物联网技术在智能建筑系统集成中的应用

收稿日期：2023-10-08

作者简介：贾冬军（1986—），男，安徽合肥人，本科，工程师，研究方向：智慧医院建设的物联网应用技术。

摘 要：智能建筑的出现，改变了建筑行业的发展态势，管理人员要充分发挥出物联网技术的优势，以推动建筑行业的可持续发展。物联网技术在建筑领域中的应用存在时间较短、集成难度大、扩展性不足等，这些影响直接给智能建筑系统集成带来许多的阻碍。基于此，重点分析智能建筑系统集成问题，讨论物联网技术的应用成效，仅供参考。

关键词：物联网技术；智能建筑；系统集成

中图分类号：TU76                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）03-0120-03

0 引言

建筑信息系统应用过程中，常选用综合布线模式，其网络架构分为3层，主要用于实现建筑子系统的信息交换，其应用包括如安防、智能照明、暖通、供配电等多个方面。此类信息系统集成具备协议统一，开放性较强等优点，但也存在配置任务多、兼容性差等不足，由此给建筑智能化的发展增加了难度。

随着物联网技术的发展，利用信息集成技术实现对射频识别、定位系统、红外感應等功能，不仅达到了互联网信息的交换的目的，也大大提升企业的智能化水平。物联网通信主要通过互联网和传感器的控制协议，实现普通物体的扩展。在建筑领域应用物联网技术，有利于提升信息系统的智能水平，推动智能化建筑的迅速发展。鉴于此，探究智能建筑的物联网技术应用问题十分必要。

1 物联网与智能建筑概述

1.1 物联网技术

物联网依赖于光电控制器、电子传感器的发展。因特网可以连接各类数据信息，利用数据信息的交互，可实现智能识别、定位、控制等功能。当前，提出两种网络相关协议、物联网传感设备控制协议。在智能建筑体系内，不同类型的设备利用扩展功能，能够高效完成数据信息的交换任务，包含现场控制以太网、相关执行装置、电子传感器。在互联网体系内，电子传感器、互联网连接系统为核心。

1.2 智能建筑

20世纪80年代，美国出现第一座智能建筑，它属于自动化技术、建筑艺术风格、微电脑编程技术、信息网络通信技术的融合成果。我国智能建筑、物联网技术的结合，多表现在以下2方面：第一，智能建筑可以提供标准数据、结构中间件。第二，物联网技术的成熟发展，加快了智能建筑的发展脚步。

随着现代科技水平的提升，人们对居住条件的要求也持续提升。建筑学发展进程中，智能建筑成为研究重点，并且与数据处理网络、建筑设备、管理系统形成完整的智能系统。智能建筑融合了建筑、科技的优势，成为技术研发重点。物联网技术的优势较多，涉及嵌入式系统、网络系统、传感器、智能自动化等，所以在智能建筑安全系统内的应用非常多，属于新型科技建造模式，发展前景广阔。

1.3 物联网技术智能建筑系统集成构成特点

智能化建筑系统内部涵盖比较复杂的智能化控制子系统，其中很多软件是通过不同的厂家所提供。在集成方式方面，通常通过多协议以及跨系统的连接方式，因此传统的智能建筑系统在集成过程中，软件的整合工作以及整体的操控性有着明显的欠缺，并且在系统功能的扩展以及系统相互之间的兼容性上相对较低，各系统之间的配合工作以及集成化工的效果还有待提升。

基于物联网技术发展背景下，有效运用信息传感设备，通过各种通信协议有效完成互联网和相关物品之间的信息通信，可实现信息的实时性交换功能，有效保证信息系统的工作具有更高的时效性和稳定性。通常情况下，信息传感器设备系统内部，主要包含红外接收器、射频识别器、激光扫描器以及相应的全球定位系统等。通过该项技术的有效应用，可充分实现对各种物品的智能化识别定位以及跟踪监测。基于物联网技术条件下智能化建筑系统的功能会不断朝着更加智能化、自动化以及个性化的方向上发展，在我国未来的智能建筑系统的开发工作中将会发挥出较高的功能优势。

2 物联网技术的智能建筑结构体系

2.1 感知层

感知网主要是通过在传感器、控制器上安装物联网关，实现网络层与传感器相连，以充分发挥数据传输的重要作用。通过匹配协议为用户提供丰富的服务内容，满足智能化建筑管理需求。在物联网、传感器内植入智能通信模块，可实现远程信息的传输，同时通过终端设备来达到数据通信的目的。

