淺析物聯網技術在現代智能建筑中的實際應用

王志文

(山西靜態交通建設運營有限公司，山西 太原 030000)

物聯網技術是推動時代發展的重要技術，在智能建筑快速發展的今天，對物聯網技術在智能建筑中的實際應用進行研究有著積極的現實意義。智能建筑是時代發展的產物，是隨著人們生活節奏的加快，對生活質量及功能新的要求，是未來建筑行業發展的必然趨勢。建筑工程建設行業中智能建筑的發展體現出了巨大的市場需求，對于物聯網技術在現代智能建筑中的實際應用進行探討，對我國智能建筑發展優化提供參考[1]。

1 物聯網技術理論概述

自1999年麻省理工學院自動識別中心提出物聯網以來，物聯網發展迅速。通過使用二維碼、射頻識別(RFID)、各種傳感器/敏感設備等技術和設備，將物體連接到互聯網等各種網絡，從而獲得現實世界中無處不在的信息，實現物體與人之間的信息交互，支持智能信息應用，實現信息基礎設施與物理基礎設施的全面融合。其結果是統一的智能基礎設施。物聯網技術是指借助全球定位系統、激光掃描儀等設施和設備，將物體有效連接到網絡，并通過網絡全面管理物體的射頻識別技術。當前，世界科學技術水平發展迅速。這一趨勢導致了物聯網技術在全球范圍內的廣泛應用。物聯網技術是世界科學技術快速發展的產物，它引起了全世界的關注，并被列入許多國家的發展計劃。中國物聯網技術的發展相對較短，需要進一步完善。國內建筑行業應該重視物聯網技術的應用，加強對其內涵和重要性的認識，把握其發展趨勢，積極推動社會的全面發展，并利用物聯網技術來提升建筑行業的效率和質量。

2 現代建筑工程中智能建筑技術的概念

智能建筑技術可以稱為智能建造技術，是進一步實現信息通信技術與建筑施工技術的融合。在物理建筑架構的前提下，通過信息智能構建智能建筑建設平臺，利用管理、設計和優化等不同因素配置建筑需求。改進施工模式的技術。現代社會不斷衍生和推廣智能建筑技術，并整合不同的成熟技術，以保證建筑的建造、建造、設計、生產、運營和管理能夠在一定程度上得到組織。現代建筑工程的整個周期都滲透著智能建筑技術，為了研究智能建筑技術，主要需要解決以下問題，以最大限度地滿足建筑項目中所有各方的需求：1)驗證建筑設計的智能模擬和智能建模；2)施工過程由人工智能系統和施工機器人完成，減少了人工勞動；3)施工管理不斷強調使用物聯網技術，只有協調才能進行，數據才能共享；4)建筑工程的運營和維護需要大量的數據收集和準確的分析。站在現代建筑工程的要求上，研究智能建筑技術，旨在從規劃、設計、施工、裝備和科學防災四個方面提取和挖掘智能建筑技術，以實現智能運維平臺構建和高效服務。這些技術包括建筑信息模型、3D打印技術、物聯網、人工智能、大數據和云計算等。盡管智能建筑技術擁有自己獨特的理論框架。但在實際應用過程中仍具有一定的相關性，可以為智能建筑技術體系的建立提供一定的支撐。

3 物聯網在智能建筑中的具體應用

物聯網在智能建筑中的具體應用主要體現在智能家居、智能安防、能源優化、智能監控、照明系統、應急聯動系統六個方面。

3.1 智能家居

物聯網技術在智能建筑的設計和施工中發揮著重要作用，它可以將無線傳感器與各種設備連接起來，并且通過將這些設備與物聯網技術平臺相連接，使用戶可以更為方便地管理和控制各種設備，提高建筑物的安全性和可靠性。隨著物聯網技術的不斷發展，手機不僅為用戶提供了極大的便利，更是提升了生活品質，讓人們體驗到更為快捷的生活。接入互聯網，還可以使用智能手機控制家庭[2]。

通過將物聯網技術應用于智能家居，可以滿足居民的生活需求，實現設備的遠程控制。用戶只需使用手機即可管理和控制各種設備。例如，在用戶返回家中之前，通過手機控制室內空調和供暖控制系統，可以將整體溫度調整到正確的范圍。這樣，當用戶返回家里時，房間溫度可以滿足用戶的日常需要，為他們的日常生活帶來很大的方便。如果在回家前使用廚具烹飪，可以節約大部分時間，同樣也可以讓家里有小孩和老年的客戶更加安心，因為連接攝像頭和手機可以時刻觀察老年和小孩的真實生活狀態，有效防止出現危險情況，保證用戶的安全。

