物聯網技術在建筑智能化系統中的應用分析

摘要：不知不覺間物聯網已經從一個模糊的概念變成了可以實現并加以使用的技術手段。基于物聯網技術的發展，建筑行業中也出現了大量的智能化建筑。智能化建筑可以簡化人們日常生活中一些繁瑣的工作，也能改善人們的工作居住環境，是未來建筑行業的主要發展方向。本文就當今物聯網和建筑智能化系統的現狀，簡述物聯網技術在建筑智能化系統的應用和存在的一些問題。

關鍵詞：物聯網;建筑;智能化;應用

Application Analysis of Internet of Things Technology in Building Intelligent System

Jie-Jun Qian*

Jiangsu Branch of Xiamen Best Information Technology Co.， Ltd.， Jiangsu 210000， China

Abstract： Unconsciously， the Internet of Things has changed from a vague concept to a technical means that can be realized and used. Based on the development of Internet of Things technology， a large number of intelligent buildings have emerged in the construction industry. Intelligent buildings can simplify some tedious work in people’s daily life and improve people’s working and living environment， which is the main development direction of the future construction industry. Based on the current situation of Internet of things and building intelligent system， this paper briefly introduces the application and existing problems of the Internet of Things technology in the building intelligent system and some existing problems.

Keywords： Internet of Things; architecture; intelligent; application

一、前言

現代化的智能系統是智能建筑中的重要組成部分，智能建筑可以實現很多傳統建筑所不能實現的功能。這些功能通過物聯網技術得以整合協調，覆蓋了建筑內的多個系統。系統與系統之間協同運行，形成了一套自動化、一體化、功能齊備的智能體系。物聯網技術在建筑智能化系統中的應用充分體現了物聯物技術的實踐價值。

二、物聯網技術概述

“智慧地球”的概念驅動了物聯網的誕生與發展，近年來受到越來越多的關注與認可[1]。在物聯網技術中，常見的有射頻識別（RFID）、掃描技術、傳感器技術，以互聯網為核心，具有完善并拓展建筑智能化的作用。作為建筑智能化中的基礎單元，物聯網技術可以實現物品和物品的協同與互動，在確定建筑智能化的需求之后再啟動物聯網的運行。物聯網技術屬于網絡信息技術的一部分，可根據智能建筑的實際需要將智能化功能整合并加以使用。在物聯網的作用下，建筑智能化以物體為基準構成了一個物物相連的網絡體系，將智能建筑中的信息交流規則統一，建立物品信息。物聯網技術的基礎為傳感器，物品信息正是由相互傳感去獲取，這些收集到的信息在物聯網內進行處理，使信息識別和分析的效率大大提高，優化了智能建筑的整體運營環境。

三、建筑智能化系統

建筑智能化系統是個龐大、繁復的體系，由大量分支系統構成，包含著多個運營子系統。現階段，常見的子系統有安防、消防、門禁等，所有的子系統各有分工又相互協同，共同維持著智能化建筑的運行。現代建筑工程發展趨勢已向建筑智能化逐漸傾斜。因目前還沒有足夠經驗來制定一套統一標準，所以在智能建筑的設計規劃上，應結合建筑的實際需求，來打造一個高效、優質的建筑環境，不斷提高建筑智能化系統的質量。建筑智能化簡化了建筑運營的過程，將智能化功能進行整合，為了讓這種整合更具統一性和規范性，在智能建筑中引入物聯網技術是當今最有效的解決方案[2]。

四、物聯網技術在建筑智能化系統中的應用

如圖1所示，在現有的案例中，物聯網技術在智能建筑中的應用主要有以下幾個系統：

（一）安防系統

安防系統是建筑中最常見且最基礎的部分。智能建筑中的安防系統也加入了物聯網技術，提高了建筑的安全性，為建筑內用戶的安全提供了保障。安防系統的功能主要是人防、物防等。通過對智能建筑的監控，將監控畫面傳輸到監控中心（圖2所示），監控中心的工作人員可以通過監控畫面了解到建筑的實時狀況，及時發現建筑中存在的異常現象，規避了可能發生的危險事故。在物聯網技術的推動下，要求智能建筑中的安防系統要具備快速發現異常、快速發出警報的能力。例如：某智能小區中的安防系統在物聯網技術的作用下安裝了紅外線探測器，用于探測小區內的實時狀況。物聯網技術的應用將紅外線探測器與其它系統相連，如下文會提到的門禁系統和消防系統等，系統之間共同發揮作用。當紅外線探測器發現一項系統出現危險時，其他系統也會快速做出應對，實現了系統功能一體化[3]。