2.2 网络层

这一层次主要用来传递和处理感知层获取的信息，其中包含了多种有线和无线的通信网络。在工作状态下，物联网无线接入点会利用射频识别技术的阅读器和无线AP功能，支持信息双屏四通道的接收和发送。其既能获取无线保真的移动终端的返回信息，又能接收到射频识别技术标签的返回信息，保证前端信息感知有机结合。将物联网接入控制器借助中间件模块，可实现前端感知信息与应用系统间信息转换分析、集成处理，结合融合通信网关模块，可实现射频识别技术信号向网络通信协议信号有效转变，并可在系统内部有效传输。

2.3 应用层

应用层主要由应用程序、数据分析平台、服务组件、数据库等部分组成。其中，数据分析平台涉及建筑联网节点、预测信息等，能够为智能建筑提供多元化的使用工具。目前其在数据统计、数据挖掘方面应用较多。结合相关标准可提供对应的服务接口，以满足建筑节能要求[1]。

3 物联网在智能建筑集成中的关键构建技术

3.1 物联网传感网络

传感网络是基于建筑电气设备需求，全面感知建筑区域的环节，其技术涉及许多方面的技术，包括以太网通信技术、无线广告自组网技术和配置控制技术。一般来说，建筑电气设备很多，而且位置变化很大。随着无线自组网技术的应用，该建筑能够有效地处理机械设备随机抽取的问题，满足建筑电气设备的控制需求，实现建筑扩建的目标。TCP/IP协议传输具有较强的可靠性，智能设备可以利用该协议获取IP地址，实现对智能建筑设备的自动管理。

3.2 建筑设备监控与设备集成

公共设施控制技术包括建筑设备系统集成和监控等方面，主要由智能照明、给排水、空调自控等设施组成。通过物联网技术的应用，大大提升了智能建筑的通信速度和数据的传输效率。为了提升智能建筑的运行效益，需要发挥出建筑设备监控、系统集成的作用，实时动态控制底层设备，执行云计算中心的智能决策，提升建筑的舒适度，提升节能水平。

3.3 云平台与大数据

物联网技术在智能建筑中的应用，体现了网络数据的多样性特征，满足了建筑运维数据的高效处理目标。云计算的广泛应用，为智能建筑提供了数据存储和网络数据信息采集的便利。数据库管理系统由多个数据库组成，如实时数据库、关系数据库和非关系数据库。可根据数据库的特点及实际情况，优选相应的数据库。通过数据组织结构的构建，可确保数据管理的效果。在建筑运行过程中，将会产生大量的数据，可通过数据挖掘进行物联网建筑数据处理，并通过对数据规律的研究，制定出最优化的建筑运行策略[2]。

4 物联网技术在智能建筑系统集成中的应用

4.1 在建筑质量监测系统中的应用

建筑质量监测系统主要采用传感器采集数据，并对数据信息进行合理分析，以满足建筑质量和安全的评价要求。该系统主要由传输处理、数据采集、结果显示等部分组成。

4.1.1 数据采集

对建筑质量数据采集，应利用振动传感器进行采集。振动传感器主要包括多个单元，如信号处理单元、信号传送单元、传感单元等。传感器可由多个振动传感单元组成。当传感单元接收信息以后，可及时向服务器传送信息。通过内置传感器来获取应力的变化情况，实现建筑裂缝、应力变化的监测。还可以通过传感器，将它与无缘电缆相连，以实现建筑结构数据的有效监测。

4.1.2 数据传输与处理

对数据传输与处理，可利用网络节点将传感器监测数据汇集到数据库内，以满足服务器调用需求。在智能建筑施工过程中，如果采用单一传感器，将难以实现整体建筑项目的监测，从而导致项目质量安全问题不能及时得到解决，故应结合项目特点，合理设置传感器，确保质量监测数据的准确性。

网络传输主要包括无线传输、有线传输两种传输方式。无线传输具有组网方便、成本低等优点，但其稳定性较低。而有线传输稳定性较高，但是线路故障多、布线难度大。因此，在智能建筑建设过程中，应采用ZigBee无线传输技术来解决以下问题。

ZigBee模块应用碱性电池，运营寿命长达5年，兼容性高，抗干扰能力强，可以满足长时间观测需求。将网关、ZigBee模块相连接，可以维护数据采集、写入的安全性[3]。

4.1.3 结果展示与处理

建筑施工中质量安全会受到多方面不可控因素的影响，从而导致相同传感器所采集数据存在较大的不同。传感器采集数据的数量较多，应对数据进行实时处理。而传感器采集数据可利用网络传输至数据库内进行处理。

