移动互联网与物联网技术在现代楼宇中的应用探析_王伟.pdf

dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术152|移动互联网与物联网技术在 现代楼宇中的应用探析王伟，杨晓朋，王鹏展，李寅松，石玉龙河南九域腾龙信息工程有限公司，河南郑州450000摘要：随着我国移动互联网的发展和5G网络的广泛应用，移动网络已经完全走进了我们的生活。在我们传统的认识中，智能楼宇会将各个系统进行有机整合；但是，随着现代信息技术、移动互联网和物联网技术的发展，以及各种传感器的广泛应用，将直接使得未来每一个楼宇都作为一个信息节点的身份出现，从而推动整个社会向物联网、智能化的时代过渡。关键词：物联网；智能楼宇；无线通信技术；信息技术；WiFi中图分类号:TP391.44 文献标志码:A DOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.11.035 0引言智能楼宇、智能建设的概念最早诞生于美国，世界上第一个智能楼宇是美国的“都市办公大楼”，20世纪80年代智能楼宇的概念被引入国内，而到了90年代我国的智能楼宇建设才真正的起步，但是其发展的速度较为迅速1。电子技术与通信技术的融合发展，促使当今的社会有了高度的信息化，而在信息技术时代，又极大地促进了社会生产力的变革，对人们的生产生活产生巨大的影响，因此，智能楼宇是必然的产物，智能楼宇是社会高度信息化与数字化共同作用的结果2。1智能楼宇的组成随着我国物联网技术的飞速发展和5G通信技术的大范围商用，以及智能设备的广泛使用，给我们的生活带来便利的同时，也有效提高了我们的生活水平与之质量，智能楼宇则是其中的一个典型代表3。智能楼宇通常采用分布式控制系统（Distrib uted Control System，DCS）也称集散控制系统，是对生产过程进行集中管理和分散控制的计算机控制系统。分布式控制系统融合了现代网络技术、计算机技术、自动控制技术与通信技术等诸多的高新科技，是一种可以将危险进行分散，优化集中控制的新型智能管理控制系统。它最大的特征是采用了集中管理、分散控制，分而自治和综合协调的设计原则，具有层次化的体系结构。简单来说，就是利用处在被微型计算机控制装置下的综合管理，对设备进行实时的检测和管控，可以有效解决计算机集中控制带来的局限性，一个完整的智能楼宇通常包含了综合布线子系统、计算机网络子系统、数字电视子系统、监控子系统以及智能楼宇管理子系统等五大子系统4。这五大子系统的有机结合，使现代化的智能楼宇建筑具有了安全、便捷、高效和节能等特点。1.1综合布线子系统综合布线又称为结构化布线，是整个楼宇通信的核心，是进行网络与数据传输的基础。在进行结构化布线的同时，需要充分考虑其模块化的设计、安全性能设计以及利于后期管理等多方面的性能指标，保证未来的正常应用使用与维护。1.2计算机网络子系统计算机网络子系统建立在综合布线子系统之上，在楼宇内部放置网络互联设备，并提供光纤入户的架设，有条件的则在楼宇内部的公共区 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|153大数据与云计算域布设无线网络，实现整个楼宇内部的无线网络全覆盖。1.3数字电视子系统目前，模拟电视线路已经完全淘汰，而数字电视已经成为了新的电视广播形式，越来越受到大家的重视，数字电视子系统则可确保整个楼宇内部顺利接入电视网络。1.4监控子系统监控子系统包括了视频监控、入侵检测、图像扫描的等多个方面，在监控子系统中，前端通过高清或4K数字摄像机（头），并通过TCP/IP的网络通信协议，采用C/S或者B/S的模式来实现实时的远程视频监控、并建设专业的安防监控与指挥中心，由专人进行把守，保证整个楼宇的安全。1.5智能楼宇管理子系统智能楼宇管理子系统建立在物联网基础之上，智能楼宇可以使楼宇内部的水、电、气、暖等实现智能控制，在有效提高人们生活质量分同时，还有效提高了管理的水平，保障了建筑的安全性与便利性。