物联网在智能建筑的关键技术研究.doc

计算机网络期末报告 物联网在智能建筑中的关键技术研究 学院 管理学院 专业 电子商务 年级班别 2015级（3）班 姓 名 张曙滨 学 号 3115004362 指导教师 许一敏 2017年 5 月 目录 一、物联网与智能建筑 1 1. 物联网定义 1 2. 智能建筑 1 3. 物联网与智能建筑的结合 1 二、我国目前物联网智能建筑的发展 3 1. 我国物联网智能建筑的现状 3 2. 我国物联网智能建筑的缺陷 4 三、在智能建筑中，物联网的关键技术研究 5 1. 关键技术 5 2. 案例分析 5 四、物联网智能建筑的未来展望 7 五、结论 8 参考文献 8摘要：随着物联网技术的发展和智能化技术的出现，人们对建筑的要求越来越高。本文主要分析了物联网在智能建筑的关键技术的研究，通过对智能体育馆的建立的例子，对集成系统的建成进行了分析。关键词：物联网 智能建筑 集成系统 智能体育馆 物联网与智能建筑 1. 物联网定义物联网，最早在1999年，由麻省理工的Auto-ID中心提出来的，这一词汇在现代社会的发展中，掀起了一股巨大的浪潮。物联网，从字面上可以理解为“物物相连的互联网”，它实际上有两层意思：一、物联网的核心和基础仍然是互联网，实在互联网基础上的延伸和扩展鹅一种网络；二、其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交流和通信。物联网本身的结构复杂，主要包括三大部分：1、感知层，承担信息的采集，应用的技术包括智能卡、RFID电子标签、识别码、传感器等；2,、网络层，承担信息的传输，借用现有的无线网、互联网、广电网等即可实现；3、应用层，实现物与物之间、人与物之间的识别和感知，发挥智能作用。 2. 智能建筑在20世纪八十年代的美国，“智能建筑”这个词汇就已经被提出了，自此以后，对于之智能建筑定义的各种文章和技术文献层出不穷，定义的内容也是根据时代和地区的不同而有所差异，根据哈里斯和安打所作的研究 ，存在30多个智能和建筑之间的关系的定义。虽然到现在对智能建筑还没有一个明确的定义，但有专家提出了一个符合两级战略合适的智能建筑的定义。第一级由9个“质量环境模块(QEM)”(M1:有效的保护环境和节约能源；M2: 每平方米空间利用率和灵活性；M3:有效地强调成本和维护功效；M4:人类的舒适度； M5:工作效率； M6:防火灾、地震、灾难等结构性破坏的能力；M7:它的文化；M8:高科技的监控；M9:施工过程和结构)组成和第二级包含了三个领域的关键要素分别是功能需求、功能空间和技术。总而言之，智能建筑，就是利用系统集成，将现代通信技术、现代计算机技术、现代建筑艺术及现代控制技术进行优化组合，最终向业主提供一个具备安全、舒适、高效、灵活、便利的建筑环境。 3. 物联网与智能建筑的结合世界在发展，时代在变迁，科技的发展往往会牵动这各种领域的变化。物联网，一个新时代的产物，从最开始人们对它的陌生与不解，到现在，它已经逐渐融入到了人们生活的方方面面。随着各种智能终端出现在人们的生活和工作中，以及人们对物联网的熟悉和接受程度，有力的把物联网推到了时代浪潮的尖端。物联网就是基于大众化的智能终端基础之上，以高效、绿色、智能、高端为目标，建立起来的各个子系统的集合，最终有效的实现了管控于一体的大集成网络系统。在物联网的发展历史中，我们会发现物联网的应用领域之广泛，而“智慧城市”在物联网的发展潮流下产生的。“智慧城市”的内涵主要体现在三点：有效的感知功效、快捷便利的协同功能、智能化处理，而三点之中智慧应用尤为重要。在我国，城市人口的主要分布为东密西疏，由于东南沿海地区经济比较发达，造成中西人口不断的向东南地区移动，人口东南迁移这一现象虽然会促进当地经济的发展与GDP的增长，但是由此也引发了许多问题的产生，首先是交通、水电供应等日常生活问题，还有就是超市、公园、娱乐场所等公共区域的承受能力问题。