（二）監控系統

顧名思義，監控系統的任務就是負責對智能建筑進行全方位監控，通過傳輸監控畫面的方式保障小區的安全，即利用物聯網的技術將監控畫面傳到監控中心，由監控中心判斷建筑的安全狀況。在監控系統中，物聯網技術可將所有電氣設備和多種分項系統相連接，如通信系統、照明系統和電梯系統等。這些系統都處于監控系統的監測之下，任何系統發生故障或運行不穩定都會及時反饋給監控系統，有便于及時發現建筑內是否存在工作不正常的子系統。監控系統會將異常信息報告給管理中心，管理中心的維修人員會以最快速度趕到故障發生的地點，及時修復，維護智能化建筑的正常運行[4]。

（三）消防系統

消防系統對于任何建筑來說都極其重要，一套完整有效的消防系統可以避免火災的發生和緊急處理突發的火災事故。智能建筑中的消防系統需要更好地擔起預防火災的職責并做出更為及時的處理。物聯網技術在消防系統中的作用非常明顯，它可以將整套消防系統中的傳感器、報警裝置、自動噴淋系統連接，使消防系統科學、快速的對火災進行處理。建筑中火災的發生十分常見，大多是由于漏電或者煤氣泄漏引起，所以可在這些可能引起火災的設備上安裝一個火災探測器。和監控系統類似，物聯網技術可將探測到的危險信號發回控制中心，并啟動其它相應的消防子系統。比如某一處發現異常并已檢測到有明火存在，即立即啟動自動噴淋系統將火源及時熄滅[5]。物聯網技術下的智能建筑在火災的發現和預防上十分嚴謹，發現火災之后的處理也更效率、更規范，為智能建筑在消防方面上的安全提供了極大的保護。

（四）門禁系統

一直以來，建筑中的門禁系統都在研究，如何做到在能發揮自身作用的同時變得更便利和全面一些，物聯網技術很好地解決了這一問題。智能化建筑中的門禁系統會為業主配置具有REID射頻識別功能的門禁卡，這張門禁卡是業主通過門禁系統的唯一憑據[6]。門禁卡包含了業主如姓名、門牌號等這樣的個人信息，信息儲存在物聯網的數據庫之中。當業主出示門禁卡的時候，這些信息會在數據庫中檢索，只有業主信息和數據庫信息能相互匹配的情況下，門禁系統才會對該業主開放。還有一種情況，有些沒有門禁卡的外來人員可以渾水摸魚，跟著上一位有門禁卡的業主偷偷溜進小區。物聯網技術考慮到了這種情況，為保安人員配備了一種遠程巡邏裝置，這種裝置在50米之內的范圍都能識別到業主的門禁卡信息，可以提早發現沒有門禁卡的目標，做好詢問的準備。物聯網技術讓智能化建筑在門禁系統上全面的保護著業主的出入安全，不僅如此還減輕了安保人員的工作量，大大提升了工作效率。

（五）家居系統

智能家居系統是近幾年新出現的高級智能系統，是人們通過物聯網的發展逐漸摸索出來的產物，依賴于互聯網的數據傳輸和數據處理，將家中的家電、安防系統、多媒體設備等連接到一起。作為智能化建筑中的衍生系統，家居系統從實際需要出發，控制著建筑內的家居項目，如暖通、照明、水電等，可以對這些項目進行檢測和控制。首先，家居系統會在用戶的家中安裝探測器和傳感器用以對家居項目進行實時探測，并把這些項目的狀況以信息的方式發送給一個接收終端（用戶的手機或電腦）。用戶在了解到信息之后可以利用物聯網技術對這些項目進行控制，例如發現家中溫度過高可開啟空調;濕度過低可開啟加濕器;還能檢測空氣中的煤氣濃度，預防了煤氣泄漏的危險，在預防火災上也起到了作用。理想中一整套的家居系統能幫助用戶完成所有家居工作，用戶只需要動一動手指就能完成對家中所有家居項目的控制，如圖3所示[7]。

（六）管理系統

管理系統可以對智能建筑中的公共設施進行管理，如停車位、電梯、給排水、配電設備等。物聯網技術的RFID在公共設施中安裝了射頻接收器，給每個射頻接收器編號，由射頻接收器收集公共設施中的信息，再把信息傳輸到用戶及物業的控制中心。RFID主要利用圖像識別技術對公共設施進行管理[8]。例如我們熟知的車位信息顯示，通常在小區的車輛入口處，配備了這樣的裝置，準備進入小區的業主可以看到小區內還有多少空余車位。這就是物聯網技術的作用，實現原理是通過給車位安裝射頻接收器來確認該車位是否有車輛停放。當電梯發生故障時，物聯網技術也能通過射頻接收器迅速發現，確認發生故障的電梯之后及時切斷該電梯的電力連接，停止該電梯的運行，避免了乘客在乘梯過程中發生危險，隨后上報給管理中心，維修人員將迅速對其進行修復。