2智能楼宇的发展趋势智能楼宇的核心是5A系统，所谓5A系统，是指头OA（办公智能化）、BA（楼宇自动化）、CA（通信传输智能化）、FA（消防智能化）、SA（安保智能化），保证建筑物具有安全、便利、高效、节能的特点。同时要大量的涉及计算机技术、网络技术、通信技术等多方面的高技术的综合应用5。而随着人们生活质量的提高，传统的楼宇已经无法满足人们的需求和社会的发展需要，因此，技术的创新是第一位的。因此，智能楼宇是依托互联网、移动互联网和物联网打造的智能化的管理模式，1984美国“都市办公大楼”大厦的竣工，标志着智能楼宇概念的初步形成，智能楼宇和传统的建筑相比，主要增加了通过计算机技术来实现数据传输与通信、信息查询等综合服务。使传统楼宇由机械的人工管理向智能化管理过渡。“都市办公大楼”也就成为全球第一幢智能化的建筑。目前，智能楼宇已经和我们的生活紧密联系在一起，未来，智能楼宇必将受到更多的关注，主要体现在以下几个方面6。2.1监控方面智能楼宇的监控不仅体现在安全防护方面，还包含了门禁系统、车牌识别系统等其他的智能管理技术。在楼宇中使用智能监控系统，可以使整个楼宇时刻处在被监控的状态，包括整个楼宇中安装的所有设备，一旦某个设备出现问题，可以在第一时间得到解决，有效提升设备的使用寿命，解决了智能楼宇的资金运行成本。2.2集成方面目前，市场上大多数的监控均将监控、门禁以及报警系统有机结合在了一起，但是，它们并不是一套完整系统。在未来，所有的功能必将使用同一套软件、通过一个平台进行管理，并逐渐形成一个完整及技术标准，供该行业使用和执行。2.3实现智能管理通常情况下，智能楼宇的管理平台、综合管理系统和综合运维系统是智能楼宇的管理核心，就针对安全防卫系统来讲，并不是简单的图像画面、人脸识别、门禁刷卡等基础层面，而是大量使用大数据、云计算等手段，对存储的内容进行全方位的综合分析，目前，我国的智能楼宇已经朝着这方面快速的发展。智能楼宇中的自动控制技术不仅有效提高了楼宇的人防安全，综合管理系统同时也需要与消防系统之间进行互联，为智能楼宇构建一套完善的智能安全管理体系，向楼宇中的人、物提供高技能的综合保障。此外，智能楼宇中所安装的各种自动控制设备如智能电梯、中央空调、智能监控设备、电力控制设备均可以实现无人状态下的自动控制，综合管理控制系统可以对以上设备进行总体的配置，如红外监控设备在监控到有生物经过的时候才启动录制，这样做不但有效减少了视频在硬盘上所占用的空间，还极大地提高了节能减排dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术154|的效能，可谓是一举两得。3物联网在智能楼宇中的应用物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、红外感应技术、空间技术与激光扫描技术的综合应用7。通过各种可能的网络连接，实现物体与物体之间、人与物体时间的泛在连接。从未实现连接的物体之间的相互通信。对于智能楼宇来讲，通过物联网可以实现高效且智能的综合管理，为我们的生活带来极大的便利。因此，物联网和智能楼宇息息相关，可以这么讲，没有物联网，未来的智能楼宇将成为一个空谈。虽然目前对物联网技术并没有一个标准的解释。但通常来讲，物理网可以分为感知层、网络层和应用层三个层次组成。感知层类似我们的感觉器官，如耳朵和眼睛一样，用来识别外界的信息，网络层类似我们的神经系统，同来传递与处理外界接收到的信息，应用层则类似我们做出的具体表现，也就是对外界信息的反馈。3.1物联网可以实现楼宇的设备的自动化建筑楼宇中的电力系统、照明系统、动力系统、安全防护系统以及消防系统均可以通过物联网实现自动化管理。利用物理网技术，将以上几大系统结合在一起，实现各系统之间的互联与数据共享，并利用大数据与云计算技术，对汇总的数据进行综合分析，充分利用楼宇中的各种机器设备提高综合管理的效率与能力，其中最重要的一点是要保障所有设备一直处于正常的工作状态。