在这种种亟待解决的问题面前，人们逐渐意识到智能化能帮助解决许多的问题，选择城市智能化变成为了必经之路。在这样的时代背景下智能化城市发展渐渐的用来缓解一些城市问题，并探索到了一条行之有效的解决方案。从此，智慧建筑、智慧城市被政府广泛重视和接受。而智能建筑作为智能城市的组成部分，并且物联网作为智能建筑当下最为热门的应用，其与智能建筑的关系密不可分。第一，智能建筑所涉及的行业千千万万，所以在一定程度上智能建筑就与物联网的应用之间存在着密不可分的联系。 在智能建筑设计标准中，行政办公建筑、宾馆、商业建筑等等十大类建筑都 是对智能建筑的划分。第二，在城市的发展中智能建筑的运用随处可见，所以智 能建筑不仅仅是构建智慧城市的关键点，同时也是构建智慧城市的重要组成因素。 固毫不夸张的说智能城市的水平先进是智能建筑的智能化水平的体现。然而智能建筑的智能化又是由系统性能和集成的好坏所决定的。智能建筑的设备管理系统、安全防护系统和智能建筑的平台等是智能建筑的重要组成部分。这些也正是物联网的最初形态特征。相关的数据基础物联网需要建筑智能系统为其提供，这也是智能建筑和物联网结合的最初形态的体现，同时也是构建智慧城市的必要条件。所以，物联网与智能建筑的结合并不是偶然出现的，而是在顺应时代的潮流下产生的，它们的结合都是为了更好的使各自的作用发挥到最大值。失去了物联网的智能建筑也只能是一个半成品，发挥不了很大的实际作用，可能会被历史的洪流所淹没，所以智能建筑与物联网的结合具有必要性和重要意义。我国目前物联网智能建筑的发展 1. 我国物联网智能建筑的现状在现代科学技术的条件下，智能建筑作为现代人生活不可缺少的一部分，它与人们的生活息息相关。智能建筑的出现，致力于为人们提供质量更高的生活水平，为追求更便利、更安全、更快捷的目标而不断更新换代，不断的出现在人们生活的更多的方方面面中。目前，在中国，智能建筑是由下面的这几个方面组成的：1.楼宇自动化系统（BAS），智能建筑通过楼宇自动化系统实现建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。2.消防及自动报警系统（FAS），为保障住户的生命安全，在火灾等灾害出现时发挥作用。3.安防监控自动化系统(SAS)，使用包括自动报警、自动识别、自动控制自动记录以及自动监视等手段，使住户的生命财产安全免受侵害。4.办公自动化系统（OAS），为了给住户的生活提供最大的方便，利用先进的办公设备对信息进行处理，常见的信息处理过程包括信息的生成、传输、接受和保存等等。5.通信自动化系统(CAS)，智能建筑的信息通信系统是保证建筑物内语音、数据、图像传输的基础，同时与外部通信网（如电话公网、数据网、计算机网、卫星以及广电网）相连，与世界各地互通信息。这几个方面即是智能建筑中的5A系统，它们是智能建筑的基础。智能建筑是物联网众多应用领域中的一个，目前在我国，物联网在智能建筑方面的应用体现在设备监控、环境监测、节能管理、智能家居、安防管理等方面。而物联网在智能建筑中的作用方式，是由智能建筑的5A系统应运而生的，例如，在安防管理方面，物联网智能建筑是在安防监控化系统的基础上，通过互联网的连接，使住户随身携带的某种电子产品，比如手机，能在第一时间收到通知，了解自己房子所发生的情况。就目前而言，物联网智能建筑在中国的发展还是处在一个初级阶段，不过凭借中国人的智慧与创造力，相信在不久的将来，物联网智能建筑在中国的应用一定会更加广泛、更加深入，逐渐缩短与更便利、更安全、更快捷的目标之间的距离。 2. 我国物联网智能建筑的缺陷因为中国的物联网智能建筑发展还处在初级阶段，所以存在或多或少的缺陷是不可避免的。中国的物联网智能建筑就像是一个刚成型的雕塑，到处都存在着不完美与不协调，还需要靠“艺术家”们不断地雕琢，让这个技术界的雕塑更加接近完美。