物联网技术在智能建筑领域应用.doc

物联网技术在智能建筑领域应用本文是在本届博览会“智能家居与数字化社区”论坛上，根据全国智能建筑及居住区标准化技术委员会 清华大学计算机科学与技术系张公忠教授的讲话整理编发的，供业界朋友参考。大家下午好！我今天讲的题目是“物联网技术在智能建筑领域应用”。主要包括四个方面：第一是物联网时代的到来；第二是物联网时代智能建筑技术特征；第三是云计算与智能建筑；第四智能建筑展望。物联网时代的到来 什么是物联网？通过射频识别、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，把任何物件与互联网连接起来进行信息交换和通讯服务，曾称“传感网”。实现智能化设备定位、跟踪、监控和管理等功能的一种网络，使物理基础设施和IT基础设施融为一体的网络。物联网发展概述：1995年，比尔盖茨在未来之路中提及物联网，但当时这个新概念没有引起太多的关注；1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出：传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇；2005年，国际电信联盟（ITU）发布互联网报告2005：物联网。预测物联网的建立将带来10亿量级的信息设备、30亿量级的智能电子设备、5000亿级的微处理器，万亿以上的传感器需求，是下一个万亿级信息产业引擎，为计算机物联网后的第三次信息产业浪潮。美国权威咨询机构预测：到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30：1。因此，物联网被称为是下一个万亿级的通信网络。2009年，奥巴马就任总统后，1月28日与美国工商业领袖举行了一次圆桌会议，IBM首席执行官首次提出“智慧地球”概念。这一概念提出以后，得到美国各界高度关注，甚至有分析认为：IBM公司战略构想绝对有可能上升到美国国家战略。该战略具体地说就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管等各种物体中，并且被普遍连接起来，形成所谓的物联网。IBM前执行官曾提出一个重要观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革，物联网是继互联网后的第四次计算模式。第一次计算模式是主机终端模式，第二次是微机网络模式，第三次是互联网，第四次就是物联网。物联网真正引起中国公众关注从去年8月份开始。温家宝总理到中科院无锡高新微纳传感工程技术研发中心考察表示：在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术。温家宝总理在11月3日发表题为科技引领中国可持续发展的重要讲话，把物联网列为国家五大信息产业战略之一。3月5日，温家宝总理在“两会”政府工作报告中指出，要加快物联网的研发应用，物联网首次被写进政府工作报告，物联网的发展进入了国家层面的视野。据悉，中国已经规划2020年之前投入3.86万亿元资金用于物联网研发。工信部：物联网发展成为2010年我国信息产业确定三大发展目标之一；由工信部和国标委领导，成立物联网标准联合工作组；三大电信运营商、国家广电总局等均制定物联网的发展规划。国家广电总局电视网到千家万户，所以到2012年的时候，要利用广电网络，家居智能化搞物联网。据预测，中国物联网产业链：2009年可能已突破1000亿元产值。2010年产值将超过2000亿元。二、物联网时代智能建筑技术特征 当前智能建筑技术现状，智能建筑包括了20-30个子系统；子系统分成两大类：常规与专业应用；绝大部分常规类、几乎全部专业应用类子系统均为网络化、IP网络化架构；建筑设备监控、安防、一卡通等已经构成ITP/IP网络平台上的集成融合子系统。一卡通包含很多内容，门禁、消费等等很多内容，现在融合起来了，变成一个集成融合子系统。智能建筑技术遍及各个行业，从传统“弱点”发展成“综合集成系统”；智能建筑技术遍及数字城市，是构建数字城市核心技术之一；智能建筑技术是构建绿色建筑的重要技术；标准与规范日趋完善。