在智能建筑設計中，物聯網技術的使用可以有效提高智能家居建設的整體質量，保證各設備之間的信息可實現高質量傳輸。在未來的開發和使用中，將對目前智能建筑設計中物聯網技術應用存在的問題不斷深入研究，實現智能建筑設計質量的提升。

3.2 智能安防

與普通安全技術相比，物聯網技術下的智能樓宇安全系統具有更有效、更全面、更快、更準確地處理事務的突出優勢。物聯網技術在智能建筑中的應用——智能安全。該應用系統的主要內容包括入口控制、視頻監控、停車場管理、防爆防病毒檢查、電子巡邏和入侵報警系統。基于物聯網技術的智能安全系統使用智能傳感器和紅外傳感器來分析檢測到的信號的具體特征，例如確定信號是正常程序還是非法入侵，最大程度地避免誤報。智能建筑中智能安防系統最重要的子系統之一是家庭安防。基于物聯網的安全系統通過紅外傳感器、門傳感器和煙霧探測器等一系列相關設備自動發送特定信號，以最大程度保證家庭安全。

3.3 能源優化

物聯網技術在智能建筑中的應用可大大提高節能減排的效果。利用物聯網平臺系統，能夠將建筑物內的電力系統和污水處理設備連接起來，并利用各種感應器收集建筑物內的用電量、用水量、污染物指標等信息，然后將相關信息經過高速光網絡傳送到云網絡平臺，實現即時監控，并利用大數據技術進行分析，實現節能減排的目標。為了保證最佳的治療方案和手段，需要提供準確可靠的依據。同時，還需要密切監督和評估污水處理實際情況，并利用完善的監督體系來保證整個智能建筑中水資源和電力系統的運行效率。由于裝有無線傳感器，有助于即時監控建筑內部的溫度、濕度、光照等自然環境基本參數，更好地保護建筑物免受外界環境的影響。然后根據監測數據，對建筑內部設置的空調系統進行科學的調整和控制，在最大限度地提高建筑物內用戶的舒適度的基礎上減少建筑物內的水資源和電能消耗。如物聯網技術的設備，應聲燈、感應泵和吸收設備，可以被科學合理地安裝在建筑物中，并且可以根據用戶的實際需求進行控制。此外，在不使用時，保持這些設備處于待機狀態也有助于提高系統的運行效率和穩定性，降低智能建筑的能耗[3]。

為了提升智能建筑中設備的運行效率，應當結合建筑內部電力系統的實際情況，科學設計和應用節能監控系統，并對各種設備開展即時監控，以保證其運行。同時，基于節能監控系統在建筑中的應用，可以方便地查詢各種電氣設備的運行狀況，并可以實現路基控制的設置或對建筑中各種電氣設備歷史運行狀態的可視化查詢，提高整體電氣設備監控的有效性，并保證其始終保持良好的運行狀態。此外，從用戶體驗和節能減排的角度出發，可以進一步擴展智能建筑中設置的節能減排監控系統的功能，如提供PC管理功能、設備禁用報警功能、設備運行安全功能、SMS控制功能等。進一步提高節能減排監測系統的性能，最大限度地發揮物聯網技術的應用作用。

3.4 智能監控

隨著傳感器技術的不斷進步，網絡技術使用的覆蓋范圍也在不斷擴大。無線傳感器和光纖光柵傳感器網絡是智能建筑行業不可或缺的兩項關鍵技術，它們為智能建筑提供了強大的支持，使得智能建筑的發展更加迅速、高效。隨著智能建筑的發展，無線傳感器的使用可以大大節省布線時間和空間，其節點少、智能化程度高，使得無線傳感器在火災監控中發揮著不可替代的作用，并且受到越來越多的應用。中國已經為超高層建筑開發了人員定位系統，該系統應使用無線傳感器網絡定位系統。這也是為了防止災難的發生，以便能夠在整個建筑中找到人員，更好地方便消防員的搜救工作。光纖布拉格光柵傳感器的應用主要是固定在建筑材料上，因此可以準確測量建筑材料的性能和相關參數。一旦建筑電力系統處于高溫高壓狀態，光纖布拉格光柵傳感器就可以快速定位關鍵位置，實時監控整個電力系統，防止電力系統中電流或電壓過大導致設備故障。該技術主要應用于超高層建筑和高層智能建筑。通過使用光纖布拉格光柵傳感器，可以監控整個建筑結構，并通過物聯網將最終檢測結果發送到系統終端。

