計算機網絡期末報告 物聯網在智能建筑中的關鍵技術研究 學院 管理學院 專業 電子商務 年級班別 2015級（3）班 姓 名 張曙濱 學 號 3115004362 指導教師 許一敏 2017年 5 月 目錄 一、物聯網與智能建筑 1 1. 物聯網定義 1 2. 智能建筑 1 3. 物聯網與智能建筑的結合 1 二、我國目前物聯網智能建筑的發展 3 1. 我國物聯網智能建筑的現狀 3 2. 我國物聯網智能建筑的缺陷 4 三、在智能建筑中，物聯網的關鍵技術研究 5 1. 關鍵技術 5 2. 案例分析 5 四、物聯網智能建筑的未來展望 7 五、結論 8 參考文獻 8摘要：隨著物聯網技術的發展和智能化技術的出現，人們對建筑的要求越來越高。本文主要分析了物聯網在智能建筑的關鍵技術的研究，通過對智能體育館的建立的例子，對集成系統的建成進行了分析。關鍵詞：物聯網 智能建筑 集成系統 智能體育館 物聯網與智能建筑 1. 物聯網定義物聯網，最早在1999年，由麻省理工的Auto-ID中心提出來的，這一詞匯在現代社會的發展中，掀起了一股巨大的浪潮。物聯網，從字面上可以理解為“物物相連的互聯網”，它實際上有兩層意思：一、物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，實在互聯網基礎上的延伸和擴展鵝一種網絡；二、其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交流和通信。物聯網本身的結構復雜，主要包括三大部分：1、感知層，承擔信息的采集，應用的技術包括智能卡、RFID電子標簽、識別碼、傳感器等；2,、網絡層，承擔信息的傳輸，借用現有的無線網、互聯網、廣電網等即可實現；3、應用層，實現物與物之間、人與物之間的識別和感知，發揮智能作用。 2. 智能建筑在20世紀八十年代的美國，“智能建筑”這個詞匯就已經被提出了，自此以后，對于之智能建筑定義的各種文章和技術文獻層出不窮，定義的內容也是根據時代和地區的不同而有所差異，根據哈里斯和安打所作的研究 ，存在30多個智能和建筑之間的關系的定義。雖然到現在對智能建筑還沒有一個明確的定義，但有專家提出了一個符合兩級戰略合適的智能建筑的定義。第一級由9個“質量環境模塊(QEM)”(M1:有效的保護環境和節約能源；M2: 每平方米空間利用率和靈活性；M3:有效地強調成本和維護功效；M4:人類的舒適度； M5:工作效率； M6:防火災、地震、災難等結構性破壞的能力；M7:它的文化；M8:高科技的監控；M9:施工過程和結構)組成和第二級包含了三個領域的關鍵要素分別是功能需求、功能空間和技術。總而言之，智能建筑，就是利用系統集成，將現代通信技術、現代計算機技術、現代建筑藝術及現代控制技術進行優化組合，最終向業主提供一個具備安全、舒適、高效、靈活、便利的建筑環境。 3. 物聯網與智能建筑的結合世界在發展，時代在變遷，科技的發展往往會牽動這各種領域的變化。物聯網，一個新時代的產物，從最開始人們對它的陌生與不解，到現在，它已經逐漸融入到了人們生活的方方面面。隨著各種智能終端出現在人們的生活和工作中，以及人們對物聯網的熟悉和接受程度，有力的把物聯網推到了時代浪潮的尖端。物聯網就是基于大眾化的智能終端基礎之上，以高效、綠色、智能、高端為目標，建立起來的各個子系統的集合，最終有效的實現了管控于一體的大集成網絡系統。在物聯網的發展歷史中，我們會發現物聯網的應用領域之廣泛，而“智慧城市”在物聯網的發展潮流下產生的。“智慧城市”的內涵主要體現在三點：有效的感知功效、快捷便利的協同功能、智能化處理，而三點之中智慧應用尤為重要。在我國，城市人口的主要分布為東密西疏，由于東南沿海地區經濟比較發達，造成中西人口不斷的向東南地區移動，人口東南遷移這一現象雖然會促進當地經濟的發展與GDP的增長，但是由此也引發了許多問題的產生，首先是交通、水電供應等日常生活問題，還有就是超市、公園、娛樂場所等公共區域的承受能力問題。