五、建筑智能化遇到的現實問題

（一）安全問題

1. 架構上的安全威脅：作為智能化建筑的基礎，物聯網技術的安全性決定了建筑能否正常順利的運行，然而物聯網技術在現如今還不夠完善，首先在構架上就存在一定的安全隱患。智能建筑中會使用大量的傳感器，通常來講傳感器的感知節點設計相對簡單，計算能力有限，協議和系統都不夠安全，使得傳感器很容易遭到木馬病毒的攻擊。傳感器一旦遭到攻擊，很有可能向物聯網中的其它關聯系統發出錯誤的信息。系統與系統之間的關聯性十分緊密，一方出錯造成的連帶關系可能造成整個智能系統的癱瘓。另外，即便沒有嚴重到系統癱瘓，物聯網中的信息遭竊取也會帶來極大的安全隱患。與互聯網一樣，物聯網之中也存儲著海量的數據，這些數據有一些設備的資料和用戶的私人信息，若被第三方獲取并加以利用也會造成不小的損失。

2. 終端上的安全威脅：終端上的安全問題主要體現在智能家居這一環節上。在智能家居之中終端是實現智能的常用工。終端由用戶操作，由于用戶的網絡知識不同、操作水平不一，造成了終端向物聯網傳遞信息的不穩定，可能會對物聯網的整體運行造成影響。此外，在終端上通常會驗證用戶的身份，傳統的密鑰形式的驗證方式在互聯網中就存在著風險。另一種“人臉”或“眼睛”的認證方式在技術上無法保證每一次都能準確的識別用戶身份，這給第三方提供了可乘之機。

3. 通信上的安全威脅：以手機為例，作為智能系統的終端之一，即便保證了設備的安全也難免會受到通信上的安全威脅，手機具有連接Web和收受信號的功能，與智能系統連接的方式也是基于此。而這種信息數據通過無線傳輸的模式，在傳輸的過程中也容易遭到攻擊而導致數據泄露。互聯網中的主要工具是計算機，計算機遭到攻擊比較容易修復。但在智能建筑中，物聯網中包含建筑、設備、家居等等大量難以修復的元素，若被損毀后果可想而知。

綜上所述，提高物聯網的構架安全、加強通信協議安全是物聯網技術發展中的重中之重。此外，智能家居與人的生活息息相關，自然會涉及到許多法律問題。目前我國針對于物聯網和智能化建筑的法律規定還不是十分完善，需要出臺相應的法律法規，對于物聯網的網絡犯罪嚴加控制和打擊，無論是用戶和運營商都需要加強安全防護意識，維護智能建筑的安全運行[9]。

（二）建筑的成本控制

物聯網下的建筑智能化極大的提升了建筑的科學性，實現了建筑自動化，為建筑使用者帶來了不同以往的全新體驗。但不容忽視的是，其造價成本在現如今階段非常之高，任何一項智能系統的搭建都需要耗費大量資金。智能化建筑的工程預算要合理安排，根據建筑目的來選取相應功能，不能盲目追求多功能，以防發生過去曾有過的投資商資金鏈斷裂現象[10]。

六、結語

物聯網技術在建筑智能化系統中扮演著核心的角色，真正做到了“物物相連”，在實物之間建立了交流的通道。在智能建筑中幾乎在所有系統都用到了物聯網技術，使其運營功能更加完備，為用戶營造了一個智能、便利的生活工作環境。但因其技術還在發展階段，許多問題逐漸浮出水面，主要體現在工程預算和安全隱患上。相信隨著技術手段的不斷完善和智能設備的普及，這些問題將被一一得到解決。就現階段而言，物聯網在建筑智能化系統的應用取得了一定的成就，證明了物聯網的實踐價值，也表明這是未來智能建筑行業要堅持走下去的正確道路。

參考文獻：

[1]劉英明.基于物聯網技術的實訓室智能管理系統設計[J/OL].電子技術與軟件工程， 2019（20）：44-45.

[2]王海鵬.物聯網行業發展和業務應用研究[J].計算機產品與流通， 2019（10）：60.

[3]凌文青.物聯網技術在建筑電氣節能中的應用分析[J].湖北農機化， 2019（18）：57.

[4]張羽.基于物聯網的建筑結構監測方式分析[J].福建建材， 2019（09）：21-22.

[5]方銳.物聯網技術下智能建筑的成本控制與工程造價分析[J].價值工程， 2019，38（26）：58-59.

[6]鄭立乾，孫鳳嬌.關于物聯網技術現狀分析及應用前景探討[J].計算機產品與流通， 2019（09）：163.

[7]史國英.物聯網技術在樓宇智能化系統中的應用[J].智能建筑與智慧城市， 2018（10）：58-59.

[8]楊秉陸.物聯網技術在建筑智能化系統中的運用研究[J].居舍， 2018（22）：240-244.

[9]鈕鑫，楊小來.物聯網技術在建筑智能化系統中的應用研究[J].電子世界， 2017（21）：56-58.

[10]裴濤.物聯網技術在樓宇智能化系統中的應用[J].智能建筑， 2017（01）：14-15.

通訊作者：錢潔君，1990年07月，女，漢，江蘇南京，助理工程師，學士。研究方向：建筑智能化。