物联网技术在智能化建筑领域的发展

文｜中程科技有限公司 应 健 曾志富

1 物联网的概念

物联网（The Internet Of things）是信息化和工业化发展和融合的必然结果；是信息技术和传感/控制技术两者融合的产物；是物理基础设施（例如：光、机电设备）和IT基础设施融合一体的架构。

物联网迄今为止，没有一个绝对的明确定义，下面是现下流行的几种描述：

美国MIT的Kevin Ashton 用“Internet of Things”描述把计算机通过网络连接到真实传感器网络的世界（1999）。

ITU：物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络（2005）。

百度百科：物联网是通过RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

《物联网产业发展研究》报告（2010.4.8）：物联网是由具有自我标识、感知和智能的物理实体，基于通信技术相互连接形成的网络，这些物理设备可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动，为人们提供智慧和集约的服务 。

中国物联网大会（2010.6.29）：凡是有传感器和传感技术而感知物体的特性，按照固定的协议实现任何时候的物与物之间、人和物之间、人与人之间的互联互通，实现智能化识别定位跟踪管理的网络 。

在笔者看来，所谓物联网，顾名思义就是物与物之间的智能关联。众所周知，移动通信网是信息传输的网络，是人和人的互联，是网络中的“客流”系统；互联网是虚拟的信息共享的网络，是电脑和电脑的互联。而物联网它是一个信息感知的网络，所以它又称传感网。传感网是物和物的互联，是网络中的“物流”系统。物联网联接的是现实的物理世界而非虚拟的世界。在物联网上，不仅物质的东西能撑控，甚至能感受到人的心情。物联网不仅是让你了解大千世界，而且让你触摸到大千世界，感受到大千世界。感知包括传感器的信号采集、协同处理、智能组网，甚至信息服务，以达到控制和指挥的目的，感知是为了远程控制和管理。从虚拟信息空间、人人互联发展到对现实物理世界的感知，为信息传输和信息处理提供更为丰富的需求源泉，从而掀起新的产业化浪潮。

2 物联网时代智能建筑技术特征

当前的智能建筑技术现状，包括了20～30个子系统，子系统分成两大类：常规与专业应用。绝大部分常规类、专业应用类子系统均为网络化、IP网络化架构；建筑设备监控、安防、一卡通等已经构成ITP/IP网络平台上的集成融合子系统。一卡通包含很多内容，如门禁、消费等，现在融合起来了，变成一个集成融合子系统。智能建筑技术遍及各个行业，从传统“弱电”发展成“综合集成系统”；智能建筑技术遍及数字城市，是构建数字城市核心技术之一；智能建筑技术是构建绿色建筑的重要技术；标准与规范日趋完善。

3 物联网对智能建筑技术的影响

（1）物联网对智能建筑技术影响无处不在

设备经过传感器联网技术遍及大部分子系统，可以说很多子系统已经是准物联网形态或已经是物联网形态。什么叫物联网形态？有三个方面内容：一部分是传感器联网；一部分是互联网的协议；一部分是设备网站。现在很多子系统可以说已经是物联网形态。例如：智能家居、建筑设备监控、安防、一卡通等系统。

（2）智能建筑设备传感器联网方式

单向/双向；单路/多路；TCP/IP网、非TCP/IP网；设备间无直接互动/直接互动。简单的如一卡通/视频监控等。复杂的如智能家居/建筑设备监控等。

（3）智能建筑的物联网形态

家居网连接了家电、安防、窗帘、远传表具。家居网可以是无线，可以是电力载波，也可以是以太网等。大部分家居网可能都不是TCP/IP支持的网络。整个家居里面必须要有智能家居控制器来控制这些设备的联网。每个家里面有一个智能家居控制器以后，到小区里可以通过以太网跟住户连接起来，住户也可以反馈自己家里一些情况。要么就是移动通信网，要么就是以太网。

（4）建筑设备监控系统物联网形态

建筑设备监控系统目前常用三层结构：管理层、控制层、现场总线。设备经传感器联网的特点是物与物、物与人，多IO、实时、面向现场总线。现场总线有LonWork/BACnet/Modbus等非TCP/IP协议栈网络。形成连接互联网架构的逻辑设备，构建设备网站，实现管理和监控的功能。