在数据处理过程中，应该处理数据、提取特征和进行决策。大数据处理任务繁重，处理时间长。在处理过程中，应注意使用传感器来处理重复的数据、数据中的信息（包括压力、位移、倾斜度等）提取，并进行分类以进行存储。在特征处理中，可以使用压缩和分类来进行数据处理，以满足系统调用的要求。在决策处理中，可以构建数据监控系统，加强质量和安全处理获得质量安全隐患的结果，再传送给维护部门[4]。

4.2 在安防系统中的应用

在智能建筑的集成系统中，安防系统处于核心地位，会直接影响到居住者的生命财产安全。安防系统获得互联网技术支持后，大大提升了操作速度和精度。建筑安防系统主要由视频监控系统、巡更系统、报警系统等部分组成，可实现人员、车辆进出的实时监控。

基于物联网的监控系统，无需紧盯屏幕，能够录制并存储画面与声音信息，当发生紧急事件时，可实现自动报警功能。周界报警系统是利用传感器技术进行工作，如果发现非法越过问题，系统就会利用传感器将巡检信息传至管理中心。在建筑门窗安装监控设备，通过数据信息的采集，将它传至安防中心，住户可及时掌握家庭情况。通过室内报警装置，可以密切监测意外情况，掌握危险情况，维护居住人员的安全[5]。

4.3 在网络通信子系统中的应用

物联网可以实现万物互联，利用网络通信技术进行智能建筑使用与管理，并利用网络通信子系统进行各类异构信息的传输，可实现数据的无缝对接及子系的集成[6]。

4.4 在信息化应用系统中的应用

信息技术在应用于现代智能建筑时，可以通过信息平台的应用为智能建筑管理提供有利条件。通过利用信息应用系统，可以实现综合管理的目标，提高建筑的运行效率。建筑信息应用系统主要包括智能卡应用系统、物业运营管理系统、公共信息服务平台等。

4.5 在设备管理系统中的应用

智能建筑系统内的设备非常多，有效支持建筑的智能化管理。在智能建筑体系内，利用智能传感器来实现多个设备的监测，包括电气设备、给排水设备、空调设备等。利用设备管理系统对设备进行动态测量，包括设备的位移、启闭、温度等，可实现设备的异常情况的及时检测及处理，确保建筑设备运行安全。

4.6 在公共安全系统中的应用

近年来，智能建筑的安全问题引起人们的广泛关注，可以引入公共安全系统，此系统包括监控系统、门禁系统、应急系统以及消防系统等多个系统，能够实现建筑安全隐患的有效处理目标[7]。

4.7 在车辆管理系统中的应用

建筑小区的车辆空间需求度高，随着车辆数量持续增加，停车难问题引起了人们的广泛关注。而通过物联网技术的应用，构建辆管理系统，有利于建筑安全管理效率的提升。此系统通过射频识别技术的应用，可实现车辆信息识别、收费，提升车辆管理工作的效率。工作人员可利用视频监控系统来随时记录、存储车辆信息，有效支持车辆、人员的安全管理。在应用车辆管理系统中，应当深入分析数据信息，随时掌控建筑的运行状态，实现技术应用价值。

5 结束语

在智能建筑系统集成过程中，通过物联网技术的应用，实现智能建筑的互联，满足了物品信息的有效通信。物联网技术能够有效完善智能建筑的运行过程，在质量监测、安防、网络通信、设备管理、公共安全、车辆管理等子系统中能发挥作用，实现建筑功能多样化，从根本上促进智能建筑体系的发展。

参考文献

[1] 王迪，许伟靖，贾雪松，等.基于物联网技术的智能建筑火灾检测系统应用研究[A].中共沈阳市委?沈阳市人民政府.第十九届沈阳科学学术年会论文集[C]//.2022：459-465.

[2] 姜利妍，张雷.试论物联网技术在智慧城市与智能建筑中的运用[J].城市建筑，2020，17（24）：128-129.

[3] 张文.物联网技术视角下智能建筑的成本控制与工程造价研究[J].绿色环保建材，2020，24（5）：213-214.

[4] 张兴超.基于物联网技术的智能建筑集成系统研究[J].电子世界，2019（24）：47，50.

[5] 柴國强.基于物联网技术的智能建筑系统集成[J].智能建筑与智慧城市，2019（6）：33，39.

[6] 林家栋.物联网技术在智能建筑系统集成中的应用研究[J].福建建材，2019（3）：50-51，91.

[7] 高彦.物联网技术在智能建筑系统集成中的应用方法[J].电脑迷，2018（11）：132-132.