物联网对智能建筑技术发展的影响物联网对智能建筑技术影响无处不在；设备经过传感器联网技术遍及大部分子系统；可以说：很多子系统已经是准物联网形态或已经是物联网形态。什么叫物联网形态，有三个方面内容，一部分是传感器联网，一部分是互联网的协议栈，一部分是设备网站。现在很多子系统可以说已经是物联网形态。例如智能家居、建筑设备监控、安防、一卡通、电子配线架、远传抄表、专业应用等系统。智能建筑设备传感器联网方式：单向/双向；单路/多路；TCP/IP网、非TCP/IP网；设备间无直接互动/直接互动。简单例：远传抄表/一卡通/视频监控等。复杂例：智能家居/建筑设备监控等。如图，智能建筑的物联网形态，家居网连接了家电、安防、窗帘、远传表具。家居网可以是无线，可以是电力载波，也可以是以太网等等。大部分家居网里可能都不是TCP/IP支持的网络。整个家居里面必须要有智能家居控制器来控制这些设备的联网。每个家里面有一个智能家居控制器以后，到小区里可以通过以太网跟住户连接起来，住户也可以反馈自己家里一些情况。要么就是移动通信网，要么就是以太网。什么叫做物联网？我们知道物联网里面一个最主要的核心部分是互联网的协议，互联网协议在住户移动终端跟物业里，必须要浏览器跟服务器的访问，如果B/S访问模式必须要有一个服务器，服务器放在家居智能控制器里面，也就是说住户的移动终端或者物业的终端，通过服务器就可以访问到家居设备的运行情况，对它们进行控制。建筑设备监控系统物联网形态 建筑设备监控系统目前常用三层结构：管理层、控制层、现场总线。设备经传感器联网的特点是物与物、物与人，多IO、实时、面向现场总线。现场总线有Lonwork/BACnet/Modbus等等，非TCP/IP协议栈网络。形成连接互联网架构的逻辑设备，构建设备网站，实现管理和监控功能。Tridium Sedona架构简述Tridium公司2009年8月推出的开源软件编程开放平台。包括Sedona编程语言、工具包、虚拟机、编译器、图形化开发调试工具等。是控制网成为物联网形态一种软件体体系架构；目的是把现场总线上的物理设备形成Sedona设备；通过B/S访问模式对Sedona设备进行管理和监控；目前已成为事实上的行业标准。我们中国也有厂家跟Tridium合作以后，要推自己的产品，推物联网架构，用它这样的东西肯定到物联网架构去。大家要了解智能建筑的话，不能不去了解Tridium Sedona架构。三、云计算与智能建筑 互联网，物物相连以后是传感器联网，加上互联网等于物联网。所以云计算同样适合于物联网。云计算，外面讲的很多。云计算在智能建筑里面用的比较多的是建筑群能耗计量与节能管理系统，没必要每个楼里面都搞建筑群能耗计量与节能管理系统，只要用一个云计算平台，把这些统一起来，形成一个总的能耗计量与节能管理系统。因为云计算实际上是互联网上一种公共服务，它是针对互联网架构，也针对物联网架构。智能建筑综合集成、维护、管理系统。如果我们智能建筑维护管理都走物联网道路的话，我们智能建筑用不到每个楼里面都搞一套智能建筑维护管理班子，用一个云架构就可以了，统一管理，非常方便。四、智能建筑展望 智能建筑如果用物联网架构以后，总体结构要发生变迁。而且用了物联网架构，智能建筑与数字城市进一步融合，自主创新和产业发展大好机遇。智能建筑总体结构的变迁，这是一个楼控系统，中间是建筑设备网站，左边是浏览器，故障分析、能耗管理、设备监控、物业管理，通过建筑设备网站对这些设备进行监控和管理，空调暖通、给排水、电梯、照明、供配电、能耗计量。如果要搞集成管理的话，智能建筑搞一个门户网站，对楼控、安防、一卡通、智能照明等进行统一管理。跟数字城市进一步融合，中间是互联网的应用协议，下面是城市里各智能设备，有家居、楼控、工控、保健、交通等等，都嵌入传感器设备，如果都跟互联网协议相连，互联网的应用协议上面就是B/S访问模式，设备管理、能耗管理、库存管理、生产管理、服务管理等等，整个智能建筑跟数字城市进一步融合起来。据预测，中国物联网产业链在2009年可能已突破100亿元产值，2010年产值将超过2000亿元。近几个月来，几起智能家居的物联网系统已推向市场。智能建筑物联网标准应该先行，涉及住建部/工信部/公安部/广电总局等等；但是我们产品