我国物联网智能建筑的缺陷主要有以下几点：2.1认知缺陷与国外的智能化相比，对于在智能化方面刚起步的中国来说，中国的智能化水平是普遍偏低的。实际上，在中国的绝大多数人中有很大的一部分都不知道物联网智能建筑的真正定义是什么，物联网智能建筑对他们来说只是一个充满新鲜感的词汇，从而是他们对它进行了硬用。比如综合布线系统是智能建筑连接3A系统各种控制信号必备的基础设施，但在调查中只有少数单位考虑了综合布线。而且在系统集成方面做的也很差，在智能建筑中的楼宇、消防、防卫、检测等系统都是各自独立成一套，它们之间都没有联系，没有实现真正意义上的计算机网络管理，这样子在资源方面也造成了浪费，比如设备系统的重复设置。一座建筑只有随社会经济、技术发展而提高，具有适应情况变化的能力才能真正成为智能建筑。2.2技术缺陷在中国，虽然在智能建筑领域有很大的市场，但是由于我国技术智能建筑公司的欠缺，所以中国的智能化技术和产品过分依赖进口，被外国公司控制，如：霍尼维尔、江森、玛斯特公司等，使大量的外汇流出。由于智能化产品是由不同的外国公司提供的，所以在使用的过程会出现产品兼容性差的情况，以至于单个产品的质量不错，而组成系统后的效果也不怎么样，还会造成系统在集成方面出现困难，对于以后对于产品的维护和升级也造成了麻烦。2.3管理缺陷智能建筑市场缺乏政府部门的统一管理，智能建筑设计没有可依据的设计规范和标准。现在我国智能建筑技术的发展出于一种分割管理无序的状态，牵制着我国智能建筑的发展，例如消防设备是消防部门管理，供配电由供电部门管理，保安部分有安全部门管理，楼宇部分由建设部门管理，邮电、电子等部门也欲将“智能建筑”也纳入自己的行业管理中。各个部门分管一块，没有一个统一的部门进行协调管理，智能建筑各个系统集成时，就很难达到智能建筑的水平。另外，缺乏智能建筑的设计规范和评价标准，也是智能建筑市场混乱的原因，是一些只有部分智能的建筑也都冠以“智能大厦”。在智能建筑中，物联网的关键技术研究 1. 关键技术从物联网智能建筑发展过程的缺陷中看，不难发现物联网智能建筑中存在的最大问题是智能建筑中的各大系统在集成方面的存在的障碍。为了突破这一方面的障碍，物联网智能建筑研究领域应该把精力放在对于集成系统的建设。但是，对于这个集成系统的建立，仅仅依靠物联网技术是不够的，我觉得还应该结合在建筑领域的BIM技术（BIM是三维GIS发展的新趋势，是一种应用于工程设计、建造、运行和维护管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目所具有的的真实信息，并在项目全生命周期过程中为各方主体提供信息协同、共享和传递，具有可视性、可模拟性等特点）。BIM的应用不仅可以整合建筑的图形，以及非图形化资料，能在集成系统的对各子系统的管理起到很大的作用。因此，物联网智能建筑的关键技术研究，应该是对基于物联网和BIM技术的集成系统建设的研究。而对于智能化的集成系统的构建还离不开这几个基础系统的：1.信息基础设施系统；2.信息化应用系统；3.建筑设备管理系统；4.公共安全系统。 2. 案例分析社会经济的发展，人们的物资需求得到了满足，并逐渐开始关系自己的身体健康，经常进行一些体育运动，以确保自己身体机身的需求，这一现象的出现使现在世界各地的体育馆不断的涌现，所以现在就以某体育馆的建立作为案例分析的对象。2.1 智能体育馆所需系统根据体育场馆智能化系统技术要求，智能化系统的设计、建设宜构成如下4大系统，23子系统。2.1.1监控系统，包括：1.建筑设备监控系统（完全配置）；2.火灾自动报警及消防联动控制系统（完全配置）3.安保科技系统（完全配置）；4.建筑设备集成管理系统（前期规划，赛后根据需要建设）2.1.2通信网络系统，包括：1.综合布线系统（基本完全配置）；2.语音通信系统（满足赛事需要，赛后另行建设）；3.