此外，通过智能化的管理，还可有效实现节能减排，为我国实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标做出应有的努力。3.2物联网可以实现楼宇的通信自动化智能楼宇的通信自动化是指将楼宇内部所收集与存储的图像、语音和视频等多媒体信息通过数据通信媒体进行传输，从而实现楼宇内部的信息传递。目前，楼宇内部的主干线路均使用光纤进行传输，甚至有的楼宇已经实现了光纤入户。这就为在楼宇内部实现远程控制、远程监控等提供了有力的保障，而随着时间的推移，未来基于物理网的智能楼宇的自动化控制水平将得到进一步的提升，逐步实现智能化、数字化、无线网络宽带化方向发展。3.3物联网可以实现楼宇的办公自动化目前，物联网依然处在快速发展的阶段，但随着移动互联网以及人工智能等高新技术的迅速崛起。将真正意义上向办公自动化的方向发展，就办公自动化本身来讲，它是将现代办公体系和计算机技术、网络技术与通信技术与人工智能等技术相互融合的产物。而目前的OA系统并没有有效解决信息共享与协同办公等问题，仅仅停留在文件发布等基础功能，在办公自动化中引入物联网、人工智能与云计算等技术，不仅可以实现信息资源的集中管理、实现信息的互联互通。进而实现对大数据的整理和加工，在引入专家系统后，不仅可以进行全面的管理以及未来的发展预测，还可以提供高效且高质量的服务，从而形成智能化的OA管理系统。同时，还可以借助物理网、移动互联网、人工智能、大数据与云计算技术，实现OA系统的延伸，为我们提供更高效的服务8。如文件的电子交换，楼宇内部二维码的使用、以及楼宇内环境的检测等，从而使办公自动化向全过程、全领域、多维度的方向发展。4智能楼宇所需的技术未来，智能楼宇将更加注重无线网络与传感网络的接入，而智能传感系统也是今后楼宇额发展方向。4.1传感器技术传感器技术是信息技术产业的三大技术之一，站在物联网的角度来看，未来衡量一个国家信息化程度的一个重要标志之一必将是传感器 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|155大数据与云计算技术。对于智能楼宇而言，传感器是其中重要的核心技术。传感器可以用来检测和控制在生产、管理与监控过程中的所有参数，从而使在工作状态下的设备处于最佳的状态，以达到最佳的工作效果。在移动互联网、物联网的新技术环境下，智能楼宇将更加注重无线网络与传感网络的混合接入的设计，这样做不仅可以有效提高智能楼宇中设备的利用率，还可以有效减少线路的铺设，从而最大限度地满足智能楼宇在实际使用中的需求。4.2无线网络技术在智能楼宇中，无线网络技术起到至关重要的作用。在无线网络中，通信系统和网络系统是整个系统中的桥梁。无线网络技术最大的特点是传输速度快、覆盖范围广。可以为物联网提供高效且低廉的接入，因此，在智能楼宇中，越来越多的有线网络被无线网络所替代。无线网络具有如下特点。（1）移动性强。和传统的有线网路相比，无线网络是通过发射无线电磁波的手段来进行网络数据的传递，因此，只要设备处在可接收的信号范围内，就可以轻松实现网络的互联，完全不受到空间的限制，这是传统的有线网络无法比拟的。（2）扩展性强。在有线网络中，设备接入网络需要通过网络互联设备。如交换机、路由器等，一旦终端的数量超过了网络互联设备的最大连接量，终端数量将难以进行扩展，而无线网络则完全突破了这个限制，可以随时随地通过无线连接的方式将终端设备接入网络，不受数量的限制，因此，无线网络具有很强的扩展性。（3）成本较低。在有线网络进行网络布线的时候，需要有大量网络传输媒体与网络接口，不论是前期的线路铺设与后期的维护的成本均比较高。对于无线网络而言，无需大量地进行网络线路的铺设，安装一个具有无线网络发射功能的设备就可以了，这样做不仅为减轻了后期的网络维护的工作量，同时也极大地极大地减少了网络的维护成本。