在這種種亟待解決的問題面前，人們逐漸意識到智能化能幫助解決許多的問題，選擇城市智能化變成為了必經之路。在這樣的時代背景下智能化城市發展漸漸的用來緩解一些城市問題，并探索到了一條行之有效的解決方案。從此，智慧建筑、智慧城市被政府廣泛重視和接受。而智能建筑作為智能城市的組成部分，并且物聯網作為智能建筑當下最為熱門的應用，其與智能建筑的關系密不可分。第一，智能建筑所涉及的行業千千萬萬，所以在一定程度上智能建筑就與物聯網的應用之間存在著密不可分的聯系。 在智能建筑設計標準中，行政辦公建筑、賓館、商業建筑等等十大類建筑都 是對智能建筑的劃分。第二，在城市的發展中智能建筑的運用隨處可見，所以智 能建筑不僅僅是構建智慧城市的關鍵點，同時也是構建智慧城市的重要組成因素。 固毫不夸張的說智能城市的水平先進是智能建筑的智能化水平的體現。然而智能建筑的智能化又是由系統性能和集成的好壞所決定的。智能建筑的設備管理系統、安全防護系統和智能建筑的平臺等是智能建筑的重要組成部分。這些也正是物聯網的最初形態特征。相關的數據基礎物聯網需要建筑智能系統為其提供，這也是智能建筑和物聯網結合的最初形態的體現，同時也是構建智慧城市的必要條件。所以，物聯網與智能建筑的結合并不是偶然出現的，而是在順應時代的潮流下產生的，它們的結合都是為了更好的使各自的作用發揮到最大值。失去了物聯網的智能建筑也只能是一個半成品，發揮不了很大的實際作用，可能會被歷史的洪流所淹沒，所以智能建筑與物聯網的結合具有必要性和重要意義。我國目前物聯網智能建筑的發展 1. 我國物聯網智能建筑的現狀在現代科學技術的條件下，智能建筑作為現代人生活不可缺少的一部分，它與人們的生活息息相關。智能建筑的出現，致力于為人們提供質量更高的生活水平，為追求更便利、更安全、更快捷的目標而不斷更新換代，不斷的出現在人們生活的更多的方方面面中。目前，在中國，智能建筑是由下面的這幾個方面組成的：1.樓宇自動化系統（BAS），智能建筑通過樓宇自動化系統實現建筑物（群）內設備與建筑環境的全面監控與管理，為建筑的使用者營造一個舒適、安全、經濟、高效、便捷的工作生活環境，并通過優化設備運行與管理，降低運營費用。2.消防及自動報警系統（FAS），為保障住戶的生命安全，在火災等災害出現時發揮作用。3.安防監控自動化系統(SAS)，使用包括自動報警、自動識別、自動控制自動記錄以及自動監視等手段，使住戶的生命財產安全免受侵害。4.辦公自動化系統（OAS），為了給住戶的生活提供最大的方便，利用先進的辦公設備對信息進行處理，常見的信息處理過程包括信息的生成、傳輸、接受和保存等等。5.通信自動化系統(CAS)，智能建筑的信息通信系統是保證建筑物內語音、數據、圖像傳輸的基礎，同時與外部通信網（如電話公網、數據網、計算機網、衛星以及廣電網）相連，與世界各地互通信息。這幾個方面即是智能建筑中的5A系統，它們是智能建筑的基礎。智能建筑是物聯網眾多應用領域中的一個，目前在我國，物聯網在智能建筑方面的應用體現在設備監控、環境監測、節能管理、智能家居、安防管理等方面。而物聯網在智能建筑中的作用方式，是由智能建筑的5A系統應運而生的，例如，在安防管理方面，物聯網智能建筑是在安防監控化系統的基礎上，通過互聯網的連接，使住戶隨身攜帶的某種電子產品，比如手機，能在第一時間收到通知，了解自己房子所發生的情況。就目前而言，物聯網智能建筑在中國的發展還是處在一個初級階段，不過憑借中國人的智慧與創造力，相信在不久的將來，物聯網智能建筑在中國的應用一定會更加廣泛、更加深入，逐漸縮短與更便利、更安全、更快捷的目標之間的距離。 2. 我國物聯網智能建筑的缺陷因為中國的物聯網智能建筑發展還處在初級階段，所以存在或多或少的缺陷是不可避免的。