智能建筑中物聯(lián)網(wǎng)的作用
時間:2022-08-06 09:50:06
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1物聯(lián)網(wǎng)概述
物聯(lián)網(wǎng)自1999年被美國麻省理工學(xué)院的Auto-ID中心提出以來,發(fā)展迅速。利用二維碼、射頻識別(RFID)、各類傳感器件/敏感器件等技術(shù)和設(shè)備,使物體與互聯(lián)網(wǎng)等各類網(wǎng)絡(luò)相連,獲取無處不在的現(xiàn)實世界的信息,實現(xiàn)物與物、物與人的信息交互,支持智能的信息化應(yīng)用,實現(xiàn)信息基礎(chǔ)設(shè)施與物理基礎(chǔ)設(shè)施的全面融合,最終形成統(tǒng)一的智能基礎(chǔ)設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)絡(luò)之后的又一次產(chǎn)業(yè)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)不是對現(xiàn)有技術(shù)的顛覆性革命,而是通過對現(xiàn)有技術(shù)的綜合運用,實現(xiàn)全新的通信模式轉(zhuǎn)變,同時通過這樣的融合也必定會對現(xiàn)有技術(shù)提出改進和提升的要求,以及催生出一些新的技術(shù)。研究表明,到2020年,世界上“物物相連”的業(yè)務(wù)量,將達(dá)到人與人通信業(yè)務(wù)量的30倍;企業(yè)級machinetomachine市場將從2009年的210億美元增長至2013年的680億美元。三年內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信總量達(dá)到5000億GB,大部分通信數(shù)據(jù)來自物聯(lián)網(wǎng)。中國無線傳感器網(wǎng)相關(guān)市場未來將以超過200%的年平均復(fù)合增長率增長,于2015年后達(dá)到百億規(guī)模。中新網(wǎng)南京9月6日電“去年南京物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)年銷售收入達(dá)到了310億元,同比增長50%以上,占江蘇全省總量的四分之一?!?009年8月7日,總理在江蘇無錫調(diào)研的時候,提出了“感知中國”中心,目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的基本布局:北京(京津冀及三北地區(qū))以物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)應(yīng)用為主導(dǎo);上海(江浙滬長三角地區(qū))以電子標(biāo)簽大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈為主導(dǎo);深圳(珠三角地區(qū))以讀寫器的生產(chǎn)和研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈為主導(dǎo)。
2智能建筑概述
智能建筑是利用系統(tǒng)集成的方式,將現(xiàn)代的計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代建筑藝術(shù)有機的優(yōu)化組合,向業(yè)主提供一個投資合理,具有安全、高效、舒適、便利和靈活的建筑環(huán)境。智能建筑誕生于20世紀(jì)80年代,第一幢智能大廈于1984年在美國哈特福德(Hartford)市建成。隨后的幾十年中,世界各地的智能化建筑方興未艾。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計:美國智能建筑近萬幢,日本新建的大樓60%是智能建筑。中國的智能化建筑起步于90年代,起步雖晚但是發(fā)展很快。物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑技術(shù)影響無處不在,當(dāng)前智能建筑包括了20~30個子系統(tǒng),其中建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通等已經(jīng)構(gòu)成ITP/IP網(wǎng)絡(luò)平臺上的集成融合子系統(tǒng),已經(jīng)是準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)或已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。