基于物聯網技術的智能建筑系統集成

　　摘要：論述了智能建筑系統集成問題，著重探討了物聯網技術在智能建筑系統集成應用中的系統層次結構和主要功能，給出了基于物聯網的智能建筑綜合管理系統的應用構架，同時指出了物聯網對智能建筑的影響。
　　
　　關鍵詞：物聯網；智能建筑；系統集成；IBMS
　　
　　0引言
　　
　　在新型的現代建筑或建筑群建成之后，隨之而來的就是人流、物流和資金流。這些信息綜合成為關于建筑（群）的信息流。如何有效地管理和利用這些信息實現業務管理的集成化、智能化和資源配置優化，達到、綜合管理的目的，就成為迫切需要解決的問題。因此，智能建筑的核心是系統集成，是提高智能建筑運營管理和增值服務競爭力的關鍵。
　　
　　智能建筑系統集成（Inligent Building SystemIntegration）是將建筑物內各智能化子系統集成在一個計算機網絡平臺上，從而實現子系統間信息、資源和任務的共享，逐漸成為智能建筑的技術核心，為物業管理者提供、便利、可靠的管理手段，給物業使用者提供全面、、安全、舒適的綜合服務。
　　
　　所謂智能建筑系統集成，就是構建一個智能建筑綜合管理系統（InligentBuildingManagementSystem，IBMS）。一個典型的智能建筑綜合管理系統是以綜合布線為基礎，將建筑物內建筑設備自動化系統、安全防范系統、火災報警與消防聯動控制系統、停車場控制等系統集成為一個中央信息系統。通過*的網絡技術、計算機技術和現代控制技術，對樓字內部的全體對象（如設備、人們的活動、若干重要場所）進行集中監視、控制和管理，以提高整個建筑物的管理水平。
　　
　　1、智能建筑綜合管理系統
　　
　　1．1智能建筑綜合管理系統層次結構
　　
　　智能建筑綜合管理系統是以當今*的網絡技術、計算機技術、通信技術、控制技術和數據處理技術等多項技術為基礎，以現代建筑（建筑群）經營管理模式為手段，以實現安全、穩定、和集約式管理為目的的綜合集成管理平臺。其特點是使整個建筑（群）的管理和監控系統集成化、信息化和智能化，從層次上看，上述三者緊密相連、互相依托、互相支持。圖1所示是其層次結構圖。　　
　　這種層次結構中各具體子系統之間的關系如圖2所示。　　
　　集成化是智能建筑綜合管理系統的基礎，依托于Intranet（企業內部網）使整個建筑（群）中的各子系統（主要是指建筑設備管理系統BMS、信息網絡系統INS和通信網絡系統CNS）實現互聯。
　　
　　1．2智能建筑綜合管理系統的功能
　　
　　智能建筑綜合管理系統（IBMS）的系統集成與它的實現功能要求有關，IBMS集成系統主要包括面向設備的綜合管理和面向用戶的綜合管理等兩方面內容。
　　
　　1．2．1面向設備的綜合管理系統
　　
　　面向設備的綜合管理系統主要有三個子系統需要綜合管理，它們分別為BAS（建筑設備自動化系統）、SAS（安全防范系統）和FAS（消防報警系統）。其中，BAS建筑設備自動化系統包括對給排水設備的監控、暖通空調設備的監控、供配電系統的監控、智能照明系統的監控、電梯和自動扶梯的運行狀態的監控等；SAS安全防范系統包括入侵報警集成系統、閉路電視監控集成系統、出入口控制（門禁）系統和巡更系統等；FAS包括火災報警與消防聯動，該系統本身除了具備國家規定的聯動功能以外，還要能夠實現與其他智能化系統的全面聯動，特別是與IBMS集成系統要能直接聯網通信。
　　
　　1．2．2面向用戶的綜合管理系統
　　
　　面向用戶的綜合管理系統主要是物業管理系統、一卡通系統、辦公自動化系統、通信系統的綜合管理。其中，一卡通系統有門禁系統和停車場管理系統。
　　
　　物業管理系統是IBMS的一個重要組成部分，通過物業管理系統可實現設備的臺賬管理、檢修管理、樓宇內平面空間管理、租賃管理、停車場管理、消防管理、三表抄送和投訴管理等。
　　
　　2、基于物聯網的智能建筑系統集成
　　
　　2．1物聯網的三層架構
　　
　　物聯網計算模式是繼互聯網后的第四代計算模式，它是互聯網計算模式的進一步發展。物聯網是通過傳感、控制設備，按約定的協議，將物件信息或（和）物件間互動的信息與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等功能的一種應用架構。物聯網主要由感知層、網絡層和應用層三層結構組成，圖3所示是物聯網的三層結構圖。　　
　　圖3中，感知層可為物件通過傳感或（和）執行設備聯網，以構成傳感／控制網；網絡層為互聯網協議棧（包括TCP／IP網絡平臺、互聯網應用協議）；應用層為基于Web瀏覽器應用。
　　
　　2．2智能建筑物聯網的應用架構
　　
　　基于物聯網技術的智能建筑綜合管理系統的基本特征是全面感知、可靠傳送和智能處理。因此，該系統的體系架構主要分為三個層次：
　　
