基于物联网环境背景下智能楼宇发展趋势论述

尤天生

广西电子高级技工学校 广西 南宁 530031

在房地建筑产业中，标杆楼盘炙手可热，全智能化楼宇成为新时尚，房企纷纷将物联网融入智能楼宇。规模巨大的建筑业、需要引入互联网思维，来管理能耗和排放、控制复杂性强的楼宇，互联网衍生的物联网技术、大数据分析处理技术、云平台计算等技术的发展，为楼宇行业迈上新台阶提供新的发展契机[1]。因此，在5G技术不断发展，物联网技术不断研发应用的大背景下，基于物联网技术进行智能楼宇建设就成为未来研究的重要内容。

1 物联网技术概述

物联网技术主要指的是通过智能化感知设备来进行有关信息数据的获取，然后根据有关指令，将对应的数据实施分析、传输，能够达成整个过程当中物与物、人与物的高效信息交流。从物联网技术发展动态来看，技术本身的组成相对较为复杂，同时物联网形式较为多元，现阶段能够根据需求划分为感知层、网络层、应用层这几个方面[2]。感知层是通过多个智能设备、信息传递车陂共同构成；网络层则是依靠卫星通信技术、互联网、移动互联网等技术来获取传递信息；应用层主要是对多个平台的设备进行对接，将整合物联网系统串联起来，分别根据用户需求，设置不同的功能模块、权限差异，以此来提供差异化的服务[3]。

2 物联网环境背景下智能楼宇特征

随着我国经济多元化发展，城市建设也呈现多样化，而居住在城市中的人民对办公楼宇、住宅小区需求，由单一的模式转为智能化和网络化模式。物联网技术的诞生，推动了智能楼宇发展，智能楼宇在物联网技术环境下呈现出七大特征，分别为：智能化、信息化、可视化、人性化、简易化、节能化、高度集成化。具体来说，这些特征主要包含以下内容。

2.1 智能化

作为作用对象的楼宇、住宅小区，在其内部布设智能控制芯片，使其控制性能发生质的飞跃，静止的建筑设备结构转变为智能运动控制设备工具，产生对楼宇、住宅小区感知，接收信息，并对信息进行简单变换处理，作出控制动作，使得其更加智能能化。

2.2 信息化

与传统的独立封闭式的楼宇智能化系统相比，基于物联网技术下的现代楼宇，充分发挥物联网无限扩展性和连通性的基本特点，采用物联网整体架构模式，采用云计算技术一体式管理和控制，对信息交换提供全方位服务，帮助用户在楼宇内进行内外信息交流，实现楼宇信息交互功能。

2.3 可视化

通过已布设在楼宇中的各类网络传感器、视觉传感器等敏感传感器件感知、识别和成像，把所获得的信息传输到楼宇信息控制中心，中心采用可视及处理信息，将不可见状态数据转为可视化的形式，清晰明了地呈现给用户，让用户直观感受到楼宇内部各单元运转状态。

2.4 人性化

随着人们对日产生活设施设备要求操作性能提高，人机交互功能日渐简化，即人的主观能动适应性。重视人与楼宇环境的协调，是用户能随时、随地、随心对楼宇内的生活和工作环境进行控制，实现主动性动作响应，同时楼宇用户通过学习，对智能设备开发模块或更新模块程序或修改部分开源程序，实现智能化的故障自修复、新功能扩展，符合人们需求。

2.5 简易化

智能楼宇的简易化即为楼宇建设工程更加简易。物联网采用目前最为广泛使用、成熟度高的互联网技术，其底层连接方式灵活多样，只要各个智能设备开发公司遵守互联网技术标准接口技术，就可以实现楼宇设施设备互联互通，终端用户就能享受到各种智能楼宇的便利，让生活更加舒适，人与环境更加和谐。

2.6 节能化

目前对建筑等级不断提高，楼宇中各种新设备的数量也有所增加，实现互联互通之后，能源互联网使能源消耗、碳排放指标和生活需求皆可转化成数据，通过收集、整理、挖掘这些运行数据，应用大数据分析，分别对电、水、油、气等能源的使用计算，了解用户对不同的能源使用情况需求，及时进行能源有效分配，实现对能源的高效管理，减少能源消耗，有效提高节能效果。