但這些已知的智能化建設(shè)只是局部滿足了業(yè)主和物業(yè)服務(wù)的需求,系統(tǒng)的穩(wěn)定性、擴展性是制約其發(fā)展的主要因素,少量新型技術(shù)的應(yīng)用偶爾起到點綴的作用,更多的只是成為銷售宣傳的噱頭,這并非真正意義上的智能化建筑。對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑上的應(yīng)用,我們關(guān)鍵是要思考:系統(tǒng)能否擴展;系統(tǒng)與系統(tǒng)之間能否關(guān)聯(lián);人與系統(tǒng)之間的結(jié)合程度;整個系統(tǒng)是靜態(tài)模式還是動態(tài)模式。
3智能建筑系統(tǒng)的構(gòu)建
智能建筑的范圍很大,包括醫(yī)院、酒店、辦公樓、銀行、住宅等,各種不同的建筑類型對智能化的要求是不一樣的,各自包含的專用子系統(tǒng)差別比較大,所以構(gòu)建智能建筑系統(tǒng)框架的時候先考慮選擇其中的通用系統(tǒng)部分,如安防子系統(tǒng)、公共設(shè)施子系統(tǒng)、電器管理子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測管理子系統(tǒng)、信息處理與控制中心等。
3.1安防子系統(tǒng)安防子系統(tǒng)主要通過感知網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,實現(xiàn)建筑的周邊安全、住戶防盜、災(zāi)害和突發(fā)事件的防護。
(1)周邊安全在建筑周邊圍墻上安裝統(tǒng)一編碼的紅外感應(yīng)器、紅外監(jiān)控攝像頭等設(shè)備,利用無線網(wǎng)絡(luò)和傳感網(wǎng)絡(luò)將信息傳給信息處理與指揮中心,圖1是小區(qū)周邊安全系統(tǒng)的布置圖。當(dāng)物體翻越圍墻,感應(yīng)器可以很快的感應(yīng)到,紅外監(jiān)控攝像頭無論是白天或者黑夜,各種天氣中都能很快捕捉該物體,同時將報警信息通過信息處理與指揮中心傳到保安人員的手持終端上,終端通過系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備編號就知道具體的位置,同時通過視頻可以看到是動物或者雜物還是人翻越圍墻,然后進行處理。同時保安的對講機中可植入RFID智能芯片,建筑物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可將保安巡邏區(qū)域、時長、路線等重要信息寫入并通過物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芸刂行牡臄?shù)據(jù)庫。管理者可以從中心服務(wù)區(qū)上獲取保安工作的實時信息,及時了解其工作情況,提高建筑保安服務(wù)的配置和管理的效率。
(2)防盜管理在搭建好建筑物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺后,每一位業(yè)主須配置一張基于RFID技術(shù)的無線身份證。該卡為有源卡,電池使用壽命3~5年,是建筑業(yè)主的身份識別卡,在智能建筑功能實現(xiàn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過計算機系統(tǒng)可以將業(yè)主的基本物業(yè)信息錄入其中:業(yè)主姓名、樓號、房號、車輛信息等,這些信息可以通過物聯(lián)網(wǎng)平臺進行交互。業(yè)主在進入建筑大門及所住樓宇時不需要出示證件、刷卡或者按密碼,系統(tǒng)會直接讀取業(yè)主隨身攜帶的身份卡信息,如果確認(rèn)信息為建筑業(yè)主,門禁會自動為業(yè)主打開。移動巡邏的保安可以配置一臺手持設(shè)備,通過該設(shè)備,保安可以識別50m內(nèi)的所有攜帶身份卡的業(yè)主信息,對于沒有攜帶卡片的人保安可以上前詢問,以免外來閑雜人員混入建筑。對于外部人員,系統(tǒng)在圖像比對失敗后自動跟蹤并提示保安實施監(jiān)控。