基于物聯網的智能樓宇頂層架構設計

岑雪婷 華南理工大學建筑設計研究院有限公司電氣工程師

隨著社會的發展，人口數量增加，城鎮化水平明顯提高，這使得現代樓宇具有擴大化、人流密集以及功能復雜化的發展特點。但是對傳統的樓宇設計而言，其存在集成度低、能耗較高、物業管理較為復雜、維護成本較高等各種各樣的問題，不僅無法滿足多功能復合樓宇的管理需求，也無法適應新時代發展需要。

基于此，物聯網技術的廣泛應用給樓宇的智能化、信息化建設帶來了新的發展機遇，有效地提升了樓宇的管理和服務質量，實現了樓宇的智能化發展。基于物聯網的智能樓宇設計主要是通過IP 網絡作為設計基礎，有效地將各設備以及子系統進行了有機結合，并依托于物聯網平臺來實現對樓宇安保、消防、通信、自動辦公等系統的數據共享和管理[1]。這樣一來，不僅有效地加強了樓宇的自動化建設和管理，還提升了樓宇的智能化管理和信息化管理水平。

1 物聯網技術概述

所謂的物聯網技術，指的是通過應用智能化感知設備來獲取相關數據，并將所獲得的數據按照相關指令進行傳輸分析處理，從而實現人與物、物與物之間的信息智能交換。物聯網技術構成較為復雜，形式多樣，目前可以按照相關需求將其分為3個層次，即感知層、網絡層及應用層。感知層主要是由多種智能化的感知設備及信息傳遞設備組成。網絡層則主要是依托互聯網、移動通信、衛星通信等網絡技術來實現對感知層的信息接收和傳遞，即通過各種網絡技術來實現對信息的傳輸功能。應用層作為物聯網整個系統中最為重要且最高層次的結構，其具有滿足不同用戶的多種顯示設備，且可以根據不同用戶的需求為各運行平臺或者各項管理平臺提供相應的服務。

2 拓撲架構

基于物聯網的智能樓宇頂層構架設計主要通過IP 網絡技術將各個子系統和管理系統進行融合，并借助網絡技術進行統一管理[1-2]。該系統包含了大型集散系統的優勢，如可以安全地將用戶界面進行統一設計以便用戶的信息讀取。另外，該系統是通過一個完整的數據庫來調控整個組態的活動，其可以自由地對訪問范圍內的建筑數據進行分析、評估和決策，從而對建筑物實時監測和控制來滿足不同用戶的不同需求。

通過物聯網技術的智能樓宇頂層架構設計可以有效地降低建筑費用以及管理費用。原因在于在智能樓宇物聯網管理平臺中不僅包含了大量的建筑運用數據，還可以完成與各子系統的互通，并按照相關場景執行不同的操作，通過該平臺的建設可以有效地將樓宇系統中各個子系統進行融合管理，從而實現各系統功能的互通，解決傳統樓宇管理過程中多廠商、多協議的問題[3]。

樓宇自動化、物業管理、安保、節能減排、消防自動化和樓宇環境監測系統是整個智能樓宇物聯網平臺的主要組成部分[4]。樓宇自動化系統的建設有效實現了對樓宇內部設備的統一管控。物業管理系統則可以實現對物業人員的量化評估。安保系統則可以實現自動巡更以及應急處理等業務的統一管理。樓宇節能減排系統的設計則可以有效地提升樓宇排水、空調等設施的檢測和智能化控制水平，從而在提升能源利用率的同時提升使用效能。消防自動化系統則可以實現對樓宇火災的預防，并在發生火災時正確地對人員進行疏散和滅火。樓宇環境監測系統則可以有效地對樓宇環境、二氧化碳濃度等進行檢測，從而優化樓宇的建設環境。

3 智能樓宇頂層架構設計

3.1 智能樓宇安保系統

智能樓宇安保系統建設目的主要是為建筑內部使用人員營造一個既安全又舒適的工作生活環境，該系統主要由入侵報警、視頻監控、門禁以及電子巡更等子系統組成[3-4]。入侵報警系統主要是由探測器、傳輸設備、緊急報警裝置以及中心控制平臺等部分組成，該系統的設計有效地實現樓宇的防入侵、防盜、防搶劫等功能。視頻監控子系統主要是由攝像頭、后臺存儲器以及傳輸網絡等組成，其有效地為樓宇的監控和錄像的后續使用提供了基礎保障。門禁系統則主要是由感應讀卡器、感應卡、門禁控制器等多部分構成，有效地確保了樓宇的安全，而且該系統還可以采用多種門禁管理方式，從而實現對不同人員的進出分級管控。通過融入自動化、地磁感應、圖像處理以及傳感攝像等技術組成的停車管理子系統，有效實現了對樓宇進出車輛的統計、監視、引導等多重功能。