信息网络系统（满足赛事需要，赛后另行建设）；4.卫星接收及有线电视系统（完全配置）；5.公共广播系统（完全配置）；6.电子会议系统（满足赛事需要，赛后另行建设）2.1.3场馆专用系统，包括：1.屏幕显示及控制系统（完全配置）；2.计时计分及现场成绩处理系统（预留基本条件，满足赛事需要）；3.场地照明及控制系统（完全配置）；4.扩音系统（完全配置）；5.现场影像采集及回放系统（预留基本条件）；6.收验票系统（满足赛事需要，赛后另行建设）；7.电视转播及现场评论系统（满足赛事需要，赛后另行建设）；8.主计时时间系统（完全配置）；9.升旗控制系统（完全配置）；10.比赛中央控制系统（前期规划，赛后根据需要建设）2.1.4应用信息系统，包括：1.体育竞赛综合管理系统；2.公共信息系统；3.办公自动化系统2.2集成系统的功能目标在确定了体育馆所需要的系统之后，为了使这些系统之间的信息可以共享，方便对这些系统进行统一的管理，就要开始以体育馆所需的系统为子系统建设集成系统。首先我们先明确体育馆的智能化框架，如图集成系统监控系统通信网络系统场馆专用系统应用信息系统建筑设备监控系统火灾自动报警及消防联动控制系统安保科技系统建筑设备集成管理系统综合布线系统语音通信系统信息网络系统卫星接收及有线电视系统公共广播系统电子会议系统屏幕显示及控制系统计时计分及现场成绩处理系统场地照明及控制系统扩音系统现场影像采集及回放系统收验票系统电视转播及现场评论系统主计时时间系统升旗控制系统比赛中央控制系统体育竞赛综合管理系统公共信息系统办公自动化系统基于智能化系统框架的构成，集成系统的功能目标如下：2.2.1对各个子系统实现统一管理。集成系统把它们进行有机结合，对各个子系统的信息进行准确收集，然后把收集的信息进行分析，继而得出调度和管理方案，这样就实现了各个智能化子系统的联动，实现全面演示体育馆子系统的功能。2.2.2建立全面开放的系统，为将来子系统的扩展提供条件。通过 OPC 技术的使用，集成系统可以方便的将各个子系统纳入进来，把接收到的数据进行处理，使之格式统一并存储到特定的数据库中。再通过数据传输进行资源共享。2.2.3构建远程操作和控制平台。由于集成平台是基于 Web 构架，可以较为便捷地实现远程访问的功能。通过集成平台将体育馆内不同功能系统进行网络化和数字化，这样有利于智能体育馆的构建。2.3 集成系统的技术完成在确定了集成系统需要完成的目标以后，就是运用对各种技术的研究成果包括BIM技术，根据智能化框架，现在各个子系统先建立好，然后再在子系统的基础上完成集成系统的建设。物联网智能建筑的未来展望时代是不断发展的，技术也在不断地创新中，相信在未来，物联网智能建筑一定会不断涌现出新的局面，突破现在的局限。依据现在物联网智能建筑的发展趋势，它在未来可能会出现以下几个趋势：1.智能控制技术应用的扩展智能控制技术的广泛应用，是智能建筑的基本特点。智能技术通过非线性控制理论和方法，采用开环与闭环控制相结合、定性与定量控制相结合的多模态控制方式，解决复杂系统的控制问题;通过多媒体技术提供图文并茂、简单直观的工作界面;通过人工智能和专家系统，对人的行为、思维和行为策略进行感知和模拟，获取楼宇对象的精确控制;智能控制系统具有变结构的特点，具有自寻优、自适应、自组织、自学习和自协调能力。2.城市云端的信息服务的共享智慧城市中的云中心，汇集了城市相关的各种信息，可以通过基础设施服务、平台服务和软件服务等方式，为智能建筑提供全方位的支撑与应用服务。因此智能建筑要具有共享城市公共信息资源的能力，尽量减少建筑内部的系统建设，达到高效节能、绿色环保和可持续发展的目标。3.物联网技术的实际应用简单来说，物联网是借助射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。智能建筑中存在各种设备、系统和人员等管理对象，需要借助物