人員進入樓道單元時,樓道視頻監(jiān)控設(shè)備自動獲取來人的圖像特征,通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到信息處理與指揮中心數(shù)據(jù)庫,通過比對,如果不是該樓道住戶人員且無住戶帶領(lǐng),系統(tǒng)自動警示,保安人員必須馬上上前詢問。智能門禁裝置與戶內(nèi)紅外探測器結(jié)合,實現(xiàn)室內(nèi)防盜監(jiān)控,當(dāng)用戶利用鑰匙或者門卡正常開門或者關(guān)門時,可以選擇性的激活戶內(nèi)紅外探測器。因此,在戶內(nèi)紅外探測器激活的情況下,無論非法人員通過任何途徑進入戶內(nèi),報警信息都會通過無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)絡(luò)向信息處理與指揮中心發(fā)送報警信息。
(3)防災(zāi)管理業(yè)主離家前設(shè)定的安防報警系統(tǒng)將自動啟動:對特定的閥門(例如煤氣、水閥門)或開關(guān)(某些電器開關(guān))實現(xiàn)自動被截斷,以防止因忘記關(guān)爐灶或水龍頭造成火災(zāi)或者浪費水資源的情況發(fā)生,業(yè)主回家后該系統(tǒng)將自動解除。圖2為防災(zāi)管理室內(nèi)布置圖,如果發(fā)生火、燃?xì)庑孤┖吐╇?,煙霧探測器裝置、燃?xì)馓綔y器裝置和漏電裝置的報警信號會自動通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳往物管控制中心,并啟動相關(guān)聯(lián)動裝置,消防系統(tǒng)自動啟動防御裝置,同時,指揮中心通過災(zāi)情的嚴(yán)重程度向附近住戶發(fā)出警報。
(4)突發(fā)事件管理通過在室內(nèi)安裝緊急呼救裝置、室內(nèi)地面探測裝置等與中心和區(qū)域醫(yī)院及警局相連,當(dāng)有突發(fā)重病、突發(fā)事件或者盜賊闖入時,通過地面探測裝置和緊急呼救裝置向中心和有關(guān)部門呼救。老人或者殘疾人士只需要攜帶一塊外觀時尚美觀的“手表”,可以自動監(jiān)控心跳、血壓等人體健康重要指標(biāo)數(shù)據(jù),這些消息可以通過物聯(lián)網(wǎng)傳送到社區(qū)醫(yī)院,醫(yī)院計算機系統(tǒng)對病人的健康指標(biāo)進行監(jiān)控。如果出現(xiàn)異常情況,醫(yī)院可以及時為業(yè)主提供健康保障服務(wù)。在有急救請求的時候,還可以按下手表上的呼叫按鈕,呼叫人的位置信息會及時傳送到社區(qū)醫(yī)院、物業(yè)監(jiān)控中心,通知醫(yī)護人員予以幫助或急救。
3.2公共設(shè)施子系統(tǒng)公共設(shè)施子系統(tǒng)實現(xiàn)公共設(shè)施的管理,例如對公共停車位、停車庫、游泳池、球館、公園、電梯、排水、配電公共設(shè)施的當(dāng)前使用量進行監(jiān)控。使用RFID技術(shù),在入口處安裝一個射頻接收器,按照統(tǒng)一編號對每個用戶發(fā)放一個射頻卡,當(dāng)用戶使用公共設(shè)施的時候,射頻接收器接收射頻卡信息,從而統(tǒng)計當(dāng)前設(shè)施的使用情況,然后將信息傳遞到信息中心反饋到查詢用戶的手中。這樣,能有效地提高公共設(shè)施的使用率,同時,也方便用戶能找到可以使用的公共設(shè)施,圖3為小區(qū)內(nèi)的公共設(shè)施管理布置圖。利用RFID技術(shù)和圖像識別技術(shù),業(yè)主車輛可以實現(xiàn)無需通車刷卡,無障礙進出門禁。對于進入車輛,系統(tǒng)可以對車輛的智能車牌及業(yè)主的智能身份卡進行自動識別,如匹配成功,車輛門禁將自動放行,并能根據(jù)自動生成提示或歡迎信息,顯示在入口處的LED屏幕上(或者音響播報語音)。利用車載系統(tǒng)從車庫傳感器網(wǎng)絡(luò)中自動搜索建筑內(nèi)空車位,引導(dǎo)戶主到最適合的車位,同時指揮中心也可以看到每臺車輛的停放位置。對于外來車輛,攝像自動識別記錄車輛號碼牌外,還需要人工登記訪客身份并領(lǐng)取來訪智能身份卡,系統(tǒng)放行進入。當(dāng)車輛駛出建筑時候,監(jiān)控系統(tǒng)同樣對車牌號和駕駛員進行圖像比對,如果為內(nèi)部車輛且是對應(yīng)車主時放行,否則報警,對外來車輛,進出車牌號和駕駛員必須對應(yīng)。