浅析物联网技术在现代智能建筑中的实际应用

王志文

(山西静态交通建设运营有限公司，山西 太原 030000)

物联网技术是推动时代发展的重要技术，在智能建筑快速发展的今天，对物联网技术在智能建筑中的实际应用进行研究有着积极的现实意义。智能建筑是时代发展的产物，是随着人们生活节奏的加快，对生活质量及功能新的要求，是未来建筑行业发展的必然趋势。建筑工程建设行业中智能建筑的发展体现出了巨大的市场需求，对于物联网技术在现代智能建筑中的实际应用进行探讨，对我国智能建筑发展优化提供参考[1]。

1 物联网技术理论概述

自1999年麻省理工学院自动识别中心提出物联网以来，物联网发展迅速。通过使用二维码、射频识别(RFID)、各种传感器/敏感设备等技术和设备，将物体连接到互联网等各种网络，从而获得现实世界中无处不在的信息，实现物体与人之间的信息交互，支持智能信息应用，实现信息基础设施与物理基础设施的全面融合。其结果是统一的智能基础设施。物联网技术是指借助全球定位系统、激光扫描仪等设施和设备，将物体有效连接到网络，并通过网络全面管理物体的射频识别技术。当前，世界科学技术水平发展迅速。这一趋势导致了物联网技术在全球范围内的广泛应用。物联网技术是世界科学技术快速发展的产物，它引起了全世界的关注，并被列入许多国家的发展计划。中国物联网技术的发展相对较短，需要进一步完善。国内建筑行业应该重视物联网技术的应用，加强对其内涵和重要性的认识，把握其发展趋势，积极推动社会的全面发展，并利用物联网技术来提升建筑行业的效率和质量。

2 现代建筑工程中智能建筑技术的概念

智能建筑技术可以称为智能建造技术，是进一步实现信息通信技术与建筑施工技术的融合。在物理建筑架构的前提下，通过信息智能构建智能建筑建设平台，利用管理、设计和优化等不同因素配置建筑需求。改进施工模式的技术。现代社会不断衍生和推广智能建筑技术，并整合不同的成熟技术，以保证建筑的建造、建造、设计、生产、运营和管理能够在一定程度上得到组织。现代建筑工程的整个周期都渗透着智能建筑技术，为了研究智能建筑技术，主要需要解决以下问题，以最大限度地满足建筑项目中所有各方的需求：1)验证建筑设计的智能模拟和智能建模；2)施工过程由人工智能系统和施工机器人完成，减少了人工劳动；3)施工管理不断强调使用物联网技术，只有协调才能进行，数据才能共享；4)建筑工程的运营和维护需要大量的数据收集和准确的分析。站在现代建筑工程的要求上，研究智能建筑技术，旨在从规划、设计、施工、装备和科学防灾四个方面提取和挖掘智能建筑技术，以实现智能运维平台构建和高效服务。这些技术包括建筑信息模型、3D打印技术、物联网、人工智能、大数据和云计算等。尽管智能建筑技术拥有自己独特的理论框架。但在实际应用过程中仍具有一定的相关性，可以为智能建筑技术体系的建立提供一定的支撑。

3 物联网在智能建筑中的具体应用

物联网在智能建筑中的具体应用主要体现在智能家居、智能安防、能源优化、智能监控、照明系统、应急联动系统六个方面。

3.1 智能家居

物联网技术在智能建筑的设计和施工中发挥着重要作用，它可以将无线传感器与各种设备连接起来，并且通过将这些设备与物联网技术平台相连接，使用户可以更为方便地管理和控制各种设备，提高建筑物的安全性和可靠性。随着物联网技术的不断发展，手机不仅为用户提供了极大的便利，更是提升了生活品质，让人们体验到更为快捷的生活。接入互联网，还可以使用智能手机控制家庭[2]。

通过将物联网技术应用于智能家居，可以满足居民的生活需求，实现设备的远程控制。用户只需使用手机即可管理和控制各种设备。例如，在用户返回家中之前，通过手机控制室内空调和供暖控制系统，可以将整体温度调整到正确的范围。这样，当用户返回家里时，房间温度可以满足用户的日常需要，为他们的日常生活带来很大的方便。如果在回家前使用厨具烹饪，可以节约大部分时间，同样也可以让家里有小孩和老年的客户更加安心，因为连接摄像头和手机可以时刻观察老年和小孩的真实生活状态，有效防止出现危险情况，保证用户的安全。

