基于物联网技术的建筑设备管理系统研究

文｜张文博，崔媛媛，洪俊杰

基于物联网技术的建筑设备管理系统研究

文｜张文博，崔媛媛，洪俊杰

物联网技术是互联网的延伸与发展，它代表了下一代的信息发展技术。简单来说，物联网就物物相连的互联网，可以对物体进行智能化识别、定位、跟踪、监控以及管理。物联网的应用范围比较广，几乎可以在各个行业领域都能加以运用。随着互联网技术的不断成熟与发展，物联网技术渐渐发展成为智能建筑中的重点技术之一，将物联网技术与建筑设备管理系统有效的结合在一起，可以实现对建筑设备的有效管理，对节约能源具有十分重要的作用，是现代建筑的必然发展趋势。

一、物联网概述

物联网就是将物品与互联网结合在一起的一种网络技术，它主要是通过一些信息传感设备，如全球定位系统、激光扫描器、传感器以及射频识别等，按照事先约定好的协议将物品与互联网连在一起，以实现智能化定位、监控、识别、跟踪、管理域监控的目的。物联网将多种通信技术、计算机技术以及感知等集合在一起，大大方便了人们之间的沟通与交流，而且还使人与物以及物与物之间实现了相互交流，将人类社会、物理世界以及信息空间有效的融合在了一起。互联网是物联网的核心与基础，物联网是在互联网的基础上发展起来的一项新型的网络技术，与互联网不同的是，物联网将用户端延伸到了物品，实现了物品与物品以及物品与人之间的通信与联系。对于物联网来说，其基本特征主要包含网络化、自动化、智能化、物联化以及感知化。一般来说，物联网从上到下分为感知层、网络层和应用层三层。其中，感知层主要包括传感器、网络通信模块、智能网关以及控制模块，它的功能是识别物体与感知环境，并实现对各类数据的采集；网络层主要包括一些网络设备和平台，这些网络设备和平台主要是为物联网信息汇聚、传输以及初步处理服务的，网络层的主要职责是对感知层获取的信息进行传递与处理，它又包含核心网、延伸网以及接入网；应用层的组成部分为各种应用系统，它的功能主要是汇聚、转换、分析以及共享所采集的数据，并为用户应用提供相应的支撑平台。

二、建筑设备管理系统概述

建筑设备管理系统的组成

建筑设备管理系统主要包含两个部分，即建筑设备监控系统与公共安全系统。本文将对这两个部分进行详细的分析，具体如下：

1、建筑设备监控系统

建筑设备监控系统主要包括如下几种：第一，供配电设备监测系统。对于智能建筑来说，其正常运行的首要条件就是保证供电的安全、可靠；第二，照明控制系统。现如今出现的建筑设备管理系统是通过电气触点来实现区域控制、定时通断以及中央监控等的功能。伴随现代科学技术的发展，智能化照明控制系统实现了快速的发展，它不仅可以延长灯具寿命、提高照明质量，而且还可以实现节约能源与改善环境的目标；第三，空调控制系统。空调控制系统主要包括空气处理末端设备控制、新风机组控制、空调冷热源机组控制以及冷却水与冷冻水系统控制等。在建筑设备管理系统中，可以对空调设备进行合理的控制，以使建筑物内达到预期的温度与湿度，并保持以最低的能源与电力消耗来维持系统与设备的正常工作，以实现经济效益最大限度的提高。

2、公共安全系统

公共安全系统主要包括安全技术防范系统、自动报警系统以及应急联动系统。①火灾自动报警系统。火灾自动报警系统主要包含电气火灾控制系统、火灾探测报警系统、消防联动控制系统以及可燃气体探测报警系统。火灾自动报警系统主要是通过在建筑物内的不同位置设置火灾探测器，以便及时发现火灾，并进行处理，最大限度地降低火灾损失。②安全技术防范系统。安全技术防范系统主要包括入侵报警系统、出入口控制系统、停车库管理系统、安全防范综合管理系统、视频安防监控系统、电子查询管理系统等。安全技术防范系统主要是通过利用电子技术与计算机技术建立起来的，它可以对一些重要场所、人员、设备以及敏感信息进行保护。

三、建筑设备管理系统与物联网的融合

（一）建筑设备管理系统与物联网融合的条件

物联网的不断发展给智能建筑带来了新的发展机遇。现阶段，大多数智能建筑的子系统都是网络化或IP网络化结构，建筑设备的监控系统以及安防系统等都具备了TPC/IP网络化构架，而建筑智能化系统也逐渐由综合布线发展为多专业融合的综合应用系统，主要包括计算机技术、信息通信技术以及自动控制技术等。目前，智能建筑的许多子系统都已经具备了物联网架构形成的条件，如设备监控系统、智能家居、智能照明、安防系统等。

