浅析物联网技术在智能建筑中的应用

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　　摘    要：截至当前，物联网技术已经在各个行业和领域中均被广泛的应用。而智能建筑这个新兴概念的提出促使了人们对如何在建筑中使用物联网技术有了更浓厚的兴趣。本文通过对近年来在建筑行业物联网技术的使用和推广情况等总结，分析了将物联网技术应用于智能建筑的发展趋势。
　　关键词：智能建筑;物联网
　　1  物联网技术和智能建筑
　　智能建筑的概念源于先進技术与建筑及其系统的不断融合，以方便、舒适和经济高效的方式使得建筑的整个生命周期可以远程操作和控制。人们普遍认为，使用新技术是实现智能建筑的基本前提，包括但不限于使用传感器、大数据分析、云计算、软件工程开发和人机交互等。
　　2  物联网系统构成
　　从使用者的角度来分析，物联网系统框架有由传感器等设备组成的感知层面、由计算机网络和数据存储与处理中心组成的网络层面、由用户交互界面组成的应用层面，三个层面逐层递进[1]。
　　2.1  感知层
　　感知层处理物理世界中的数据和信息收集，通常由感知和驱动技术来表示。感知层的功能可由以下技术实现：
　　（1）无线传感器网络：这种无线感知网络具有监测各种物理环境并将其数据储存和传输的能力。为了监测室内空气质量和建筑物内部环境健康，无线传感器已广泛应用于对室内环境、使用者行为以及能源使用情况的监测[2]。
　　（2）摄像机：摄像机可以被视为高级的传感器，具有丰富的信息源，既可用于更细致的观察。与其他传感器相比，摄像机不提供典型的数字或分类数据，而是直接报告对象或场景的状态，但也会产生社会隐私问题。
　　（3）射频识别：这种技术可以通过使用电磁场识别方法通过识别贴在物体上的标签实现对物体的监测。
　　2.2  传输层
　　作为物联网系统的技术核心，网络层又称传输层，负责处理和传输从感知层获取的原始数据。由于无线技术比有线连接更具优势，未来的物联网将扩展到全球范围，以下仅介绍一些主要的无线技术/媒体。
　　（1）Wi-Fi：Wi-Fi是一种基于局域网范围的无线通信技术，Wi-Fi目前在人们的日常生活中相当普遍。Wi-Fi技术的一个优点是，在无线调制解调器范围内的任何设备都可以尝试访问网络。
　　（2）蓝牙：蓝牙也是一种基于无线网络的通信技术，不同具有短距离的设备可以通过蓝牙这种技术手段实现数据的实时传输。
　　2.3  应用层
　　虽然网络层可以处理数据管理和处理功能，但这些功能主要在物联网的应用层中发挥作用。该层作为前端接口，为相关业务或行业领域的用户提供分析和决策结果。
　　3  物联网技术在智能建筑中的应用
　　3.1  居住者和资源跟踪定位
　　目前，还没有充分考虑建筑居住者的作用，居住者的行为被假定为静态的，这会导致资源利用效率低下或能源浪费等后果。显然，目前的全球定位系统技术在建筑物内不具备所需的精度，而物联网技术可以实现精确定位的功能。
　　3.2  能耗监控
　　如何降低建筑能耗是全球范围内的建筑行业最重要的研究课题之一。然而，智能建筑不应为了实现这一目标而牺牲建筑使用者或居住者的服务水平，这就需要一个满足双方需求的解决方案。
　　3.3  设备管理
　　设备管理是智能建筑的另一个目标，它整合了组织活动，以保持高效和有效的服务。传统的设备管理手段存在数据质量低、通知时间长、相关操作和维护延迟等问题。在这种情况下，物联网为相关人员提供对建筑设施的自适应和实时访问。高效的设备管理将带来许多好处，包括改善居住者的健康和舒适度的潜力，提高整体设施服务质量等。
　　3.4  室内舒适性增强
　　与建筑节能一样，居住者的舒适性也是智能建筑的另一个主要关注点，因为它是建筑维护舒适环境条件的基本要求。人们在日常生活中仅有20%的时间不是在建筑中度过的[3]。因此，进行室内环境监测是必要的。在未来的建筑中，可根据居住者的喜好和要求，根据历史信息自动调整温度设置。而物联网技术的发展是这些方面实现的重要保证。
　　4  智能建筑发展趋势与局限
　　综上所述，智能建筑在当前阶段的发展情况主要取决于物联网技术的发展，其主要将从以下三个方面继续发展。
　　4.1  使其适用于更多的建筑类型和更复杂的功能
　　随着物联网相关技术的成熟，智能建筑概念将不仅仅局限于智能家具，其需要实现基于上述智能建筑基本要求而构建的各种功能，如安全、节能、方便和健康等。
　　4.2  物联网是智能建筑的核心，但不是唯一的组成部分
　　物联网收集和分析建筑物中的重要信息，这些信息与人类的眼睛、耳朵、鼻子和大脑类似。因此，物联网的发展对智能建筑的发展具有重要的推进作用。然而，物联网并不是实现智能建筑的唯一要素。
　　4.3  必须考虑用户体验
　　在许多情况下，高级物联网系统的架构师和开发人员过分强调系统的技术部分，而忽略了建筑内用户的实际需求。相关的问卷调查是一种有效的方法，可以低估建筑居住者的反馈，从而从人类建筑交互的角度完善人们赖以生存的建筑环境。
　　5  结语
　　先进技术的兴起及其与生活各方面的融合，为提高建筑、社区和城市的服务绩效开辟了新的天地。本文阐述了在当今时代物联网技术在建筑领域的应用情况，并对其发展趋势进行了探讨。由于物联网的首要理念是在任何地点和任何时间将任何个人、系统和整个环境连接在一起，因此物联网的应用将变得无处不在。然而，为了成功实现未来先进智能建筑的前景，物联网应用需要不断的被研究。
　　参考文献：
　　[1] Jia，MD （Jia，Mengda）; Komeily，A （Komeily，Ali）;Wang，YR （Wang， Yueren）;Srinivasan，RS （Srinivasan，Ravi S.）. Adopting Internet of Things for the development of smart buildings： A review of enabling technologies and applications[J].2019（101）：111～126.
　　[2] Jia M， Srinivasan R S.Occupant behavior modeling for smart buildings：a critical review of data acquisition technologies and modeling methodologies[C]// Winter Simulation Conference. IEEE，2015.
　　[3] Yang R，Wang L. [IEEE 2012 IEEE Power & Energy Society General Meeting. New Energy Horizons - Opportunities and Challenges-San Diego，CA （2012.07.22-2012.07.26）] 2012 IEEE Power and Energy Society General Meeting - Multi-agent based energy and comfort management in a building environment considering behaviors of occupants[J].2012：1～7.
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