物聯網技術在智能建筑系統集成中的應用

收稿日期：2023-10-08

作者簡介：賈冬軍（1986—），男，安徽合肥人，本科，工程師，研究方向：智慧醫院建設的物聯網應用技術。

摘 要：智能建筑的出現，改變了建筑行業的發展態勢，管理人員要充分發揮出物聯網技術的優勢，以推動建筑行業的可持續發展。物聯網技術在建筑領域中的應用存在時間較短、集成難度大、擴展性不足等，這些影響直接給智能建筑系統集成帶來許多的阻礙?；诖?，重點分析智能建筑系統集成問題，討論物聯網技術的應用成效，僅供參考。

關鍵詞：物聯網技術；智能建筑；系統集成

中圖分類號：TU76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）03-0120-03

0 引言

建筑信息系統應用過程中，常選用綜合布線模式，其網絡架構分為3層，主要用于實現建筑子系統的信息交換，其應用包括如安防、智能照明、暖通、供配電等多個方面。此類信息系統集成具備協議統一，開放性較強等優點，但也存在配置任務多、兼容性差等不足，由此給建筑智能化的發展增加了難度。

隨著物聯網技術的發展，利用信息集成技術實現對射頻識別、定位系統、紅外感應等功能，不僅達到了互聯網信息的交換的目的，也大大提升企業的智能化水平。物聯網通信主要通過互聯網和傳感器的控制協議，實現普通物體的擴展。在建筑領域應用物聯網技術，有利于提升信息系統的智能水平，推動智能化建筑的迅速發展。鑒于此，探究智能建筑的物聯網技術應用問題十分必要。

1 物聯網與智能建筑概述

1.1 物聯網技術

物聯網依賴于光電控制器、電子傳感器的發展。因特網可以連接各類數據信息，利用數據信息的交互，可實現智能識別、定位、控制等功能。當前，提出兩種網絡相關協議、物聯網傳感設備控制協議。在智能建筑體系內，不同類型的設備利用擴展功能，能夠高效完成數據信息的交換任務，包含現場控制以太網、相關執行裝置、電子傳感器。在互聯網體系內，電子傳感器、互聯網連接系統為核心。

1.2 智能建筑

20世紀80年代，美國出現第一座智能建筑，它屬于自動化技術、建筑藝術風格、微電腦編程技術、信息網絡通信技術的融合成果。我國智能建筑、物聯網技術的結合，多表現在以下2方面：第一，智能建筑可以提供標準數據、結構中間件。第二，物聯網技術的成熟發展，加快了智能建筑的發展腳步。

隨著現代科技水平的提升，人們對居住條件的要求也持續提升。建筑學發展進程中，智能建筑成為研究重點，并且與數據處理網絡、建筑設備、管理系統形成完整的智能系統。智能建筑融合了建筑、科技的優勢，成為技術研發重點。物聯網技術的優勢較多，涉及嵌入式系統、網絡系統、傳感器、智能自動化等，所以在智能建筑安全系統內的應用非常多，屬于新型科技建造模式，發展前景廣闊。

1.3 物聯網技術智能建筑系統集成構成特點

智能化建筑系統內部涵蓋比較復雜的智能化控制子系統，其中很多軟件是通過不同的廠家所提供。在集成方式方面，通常通過多協議以及跨系統的連接方式，因此傳統的智能建筑系統在集成過程中，軟件的整合工作以及整體的操控性有著明顯的欠缺，并且在系統功能的擴展以及系統相互之間的兼容性上相對較低，各系統之間的配合工作以及集成化工的效果還有待提升。

基于物聯網技術發展背景下，有效運用信息傳感設備，通過各種通信協議有效完成互聯網和相關物品之間的信息通信，可實現信息的實時性交換功能，有效保證信息系統的工作具有更高的時效性和穩定性。通常情況下，信息傳感器設備系統內部，主要包含紅外接收器、射頻識別器、激光掃描器以及相應的全球定位系統等。通過該項技術的有效應用，可充分實現對各種物品的智能化識別定位以及跟蹤監測?；谖锫摼W技術條件下智能化建筑系統的功能會不斷朝著更加智能化、自動化以及個性化的方向上發展，在我國未來的智能建筑系統的開發工作中將會發揮出較高的功能優勢。

2 物聯網技術的智能建筑結構體系

2.1 感知層

感知網主要是通過在傳感器、控制器上安裝物聯網關，實現網絡層與傳感器相連，以充分發揮數據傳輸的重要作用。通過匹配協議為用戶提供豐富的服務內容，滿足智能化建筑管理需求。在物聯網、傳感器內植入智能通信模塊，可實現遠程信息的傳輸，同時通過終端設備來達到數據通信的目的。

