物联网技术在现代建筑行业中的应用

呙 丹 杨晓华 苏本良

物联网作为一个新兴产业已经受到越来越多的关注，而建筑智能化、数字化也成为城市建筑新的发展趋势。本文介绍了物联网技术的基本概念，并从智能建筑、建筑原材料供应链以及建筑施工安全管理等方面，对物联网技术在建筑行业的应用现状和前景进行分析和展望。

1 物联网技术的基本概念

物联网被看作是信息领域一次重大的发展和变革机遇。2009年以来，一些发达国家纷纷出台物联网发展计划，进行技术和产业的前瞻布局，我国也将物联网作为战略性的新兴产业予以关注和推进［1］。物联网(Internet of Things，IoT)的概念最早由美国麻省理工学院(MIT)在1999年提出——指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件［2，3］。随着技术和应用的发展，物联网的内涵已发生了较大变化。2005年国际电信联盟(ITU)在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上正式确定了“物联网”的概念，并随后发布了《ITU互联网报告2005:物联网》［4］。报告指出，我们正站在一个新的通信时代的边缘，信息与通信技术的目标已经从满足人与人之间的沟通，发展到实现人与物、物与物之间的连接，将任何时间、任何地点、连接任何人，扩展到连接任何物品，万物的连接就形成了物联网。根据工业和信息化部电信研究院2011年5月发布的《物联网白皮书》介绍，物联网网络架构由感知层、网络层和应用层组成［2］。感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。物联网涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系统、微机电等技术领域。物联网真正引起中国公众关注是从2009年8月份开始。2009年8月7日，温家宝总理视察无锡时提出“感知中国”理念，由此推动了物联网概念在国内的重视。2010年3月5日，温家宝总理在《政府工作报告》［5］中将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。

2 物联网技术在现代建筑行业的应用

2.1 基于物联网技术的绿色智能建筑

2009年，美国IBM提出了实现“智慧地球”的三大要素:Instrumented，Interconnected，Intelligent，即物联化，互联化和智能化［6］。智慧地球与物联网备受关注，推动了智能建筑的发展。物联网技术的应用在智能建筑系统中无处不在。各类家电、设备经传感器网络与局域网、TCP/IP网络互联，明显的反映在智能家居、建筑设备监控、安防、一卡通、远程传表、电子配线管理、智能照明、公共广播、会议系统、机房以及某些专业应用等系统中［8］。

1)建筑设备监控:通过传感器对建筑设备环境(空气、饮用水)进行温度、湿度、水位的监控，并通过智能家居控制系统对家电进行控制，充分提高居住环境的舒适度以及能源的利用率;2)人、车出入口控制:通过射频识别、一卡通读卡器、生物特征、密码、门磁等进行出入户控制，提高车辆、人员出入的方便性和安全性;3)安防监控:进行红外、视频监控，实现三防(防火、防盗、防燃气泄漏)，并通过局域网或互联网连接自动报警系统，物业或住户可通过电脑或移动终端进行远程监控;4)远程传表:实现水、燃气、电能、热能等的远程传表，提高用户使用的便利性和物业管理的有效性;5)电子配线管理、智能照明:把感应器嵌入发电设备、变压器、各类电压等级的输配电线路、配电设备及保护装置、开关等传统的物理电网中，通过红外等对光照度、声音、振动等进行监控，做出合理可行的用电决策，有利于智能电网的终端用户更好地管理、使用电能，达到节约能耗的目的。