中國的物聯網智能建筑就像是一個剛成型的雕塑，到處都存在著不完美與不協調，還需要靠“藝術家”們不斷地雕琢，讓這個技術界的雕塑更加接近完美。我國物聯網智能建筑的缺陷主要有以下幾點：2.1認知缺陷與國外的智能化相比，對于在智能化方面剛起步的中國來說，中國的智能化水平是普遍偏低的。實際上，在中國的絕大多數人中有很大的一部分都不知道物聯網智能建筑的真正定義是什么，物聯網智能建筑對他們來說只是一個充滿新鮮感的詞匯，從而是他們對它進行了硬用。比如綜合布線系統是智能建筑連接3A系統各種控制信號必備的基礎設施，但在調查中只有少數單位考慮了綜合布線。而且在系統集成方面做的也很差，在智能建筑中的樓宇、消防、防衛、檢測等系統都是各自獨立成一套，它們之間都沒有聯系，沒有實現真正意義上的計算機網絡管理，這樣子在資源方面也造成了浪費，比如設備系統的重復設置。一座建筑只有隨社會經濟、技術發展而提高，具有適應情況變化的能力才能真正成為智能建筑。2.2技術缺陷在中國，雖然在智能建筑領域有很大的市場，但是由于我國技術智能建筑公司的欠缺，所以中國的智能化技術和產品過分依賴進口，被外國公司控制，如：霍尼維爾、江森、瑪斯特公司等，使大量的外匯流出。由于智能化產品是由不同的外國公司提供的，所以在使用的過程會出現產品兼容性差的情況，以至于單個產品的質量不錯，而組成系統后的效果也不怎么樣，還會造成系統在集成方面出現困難，對于以后對于產品的維護和升級也造成了麻煩。2.3管理缺陷智能建筑市場缺乏政府部門的統一管理，智能建筑設計沒有可依據的設計規范和標準。現在我國智能建筑技術的發展出于一種分割管理無序的狀態，牽制著我國智能建筑的發展，例如消防設備是消防部門管理，供配電由供電部門管理，保安部分有安全部門管理，樓宇部分由建設部門管理，郵電、電子等部門也欲將“智能建筑”也納入自己的行業管理中。各個部門分管一塊，沒有一個統一的部門進行協調管理，智能建筑各個系統集成時，就很難達到智能建筑的水平。另外，缺乏智能建筑的設計規范和評價標準，也是智能建筑市場混亂的原因，是一些只有部分智能的建筑也都冠以“智能大廈”。在智能建筑中，物聯網的關鍵技術研究 1. 關鍵技術從物聯網智能建筑發展過程的缺陷中看，不難發現物聯網智能建筑中存在的最大問題是智能建筑中的各大系統在集成方面的存在的障礙。為了突破這一方面的障礙，物聯網智能建筑研究領域應該把精力放在對于集成系統的建設。但是，對于這個集成系統的建立，僅僅依靠物聯網技術是不夠的，我覺得還應該結合在建筑領域的BIM技術（BIM是三維GIS發展的新趨勢，是一種應用于工程設計、建造、運行和維護管理的數據化工具，通過參數模型整合各種項目所具有的的真實信息，并在項目全生命周期過程中為各方主體提供信息協同、共享和傳遞，具有可視性、可模擬性等特點）。BIM的應用不僅可以整合建筑的圖形，以及非圖形化資料，能在集成系統的對各子系統的管理起到很大的作用。因此，物聯網智能建筑的關鍵技術研究，應該是對基于物聯網和BIM技術的集成系統建設的研究。而對于智能化的集成系統的構建還離不開這幾個基礎系統的：1.信息基礎設施系統；2.信息化應用系統；3.建筑設備管理系統；4.公共安全系統。 2. 案例分析社會經濟的發展，人們的物資需求得到了滿足，并逐漸開始關系自己的身體健康，經常進行一些體育運動，以確保自己身體機身的需求，這一現象的出現使現在世界各地的體育館不斷的涌現，所以現在就以某體育館的建立作為案例分析的對象。2.1 智能體育館所需系統根據體育場館智能化系統技術要求，智能化系統的設計、建設宜構成如下4大系統，23子系統。2.1.1監控系統，包括：1.建筑設備監控系統（完全配置）；2.火災自動報警及消防聯動控制系統（完全配置）3.安保科技系統（完全配置）；4.建筑設備集成管理系統（前期規劃，賽后根據需要建設）2.1.2通信網絡系統，包括：1.綜合布線系統（基本完全配置）；2.語音通信系統（滿足賽事需要，賽后另行建設）；3.