物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能化建筑領(lǐng)域的發(fā)展

文｜中程科技有限公司 應(yīng) 健 曾志富

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet Of things）是信息化和工業(yè)化發(fā)展和融合的必然結(jié)果；是信息技術(shù)和傳感/控制技術(shù)兩者融合的產(chǎn)物；是物理基礎(chǔ)設(shè)施（例如：光、機(jī)電設(shè)備）和IT基礎(chǔ)設(shè)施融合一體的架構(gòu)。

物聯(lián)網(wǎng)迄今為止，沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)的明確定義，下面是現(xiàn)下流行的幾種描述：

美國(guó)MIT的Kevin Ashton 用“Internet of Things”描述把計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到真實(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)的世界（1999）。

ITU：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)RFID和智能計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)全世界設(shè)備互連的網(wǎng)絡(luò)（2005）。

百度百科：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(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)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

《物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究》報(bào)告（2010.4.8）：物聯(lián)網(wǎng)是由具有自我標(biāo)識(shí)、感知和智能的物理實(shí)體，基于通信技術(shù)相互連接形成的網(wǎng)絡(luò)，這些物理設(shè)備可以在無(wú)需人工干預(yù)的條件下實(shí)現(xiàn)協(xié)同和互動(dòng)，為人們提供智慧和集約的服務(wù) 。

中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)大會(huì)（2010.6.29）：凡是有傳感器和傳感技術(shù)而感知物體的特性，按照固定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)任何時(shí)候的物與物之間、人和物之間、人與人之間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別定位跟蹤管理的網(wǎng)絡(luò) 。

在筆者看來(lái)，所謂物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義就是物與物之間的智能關(guān)聯(lián)。眾所周知，移動(dòng)通信網(wǎng)是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，是人和人的互聯(lián)，是網(wǎng)絡(luò)中的“客流”系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)是虛擬的信息共享的網(wǎng)絡(luò)，是電腦和電腦的互聯(lián)。而物聯(lián)網(wǎng)它是一個(gè)信息感知的網(wǎng)絡(luò)，所以它又稱傳感網(wǎng)。傳感網(wǎng)是物和物的互聯(lián)，是網(wǎng)絡(luò)中的“物流”系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的是現(xiàn)實(shí)的物理世界而非虛擬的世界。在物聯(lián)網(wǎng)上，不僅物質(zhì)的東西能撐控，甚至能感受到人的心情。物聯(lián)網(wǎng)不僅是讓你了解大千世界，而且讓你觸摸到大千世界，感受到大千世界。感知包括傳感器的信號(hào)采集、協(xié)同處理、智能組網(wǎng)，甚至信息服務(wù)，以達(dá)到控制和指揮的目的，感知是為了遠(yuǎn)程控制和管理。從虛擬信息空間、人人互聯(lián)發(fā)展到對(duì)現(xiàn)實(shí)物理世界的感知，為信息傳輸和信息處理提供更為豐富的需求源泉，從而掀起新的產(chǎn)業(yè)化浪潮。

2 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代智能建筑技術(shù)特征

當(dāng)前的智能建筑技術(shù)現(xiàn)狀，包括了20～30個(gè)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)分成兩大類：常規(guī)與專業(yè)應(yīng)用。絕大部分常規(guī)類、專業(yè)應(yīng)用類子系統(tǒng)均為網(wǎng)絡(luò)化、IP網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)；建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通等已經(jīng)構(gòu)成ITP/IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的集成融合子系統(tǒng)。一卡通包含很多內(nèi)容，如門(mén)禁、消費(fèi)等，現(xiàn)在融合起來(lái)了，變成一個(gè)集成融合子系統(tǒng)。智能建筑技術(shù)遍及各個(gè)行業(yè)，從傳統(tǒng)“弱電”發(fā)展成“綜合集成系統(tǒng)”；智能建筑技術(shù)遍及數(shù)字城市，是構(gòu)建數(shù)字城市核心技術(shù)之一；智能建筑技術(shù)是構(gòu)建綠色建筑的重要技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范日趨完善。