2.7 高度集成化

物联网技术是互联网计算模式拓展技术，系统集成公司按照标准协议提供接口技术，开放集成其他应用功能，通过物联网形态化，把智能建筑中照明、安防、暖通、消防、通信网络系统等子系统，集成到同一平台上进行统一监控管理，实现各个系统数据相互间分享，信息资源有效高度集成，便于楼宇用户管理[4]。

3 物联网环境背景下的智能楼宇发展趋势的三大主流技术

楼宇越来越智能化，控制设备越来越多，人机交互界面不断优化，系统升级平稳，促进楼宇智能化快速发展。在物联网环境背景下，楼宇智能化对设备要求、网络要求、控制要求，能耗问题等方面提出新要求，当前楼宇智能化进程中，三维可视化技术、绿色节能技术和三网融合技术组成了智能楼宇发展三大主流技术[5]。

3.1 三维可视技术

智能楼宇的三维可视化管理平台可以看成是智慧小区的缩影，智能楼宇三维可视化管理平台结合大数据、物联网、人工智能等技术为社区管理提供一个可视化管理和决策平台，促进智能楼宇的建设。智能楼宇三维可视化管理平台是从楼宇的智能监控入手，集视频监控、环境监控、设备管理、门禁管理及工作人员位置等各种系统设备于一体，实现了楼宇的园区、建筑、室内外和设备的逐级可视化，节省大量用户管理成本，从而提升数据辅助决策的效率。

在智能楼宇三维可视化管理平台中，结合行业需求与用户分析结果，还建立了三维场景仿真系统，实现了楼宇的内外可视化，并提供随时查询、追踪各管理系统数据等功能。平台将收集到的多种维度的数据信息汇集到统-的三维场景中，从而构建起楼宇管理的监控、预警、诊断及分析一体化的可视化管理平台，提高管理层的决策效率和决策的准确性、科学性。

3.2 绿色节能技术

节能减排是近几年来国家政策要求，地方政府推行，房地产开发企业追随的楼宇发展趋势。绿色城市除在绿色植被有所增加之外，生活方式也响应绿色节能减排新风尚要求，这就决定各地区发展差别截然不同。在城市建设中，单一楼宇对可再生能源利用方面采用很多技术，但对能源利用转化利用显得集成化不高、专业化不强，经济的可行性难以保证，效果不尽如人意。结合政策要求，城市的楼宇建设基础设施应具备绿色节能且智能化的特征，在楼宇中产生的废弃物综合利用，能源归集利用，通信与监控管理等方面，通过节能减排、绿色环保生活新风尚方式，实现楼宇绿色节能，只有这样的楼宇才是绿色智能楼宇。绿色城市的建设规划则应该以绿色智能楼宇为目标，只有这样才能通过绿色智能楼宇而实现整体的绿色城市的建设[6]。

3.3 三网融合技术

三网是指基于楼宇智能化过程中所涉及的数字通信网、电信网及广播电视网。所谓智能建筑三网合一，就是在同一个网络上实现音频、数据和视频的传送，通俗的来说就是客户端用户可以在单一的网络中实现打电话，办公业务数据交流和视频的浏览。智能楼宇三网合一的基本涵义，即表现为三网在技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通、业务层上相互渗透和交叉、应用层上趋向统一。三网合一使网络层和业务层的业务界面模糊化，同时也使语音、数据和图像的基本业务慢慢消失界限，逐渐统一化，向下一代的融合网络演化推进。三网融合成为网络发展新趋势，必然引起各大通信网络运营商为下一步网络部署而竞争，竞争也由单一业务转向综合业务、甚至网络空间全方位的竞争。站在发展大潮中，三网合一的不是三种网络简单叠加与延伸，而是有机结合三种网络优势，产生新一代网络。这一种网络衍生促进楼宇更加智能化发展。

4 物联网环境背景下的智能楼宇系统的组成

4.1 呈现物联网的整体架构

智能楼宇控制系统采用传感器和互联网技术相结合，其最上层基于云计算技术，实现对楼宇整体管理和控制，呈现了物联网的整体架构。

4.2 网络传感器组成系统的感知层

在楼宇中，布设各种类型的传感器，如视频所需的各类摄像头、消防所需的烟雾燃气探头、安防红外感应器，远程抄表等，将这些传感器全部将以网络化结构形式组成楼宇“智慧化”大控制系统的传感网络，形成感知层。