3.5 照明系統

LED燈具是照明系統蓬勃發展的必須發展趨勢，它以其環保、節能、耐用等優勢，受到了廣泛的關注和應用。然而，現在，許多LED照明系統仍然依賴于手動控制和時間控制，以滿足不同的需求，提升燈具效率和安全。它的智能控制模式很低，既不自檢，也不遠程控制。隨著物聯網的發展，LED照明已經實現了智能化。

通過物聯網技術，研究了一個新型智能LED燈具集成系統，它由兩個部分組成：控制器、電源和燈具組成：上位機和下位機。上位機由監控中樞和相應的軟件組成，它負責管理顯示下位機收集的資料，并向下位機發出監控命令；下位機則由ZigBee無線通信組件和LED燈光端口組成，它們負責管理收集LED燈光端口和無線網絡的消息，并將這些消息傳輸給上位機，以實現對系統的監控。當系統運行正常時，上位機能夠透過串口或網絡端口向協調器發出控制指令，而協調器則能夠透過無線互聯網和路由器將操控指示命令傳遞給最終結點，接收到指示命令后，最終結點能夠按照相反的路線進行動作，實現自動化控制。將收集到的數據發送到上位機。

3.6 應急聯動系統

目前，物聯網技術中的應急聯動系統一般由消息安全聯動控制器、顯示設備、消防電氣設備、應急廣播等設備組成。一旦發生火災，報警控制主機會自動接收信息，然后在相關程序的指揮下，第一時間向各類消防設施、消防閥、排煙閥等消防設備發出報警信號，使相關消防設備和應急設備在第一時間做出響應，有效控制火災，以盡量減少火災造成的損失。在實際的應急聯動系統中，自動噴水滅火系統主要取決于管道中的壓力開關。在正常操作中，信號源被觸發并發出警報。同時，由于火災后建筑內部溫度會升高，噴淋腳會因溫度升高而嚴重受損。最后，灑水車上的玻璃柱將被打破，并將采取一系列防火措施。低壓傳感器將及時將相關壓力數據信息傳輸至報警裝置。一旦控制裝置發現管道中水壓的實際壓力低于正常值，噴水滅火系統將自動向消防系統發送工作信號，從而相關消防系統將停止噴淋泵的活動。

4 智能建筑目前發展存在的問題

多數的獨立傳感器和控制器后臺的管理方面都運用了獨立的子系統，主要目的是為了滿足智能化要求。子系統彼此之間相互獨立，系統開發與整體集成缺失，導致以下問題的出現。

4.1 每個系統的組件不能共享和集成

每個系統的組件不能共享和集成將不可避免地導致建設周期長、初始建設成本高和總體建設成本高。在每個子系統的施工過程中，制造商習慣于使用不同的布線和施工方案，如布線形式、重復布線和重復施工。當不同的供應商集成門禁、報警、空調、智能照明、一卡通系統等時，沒有開放的協議，沒有統一的接口和數據庫，這使得協調系統之間的技術、合作和交互變得更加困難，這將增加工程量并延長工期；此外，子系統制造商從自身利益出發，在接口競爭中，容易延誤工期，成本高。真正的智能很難集成和實施，這使得他們的產品無法滿足用戶的智能需求[4]。

4.2 每個子系統都需要獨立的維護

每個系統都需要具有不同技能的人員來管理，這增加了大量的管理成本，使得系統維護變得困難且成本高昂。不同制造商的設備和系統使用不同的通信總線和協議，因此無法進行統一的遠程校準和維護，兼容性差。一方面，它浪費了重復布線結構的材料。另一方面，難以實現用戶的人性化操作要求，如系統之間的連接、數據資源的共享等，系統的使用和維護成本潛移默化地增加，使用成本更高。

4.3 系統的可擴展性降低，使用便捷性不高

弱電子系統之間的連接需要通過布線(如交換機)和軟件平臺(如WINDVOS)進行特殊定制。它有許多容易受到病毒攻擊的鏈接。用戶需要學習使用運行每個系統的許多不同軟件。后來，為了添加新的子系統和設備，用戶需要重新布線和調試系統，建立系統鏈接和相關操作，這降低了可擴展性，使用起來非常不方便。

4.4 總體成本居高不下

子系統的構建方面，供應商和開發商基于自身的利益進行接口的爭論，導致系統的建設周期增長，周長的延長必然導致工程造價的提升。每一個子系統的運用不同的施工方案，例如：接線形式。重復接線，重復施工，增加工程量，延長工期；所有系統都很難協同工作并相互交互，而且需要定制軟件才能這樣做，這會延長調試周期，真正的智能很難整合和實施。當不同供應商的系統集成在一起時，如門禁、報警、空調、智能照明、一卡通等，沒有開放的協議、統一的接口和數據庫，導致技術協調困難，甚至無法滿足用戶的智能化要求。