3 物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能建筑技術(shù)的影響

（1）物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能建筑技術(shù)影響無(wú)處不在

設(shè)備經(jīng)過(guò)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遍及大部分子系統(tǒng)，可以說(shuō)很多子系統(tǒng)已經(jīng)是準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)或已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。什么叫物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)？有三個(gè)方面內(nèi)容：一部分是傳感器聯(lián)網(wǎng)；一部分是互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議；一部分是設(shè)備網(wǎng)站。現(xiàn)在很多子系統(tǒng)可以說(shuō)已經(jīng)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、一卡通等系統(tǒng)。

（2）智能建筑設(shè)備傳感器聯(lián)網(wǎng)方式

單向/雙向；單路/多路；TCP/IP網(wǎng)、非TCP/IP網(wǎng)；設(shè)備間無(wú)直接互動(dòng)/直接互動(dòng)。簡(jiǎn)單的如一卡通/視頻監(jiān)控等。復(fù)雜的如智能家居/建筑設(shè)備監(jiān)控等。

（3）智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)

家居網(wǎng)連接了家電、安防、窗簾、遠(yuǎn)傳表具。家居網(wǎng)可以是無(wú)線，可以是電力載波，也可以是以太網(wǎng)等。大部分家居網(wǎng)可能都不是TCP/IP支持的網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)家居里面必須要有智能家居控制器來(lái)控制這些設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)。每個(gè)家里面有一個(gè)智能家居控制器以后，到小區(qū)里可以通過(guò)以太網(wǎng)跟住戶連接起來(lái)，住戶也可以反饋?zhàn)约杭依镆恍┣闆r。要么就是移動(dòng)通信網(wǎng)，要么就是以太網(wǎng)。

（4）建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)

建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)目前常用三層結(jié)構(gòu)：管理層、控制層、現(xiàn)場(chǎng)總線。設(shè)備經(jīng)傳感器聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是物與物、物與人，多IO、實(shí)時(shí)、面向現(xiàn)場(chǎng)總線。現(xiàn)場(chǎng)總線有LonWork/BACnet/Modbus等非TCP/IP協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)。形成連接互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的邏輯設(shè)備，構(gòu)建設(shè)備網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)管理和監(jiān)控的功能。

（5）云計(jì)算與智能建筑

云計(jì)算在智能建筑里面用的比較多的是建筑群能耗計(jì)量與節(jié)能管理系統(tǒng)，沒(méi)必要每個(gè)樓里面都設(shè)置建筑群能耗計(jì)量與節(jié)能管理系統(tǒng)，只要用一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)，把這些統(tǒng)一起來(lái)，形成一個(gè)總的能耗計(jì)量與節(jié)能管理系統(tǒng)。因?yàn)樵朴?jì)算實(shí)際上是互聯(lián)網(wǎng)上一種公共服務(wù)，它是針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，也針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。智能建筑綜合是集成、維護(hù)、管理系統(tǒng)。如果智能建筑維護(hù)管理都走物聯(lián)網(wǎng)道路的話，我們的智能建筑用不到每個(gè)樓里面都設(shè)置一套智能建筑維護(hù)管理班子，用一個(gè)云架構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)，統(tǒng)一管理，非常方便。

（6）BIM與物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)在樓宇智能管理、物業(yè)管理和建筑物的運(yùn)行維護(hù)方面將發(fā)揮更大的作用。僅從建筑物外表我們不可能了解其真面目，因?yàn)橛性S多管線都是隱蔽在樓板和墻體中，眾多開(kāi)關(guān)閥門(mén)遍布建筑物的各個(gè)角落，如果沒(méi)有圖紙，你要找到某個(gè)閥門(mén)幾乎是不可能的，特別是一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑，而圖紙一般都保存在檔案館內(nèi)，要去查閱，手續(xù)是極為麻煩，那么我們有什么好的辦法實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇內(nèi)相關(guān)物體的即時(shí)查找和定位？只有把建筑物數(shù)字化，建立整個(gè)建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM），才能實(shí)現(xiàn)更有效的管理。BIM是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，是物聯(lián)網(wǎng)的核心和靈魂，正如BIM是ERP基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一樣，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不能脫離BIM。沒(méi)有BIM，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就會(huì)受到限制，就無(wú)法深入建筑物的內(nèi)核，因?yàn)樵S多構(gòu)件和物體是隱蔽的，存在于肉眼看不見(jiàn)的深處，只有通過(guò)BIM模型才能一覽無(wú)遺，展示構(gòu)件的每一個(gè)細(xì)節(jié)。這個(gè)模型是三維可視和動(dòng)態(tài)的，涵蓋了整個(gè)建筑物中所有信息，然后與樓宇控制中心集成關(guān)聯(lián)。在整個(gè)建筑物的生命周期中，建筑物運(yùn)行維護(hù)的時(shí)間段最長(zhǎng)，所以建立建筑信息模型顯得尤為重要和迫切。建筑信息模型目前在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用較多，但還沒(méi)進(jìn)入建造和運(yùn)維階段的應(yīng)用。一旦在建造和運(yùn)維階段得到應(yīng)用，將產(chǎn)生極大的價(jià)值。BIM與物聯(lián)網(wǎng)兩者的結(jié)合，將智能建筑提升到智慧建筑的新高度，開(kāi)創(chuàng)智慧建筑新時(shí)代，是建筑業(yè)下一個(gè)重要的發(fā)展方向。