图1 建筑设备管理系统结构

建筑设备管理系统主要分为现场层、网络层以及管理层三层，如图1所示。现场层主要包括传感器、执行器以及各种智能仪表等现场设备，其中，智能仪表主要有水表、电表、水表等；网络层会把现场层采集到的数据信息上传到管理层，同时又会将管理层发出的指令传达给现场层，以使现场层更好地执行这些指令；管理层的主要作用是对现场设备进行统一的监视、控制与管理，并将设备运行的数据存储在服务器中，以实现对设备运行情况的有效记录。建筑设备管理系统的三层结构满足了与物联网相结合的要求，网络层可以通过对有线与无线网络的改造实现对数据之间的通信，加入这些技术与设备，便可以实现对建筑设备的远程监控与管理。目前，建筑设备管理系统已经拥有了物联网的基本结构形态，要想将其与物联网技术相结合，就需要将物联网数据平台与建筑设备管理系统进行数据接入，以最大限度的发挥物联网在智能建筑中的作用，实现建筑设备的远程监控与科学管理。

（二）基于物联网技术的建筑设备管理系统

建筑设备远程监控管理系统结构也分为三层，主要包括设备层、网络层以及应用层。设备层中包含着该系统内所有子系统的各种传感器与控制器，其通讯方式为有线通信方式与无线通信方式，有线通信方式主要包含各种现场总线通信协议，无线通信方式包括各种无线局域网络；网络层主要包含一些有线与无线的通信网络，另外还包括一些以以太网为基础的通信控制网络；应用层就是指通过运用物联网技术研发出来的各种服务与应用，主要包含建筑设备的远程监控与管理以及数据库的管理与应用等，它不仅可以远程访问与监控Web浏览器、移动设备，还能够利用数据库存储服务器中的一些信息，来研发新型的应用，主要作用为建筑设备的数据查询、导引以及信息发布等。

通过将物联网技术应用到建筑设备管理系统中，可以实现建筑设备管理系统的升级，使其功能与结构更加完善。首先，EPC的特点是具有大范围的编码空间，利用EPC的这一优势，可以将代码分配到每一个设备中，每个设备中的代码各不相同，这样就可以快速读取每个设备中所包含的信息，便于对各个设备的管理；其次，利用IPV6技术，可以为建筑中各个设备分配各自特有的IP地址，使每个建筑设备都有址可询，就像每位住户都有自己的住址一样，这样便可以实现设备的物物相连，更加便于产寻各个设备的信息；最后，由于在建筑设备管理系统运行的过程中会产生大量的原始数据，通过利用云计算模式，使数据的分析与处理更加方便，进而向传感器与执行器下发控制指令。

（三）建筑设备系统与物联网结合的需求

1、供配电管理

在建筑物中，供配电系统是其动力来源，它为建筑物中的各个系统提供正常运行所需的电力。然而，现代建筑供配电系统还存在着诸多的问题，具体表现为：建筑设备监控系统具备实时监测供配电设备运行的功能，但是如果设备或系统出现问题，供电公司与设备供应商不能够进行及时的了解。而将物联网技术应用到建筑供配电系统中，便可以实现远程监测，能够对设备的运行信息进行实时获取，建立设备运行数据档案，一旦设备发生故障，就可以及时发现，以有效避免供电中断事故的发生。

2、照明设备管理

对于传统的照明系统来说，其功能只是控制照明设备的开关，虽然在传统照明系统中也有光照传感器来监测环境照度，但是还没有采集监测一些重要照明设备的电压、电流以及照明状态等信息，如果设备出现问题，由于相关管理人员无法及时获取到设备的运行信息，从而使得设备得不到及时的维护。而在照明控制系统中接入物联网技术，就可以有效解决上述问题，它可以对照明设备进行远程监控与管理，这样物业管理公司便可以实时获取设备的运行状态，在设备故障时可以予以及时的处理。

3、空调管理

在空调系统中应用物联网技术，可以解决传统空调系统中存在的一些问题，其中能源消耗过度与控制功能无法实施是主要的问题。基于物联网技术的空调系统，其智能传感器与控制器不仅能够发送消息，同时还能够接收消息，从而使传感器之间实现数据共享。如果智能传感器与控制器发生故障，监控系统就可以及时监测出来，以便管理人员能够对故障设备进行及时的更换与维修。另外，通过物联网技术，设备厂家与专业管理人员还可以对空调设备进行远程监控，一旦设备出现问题，厂家就可以通过对管理人员的远程指导来实现对设备的维护，从而大大提高了设备的管理效率。

四、结束语

总的来说，物联网技术在智能建筑中的应用具有极大的优势，物联网与智能建筑的结合不仅可以大大增强智能建筑的功能，还能够实现节约能源的目的，符合智能建筑的发展方向，是未来的大势所趋，具有极大的发展前景。

作者单位：北京京航计算通讯研究所