4.5 高管理和維護成本

因為每個系統需要不同的人員來管理，需要不同的技能，會帶來很多額外的管理成本；每個子系統需要單獨維護，不能遠程調整和維護。系統難以維護且使用成本高昂。不同的設備制造商使用不同的通信總線和協議，系統和設備的相互兼容性較差；使用不同的布線方案不僅在重復布線施工中造成材料浪費，而且難以實現用戶的人性化操作要求，如系統之間的鏈接和數據資源共享，這增加了系統的使用和維護成本。

5 物聯網技術在智能建筑能源管理中有效應用的策略

物聯網技術在智能建筑能源管理中應用及未來的發展可從管理數據信息的自動集成，解決智能建筑的能源管理問題，呈現智能建筑的能源管理方面入手。

5.1 管理數據信息的自動集成

物聯網技術已經成為智能建筑能源管理過程中一種有效的解決方案，它可以幫助減少能源消耗。在實際操作中，物聯網技術主要分為兩部分：上層云計算和下層傳感設備。云計算通過有線方式進行，而傳感器設備則通過無線方式進行。這兩者的有效結合使能源管理更加高效，并將其保持在可隨時更改的范圍內。利用計算機的強大功能，物聯網技術可以有效地整合各種數據信息，構建海量的數據處理站，并由數據分析中心負責對這些數據進行整合和分析，實現信息的快速傳輸、存儲和讀取和處理。完成這些步驟后，系統將根據指示自動保存有價值的數據和信息，以便日后查閱和使用，之后系統自動刪除不必要的數據[5]。

5.2 解決智能建筑的能源管理問題

盡管智能建筑能源管理的管理水平越來越高，但隨著物聯網技術的普及和廣泛應用，它仍然不能滿足快速發展的高科技建筑行業的需求。物聯網技術涉及多種技術手段和應用方法，因此提高管理水平和建立系統的信息系統極為重要。在收集和整理核心數據時，物聯網技術需要與其他信息技術有效結合。物聯網的發展規劃在不久的將來會越來越完善。因此，智能建筑需要改變傳統的管理模式，同時繼續滿足能源管理的內容。

5.3 呈現智能建筑的能源管理

通過將物聯網技術應用于智能建筑的能源管理，可以充分利用計算機的功能，完成對建筑中水、電、氣、溫度、濕度等相關數據的高效收集和數據分析，并將數據分析成果與國家標準量進行對比，以保證能源使用的合理性和可持續性。如果發現能源消耗超出了預期，物聯網系統將自動采取相應措施進行管控。物聯網應用層將通過顯示屏清晰展示每次數據分析的成果，為用戶提供更多便利。此外，物聯網技術還可以完成對建筑物的監控和管理，如主通道(電梯、樓梯等)、地下車庫等，保證居民生活安全，同時也可以實時、方便、快速地監測能耗情況，更好地滿足用戶的需求。

6 物聯網技術在現代智能建筑中發展趨勢

從發展趨勢來看，未來的發展過程將主要實現組網形式，包括傳感器組網、互聯網協議棧、設備網站三部分。在不斷發展和應用的過程中，智能建筑逐漸走向細節化和智能化。其發展趨勢主要體現在以下幾個方面：1)目前，擁有智能產品的建筑規模正在擴大。除了傳統的住宅建筑，智能建筑已經延伸到醫院、學校、工廠等領域，越來越多的智能建筑出現在城市中，呈現逐年增加的趨勢。特別是，智慧社區和智慧城市的發展理念充分體現了智慧建筑的發展前景；2)隨著科學技術的不斷進步，智能建筑的數量增加，相關建筑材料和建筑技術也開始向智能化發展。

7 結語

綜上所述，文章對物聯網技術在現代智能建筑中的實際應用進行探究。隨著社會的發展，信息化的不斷深入，我國已全面進入大數據時代。各行各業的發展都離不開互聯網技術的支持，大數據時代下人們的生活方式、思維方式發生了巨大的改變。基于此背景，智能建筑行業迎來了新的發展趨勢，萬物皆可互聯網成為必然的發展趨勢。基于合作，共享，平等，開放的互聯網精神，通過大數據技術的應用，這種建筑不僅可以滿足人們的住房需求，同時可實現資源的自給自足，對建筑空間內進行自我檢查，實現建筑獨立運行。