2.2 網絡層

這一層次主要用來傳遞和處理感知層獲取的信息，其中包含了多種有線和無線的通信網絡。在工作狀態下，物聯網無線接入點會利用射頻識別技術的閱讀器和無線AP功能，支持信息雙屏四通道的接收和發送。其既能獲取無線保真的移動終端的返回信息，又能接收到射頻識別技術標簽的返回信息，保證前端信息感知有機結合。將物聯網接入控制器借助中間件模塊，可實現前端感知信息與應用系統間信息轉換分析、集成處理，結合融合通信網關模塊，可實現射頻識別技術信號向網絡通信協議信號有效轉變，并可在系統內部有效傳輸。

2.3 應用層

應用層主要由應用程序、數據分析平臺、服務組件、數據庫等部分組成。其中，數據分析平臺涉及建筑聯網節點、預測信息等，能夠為智能建筑提供多元化的使用工具。目前其在數據統計、數據挖掘方面應用較多。結合相關標準可提供對應的服務接口，以滿足建筑節能要求[1]。

3 物聯網在智能建筑集成中的關鍵構建技術

3.1 物聯網傳感網絡

傳感網絡是基于建筑電氣設備需求，全面感知建筑區域的環節，其技術涉及許多方面的技術，包括以太網通信技術、無線廣告自組網技術和配置控制技術。一般來說，建筑電氣設備很多，而且位置變化很大。隨著無線自組網技術的應用，該建筑能夠有效地處理機械設備隨機抽取的問題，滿足建筑電氣設備的控制需求，實現建筑擴建的目標。TCP/IP協議傳輸具有較強的可靠性，智能設備可以利用該協議獲取IP地址，實現對智能建筑設備的自動管理。

3.2 建筑設備監控與設備集成

公共設施控制技術包括建筑設備系統集成和監控等方面，主要由智能照明、給排水、空調自控等設施組成。通過物聯網技術的應用，大大提升了智能建筑的通信速度和數據的傳輸效率。為了提升智能建筑的運行效益，需要發揮出建筑設備監控、系統集成的作用，實時動態控制底層設備，執行云計算中心的智能決策，提升建筑的舒適度，提升節能水平。

3.3 云平臺與大數據

物聯網技術在智能建筑中的應用，體現了網絡數據的多樣性特征，滿足了建筑運維數據的高效處理目標。云計算的廣泛應用，為智能建筑提供了數據存儲和網絡數據信息采集的便利。數據庫管理系統由多個數據庫組成，如實時數據庫、關系數據庫和非關系數據庫?？筛鶕祿斓奶攸c及實際情況，優選相應的數據庫。通過數據組織結構的構建，可確保數據管理的效果。在建筑運行過程中，將會產生大量的數據，可通過數據挖掘進行物聯網建筑數據處理，并通過對數據規律的研究，制定出最優化的建筑運行策略[2]。

4 物聯網技術在智能建筑系統集成中的應用

4.1 在建筑質量監測系統中的應用

建筑質量監測系統主要采用傳感器采集數據，并對數據信息進行合理分析，以滿足建筑質量和安全的評價要求。該系統主要由傳輸處理、數據采集、結果顯示等部分組成。

4.1.1 數據采集

對建筑質量數據采集，應利用振動傳感器進行采集。振動傳感器主要包括多個單元，如信號處理單元、信號傳送單元、傳感單元等。傳感器可由多個振動傳感單元組成。當傳感單元接收信息以后，可及時向服務器傳送信息。通過內置傳感器來獲取應力的變化情況，實現建筑裂縫、應力變化的監測。還可以通過傳感器，將它與無緣電纜相連，以實現建筑結構數據的有效監測。

4.1.2 數據傳輸與處理

對數據傳輸與處理，可利用網絡節點將傳感器監測數據匯集到數據庫內，以滿足服務器調用需求。在智能建筑施工過程中，如果采用單一傳感器，將難以實現整體建筑項目的監測，從而導致項目質量安全問題不能及時得到解決，故應結合項目特點，合理設置傳感器，確保質量監測數據的準確性。

網絡傳輸主要包括無線傳輸、有線傳輸兩種傳輸方式。無線傳輸具有組網方便、成本低等優點，但其穩定性較低。而有線傳輸穩定性較高，但是線路故障多、布線難度大。因此，在智能建筑建設過程中，應采用ZigBee無線傳輸技術來解決以下問題。

ZigBee模塊應用堿性電池，運營壽命長達5年，兼容性高，抗干擾能力強，可以滿足長時間觀測需求。將網關、ZigBee模塊相連接，可以維護數據采集、寫入的安全性[3]。

4.1.3 結果展示與處理

建筑施工中質量安全會受到多方面不可控因素的影響，從而導致相同傳感器所采集數據存在較大的不同。傳感器采集數據的數量較多，應對數據進行實時處理。而傳感器采集數據可利用網絡傳輸至數據庫內進行處理。

