物联网技术助推智能建筑的应用普及

冀沛然

(四川大学电子信息学院，四川成都 610000)

1 背景

你工作在外，可以随时获知住宅环境情况及各种电器设备情况，下班回家前，用手机发送一条指令，就能控制家中的电饭煲开始煮饭，室内的空调调节到舒适的温度;当您做饭或者沐浴时，房间会自动播放优雅的音乐等等，这样的生活是多么的惬意。

随着科学技术的发展及人民生活居住水平的提高，对建筑物的智能化需求越来越高，智能建筑将成为下一代建筑发展的方向。

2 智能建筑的发展

智能建筑的概念诞生于20世纪的美国，第一幢智能大厦于1984年1月在美国哈特福德(Hartford)建成以后，全世界许多国家纷纷效仿，中国从20世纪90年代才逐步起步。智能建筑在传统建筑物的基础上，增加了设施控制管理系统、信息化应用系统及公共安全系统等，为住户提供了交互式体验，全面实现了通信系统、办公系统以及住宅内各种设备管理的自动化，大大提升了建筑物的舒适度、安全性、便捷性及节能环保能力。在理性空间构架设计的基础上更体现着设计师的感性情怀。智能建筑的诞生被称为建筑历史上的又一里程碑，足以与文艺复兴时期的带有强烈人文主义精神的艺术建筑设计相媲美。

3 物联网技术助推智能建筑的应用普及

在智能建筑中，把相关建筑实施及住户电器设备与互联网连接，进行信息管控很大程度上依赖物流网技术。而随着国家产业结构调整的推进，作为五大新兴战略性产业之一物联网产业得以迅猛发展。随着物联网技术的成熟，使得建筑物(特别是住宅建筑)可以方便地利用物联网技术，结合先进设计理念，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，满足人们在舒适的基础上对建筑智能化、高效化、便捷性、节能环保等精神方面的需求，使住宅智能建筑的发展普及成为可能。

建筑物在传统的总线系统基础上，增加使用物联网技术的信息应用系统形成的智能住宅可满足客户对生活过程监控、调度、数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化需求。

我们将智能建筑信息应用系统分成三层:1)传感层，主要是识别物体，采集信息，实现对象的识别;2)传输层，通过现有的各种通信网络实现数据的传输与计算，通过综合信息平台接收、处理、反馈并应用信息;3)应用层，即应用系统的控制端，可基于现有的手机、PC等终端进行，见图1。

4 智能建筑信息系统解决方案

智能建筑信息系统部署在建筑物所在地，除了前端的应用功能，系统可实现建筑物生活设施的相关管理，包括:终端机具管理、发卡管理、门禁管理、消费管理、车库管理等;同时提供内部用户管理、系统管理。

智能建筑信息系统构成主要分为两个部分:系统平台和子系统功能模块。

4.1 智能建筑信息系统平台

系统平台建立起整套智能建筑信息系统的数据中心和卡务中心，从而实现对住户和卡的统一集中管理，实现对各类数据信息的采集、汇总、统计、备份等，以保障数据安全、稳定、可靠的运行。平台的建设需要安装系统服务器，部署数据库及应用软件，并通过网络与各子系统工作站进行通信，支持TCP/IP，485等类型协议。

主要实现以下功能:

1)数据库管理，包括数据库搭建、数据维护、定期备份等。2)人员、卡片、设备的信息统一管理。包括开户、销户、开卡、销卡、充值、消费、变更等各类信息，都将由平台统一记录和管理。3)数据的监测、采集、汇总。4)历史数据查询。

4.2 智能建筑信息子系统

子系统功能模块是实现建筑智能化的主要部分，主要子系统及可实现的功能有:

1)消费功能。消费功能主要是指用户持有指定RF-SIM卡的设备，在区域内部消费场所进行刷卡消费、刷卡购物等，实现智能物业费等相关费用结算、消费。

2)门禁功能。门禁功能主要是指用户持插有指定RF-SIM卡的设备，在区域内部设有门禁的场所出入时，可刷卡进出。部署机具可自动感知用户信息，经过甄别后开门放行。功能包括成员门禁应用授权方式、门禁刷卡方式、门禁的刷卡鉴权方式、门禁的时段控制、防遣返功能、防尾随功能、系统实时监控服务、读卡器防撬功能、控制器非法打开检测功能等内容。

3)控电管理功能。控电管理子系统通过采用预收费的管理模式，摒弃了传统的人工抄表、收缴电费的方式，实现对住户的用电智能化管理。用户持插有指定RF-SIM卡的设备，通过自助购电设备进行购电，并刷卡结算，所购电量将自动下传到其指定的电表上。

4)用水管理功能。用水管理子系统通过采用预收费的管理模式实现冷、热水的控制管理，实现方式类似于控电管理子系统。

5)燃气(煤气、天然气)管理功能。燃气(煤气、天然气)管理子系统通过采用预收费的管理模式实现燃气(煤气、天然气)的控制管理，实现方式类似于控电管理子系统。

6)无障碍通道。无障碍通道系统将无线射频识别技术(即RFID技术)、红外传感技术应用到管理区域的开放式门禁管理中，成功的解决了完全依赖保安人员进行区域大门管理的现象，极大地提高了社区人员管理的智能化、人性化、安全化、信息化程度。

7)智慧车库管理。住户通过刷RFID感应卡，控制存、取车及出入门，通过用户持有指定RF-SIM卡的设备在车库入口处，感应POS机，使升降扛升起，进入车库停车;出车库时，通过刷卡，收取费用或身份识别。

8)智慧通知管理。适时、方便地修改相关社区通知事项，并可控制以文本或声音、图像、视频等方式下发到楼宇显示屏或PUSH到住户指定的手机，实现事项的广播与通知。

9)住宅设备管理。将住户的各种电器设备(灯、热水器、电动窗帘、饮水机、电饭锅、空调、音响、电视等)进行信息收集，统一管理。通过手机、集中遥控器、单片机电脑中控等物联网控制设备，实现对各种电器设备的本地遥控控制、远程控制、定时控制、集中控制等功能。

5 智能建筑的应用思考

物联网技术的成熟加快了智能建筑的推广应用，但现代智能建筑想要尽快走入寻常百姓家，还面临着成本控制、住户需求分析、规范标准下的个性化实现和交互式开放功能结构的完善等难题。智能建筑的设计与建造，不再单单是建筑师能完成的工作，而需要协调电子信息、材料科学、网络甚至是心理学等各方面人才的分工。但不能否认的是智能建筑已经成为目前建筑领域的主要流派，并且会有越来越多的建筑师致力于智能建筑的设计与研究。在我看来，目前制约智能建筑广泛应用的主要因素之一就是如何简化相关操作，做到房屋智能的同时操作“傻瓜”化。在这一点上除积极应用物联网技术外，还可以向目前的高端智能手机取经。例如，室内温度控制，电器开关，影音设备遥控等方面可以采用触摸屏技术，使得所见即所得;系统总线加入语音操控技术，从形式上的人屋交流上升到实际意义的人屋交流等等。采用这些技术的原因是其发展已经较为成熟，成本日趋减少，而作为智能建筑的目标客户群对这些技术已经有了熟练掌握。相信这些技术的使用会进一步降低智能房屋的操作难度，加大其可接受度，为智能建筑的应用推广打下良好的基础。