信息網絡系統（滿足賽事需要，賽后另行建設）；4.衛星接收及有線電視系統（完全配置）；5.公共廣播系統（完全配置）；6.電子會議系統（滿足賽事需要，賽后另行建設）2.1.3場館專用系統，包括：1.屏幕顯示及控制系統（完全配置）；2.計時計分及現場成績處理系統（預留基本條件，滿足賽事需要）；3.場地照明及控制系統（完全配置）；4.擴音系統（完全配置）；5.現場影像采集及回放系統（預留基本條件）；6.收驗票系統（滿足賽事需要，賽后另行建設）；7.電視轉播及現場評論系統（滿足賽事需要，賽后另行建設）；8.主計時時間系統（完全配置）；9.升旗控制系統（完全配置）；10.比賽中央控制系統（前期規劃，賽后根據需要建設）2.1.4應用信息系統，包括：1.體育競賽綜合管理系統；2.公共信息系統；3.辦公自動化系統2.2集成系統的功能目標在確定了體育館所需要的系統之后，為了使這些系統之間的信息可以共享，方便對這些系統進行統一的管理，就要開始以體育館所需的系統為子系統建設集成系統。首先我們先明確體育館的智能化框架，如圖集成系統監控系統通信網絡系統場館專用系統應用信息系統建筑設備監控系統火災自動報警及消防聯動控制系統安保科技系統建筑設備集成管理系統綜合布線系統語音通信系統信息網絡系統衛星接收及有線電視系統公共廣播系統電子會議系統屏幕顯示及控制系統計時計分及現場成績處理系統場地照明及控制系統擴音系統現場影像采集及回放系統收驗票系統電視轉播及現場評論系統主計時時間系統升旗控制系統比賽中央控制系統體育競賽綜合管理系統公共信息系統辦公自動化系統基于智能化系統框架的構成，集成系統的功能目標如下：2.2.1對各個子系統實現統一管理。集成系統把它們進行有機結合，對各個子系統的信息進行準確收集，然后把收集的信息進行分析，繼而得出調度和管理方案，這樣就實現了各個智能化子系統的聯動，實現全面演示體育館子系統的功能。2.2.2建立全面開放的系統，為將來子系統的擴展提供條件。通過 OPC 技術的使用，集成系統可以方便的將各個子系統納入進來，把接收到的數據進行處理，使之格式統一并存儲到特定的數據庫中。再通過數據傳輸進行資源共享。2.2.3構建遠程操作和控制平臺。由于集成平臺是基于 Web 構架，可以較為便捷地實現遠程訪問的功能。通過集成平臺將體育館內不同功能系統進行網絡化和數字化，這樣有利于智能體育館的構建。2.3 集成系統的技術完成在確定了集成系統需要完成的目標以后，就是運用對各種技術的研究成果包括BIM技術，根據智能化框架，現在各個子系統先建立好，然后再在子系統的基礎上完成集成系統的建設。物聯網智能建筑的未來展望時代是不斷發展的，技術也在不斷地創新中，相信在未來，物聯網智能建筑一定會不斷涌現出新的局面，突破現在的局限。依據現在物聯網智能建筑的發展趨勢，它在未來可能會出現以下幾個趨勢：1.智能控制技術應用的擴展智能控制技術的廣泛應用，是智能建筑的基本特點。智能技術通過非線性控制理論和方法，采用開環與閉環控制相結合、定性與定量控制相結合的多模態控制方式，解決復雜系統的控制問題;通過多媒體技術提供圖文并茂、簡單直觀的工作界面;通過人工智能和專家系統，對人的行為、思維和行為策略進行感知和模擬，獲取樓宇對象的精確控制;智能控制系統具有變結構的特點，具有自尋優、自適應、自組織、自學習和自協調能力。2.城市云端的信息服務的共享智慧城市中的云中心，匯集了城市相關的各種信息，可以通過基礎設施服務、平臺服務和軟件服務等方式，為智能建筑提供全方位的支撐與應用服務。因此智能建筑要具有共享城市公共信息資源的能力，盡量減少建筑內部的系統建設，達到高效節能、綠色環保和可持續發展的目標。3.物聯網技術的實際應用簡單來說，物聯網是借助射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。智能建筑中存在各種設備、系統和人員等管理對象，需要借助物