基于物聯網技術的建筑設備管理系統研究

文｜張文博，崔媛媛，洪俊杰

基于物聯網技術的建筑設備管理系統研究

文｜張文博，崔媛媛，洪俊杰

物聯網技術是互聯網的延伸與發展，它代表了下一代的信息發展技術。簡單來說，物聯網就物物相連的互聯網，可以對物體進行智能化識別、定位、跟蹤、監控以及管理。物聯網的應用范圍比較廣，幾乎可以在各個行業領域都能加以運用。隨著互聯網技術的不斷成熟與發展，物聯網技術漸漸發展成為智能建筑中的重點技術之一，將物聯網技術與建筑設備管理系統有效的結合在一起，可以實現對建筑設備的有效管理，對節約能源具有十分重要的作用，是現代建筑的必然發展趨勢。

一、物聯網概述

物聯網就是將物品與互聯網結合在一起的一種網絡技術，它主要是通過一些信息傳感設備，如全球定位系統、激光掃描器、傳感器以及射頻識別等，按照事先約定好的協議將物品與互聯網連在一起，以實現智能化定位、監控、識別、跟蹤、管理域監控的目的。物聯網將多種通信技術、計算機技術以及感知等集合在一起，大大方便了人們之間的溝通與交流，而且還使人與物以及物與物之間實現了相互交流，將人類社會、物理世界以及信息空間有效的融合在了一起。互聯網是物聯網的核心與基礎，物聯網是在互聯網的基礎上發展起來的一項新型的網絡技術，與互聯網不同的是，物聯網將用戶端延伸到了物品，實現了物品與物品以及物品與人之間的通信與聯系。對于物聯網來說，其基本特征主要包含網絡化、自動化、智能化、物聯化以及感知化。一般來說，物聯網從上到下分為感知層、網絡層和應用層三層。其中，感知層主要包括傳感器、網絡通信模塊、智能網關以及控制模塊，它的功能是識別物體與感知環境，并實現對各類數據的采集；網絡層主要包括一些網絡設備和平臺，這些網絡設備和平臺主要是為物聯網信息匯聚、傳輸以及初步處理服務的，網絡層的主要職責是對感知層獲取的信息進行傳遞與處理，它又包含核心網、延伸網以及接入網；應用層的組成部分為各種應用系統，它的功能主要是匯聚、轉換、分析以及共享所采集的數據，并為用戶應用提供相應的支撐平臺。

二、建筑設備管理系統概述

建筑設備管理系統的組成

建筑設備管理系統主要包含兩個部分，即建筑設備監控系統與公共安全系統。本文將對這兩個部分進行詳細的分析，具體如下：

1、建筑設備監控系統

建筑設備監控系統主要包括如下幾種：第一，供配電設備監測系統。對于智能建筑來說，其正常運行的首要條件就是保證供電的安全、可靠；第二，照明控制系統。現如今出現的建筑設備管理系統是通過電氣觸點來實現區域控制、定時通斷以及中央監控等的功能。伴隨現代科學技術的發展，智能化照明控制系統實現了快速的發展，它不僅可以延長燈具壽命、提高照明質量，而且還可以實現節約能源與改善環境的目標；第三，空調控制系統。空調控制系統主要包括空氣處理末端設備控制、新風機組控制、空調冷熱源機組控制以及冷卻水與冷凍水系統控制等。在建筑設備管理系統中，可以對空調設備進行合理的控制，以使建筑物內達到預期的溫度與濕度，并保持以最低的能源與電力消耗來維持系統與設備的正常工作，以實現經濟效益最大限度的提高。

2、公共安全系統

公共安全系統主要包括安全技術防范系統、自動報警系統以及應急聯動系統。①火災自動報警系統。火災自動報警系統主要包含電氣火災控制系統、火災探測報警系統、消防聯動控制系統以及可燃氣體探測報警系統。火災自動報警系統主要是通過在建筑物內的不同位置設置火災探測器，以便及時發現火災，并進行處理，最大限度地降低火災損失。②安全技術防范系統。安全技術防范系統主要包括入侵報警系統、出入口控制系統、停車庫管理系統、安全防范綜合管理系統、視頻安防監控系統、電子查詢管理系統等。安全技術防范系統主要是通過利用電子技術與計算機技術建立起來的，它可以對一些重要場所、人員、設備以及敏感信息進行保護。

三、建筑設備管理系統與物聯網的融合

（一）建筑設備管理系統與物聯網融合的條件

物聯網的不斷發展給智能建筑帶來了新的發展機遇。現階段，大多數智能建筑的子系統都是網絡化或IP網絡化結構，建筑設備的監控系統以及安防系統等都具備了TPC/IP網絡化構架，而建筑智能化系統也逐漸由綜合布線發展為多專業融合的綜合應用系統，主要包括計算機技術、信息通信技術以及自動控制技術等。目前，智能建筑的許多子系統都已經具備了物聯網架構形成的條件，如設備監控系統、智能家居、智能照明、安防系統等。