4 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)國(guó)家政策

伴隨國(guó)家“十二五”規(guī)劃出臺(tái)，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)，將成為我國(guó)大力扶持和發(fā)展的七大戰(zhàn)略性行業(yè)之一。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，國(guó)家將在未來(lái)十年投入四萬(wàn)億大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，智能建筑、智能辦公、智能家居、RFID等產(chǎn)業(yè)將是未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域。作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分，集樓宇自控、電視監(jiān)控、防盜報(bào)警、綜合布線等眾多系統(tǒng)于一體的建筑智能化領(lǐng)域，同樣迎來(lái)了自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大好機(jī)遇。

由第三次信息化引發(fā)的“智慧”浪潮，正在打開(kāi)我們對(duì)未來(lái)智能化生活和城市發(fā)展的廣袤空間，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將改變世界。美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)Forrester認(rèn)為，到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，成為名副其實(shí)的萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案在各領(lǐng)域的試點(diǎn)和應(yīng)用推廣，在諸如智能交通、環(huán)境保護(hù)、公共安全、平安家居、智能消防等多個(gè)方面，通過(guò)充分運(yùn)用通信技術(shù)手段，感測(cè)、分析、整合各項(xiàng)關(guān)鍵信息，有效地將各種應(yīng)用集中于一個(gè)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)揮著重要的作用，對(duì)民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出更智能化的響應(yīng)。建筑智能化作為物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)綜合應(yīng)用，將為城市的信息化建設(shè)帶來(lái)重要作用。

權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)顯示，世界工業(yè)、建筑等耗費(fèi)著全球70%的能源，在全球面臨環(huán)境惡化、能源危機(jī)的現(xiàn)狀下，節(jié)能已經(jīng)成為各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)約有400億平方米建筑存量需節(jié)能改造，同時(shí)每年竣工房屋建筑約20億平方米，預(yù)計(jì)至2020年新增房屋面積約300億平方米。

構(gòu)建數(shù)字城市，為人類提供智能化的服務(wù)，這一物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的終極應(yīng)用訴求，給建筑智能化市場(chǎng)帶來(lái)了商機(jī)。隨著國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用的不斷深入，其強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭正逐步蔓延到建筑智能化領(lǐng)域。從單一的功能到綜合集成，從綜合布線到無(wú)線控制，從控制面板的操控到手機(jī)掌控家電，再到網(wǎng)絡(luò)控制，建筑智能化領(lǐng)域隨著集成技術(shù)、通信技術(shù)、互操作能力和布線標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)而不斷改進(jìn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能建筑領(lǐng)域的影響十分巨大，將徹底顛覆之前的傳統(tǒng)思維方式。過(guò)去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開(kāi)：一方面是建筑物、公路等，而另一方面是數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)等。而在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，把感應(yīng)器等芯片嵌入和裝備到鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、電網(wǎng)、大壩、油氣管道、鋼筋混凝土、管線等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，達(dá)到對(duì)整合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制的目的。物聯(lián)網(wǎng)就是把物體數(shù)字化，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運(yùn)轉(zhuǎn)就在它上面進(jìn)行，其中包括經(jīng)濟(jì)管理、生產(chǎn)運(yùn)行、社會(huì)管理乃至個(gè)人生活等方方面面。