基于物联网的智能楼宇顶层架构设计

岑雪婷 华南理工大学建筑设计研究院有限公司电气工程师

随着社会的发展，人口数量增加，城镇化水平明显提高，这使得现代楼宇具有扩大化、人流密集以及功能复杂化的发展特点。但是对传统的楼宇设计而言，其存在集成度低、能耗较高、物业管理较为复杂、维护成本较高等各种各样的问题，不仅无法满足多功能复合楼宇的管理需求，也无法适应新时代发展需要。

基于此，物联网技术的广泛应用给楼宇的智能化、信息化建设带来了新的发展机遇，有效地提升了楼宇的管理和服务质量，实现了楼宇的智能化发展。基于物联网的智能楼宇设计主要是通过IP 网络作为设计基础，有效地将各设备以及子系统进行了有机结合，并依托于物联网平台来实现对楼宇安保、消防、通信、自动办公等系统的数据共享和管理[1]。这样一来，不仅有效地加强了楼宇的自动化建设和管理，还提升了楼宇的智能化管理和信息化管理水平。

1 物联网技术概述

所谓的物联网技术，指的是通过应用智能化感知设备来获取相关数据，并将所获得的数据按照相关指令进行传输分析处理，从而实现人与物、物与物之间的信息智能交换。物联网技术构成较为复杂，形式多样，目前可以按照相关需求将其分为3个层次，即感知层、网络层及应用层。感知层主要是由多种智能化的感知设备及信息传递设备组成。网络层则主要是依托互联网、移动通信、卫星通信等网络技术来实现对感知层的信息接收和传递，即通过各种网络技术来实现对信息的传输功能。应用层作为物联网整个系统中最为重要且最高层次的结构，其具有满足不同用户的多种显示设备，且可以根据不同用户的需求为各运行平台或者各项管理平台提供相应的服务。

2 拓扑架构

基于物联网的智能楼宇顶层构架设计主要通过IP 网络技术将各个子系统和管理系统进行融合，并借助网络技术进行统一管理[1-2]。该系统包含了大型集散系统的优势，如可以安全地将用户界面进行统一设计以便用户的信息读取。另外，该系统是通过一个完整的数据库来调控整个组态的活动，其可以自由地对访问范围内的建筑数据进行分析、评估和决策，从而对建筑物实时监测和控制来满足不同用户的不同需求。

通过物联网技术的智能楼宇顶层架构设计可以有效地降低建筑费用以及管理费用。原因在于在智能楼宇物联网管理平台中不仅包含了大量的建筑运用数据，还可以完成与各子系统的互通，并按照相关场景执行不同的操作，通过该平台的建设可以有效地将楼宇系统中各个子系统进行融合管理，从而实现各系统功能的互通，解决传统楼宇管理过程中多厂商、多协议的问题[3]。

楼宇自动化、物业管理、安保、节能减排、消防自动化和楼宇环境监测系统是整个智能楼宇物联网平台的主要组成部分[4]。楼宇自动化系统的建设有效实现了对楼宇内部设备的统一管控。物业管理系统则可以实现对物业人员的量化评估。安保系统则可以实现自动巡更以及应急处理等业务的统一管理。楼宇节能减排系统的设计则可以有效地提升楼宇排水、空调等设施的检测和智能化控制水平，从而在提升能源利用率的同时提升使用效能。消防自动化系统则可以实现对楼宇火灾的预防，并在发生火灾时正确地对人员进行疏散和灭火。楼宇环境监测系统则可以有效地对楼宇环境、二氧化碳浓度等进行检测，从而优化楼宇的建设环境。

3 智能楼宇顶层架构设计

3.1 智能楼宇安保系统

智能楼宇安保系统建设目的主要是为建筑内部使用人员营造一个既安全又舒适的工作生活环境，该系统主要由入侵报警、视频监控、门禁以及电子巡更等子系统组成[3-4]。入侵报警系统主要是由探测器、传输设备、紧急报警装置以及中心控制平台等部分组成，该系统的设计有效地实现楼宇的防入侵、防盗、防抢劫等功能。视频监控子系统主要是由摄像头、后台存储器以及传输网络等组成，其有效地为楼宇的监控和录像的后续使用提供了基础保障。门禁系统则主要是由感应读卡器、感应卡、门禁控制器等多部分构成，有效地确保了楼宇的安全，而且该系统还可以采用多种门禁管理方式，从而实现对不同人员的进出分级管控。通过融入自动化、地磁感应、图像处理以及传感摄像等技术组成的停车管理子系统，有效实现了对楼宇进出车辆的统计、监视、引导等多重功能。