2.2 物联网技术在建筑原材料供应当中的应用

物联网技术应用于混凝土车管理，实时监控混凝土车所处位置，运行速度，以及所载混凝土的重量、湿度、温度等，是物联网技术在建筑原材料供应链中的初步应用。2010年，杭州市安监部门率先研究开发了一套混凝土搅拌车超载超速监控管理系统，将混凝土管理站、混凝土管理协会、工程运输企业与交警之间的信息联网，这一系统主要目标是控制混凝土车超载，超速等，避免发生安全事故。调查显示，这套系统有效控制了混凝土搅拌车交通事故起数和死亡人数。其实，物联网技术在建筑原材料供应链中还有非常广阔的应用前景。例如建筑原材料的物流监控、名贵装饰原材料的安全监控等。基于物联网技术的建筑原材料供应系统可以以微电子芯片作为数据载体，安装到建筑原材料包装上，通过无线电波进行数据通信。微电子芯片可以对任何物品给予唯一的编码，并且，射频技术可突破条形码必须近距离“直视”才能识别的缺点，无需打开商品包装或隔着障碍物即可识别，且可以批量识别，商品一旦进入射频识别的有效区域，就可以即刻被识别并转化成数字化信息［9］。基于物联网技术的建筑原材料供应链有以下优势:1)供应链全过程实时监控和透明管理:对商品从原材料、半成品到成品，经过运输、仓储、配送、销售，直接回收等全过程进行实时监控，随时获取商品信息，提高自动化程度，降低出错率，使供应链管理透明化。2)智能化供应链管理:通过物联网，带射频标签的商品被顾客取、看、选购的信息，能实时传到中央数据库。当零售点的商品数量低于安全存货量时，库存补给完全可以智能化地触发;当产品即将达到或超过有效期时，系统能自动向零售商发出促销或撤下货架的要求;帮助生产商监控生产流程，合理安排采购计划。3)提高消费者满意度:物联网能提高供应链的效率，可以减少和消除供应链中的某些冗余环节，能带来供应链整体成本的下降。而且，通过物联网的智能化功能，可以帮助消费者简便地找到目标商品。物联网也能优化售后服务，如为消费者远程查看商品的运行情况，编制相应的采购计划;当商品快到保质期时，及时提醒消费者使用;当商品出现不正常的位移时，会向消费者发出警告。在物联网的支撑下，建筑原材料的物流全过程和整个供应链的运行状况都是透明可见的，供应链成员之间能够实现信息的完全和实时共享，减少商品在物流全过程中的损耗，提高运输效率，从而提高整个供应链的效率和灵活性。

2.3 物联网技术在建筑施工安全管理中的应用

建筑业作为高风险行业之一，施工现场安全事故的发生对社会经济、人民生活和周边自然环境都会产生负面影响［10］。一般来讲，施工现场可以看作由人、机械设备、材料和半成品等资源组成的，在有一定组织的空间范围内，进行动态作业过程的场地。由于现场存在一定的无序的、条件复杂的动态环境，往往导致这些资源无法妥善管理，就容易发生安全事故。这就需要我们进行现场各种资源的合理安排和协调，监控各种危险源，来降低这类事故的发生。随着通信信息技术的不断发展，不同的监控技术应运而生。采用射频识别技术(RFID)以及无线感应网络(WSN)来捕捉、获取施工现场内所有危险源的动态，即建立以RFID为基础的危险源监控系统平台，来收集、过滤、监控、管理、分享所有相关信息。首先，RFID技术可以具体应用于自动跟踪施工现场的工人、材料、机械设备等，方便管理人员实时监控复杂动态环境;其次，如果被监控对象进入潜在危险环境，RFID系统的报警装置就会发出预警，警告操作工人并通知管理人员;最后，RFID系统将所获得的所有动态信息输入信息库，形成一套完整的系统，为将来管理人员进行施工现场安全布局，提高安全管理水平打下基础。

因此，基于RFID(射频识别技术)的物联网可以很好地应用于施工安全管理中，监控现场每一工人、设备、环境;且技术操作简单、便宜、利于推广使用，因此将物联网应用于建筑施工安全领域具有重大意义。

3 结语

物联网是城市发展通向智能化的桥梁，对促进城市管理信息化、自动化，有效解决城市中遇到的问题意义重大。物联网的技术综合应用到建筑智能化中，将为城市的信息化带来推进作用。

［1］ 孙其博，刘 杰，范春晓，等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述［J］.北京邮电大学学报，2010，33(3):1-9.

［2］ 工业和信息化部电信研究院.物联网白皮书［Z］.2011.

［3］ 王保云.物联网技术研究综述［J］.电子测量与仪器学报，2009，23(12):1-7.

［4］ International Telecommunication Union，Internet Reports 2005:The Internet of Things.Geneva:ITU，2005.

［5］ 温家宝.2010 年政府工作报告，http://www.china.com.cn/policy/txt/，2010-03-15/content_19612372.htm，2010.

［6］ IBM商业价值研究院.智慧地球赢在中国［Z］.2009.

［7］ 陈佳实，林伟生，董晓纯.物联网与绿色智能建筑［J］.自动化与信息工程，2011(1):1-4.

［8］ 张公忠.智能建筑物联网应用［J］.现代建筑电气，2011(2):1-5.

［9］ 刘小泾.物联网:现代物流与供应链管理的新工具［J］.商业时代，2010(25):40-41.

［10］ 董大旻，冯凯梁.物联网技术在建筑施工安全管理中的应用［J］.建筑，2010(19):21-23.