在智能建筑设计中，物联网技术的使用可以有效提高智能家居建设的整体质量，保证各设备之间的信息可实现高质量传输。在未来的开发和使用中，将对目前智能建筑设计中物联网技术应用存在的问题不断深入研究，实现智能建筑设计质量的提升。

3.2 智能安防

与普通安全技术相比，物联网技术下的智能楼宇安全系统具有更有效、更全面、更快、更准确地处理事务的突出优势。物联网技术在智能建筑中的应用——智能安全。该应用系统的主要内容包括入口控制、视频监控、停车场管理、防爆防病毒检查、电子巡逻和入侵报警系统。基于物联网技术的智能安全系统使用智能传感器和红外传感器来分析检测到的信号的具体特征，例如确定信号是正常程序还是非法入侵，最大程度地避免误报。智能建筑中智能安防系统最重要的子系统之一是家庭安防。基于物联网的安全系统通过红外传感器、门传感器和烟雾探测器等一系列相关设备自动发送特定信号，以最大程度保证家庭安全。

3.3 能源优化

物联网技术在智能建筑中的应用可大大提高节能减排的效果。利用物联网平台系统，能够将建筑物内的电力系统和污水处理设备连接起来，并利用各种感应器收集建筑物内的用电量、用水量、污染物指标等信息，然后将相关信息经过高速光网络传送到云网络平台，实现即时监控，并利用大数据技术进行分析，实现节能减排的目标。为了保证最佳的治疗方案和手段，需要提供准确可靠的依据。同时，还需要密切监督和评估污水处理实际情况，并利用完善的监督体系来保证整个智能建筑中水资源和电力系统的运行效率。由于装有无线传感器，有助于即时监控建筑内部的温度、湿度、光照等自然环境基本参数，更好地保护建筑物免受外界环境的影响。然后根据监测数据，对建筑内部设置的空调系统进行科学的调整和控制，在最大限度地提高建筑物内用户的舒适度的基础上减少建筑物内的水资源和电能消耗。如物联网技术的设备，应声灯、感应泵和吸收设备，可以被科学合理地安装在建筑物中，并且可以根据用户的实际需求进行控制。此外，在不使用时，保持这些设备处于待机状态也有助于提高系统的运行效率和稳定性，降低智能建筑的能耗[3]。

为了提升智能建筑中设备的运行效率，应当结合建筑内部电力系统的实际情况，科学设计和应用节能监控系统，并对各种设备开展即时监控，以保证其运行。同时，基于节能监控系统在建筑中的应用，可以方便地查询各种电气设备的运行状况，并可以实现路基控制的设置或对建筑中各种电气设备历史运行状态的可视化查询，提高整体电气设备监控的有效性，并保证其始终保持良好的运行状态。此外，从用户体验和节能减排的角度出发，可以进一步扩展智能建筑中设置的节能减排监控系统的功能，如提供PC管理功能、设备禁用报警功能、设备运行安全功能、SMS控制功能等。进一步提高节能减排监测系统的性能，最大限度地发挥物联网技术的应用作用。

3.4 智能监控

随着传感器技术的不断进步，网络技术使用的覆盖范围也在不断扩大。无线传感器和光纤光栅传感器网络是智能建筑行业不可或缺的两项关键技术，它们为智能建筑提供了强大的支持，使得智能建筑的发展更加迅速、高效。随着智能建筑的发展，无线传感器的使用可以大大节省布线时间和空间，其节点少、智能化程度高，使得无线传感器在火灾监控中发挥着不可替代的作用，并且受到越来越多的应用。中国已经为超高层建筑开发了人员定位系统，该系统应使用无线传感器网络定位系统。这也是为了防止灾难的发生，以便能够在整个建筑中找到人员，更好地方便消防员的搜救工作。光纤布拉格光栅传感器的应用主要是固定在建筑材料上，因此可以准确测量建筑材料的性能和相关参数。一旦建筑电力系统处于高温高压状态，光纤布拉格光栅传感器就可以快速定位关键位置，实时监控整个电力系统，防止电力系统中电流或电压过大导致设备故障。该技术主要应用于超高层建筑和高层智能建筑。通过使用光纤布拉格光栅传感器，可以监控整个建筑结构，并通过物联网将最终检测结果发送到系统终端。

