費的管理模式，摒棄了傳統的人工抄表、收繳電費的方式，實現對住戶的用電智能化管理。用戶持插有指定RF-SIM卡的設備，通過自助購電設備進行購電，并刷卡結算，所購電量將自動下傳到其指定的電表上。

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

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

6)無障礙通道。無障礙通道系統將無線射頻識別技術(即RFID技術)、紅外傳感技術應用到管理區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域大門管理的現象，極大地提高了社區人員管理的智能化、人性化、安全化、信息化程度。

7)智慧車庫管理。住戶通過刷RFID感應卡，控制存、取車及出入門，通過用戶持有指定RF-SIM卡的設備在車庫入口處，感應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、方便地修改相關社區通知事項，并可控制以文本或聲音、圖像、視頻等方式下發到樓宇顯示屏或PUSH到住戶指定的手機，實現事項的廣播與通知。

9)住宅設備管理。將住戶的各種電器設備(燈、熱水器、電動窗簾、飲水機、電飯鍋、空調、音響、電視等)進行信息收集，統一管理。通過手機、集中遙控器、單片機電腦中控等物聯網控制設備，實現對各種電器設備的本地遙控控制、遠程控制、定時控制、集中控制等功能。

5 智能建筑的應用思考

物聯網技術的成熟加快了智能建筑的推廣應用，但現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、規范標準下的個性化實現和交互式開放功能結構的完善等難題。智能建筑的設計與建造，不再單單是建筑師能完成的工作，而需要協調電子信息、材料科學、網絡甚至是心理學等各方面人才的分工。但不能否認的是智能建筑已經成為目前建筑領域的主要流派，并且會有越來越多的建筑師致力于智能建筑的設計與研究。在我看來，目前制約智能建筑廣泛應用的主要因素之一就是如何簡化相關操作，做到房屋智能的同時操作“傻瓜”化。在這一點上除積極應用物聯網技術外，還可以向目前的高端智能手機取經。例如，室內溫度控制，電器開關，影音設備遙控等方面可以采用觸摸屏技術，使得所見即所得;系統總線加入語音操控技術，從形式上的人屋交流上升到實際意義的人屋交流等等。采用這些技術的原因是其發展已經較為成熟，成本日趨減少，而作為智能建筑的目標客戶群對這些技術已經有了熟練掌握。相信這些技術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，為智能建筑的應用推廣打下良好的基礎。