　　*層次為感知層。在感知層中，可通過各種傳感器、RFID、定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等設備實現各子系統原始數據的全面收集。這些數據主要包括建筑設備自動化系統、安全防范系統和消防報警系統的溫度、濕度、水位、電流、電壓、頻率、各設施的機械狀態、環境狀態、數據狀態等信息的收集；感知層各傳感器可通過Lonwork／BACnet／Modbus等現場總線協議構成傳感／控制網，從而實現物與物、人與物的連接。
　　
　　第二層次為網絡層。在網絡層，可將原始數據通過通信網絡傳輸至物聯網信息及管理中心，在這里主要實現的是原始數據的編碼、認證、鑒定、計算等功能。
　　
　　在該層次中，IBMS系統目前常用的是管理層-控制層-現場總線層等三層結構。現場總線層采用Lonwork／BACnet／Modbus等現場總線協議，控制層通過控制器實現設備互動的物理功能和轉換成互聯網協議棧上運行的邏輯功能，管理層通過以TCP／IP協議為基礎的智能建筑內的Intranet構建智能建筑綜合管理系統（IBMS）。該層次的主要任務是將智能建筑三大系統（BMS、OAS和CNS）集成到網絡平臺上。
　　
　　第三層次為基于Web瀏覽器的應用層。基于物聯網B／S訪問模式的智能建筑集成系統的物聯網框架如圖4所示。該層次主要用于在瀏覽器上對系統進行故障分析、能耗管理、設備監控和物業管理等。　　
　　3、物聯網對智能建筑的影響
　　
　　隨著物聯網和“智慧地球”概念的提出，人們紛紛把物聯網技術應用到電網、醫療、交通、物流、城市管理和建筑等各個領域。智能建筑就是其重要的應用領域之一。
　　
　　基于物聯網的智能建筑系統集成，按物聯網技術架構的感知層、網絡層和應用層等三個技術層面來分析，可以看出物聯網對智能建筑所產生的影響。
　　
　　感知層是實現物聯網全面感知的基礎，應用的技術包括傳感器、射頻識別（RFID）、識別碼和智能卡等，其主要功能是通過傳感設備識別物體，采集信息。傳感器、智能卡等技術在智能建筑中早有體現，已經融入了物-物相連的理念。例如，面向設備的綜合管理系統就采用了傳感器技術，對建筑的供配電、空調、電梯、給排水、消防系統等設備實行全自動的綜合監控管理，以實現各類參數的實時控制和監視；面向用戶的綜合管理系統中就應用了智能卡技術作為識別身份、門鑰和重要信息的系統密鑰。
　　
　　位于物聯網感知層的物，要求帶有CPU以及專門的應用程序，要能發送、傳輸、接收數據，還必須遵循物聯網的通訊協議，不僅要能識別物體，還必須能主動提供信息，與別的物體和人實現信息交流和共享。因此，將運用新技術的傳感設備替代傳統的傳感設備，運用于建筑物各設備和設施中，就能提升建筑物的智能化程度，使建筑物到達物聯網時代的智慧目標。
　　
　　網絡層是服務于物聯網信息匯聚、傳輸和初步處理的網絡設備和平臺，由互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統以及云計算平臺等組成，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。物聯網是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，無處不在的無線網絡是實現物聯網*的基礎設施。在智能建筑中，采用安置各樓層的無線全覆蓋技術，可使得動物、植物、機器和物品上的電子介質產生的數字信號隨時隨地通過無線全覆蓋網絡傳送出去，從而為智能建筑的智能化系統進行信息采集和數據通信提供有力的保障。同時，網絡層的“云計算”技術的運用，可使建筑物內成百上千類物品的實時動態管理成為可能，從而確保建立實用、可靠和的智能化信息集成共享平臺，實現對各類設備設施監控信息資源的共享和優化管理。
　　
　　應用層將物聯網技術與行業專業技術相結合，主要解決信息處理和人機界面問題，構建智能化的行業應用。當前，智能建筑包括20～30個子系統，很多子系統已經是準物聯網形態或已是物聯網形態，例如智能家居、建筑設備監控、安防、一卡通、三表遠傳、電子配線管理、智能照明、公共廣播、會議以及專業應用等系統。在智能建筑中，信息化應用系統和智能化集成系統可以提供快捷、有效的信息，由于具有集合各類共用信息的數據資源庫，因而可以通過智能建筑門戶向建筑物內的公眾提供信息匯總、檢索、查詢、發布和導引等功能。例如，回家前用手機發條信息，空調就會自動開啟；家中開關只需一個遙控板就可全部控制；家里漏氣或漏水，手機短信會自動報警；消防系統出問題了，消防部門便會自動收到信息上門檢修等。智能建筑系統的無縫集成可以提供快捷、有效的信息，從而使建筑物更加智能，更好地為人們提供更加智慧的生活服務。
　　
　　4、結語
　　
　　“智慧城市”的建設，離不開智能建筑的發展。未來的智能建筑，必將綜合運用物聯網時代的各種*技術，為人們提供安全、、便捷、健康和舒適的綠色建筑服務。