3.5 照明系统

LED灯具是照明系统蓬勃发展的必须发展趋势，它以其环保、节能、耐用等优势，受到了广泛的关注和应用。然而，现在，许多LED照明系统仍然依赖于手动控制和时间控制，以满足不同的需求，提升灯具效率和安全。它的智能控制模式很低，既不自检，也不远程控制。随着物联网的发展，LED照明已经实现了智能化。

通过物联网技术，研究了一个新型智能LED灯具集成系统，它由两个部分组成：控制器、电源和灯具组成：上位机和下位机。上位机由监控中枢和相应的软件组成，它负责管理显示下位机收集的资料，并向下位机发出监控命令；下位机则由ZigBee无线通信组件和LED灯光端口组成，它们负责管理收集LED灯光端口和无线网络的消息，并将这些消息传输给上位机，以实现对系统的监控。当系统运行正常时，上位机能够透过串口或网络端口向协调器发出控制指令，而协调器则能够透过无线互联网和路由器将操控指示命令传递给最终结点，接收到指示命令后，最终结点能够按照相反的路线进行动作，实现自动化控制。将收集到的数据发送到上位机。

3.6 应急联动系统

目前，物联网技术中的应急联动系统一般由消息安全联动控制器、显示设备、消防电气设备、应急广播等设备组成。一旦发生火灾，报警控制主机会自动接收信息，然后在相关程序的指挥下，第一时间向各类消防设施、消防阀、排烟阀等消防设备发出报警信号，使相关消防设备和应急设备在第一时间做出响应，有效控制火灾，以尽量减少火灾造成的损失。在实际的应急联动系统中，自动喷水灭火系统主要取决于管道中的压力开关。在正常操作中，信号源被触发并发出警报。同时，由于火灾后建筑内部温度会升高，喷淋脚会因温度升高而严重受损。最后，洒水车上的玻璃柱将被打破，并将采取一系列防火措施。低压传感器将及时将相关压力数据信息传输至报警装置。一旦控制装置发现管道中水压的实际压力低于正常值，喷水灭火系统将自动向消防系统发送工作信号，从而相关消防系统将停止喷淋泵的活动。

4 智能建筑目前发展存在的问题

多数的独立传感器和控制器后台的管理方面都运用了独立的子系统，主要目的是为了满足智能化要求。子系统彼此之间相互独立，系统开发与整体集成缺失，导致以下问题的出现。

4.1 每个系统的组件不能共享和集成

每个系统的组件不能共享和集成将不可避免地导致建设周期长、初始建设成本高和总体建设成本高。在每个子系统的施工过程中，制造商习惯于使用不同的布线和施工方案，如布线形式、重复布线和重复施工。当不同的供应商集成门禁、报警、空调、智能照明、一卡通系统等时，没有开放的协议，没有统一的接口和数据库，这使得协调系统之间的技术、合作和交互变得更加困难，这将增加工程量并延长工期；此外，子系统制造商从自身利益出发，在接口竞争中，容易延误工期，成本高。真正的智能很难集成和实施，这使得他们的产品无法满足用户的智能需求[4]。

4.2 每个子系统都需要独立的维护

每个系统都需要具有不同技能的人员来管理，这增加了大量的管理成本，使得系统维护变得困难且成本高昂。不同制造商的设备和系统使用不同的通信总线和协议，因此无法进行统一的远程校准和维护，兼容性差。一方面，它浪费了重复布线结构的材料。另一方面，难以实现用户的人性化操作要求，如系统之间的连接、数据资源的共享等，系统的使用和维护成本潜移默化地增加，使用成本更高。

4.3 系统的可扩展性降低，使用便捷性不高

弱电子系统之间的连接需要通过布线(如交换机)和软件平台(如WINDVOS)进行特殊定制。它有许多容易受到病毒攻击的链接。用户需要学习使用运行每个系统的许多不同软件。后来，为了添加新的子系统和设备，用户需要重新布线和调试系统，建立系统链接和相关操作，这降低了可扩展性，使用起来非常不方便。

4.4 总体成本居高不下

子系统的构建方面，供应商和开发商基于自身的利益进行接口的争论，导致系统的建设周期增长，周长的延长必然导致工程造价的提升。每一个子系统的运用不同的施工方案，例如：接线形式。重复接线，重复施工，增加工程量，延长工期；所有系统都很难协同工作并相互交互，而且需要定制软件才能这样做，这会延长调试周期，真正的智能很难整合和实施。当不同供应商的系统集成在一起时，如门禁、报警、空调、智能照明、一卡通等，没有开放的协议、统一的接口和数据库，导致技术协调困难，甚至无法满足用户的智能化要求。