4.3 传输媒介和IP功能控制器组成网络层

楼宇在启用前，完成智能化所需要的控制信息传输通道通，即信息综合布线系统，楼宇智能化控制信息通过布线系统为传输媒介，按照物联网标准的通信协议将感知层感知物化信号传递给控制系统的IP功能控制器，整个网络层主要有信息布线系统和IP功能控制器组成。

4.4 集中管理与分散应用功能软件组成应用层

楼宇智能化控制系统实行按照集中控制、分散应用的管理原则。在应用层上的功能软件能够集成在同一个人机交互管理界面，实现对不同IP功能软件应用范围和不同功能控制管理，极大方便楼宇用户，丰富应用层内涵。

4.5 大容量云服务存储系统

智能楼宇采用物联网技术控制管理，产生大量历史数据，包括能耗采集数据、视频监控、消防安防等数据，这些数据需要存储设备存储，方便楼宇管理者调取使用，但楼宇的日常管理数据如日俱增，现场建筑容量级存储设备难以满足需求，故楼宇管理产生的数据将会逐步被上传到网络大容量“云服务”存储系统，存储备份，减轻楼宇安装大量存储设备的负担。

4.6 云计算平台

云计算平台是实现楼宇的整体管控功能的核心部件，采用集散控制模式工作，先将楼宇内部各单元组的集散控制系统扩展延伸到整体楼宇的集散控制系统，把楼宇在感知层的传感单元、应用层的IP功能控制功能控制软件单元、现场的执行单元和感知层的反馈单元联动成一体，形成闭环控制大系统，实现对楼宇整体管理与控制。

5 物联网环境背景下智能楼宇存在的问题

5.1 接口制式标准难统一

物联网技术，属于新兴技术，还在不断完善，但在完善过程遇到噬需解决的问题：接口技术标准化。目前在我国，各大设备运营商为了争夺市场占有份额，各自为营，开发的设备产品没有遵循接口标准技术，导致设备可移植性降低，置换性弱，无法保证用户对楼宇智能化使用的便利性，在一定情况下影响设备开发商发展规模，也影响物联网产业链的整合，阻碍楼宇智能化推进[7]。

5.2 控制核心技术不足

物联网技术在发达国家快速发展，技术成熟，但在国内，由于起步较晚，研发效率较低，导致科技没有及时跟上应用，在相关的控制核心技术领域与发达国家仍有极大的差距。例如我国能够大规模生产射频识别设备产品，但设备商只是关注产品的数量与质量，没有对关键的射频识别技术投入研究，关键核心技术弱化，尤其在超高频技术方面，没有属于国产技术，难以推动楼宇智能国产化。

5.3 安全防范有隐患

在楼宇智能控制系统中，运用物联网技术，潜在一定安全风险。物联网经由各类物化信息传感器，感知楼宇中信息，分析处理后的信息与互联网连系，故它存在着与传感器网络、移动通信网络和因特网同样的安全防范问题。在数据采集额度上，其数据安全性、隐私问题、网络认证、访问控制、信息存储及管理等问题，这些安全问题都与互联网安全有着极其重要的关系，能否得到有效解决，关联物联网系统安全，楼宇智能化系统的稳定与安全。

5.4 实时通信要求问题

物联网环境背景下智能楼宇建设，对实时通信的要求非常高。具体来说，实时通信现阶段主要是建立在分组交换技术的基础之上，其正是当前互联网与移动互联网会面临的问题，同时也是需要解决智能楼宇建设问题的重要内容。基于物联网技术的智能楼宇，要想实现智能化管理的目标，就必须要总线通信技术在智能楼宇当中进行广泛的普及应用，倘若实时通信无法满足要求，则会导致智能楼宇的管理效率受到极大的负面影响[8]。所以，对于上述问题，未来需要推进互联网、移动互联网与核心网络之间的有效整合，从而有效满足物联网对于实时通信方面的需求。

物联网技术在世界信息技术产业中，引领信息产业走向新的经济增长高度，其已被纳入国家高新技术战略。智能楼宇在近些年来得以较快发展，与物联网技术结合存在必然联系，智能楼宇的发展离不开物联网技术，同时也推动物联网技术进步。与此同时，因为各方面因素的影响，当前物联网技术应用于智能楼宇还存在一定程度的问题，未来还需要进一步加大研究力度，致力于解决当前存在的问题，同时推进更多新兴技术应用于智能楼宇建设，从而有效提升智能楼宇的自动化水平、智能化水平。