圖1 建筑設備管理系統結構

建筑設備管理系統主要分為現場層、網絡層以及管理層三層，如圖1所示。現場層主要包括傳感器、執行器以及各種智能儀表等現場設備，其中，智能儀表主要有水表、電表、水表等；網絡層會把現場層采集到的數據信息上傳到管理層，同時又會將管理層發出的指令傳達給現場層，以使現場層更好地執行這些指令；管理層的主要作用是對現場設備進行統一的監視、控制與管理，并將設備運行的數據存儲在服務器中，以實現對設備運行情況的有效記錄。建筑設備管理系統的三層結構滿足了與物聯網相結合的要求，網絡層可以通過對有線與無線網絡的改造實現對數據之間的通信，加入這些技術與設備，便可以實現對建筑設備的遠程監控與管理。目前，建筑設備管理系統已經擁有了物聯網的基本結構形態，要想將其與物聯網技術相結合，就需要將物聯網數據平臺與建筑設備管理系統進行數據接入，以最大限度的發揮物聯網在智能建筑中的作用，實現建筑設備的遠程監控與科學管理。

（二）基于物聯網技術的建筑設備管理系統

建筑設備遠程監控管理系統結構也分為三層，主要包括設備層、網絡層以及應用層。設備層中包含著該系統內所有子系統的各種傳感器與控制器，其通訊方式為有線通信方式與無線通信方式，有線通信方式主要包含各種現場總線通信協議，無線通信方式包括各種無線局域網絡；網絡層主要包含一些有線與無線的通信網絡，另外還包括一些以以太網為基礎的通信控制網絡；應用層就是指通過運用物聯網技術研發出來的各種服務與應用，主要包含建筑設備的遠程監控與管理以及數據庫的管理與應用等，它不僅可以遠程訪問與監控Web瀏覽器、移動設備，還能夠利用數據庫存儲服務器中的一些信息，來研發新型的應用，主要作用為建筑設備的數據查詢、導引以及信息發布等。

通過將物聯網技術應用到建筑設備管理系統中，可以實現建筑設備管理系統的升級，使其功能與結構更加完善。首先，EPC的特點是具有大范圍的編碼空間，利用EPC的這一優勢，可以將代碼分配到每一個設備中，每個設備中的代碼各不相同，這樣就可以快速讀取每個設備中所包含的信息，便于對各個設備的管理；其次，利用IPV6技術，可以為建筑中各個設備分配各自特有的IP地址，使每個建筑設備都有址可詢，就像每位住戶都有自己的住址一樣，這樣便可以實現設備的物物相連，更加便于產尋各個設備的信息；最后，由于在建筑設備管理系統運行的過程中會產生大量的原始數據，通過利用云計算模式，使數據的分析與處理更加方便，進而向傳感器與執行器下發控制指令。

（三）建筑設備系統與物聯網結合的需求

1、供配電管理

在建筑物中，供配電系統是其動力來源，它為建筑物中的各個系統提供正常運行所需的電力。然而，現代建筑供配電系統還存在著諸多的問題，具體表現為：建筑設備監控系統具備實時監測供配電設備運行的功能，但是如果設備或系統出現問題，供電公司與設備供應商不能夠進行及時的了解。而將物聯網技術應用到建筑供配電系統中，便可以實現遠程監測，能夠對設備的運行信息進行實時獲取，建立設備運行數據檔案，一旦設備發生故障，就可以及時發現，以有效避免供電中斷事故的發生。

2、照明設備管理

對于傳統的照明系統來說，其功能只是控制照明設備的開關，雖然在傳統照明系統中也有光照傳感器來監測環境照度，但是還沒有采集監測一些重要照明設備的電壓、電流以及照明狀態等信息，如果設備出現問題，由于相關管理人員無法及時獲取到設備的運行信息，從而使得設備得不到及時的維護。而在照明控制系統中接入物聯網技術，就可以有效解決上述問題，它可以對照明設備進行遠程監控與管理，這樣物業管理公司便可以實時獲取設備的運行狀態，在設備故障時可以予以及時的處理。

3、空調管理

在空調系統中應用物聯網技術，可以解決傳統空調系統中存在的一些問題，其中能源消耗過度與控制功能無法實施是主要的問題。基于物聯網技術的空調系統，其智能傳感器與控制器不僅能夠發送消息，同時還能夠接收消息，從而使傳感器之間實現數據共享。如果智能傳感器與控制器發生故障，監控系統就可以及時監測出來，以便管理人員能夠對故障設備進行及時的更換與維修。另外，通過物聯網技術，設備廠家與專業管理人員還可以對空調設備進行遠程監控，一旦設備出現問題，廠家就可以通過對管理人員的遠程指導來實現對設備的維護，從而大大提高了設備的管理效率。

四、結束語

總的來說，物聯網技術在智能建筑中的應用具有極大的優勢，物聯網與智能建筑的結合不僅可以大大增強智能建筑的功能，還能夠實現節約能源的目的，符合智能建筑的發展方向，是未來的大勢所趨，具有極大的發展前景。

作者單位：北京京航計算通訊研究所