目前，在智能楼宇中，基本上都搭建了无线网络的环境，对楼宇中的各种设备、各项指标进行检测，如在现代的智能楼宇中，通常使用无线网络来进行各项指标的检测，如对楼宇内部的环境、温度和湿度的检测等。在智能楼宇中，主要通过无线传感器来进行各种设备和数据的监控，以减少人员的工作量，且具有安全可靠的特点。因此，只要智能楼宇内部处在无线网络的覆盖范围，就可以随时随地地实现数据的传输和对数据的综合分析与处理。5对智能楼宇的技术控制与实现由于无线网络固有的特点，智能楼宇中使用自动控制系统的使用越来越广泛，楼宇内部的照明、给排水、空调、电梯、安全防护、消防系统等均可以通过WiFi设置智能节点来进行设置如管理9。在智能楼宇中，WiFi站点通过物联网的感知层对整个智能楼宇的进行管理与控制的执行终端，被管理和监控的区域可根据WiFi站点发射的RSSI信号强度的大小，为其上层通信层进行数据的上传。通信层则是管理层和感知层之间的数据通道，为数据的准确接收提供保障，从而执行管理服务器下达的各项控制命令，并遵照执行。在具体操作中，主要通过有线网、无线网、网络互联设备和AP控制设备所组成。AP控制设备可以对智能楼宇中的所有站点进行综合的管理与控制，从而使WiFi站点的实时跟踪与定位以及管理和监控的整体实现。目前，WiFi已经得到了广泛的使用，对于家庭用户来讲，可以轻松通过WiFi技术，实现智能楼宇与智能家居之间的融合。两者之间的有机的结合，不仅优化了我们的生活方式，同时也给用户带来了一种全新的智能家庭生活形式。dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术156|在智能家居中，WiFi是时做合适的无线通信协议，和ZigBee、蓝牙等技术相比，WiFi在带宽面都具有较强的性能，就目前而言，WiFi的传输速率已经达到了500Mbps，只要安装有无线路由器，便可以轻松实现接入，实现图像、音频乃至视频的高质量无损的数据传输。但是，WiFi的功耗较大，因此更适合插电设备，如电视、中央空调、洗衣机、打印机等智能家电，同时，通过WiFi进行设备之间的通信和管理，只需要接入网络，便可以通过智能手机设备和专用的APP进行管理。但是，如果接入网络的设备较多，对无线网络路由器的性能也有一定的要求。6结语综上所述，智能楼宇的发展前景非常广阔，同时做好智能楼宇中的无线通信是决定智能楼宇“智能”化的一个重要的标志之一。智能楼宇我们的日常生活中的应用也越来越广泛，因此，智能楼宇必将是今后的一个重要发展方向。智能楼宇离不开物联网技术，所以，在做好智能楼宇的管理和服务的同时，要充分发挥物联网的技术特点，从服务、管理、监控等多个方面入手，从而营造一个良好的智能楼宇的服务体系，全面提升智能楼宇的质量，推动智能楼宇未来向高智能方向发展，提高核心竞争力。同时，有关部门还需要制定一个未来智能楼宇的标准化方案，使我国在智能楼宇的建设方面走在世界的前沿。参考文献1 邱秀玲.无线传感器网络在智能楼宇中的应用J.无线互联科技,2021,18(9):18-19.2 张津瑞.现代物联网中智能楼宇的发展趋势及概况J.电子世界,2018(17):18-20.3 刘志斌.无线网络技术在智能楼宇中的应用研究J.通信电源技术,2019,36(11):253+255.4 邓琪.小议智能建筑楼宇自动控制技术J.科技展望,2016,26(20):26.5 徐文才.智能楼宇中无线传感网混合接入设计J.智能建筑与智慧城市,2018(11):31-326 祝铮.智能楼宇自动控制系统的设计与应用研究J.电脑知识与技术,2016,12(4):231-232.7 陈曈,黄彪斌,曹春兰,等.综合能源服务新形势下智能楼宇发展趋势及概况J.中国建材科技,2020,29(6):127+62.8 许智.基于物联网的智能楼宇管理平台的设计研究J.信息通信,2015(12):144.9 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