該技術(shù)的實現(xiàn),能有效地減少用戶尋找空停車位的時間,提高車庫利用率,減少建筑內(nèi)車流量,也提高了建筑安全,同時,也能實現(xiàn)汽車防盜。在排水配電等公共設(shè)施監(jiān)控時,將統(tǒng)一編號的傳感器和相應(yīng)的水流檢測裝置、電力監(jiān)控裝置布控到相應(yīng)的設(shè)施中,當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常時,傳感終端自動發(fā)出報警信號,信息處理與指揮中心就可以通過報警信號判斷具體位置和故障原因,然后實施修護。
3.3電器管理子系統(tǒng)將家電安裝無線傳感裝置連接到傳感器網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)中,能實現(xiàn)家電的遠(yuǎn)程控制。例如,在下班回家之前,在辦公室啟動家中對空調(diào)、廚具等設(shè)備的使用,當(dāng)我們回到家時候,屋內(nèi)已經(jīng)達(dá)到一個適宜的溫度,同時廚具設(shè)施已經(jīng)為我們準(zhǔn)備了豐富的晚餐。當(dāng)家里有小孩或者老人的時候,攝像機的遠(yuǎn)程監(jiān)控能讓我們從幾公里或者幾十公里之外,對他們的情況了如指掌。
3.4環(huán)境監(jiān)測管理通過安裝在業(yè)主家中的智能探頭,系統(tǒng)可以實時了解室內(nèi)溫度、天然氣濃度等信息,且可以根據(jù)用戶的設(shè)置、習(xí)慣,進行自動調(diào)節(jié);如有異常信息,系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動報警,可大大降低建筑安全事故發(fā)生的幾率。通過安裝在建筑各處的監(jiān)控探頭,系統(tǒng)可以實時的了解建筑的溫度、噪聲等環(huán)境信息,信息傳輸?shù)轿锕苤行姆?wù)器上,并可以顯示在建筑的電子物業(yè)信息公布欄中。
3.5信息處理與控制信息處理中心是整個系統(tǒng)實現(xiàn)智能化的核心,它由計算機系統(tǒng)和顯示人機操作系統(tǒng)構(gòu)成。以上各個子系統(tǒng)通過信息處理與控制中心聯(lián)系在一起,中心通過計算機設(shè)備與保安控制終端聯(lián)網(wǎng)、相應(yīng)的應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)組成控制網(wǎng)絡(luò)。
4智能建筑展望物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑就目前來說還是一個全新的概念,正處于發(fā)展的初始階段,缺乏國家的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,需要政府各部門的支持,同時還依賴于國民經(jīng)濟的發(fā)展和國民總體素質(zhì)的提高,由此可見,前途任重而道遠(yuǎn)。江蘇省編制了2009~2012年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,打造“一個產(chǎn)業(yè)核心區(qū)(無錫)、兩個產(chǎn)業(yè)支撐區(qū)(蘇州、南京)、全省應(yīng)用示范先行區(qū)”,以相對成熟的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域和項目為切入點,建設(shè)智能工業(yè)、智能環(huán)保、智能交通等十大示范工程,為智能建筑的發(fā)展指明了方向。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將從2010年之前的單個物體間互聯(lián),發(fā)展到2010~2015年物與物之間和傳感器的互聯(lián),基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑將實現(xiàn)半智能化無線傳感網(wǎng)及全智能化傳感網(wǎng)。因此,我們只有抓住機遇,迎接挑戰(zhàn),才能找出一條適合我國國情的智能化發(fā)展道路。
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