4.5 高管理和维护成本

因为每个系统需要不同的人员来管理，需要不同的技能，会带来很多额外的管理成本；每个子系统需要单独维护，不能远程调整和维护。系统难以维护且使用成本高昂。不同的设备制造商使用不同的通信总线和协议，系统和设备的相互兼容性较差；使用不同的布线方案不仅在重复布线施工中造成材料浪费，而且难以实现用户的人性化操作要求，如系统之间的链接和数据资源共享，这增加了系统的使用和维护成本。

5 物联网技术在智能建筑能源管理中有效应用的策略

物联网技术在智能建筑能源管理中应用及未来的发展可从管理数据信息的自动集成，解决智能建筑的能源管理问题，呈现智能建筑的能源管理方面入手。

5.1 管理数据信息的自动集成

物联网技术已经成为智能建筑能源管理过程中一种有效的解决方案，它可以帮助减少能源消耗。在实际操作中，物联网技术主要分为两部分：上层云计算和下层传感设备。云计算通过有线方式进行，而传感器设备则通过无线方式进行。这两者的有效结合使能源管理更加高效，并将其保持在可随时更改的范围内。利用计算机的强大功能，物联网技术可以有效地整合各种数据信息，构建海量的数据处理站，并由数据分析中心负责对这些数据进行整合和分析，实现信息的快速传输、存储和读取和处理。完成这些步骤后，系统将根据指示自动保存有价值的数据和信息，以便日后查阅和使用，之后系统自动删除不必要的数据[5]。

5.2 解决智能建筑的能源管理问题

尽管智能建筑能源管理的管理水平越来越高，但随着物联网技术的普及和广泛应用，它仍然不能满足快速发展的高科技建筑行业的需求。物联网技术涉及多种技术手段和应用方法，因此提高管理水平和建立系统的信息系统极为重要。在收集和整理核心数据时，物联网技术需要与其他信息技术有效结合。物联网的发展规划在不久的将来会越来越完善。因此，智能建筑需要改变传统的管理模式，同时继续满足能源管理的内容。

5.3 呈现智能建筑的能源管理

通过将物联网技术应用于智能建筑的能源管理，可以充分利用计算机的功能，完成对建筑中水、电、气、温度、湿度等相关数据的高效收集和数据分析，并将数据分析成果与国家标准量进行对比，以保证能源使用的合理性和可持续性。如果发现能源消耗超出了预期，物联网系统将自动采取相应措施进行管控。物联网应用层将通过显示屏清晰展示每次数据分析的成果，为用户提供更多便利。此外，物联网技术还可以完成对建筑物的监控和管理，如主通道(电梯、楼梯等)、地下车库等，保证居民生活安全，同时也可以实时、方便、快速地监测能耗情况，更好地满足用户的需求。

6 物联网技术在现代智能建筑中发展趋势

从发展趋势来看，未来的发展过程将主要实现组网形式，包括传感器组网、互联网协议栈、设备网站三部分。在不断发展和应用的过程中，智能建筑逐渐走向细节化和智能化。其发展趋势主要体现在以下几个方面：1)目前，拥有智能产品的建筑规模正在扩大。除了传统的住宅建筑，智能建筑已经延伸到医院、学校、工厂等领域，越来越多的智能建筑出现在城市中，呈现逐年增加的趋势。特别是，智慧社区和智慧城市的发展理念充分体现了智慧建筑的发展前景；2)随着科学技术的不断进步，智能建筑的数量增加，相关建筑材料和建筑技术也开始向智能化发展。

7 结语

综上所述，文章对物联网技术在现代智能建筑中的实际应用进行探究。随着社会的发展，信息化的不断深入，我国已全面进入大数据时代。各行各业的发展都离不开互联网技术的支持，大数据时代下人们的生活方式、思维方式发生了巨大的改变。基于此背景，智能建筑行业迎来了新的发展趋势，万物皆可互联网成为必然的发展趋势。基于合作，共享，平等，开放的互联网精神，通过大数据技术的应用，这种建筑不仅可以满足人们的住房需求，同时可实现资源的自给自足，对建筑空间内进行自我检查，实现建筑独立运行。