（5）云计算与智能建筑

云计算在智能建筑里面用的比较多的是建筑群能耗计量与节能管理系统，没必要每个楼里面都设置建筑群能耗计量与节能管理系统，只要用一个云计算平台，把这些统一起来，形成一个总的能耗计量与节能管理系统。因为云计算实际上是互联网上一种公共服务，它是针对互联网架构，也针对物联网架构。智能建筑综合是集成、维护、管理系统。如果智能建筑维护管理都走物联网道路的话，我们的智能建筑用不到每个楼里面都设置一套智能建筑维护管理班子，用一个云架构就可以实现，统一管理，非常方便。

（6）BIM与物联网

物联网在楼宇智能管理、物业管理和建筑物的运行维护方面将发挥更大的作用。仅从建筑物外表我们不可能了解其真面目，因为有许多管线都是隐蔽在楼板和墙体中，众多开关阀门遍布建筑物的各个角落，如果没有图纸，你要找到某个阀门几乎是不可能的，特别是一些复杂结构的建筑，而图纸一般都保存在档案馆内，要去查阅，手续是极为麻烦，那么我们有什么好的办法实现对楼宇内相关物体的即时查找和定位？只有把建筑物数字化，建立整个建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM），才能实现更有效的管理。BIM是物联网应用的基础数据模型，是物联网的核心和灵魂，正如BIM是ERP基础数据一样，物联网应用不能脱离BIM。没有BIM，物联网的应用就会受到限制，就无法深入建筑物的内核，因为许多构件和物体是隐蔽的，存在于肉眼看不见的深处，只有通过BIM模型才能一览无遗，展示构件的每一个细节。这个模型是三维可视和动态的，涵盖了整个建筑物中所有信息，然后与楼宇控制中心集成关联。在整个建筑物的生命周期中，建筑物运行维护的时间段最长，所以建立建筑信息模型显得尤为重要和迫切。建筑信息模型目前在设计阶段应用较多，但还没进入建造和运维阶段的应用。一旦在建造和运维阶段得到应用，将产生极大的价值。BIM与物联网两者的结合，将智能建筑提升到智慧建筑的新高度，开创智慧建筑新时代，是建筑业下一个重要的发展方向。

4 物联网的相关国家政策

伴随国家“十二五”规划出台，以物联网为代表的战略型新兴产业，将成为我国大力扶持和发展的七大战略性行业之一。据权威机构预测，国家将在未来十年投入四万亿大力发展物联网，智能建筑、智能办公、智能家居、RFID等产业将是未来重点发展的领域。作为物联网产业中不可或缺的一部分，集楼宇自控、电视监控、防盗报警、综合布线等众多系统于一体的建筑智能化领域，同样迎来了自主创新和产业发展的大好机遇。

由第三次信息化引发的“智慧”浪潮，正在打开我们对未来智能化生活和城市发展的广袤空间，物联网技术的发展和应用将改变世界。美国权威咨询机构Forrester认为，到2020年，全球物联网的规模将比互联网大30倍，成为名副其实的万亿级的产业。

随着物联网技术解决方案在各领域的试点和应用推广，在诸如智能交通、环境保护、公共安全、平安家居、智能消防等多个方面，通过充分运用通信技术手段，感测、分析、整合各项关键信息，有效地将各种应用集中于一个系统。物联网已经开始发挥着重要的作用，对民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出更智能化的响应。建筑智能化作为物联网的技术综合应用，将为城市的信息化建设带来重要作用。

权威机构统计显示，世界工业、建筑等耗费着全球70%的能源，在全球面临环境恶化、能源危机的现状下，节能已经成为各国共同关注的焦点。据统计，目前我国约有400亿平方米建筑存量需节能改造，同时每年竣工房屋建筑约20亿平方米，预计至2020年新增房屋面积约300亿平方米。

构建数字城市，为人类提供智能化的服务，这一物联网发展的终极应用诉求，给建筑智能化市场带来了商机。随着国内物联网技术研究与应用的不断深入，其强劲的发展势头正逐步蔓延到建筑智能化领域。从单一的功能到综合集成，从综合布线到无线控制，从控制面板的操控到手机掌控家电，再到网络控制，建筑智能化领域随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的实现而不断改进。

5 结束语

物联网对智能建筑领域的影响十分巨大，将彻底颠覆之前的传统思维方式。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是建筑物、公路等，而另一方面是数据中心、网络等。而在“物联网”时代，把感应器等芯片嵌入和装备到铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、电网、大坝、油气管道、钢筋混凝土、管线等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合为统一的基础设施，实现人类社会与物理系统的整合，达到对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制的目的。物联网就是把物体数字化，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活等方方面面。