基于物联网的楼宇智能系统

2020-07-02厉标帅

福建质量管理 2020年12期

厉标帅

(湖南工业大学湖南株洲 412007)

过去的楼宇建筑有着很多的缺点，最为主要的即为安全性不高，比如说发生火灾不能及时处理、对于外来人员的控制需要消耗人力等等，人们对生活和工作环境的需求越来越多，智能楼宇的作用也将得到更多的发挥，应用物联网技术到楼宇建筑中，无疑使智能楼宇更加的简便和稳定。

一、物联网技术

随着物联网技术的不断发展它给城市也带来了一个智能化的新概念，研究物联网、云计算等技术来解决传统建筑运作模式所带来的低效与繁琐。所谓物联网，它是基于互联网、RFID技术、EPC标准，在互联网的基础上，利用射频识别、无线数据通信等技术，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”(简称物联网)，广义上物联网的网络架构主要由三层组成，即感知层、网络层、应用层。感知层的作用即为感知，通过一些设备如传感器、RFID、摄像头等来收集外界信息；网络层肩负信息传输的作用，主要包含无线传输如蓝牙、WIFI技术等和有线传输如电缆、光纤等；应用层则是我们如今看到的智能楼宇、智能家具等实际应用。而随着物联网的发展，与城市楼宇相结合，智能楼宇系统应势而生[1]。

二、楼宇智能

1984年，美国Connecticut州的Hartford市建造的城市广场City Place作为全世界公认的第一栋智能建筑，这是楼宇智能化开始的一个体现。此外，1985年日本智能楼宇的建设，不到一年时间，已有60%的建筑变得智能化；与此同时，欧洲国家也开始发展研究智能楼宇这一领域，1989年欧洲的智能建筑面积，伦敦占12%，巴黎占10%，法兰克福和马德里分别占5%，而在亚太地区，楼宇智能化开启的稍晚一点，有代表性的城市主要有香港、曼谷、雅加达、吉隆坡等。更有新加坡斥巨资打造“智能化城市公园”以及韩国的“智能岛”计划和印度的“盐湖智能城”计划等，由此可见，各国在当时对城市建设智能化都是无比重视的。我国当时的楼宇智能化建设也是旭日东升，1986年，中国科学院计算技术研究所开始立项研究课题《智能化办公大楼可行性研究》，1989年，由日本投资，北京市建筑设计研究院设计的北京发展大厦建成，标志着我国拥有一座具有智能性质的楼宇，它是我国楼宇智能化的一个里程碑,1992年，邓小平提出的改革开放极大的促进了楼宇智能化的发展[2]。

楼宇智能研究主要目的是打造舒适、安全、便捷、环保、高效的一座楼宇，适应当今信息化时代，告别传统建筑的固有性，让楼宇变得生动，从而达到为人们提供更多更优质的服务，而对于不同类型的楼宇有着不同的环境，其需求也有所不同，研究设计楼宇智能系统来适配环境，提出最优解决方案。楼宇智能一般包含一些子系统，例如，智能照明系统、火灾报警系统、门禁系统、视频监控系统等，楼宇智能控制系统是智能楼宇的核心系统，它如人的大脑，链接各个系统设备，使它们相互关联，协调运作。

三、楼宇智能系统设计

楼宇的类型不可枚举，对于不同类型楼宇，其控制系统的功能设计也会不尽相同，子系统的设计也会更有偏向性。一般而言，楼宇智能系统的结构如图1。对于智能楼宇的信息传输方式，有无线传输和有线传输，基于物联网的楼宇智能可以采用WIFI、蓝牙这些无线传输方式。

图1

1.楼宇自控系统

楼宇自控系统的设计是使一些设备通过感知外界环境因素来自动调控。主要为楼宇的环境进行改善，在节约能源的前提下，保持一个对于人舒适的环境，主要影响因素有温度、空气流动性、光照、湿度等。自控系统通过散布在楼宇内的温度传感器、光传感器等收集外界的环境因素，经由系统分析，控制空调设备或者灯光组合来调整外部的环境。结合视频监控系统，还可以做到在无人的时候，空调设备和照明设备处于一个关闭状态，从细节上节约能源，减少设备的使用延长其寿命，为楼宇的安全、舒适、便捷贡献一份力[3]。

2.安防系统

安防系统主要包括门禁系统、火灾报警系统、视频监控系统。而这些子系统又互相关联，共同来保证楼宇的安全性，节约人力资源，为人们提供便捷服务。

(1)门禁系统。门禁系统的作用即为对来往楼宇的人或者物进行管理。传统的门禁为工作人员对来往的人进行识别、登记，当来往人数增多的时候，工作人员的工作量增大，出现失误是不可避免的，且效率不高，由此以来，开发一种门禁系统来代替工作人员的工作是必要的。在门禁系统中识别方式多种多样，有条码识别、磁卡识别、IC卡识别、RFID、生物识别等。基于物联网技术，门禁系统采用RFID技术，其构造有三部分：电子标签、阅读器、系统管理层。电子标签又分为两个部分：芯片和天线。一般将两部分集成为一张卡——射频卡，每一张卡都是独立唯一的，存储着信息作为阅读器识别的内容，来往的人持含有有效信息的射频卡才可以进出。

(2)火灾报警系统。在生活当中，难免会有意外发生，设计该子系统，在火灾还未发生的时候进行预防，在意外发生时能够快速的进行处理，使损失降到最低。楼宇内一般也分布着相关传感器，根据火灾的特征，有烟雾传感器，用于检测空气中的可燃性气体，检测达到一定设定值后烟雾节点系统将会传出报警信息给中心控制系统，此外还有温度传感器。中心控制系统收到这样一个数据后将会提醒楼宇内的人员及时去处理。

(3)视频监控系统。视频监控系统的应用非常之广泛，除了智能楼宇，还有智能交通、智能家居等等。利用计算机的数据处理能力，来对一些动态的人或事物进行识别、定位、分析等，通过视频监控，人们可以实时的掌握一个地区的情况，对一些突发情况及时了解并处理[4]。而应用在智能楼宇中，视频监控系统与火灾报警系统又有一定的关联，其功能，具体就是进行监控数据的采集，在处理数据后将信息发送给用户，以便对于紧急事件给予及时地处理。本文设计的基于物联网技术的视频监控系统，具体分为几大模块：信息采集模块、计算机模块、传输模块、安防执行模块。