在數據處理過程中，應該處理數據、提取特征和進行決策。大數據處理任務繁重，處理時間長。在處理過程中，應注意使用傳感器來處理重復的數據、數據中的信息（包括壓力、位移、傾斜度等）提取，并進行分類以進行存儲。在特征處理中，可以使用壓縮和分類來進行數據處理，以滿足系統調用的要求。在決策處理中，可以構建數據監控系統，加強質量和安全處理獲得質量安全隱患的結果，再傳送給維護部門[4]。

4.2 在安防系統中的應用

在智能建筑的集成系統中，安防系統處于核心地位，會直接影響到居住者的生命財產安全。安防系統獲得互聯網技術支持后，大大提升了操作速度和精度。建筑安防系統主要由視頻監控系統、巡更系統、報警系統等部分組成，可實現人員、車輛進出的實時監控。

基于物聯網的監控系統，無需緊盯屏幕，能夠錄制并存儲畫面與聲音信息，當發生緊急事件時，可實現自動報警功能。周界報警系統是利用傳感器技術進行工作，如果發現非法越過問題，系統就會利用傳感器將巡檢信息傳至管理中心。在建筑門窗安裝監控設備，通過數據信息的采集，將它傳至安防中心，住戶可及時掌握家庭情況。通過室內報警裝置，可以密切監測意外情況，掌握危險情況，維護居住人員的安全[5]。

4.3 在網絡通信子系統中的應用

物聯網可以實現萬物互聯，利用網絡通信技術進行智能建筑使用與管理，并利用網絡通信子系統進行各類異構信息的傳輸，可實現數據的無縫對接及子系的集成[6]。

4.4 在信息化應用系統中的應用

信息技術在應用于現代智能建筑時，可以通過信息平臺的應用為智能建筑管理提供有利條件。通過利用信息應用系統，可以實現綜合管理的目標，提高建筑的運行效率。建筑信息應用系統主要包括智能卡應用系統、物業運營管理系統、公共信息服務平臺等。

4.5 在設備管理系統中的應用

智能建筑系統內的設備非常多，有效支持建筑的智能化管理。在智能建筑體系內，利用智能傳感器來實現多個設備的監測，包括電氣設備、給排水設備、空調設備等。利用設備管理系統對設備進行動態測量，包括設備的位移、啟閉、溫度等，可實現設備的異常情況的及時檢測及處理，確保建筑設備運行安全。

4.6 在公共安全系統中的應用

近年來，智能建筑的安全問題引起人們的廣泛關注，可以引入公共安全系統，此系統包括監控系統、門禁系統、應急系統以及消防系統等多個系統，能夠實現建筑安全隱患的有效處理目標[7]。

4.7 在車輛管理系統中的應用

建筑小區的車輛空間需求度高，隨著車輛數量持續增加，停車難問題引起了人們的廣泛關注。而通過物聯網技術的應用，構建輛管理系統，有利于建筑安全管理效率的提升。此系統通過射頻識別技術的應用，可實現車輛信息識別、收費，提升車輛管理工作的效率。工作人員可利用視頻監控系統來隨時記錄、存儲車輛信息，有效支持車輛、人員的安全管理。在應用車輛管理系統中，應當深入分析數據信息，隨時掌控建筑的運行狀態，實現技術應用價值。

5 結束語

在智能建筑系統集成過程中，通過物聯網技術的應用，實現智能建筑的互聯，滿足了物品信息的有效通信。物聯網技術能夠有效完善智能建筑的運行過程，在質量監測、安防、網絡通信、設備管理、公共安全、車輛管理等子系統中能發揮作用，實現建筑功能多樣化，從根本上促進智能建筑體系的發展。

參考文獻

[1] 王迪，許偉靖，賈雪松，等.基于物聯網技術的智能建筑火災檢測系統應用研究[A].中共沈陽市委?沈陽市人民政府.第十九屆沈陽科學學術年會論文集[C]//.2022：459-465.

[2] 姜利妍，張雷.試論物聯網技術在智慧城市與智能建筑中的運用[J].城市建筑，2020，17（24）：128-129.

[3] 張文.物聯網技術視角下智能建筑的成本控制與工程造價研究[J].綠色環保建材，2020，24（5）：213-214.

[4] 張興超.基于物聯網技術的智能建筑集成系統研究[J].電子世界，2019（24）：47，50.

[5] 柴國強.基于物聯網技術的智能建筑系統集成[J].智能建筑與智慧城市，2019（6）：33，39.

[6] 林家棟.物聯網技術在智能建筑系統集成中的應用研究[J].福建建材，2019（3）：50-51，91.

[7] 高彥.物聯網技術在智能建筑系統集成中的應用方法[J].電腦迷，2018（11）：132-132.