3.2 智能樓宇消防系統

智能樓宇消防系統的設計可以在偵測到早期火災信息時提前預警，從而確保樓宇內人員的疏散，并幫助相關人員進行消防滅火等[5]。該系統所包含的主要子系統為自動噴淋滅火系統、火災報警系統、廣播系統以及報警聯動系統等。灑水噴頭、管道、報警閥組以及供水設施組成了自動噴水滅火子系統，該系統有效地實現了樓宇在發生火災時自動滅火功能。

火災報警系統則主要是由聲光報警器、光電感煙探測器、智能網關以及手動報警等裝置組成，當樓宇發生火災時該系統會自動及時發出警報，從而根據火災信息及時預警，確保人員安全。廣播系統則可以實現樓宇內部的業務語音或者背景音樂的播放，另外，當樓宇出現火災或其他危險突發時可以通過該系統與消防系統實現對接，盡快疏散人群等。通過與上級消防機關的對接，不僅可以幫助相關人員在最快時間內明確火災信息，還可以通過報警裝置讓消防人員精準地找到火災位置，實現智能樓宇的消防聯動。

3.3 智能樓宇通信自動化系統

綜合布線、計算機網絡、程控交換機、有線電視衛星電視及會議系統是智能樓宇通信自動化系統的主要構成部分。作為智能樓宇的“神經網絡”，綜合布線子系統關乎到整個智能樓宇的各個子系統是否能順利運行，尤其是隨著物聯網技術的應用，可以有效地實現對各個子系統的融合管理，從而加強樓宇的智能化以及信息化服務管理[2]。

程控交換機系統主要是通過計算機技術來實現對智能樓宇的電話交換機系統的控制，實現大樓企業與業務人員的通信合作。有線電視及衛星電視接收系統則主要通過衛星技術實現對電視信號的接收，以滿足樓宇內人員的教育和娛樂需求；作為辦公樓建設的重要組成部分，會議系統的設計則主要是滿足樓宇內部企業的會議、商務等各項業務需求，該子系統主要是由擴聲系統、大屏幕顯示系統、表決和音頻會議等系統組成。

3.4 樓宇自動化系統

樓宇自動化系統主要是依托以太網來實現網絡連接，對樓宇進行統一的管控。該系統的設計不僅可以根據用戶需求對樓宇的溫度、濕度、照明強度等進行調控，還在一定程度上提升了樓宇的智能化水平。

樓宇自動化系統主要是由空調、給排水、電梯監控、變配電監控以及照明監控等子系統組成，通過這些子系統的建設可以實現對樓宇設備的自動化控制以及運行狀態的實時監測，當設備出現故障時系統會自動報警并對樓宇內環境進行自動控制[5]。除此以外，該系統還有效地與辦公自動化系統實現了聯動，有效地實現了樓宇內部的人事、財務等各項業務的統一管理與服務。空調子系統主要是對樓宇的新風機組、空調等設備的運行狀態進行檢測。

照明子系統則滿足了樓宇內的照明配電需求，并且該系統可以與安防系統進行聯動，當樓宇出現安全問題時會促使此位置的燈光自動開啟。電梯管理系統的設計則有效地滿足了樓宇內電梯的監控和管理需求，當電梯運行出現故障時可以通過本系統數據網實現對電梯的管理，如出現“報警信息”“狀態信息”等。電力監控系統的設計則主要是依托數據接口來實現對高壓、低壓系統、發電機系統設備的運行狀態的檢測，并通過收集相關運行數據來提出降低設備電力能耗的建議。

3.5 辦公自動化系統

辦公自動化系統簡稱OAS 系統，該系統的設計有效提升了樓宇的管理和服務效率，其主要是由物業管理和辦公系統組成[5]。物業管理系統可以滿足對樓宇財務、設備、資源、信息等的管理和維護需求。辦公系統則實現了對樓宇內部的行政管理、信息數據庫、文檔管理等。

4 結語

總而言之，隨著社會的發展，城鎮化水平明顯提高，傳統的樓宇設計無法滿足多功能復合樓宇的管理需求，也無法適應新時代發展需要。基于物聯網的智能樓宇頂層構架設計主要通過IP 網絡技術將各個子系統和管理系統進行融合，并借助網絡技術進行統一管理。該系統設計有效推動了樓宇的智能化、自動化和信息化發展，并為樓宇內部人員創造出一個既舒適安全又環保的健康工作生活環境，同時促進了對樓宇的智慧化管理。