3.2 智能楼宇消防系统

智能楼宇消防系统的设计可以在侦测到早期火灾信息时提前预警，从而确保楼宇内人员的疏散，并帮助相关人员进行消防灭火等[5]。该系统所包含的主要子系统为自动喷淋灭火系统、火灾报警系统、广播系统以及报警联动系统等。洒水喷头、管道、报警阀组以及供水设施组成了自动喷水灭火子系统，该系统有效地实现了楼宇在发生火灾时自动灭火功能。

火灾报警系统则主要是由声光报警器、光电感烟探测器、智能网关以及手动报警等装置组成，当楼宇发生火灾时该系统会自动及时发出警报，从而根据火灾信息及时预警，确保人员安全。广播系统则可以实现楼宇内部的业务语音或者背景音乐的播放，另外，当楼宇出现火灾或其他危险突发时可以通过该系统与消防系统实现对接，尽快疏散人群等。通过与上级消防机关的对接，不仅可以帮助相关人员在最快时间内明确火灾信息，还可以通过报警装置让消防人员精准地找到火灾位置，实现智能楼宇的消防联动。

3.3 智能楼宇通信自动化系统

综合布线、计算机网络、程控交换机、有线电视卫星电视及会议系统是智能楼宇通信自动化系统的主要构成部分。作为智能楼宇的“神经网络”，综合布线子系统关乎到整个智能楼宇的各个子系统是否能顺利运行，尤其是随着物联网技术的应用，可以有效地实现对各个子系统的融合管理，从而加强楼宇的智能化以及信息化服务管理[2]。

程控交换机系统主要是通过计算机技术来实现对智能楼宇的电话交换机系统的控制，实现大楼企业与业务人员的通信合作。有线电视及卫星电视接收系统则主要通过卫星技术实现对电视信号的接收，以满足楼宇内人员的教育和娱乐需求；作为办公楼建设的重要组成部分，会议系统的设计则主要是满足楼宇内部企业的会议、商务等各项业务需求，该子系统主要是由扩声系统、大屏幕显示系统、表决和音频会议等系统组成。

3.4 楼宇自动化系统

楼宇自动化系统主要是依托以太网来实现网络连接，对楼宇进行统一的管控。该系统的设计不仅可以根据用户需求对楼宇的温度、湿度、照明强度等进行调控，还在一定程度上提升了楼宇的智能化水平。

楼宇自动化系统主要是由空调、给排水、电梯监控、变配电监控以及照明监控等子系统组成，通过这些子系统的建设可以实现对楼宇设备的自动化控制以及运行状态的实时监测，当设备出现故障时系统会自动报警并对楼宇内环境进行自动控制[5]。除此以外，该系统还有效地与办公自动化系统实现了联动，有效地实现了楼宇内部的人事、财务等各项业务的统一管理与服务。空调子系统主要是对楼宇的新风机组、空调等设备的运行状态进行检测。

照明子系统则满足了楼宇内的照明配电需求，并且该系统可以与安防系统进行联动，当楼宇出现安全问题时会促使此位置的灯光自动开启。电梯管理系统的设计则有效地满足了楼宇内电梯的监控和管理需求，当电梯运行出现故障时可以通过本系统数据网实现对电梯的管理，如出现“报警信息”“状态信息”等。电力监控系统的设计则主要是依托数据接口来实现对高压、低压系统、发电机系统设备的运行状态的检测，并通过收集相关运行数据来提出降低设备电力能耗的建议。

3.5 办公自动化系统

办公自动化系统简称OAS 系统，该系统的设计有效提升了楼宇的管理和服务效率，其主要是由物业管理和办公系统组成[5]。物业管理系统可以满足对楼宇财务、设备、资源、信息等的管理和维护需求。办公系统则实现了对楼宇内部的行政管理、信息数据库、文档管理等。

4 结语

总而言之，随着社会的发展，城镇化水平明显提高，传统的楼宇设计无法满足多功能复合楼宇的管理需求，也无法适应新时代发展需要。基于物联网的智能楼宇顶层构架设计主要通过IP 网络技术将各个子系统和管理系统进行融合，并借助网络技术进行统一管理。该系统设计有效推动了楼宇的智能化、自动化和信息化发展，并为楼宇内部人员创造出一个既舒适安全又环保的健康工作生活环境，同时促进了对楼宇的智慧化管理。