探究物联网技术在楼宇智能化系统中的应用 陈东荣

发表时间:2021/2/19   来源:《基层建设》2020年第27期   作者:陈东荣
[导读] 摘要:物联网(The Internet of Things,简称IOT)是指通过 各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
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        摘要:物联网(The Internet of Things,简称IOT)是指通过 各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
        关键词:物联网  楼宇  智能化
        一、物联网关键技术
        (1)物联网射频识别技术
        谈到物联网,就不得不提到物联网发展中备受关注的射频识别技术(Radio Frequency Identification,简称RFID)。RFID是一种简单的无线系统,由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。标签由耦合元件及芯片组成,每个标签具有扩展词条唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象,它通过天线将射频信息传递给阅读器,阅读器就是读取信息的设备。RFID技术让物品能够“开口说话”。这就赋予了物联网一个特性即可跟踪性。就是说人们可以随时掌握物品的准确位置及其周边环境。据Sanford C.Bernstein公司的零售业分析师估计,关于物联网RFID带来的这一特性,可使沃尔玛每年节省83.5亿美元,其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。RFID帮助零售业解决了商品断货和损耗(因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品)两大难题,而现在单是盗窃一项,沃尔玛一年的损失就达近20亿美元[1]。
        (2)物联网传感网
        MEMS是微机电系统(Micro - Electro - Mechanical Systems)的英文缩写。它是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起,组成具有多功能的微型系统,集成于大尺寸系统中,从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。它是比较通用的传感器。因为MEMS,赋予了普通物体新的生命,它们有了属于自己的数据传输通路、有了存储功能、操作系统和专门的应用程序,从而形成一个庞大的传感网。这让物联网能够通过物品来实现对人的监控与保护。遇到酒后驾车的情况,如果在汽车和汽车点火钥匙上都植入微型感应器,那么当喝了酒的司机掏出汽车钥匙时,钥匙能透过气味感应器察觉到一股酒气,就通过无线信号立即通知汽车 “暂停发动”,汽车便会处于休息状态。同时“命令”司机的手 机给他的亲朋好友发短信,告知司机所在位置,提醒亲友尽快来处理。不仅如此,未来衣服可以“告诉”洗衣机放多少水和洗衣粉最经济;文件夹会“检查”我们忘带了什么重要文件;食品蔬菜的标签会向顾客的手机介绍“自己”是否真正“绿色安全”。这就是物联网世界中被“物”化的结果[1]。
        (3)物联网M2M系统框架
        M2M是Machine-to-Machine/Man的简称,是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它将使对象实现智能化的控制。M2M技术涉及5个重要的技术部分:机器、M2M硬件、通信网络、中间件、应用。基于云计算平台和智能网络,可以依据传感器网络获取的数据进行决策,改变对象的行为进行控制和反馈。拿智能停车场来说,当该车辆驶入或离开天线通信区时,天线以微波通讯的方式与电子识别卡进行双向数据交换,从电子车卡上读取车辆的相关信息,在司机卡上读取司机的相关信息,自动识别电子车卡和司机卡,并判断车卡是否有效和司机卡的合法性,核对车道控制电脑显示与该电子车卡和司机卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中,车道控制电脑根据读到的数据判断是正常卡、未授权卡、无卡还是非法卡,据此做出相应的回应和提示。另外,家中老人戴上嵌入智能传感器的手表,在外地的子女可以随时通过手机查询父母的血压、心跳是否稳定;智能化的住宅在主人上班时,传感器自动关闭水电气和门窗,定时向主人的手机发送消息,汇报安全情况[1]。
        (3)物联网云计算
        云计算旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整 合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助先进的商业 模式让终端用户可以得到这些强大计算能力的服务。

如果将 计算能力比作发电能力,那么从古老的单机发电模式转向现 代电厂集中供电的模式,就好比现在大家习惯的单机计算模 式转向云计算模式,而“云”就好比发电厂,具有单机所不 能比拟的强大计算能力。这意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通,就像煤气、水、电一样,取用方便、费用低廉,以至于用户无需自己配备。与电力是通过电网传输不同,计算能力是通过各种有线、无线网络传输的。因此,云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,不断减少用户终端的处理负担,最终使其简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”强大的计算处理能力。物联网感知层获取大量数据信息,在经过网络层传输以后,放到一个标准平台上,再利用高性能的云计算对其进行处理,赋予这些数据智能,才能最终转换成对终端用户有用的信息[6]。
        二、物联网技术在楼宇智能化系统中的应用
        1.在家居系统中的应用
        智能家居系统是实现智能家居功能的设施,主要包含八大子系统:家居照明控制子系统、家庭安防子系统、家庭环境控制子系统、背景音乐子系统、家庭娱乐子系统、家庭能置管理子系统、家庭自动化子系统和家庭信息处理子系统。所有的智能系统的通信网络通用,利用家居网络将各个子系统联系在一起,实现控制各个硬件的功能。与此同时,实现了监控系统设备的功能。以往的智能家居的布线方式多使用有线布线,因其高成本、低灵活性的弊端,在普及无线后被取而代之。而物联网就是在无线网的帮助下,完成连接家居终端设备的计划,再将家居网络联系在外部无线终端应用系统中,利用对终端的远程控制,实现远程操控和监视家居系统。
        2.在出入管理系统中的应用
        在传统楼宇智能系统中,除安装监控设备外,还会对出入楼宇所处小区的车辆和人员进行信息登记管理。从某种程度来讲,这种管理方式的施行具有一定的有效性,但却无法避免身份信息伪造问题的发生。在现代物联网技术中,RFID射频识别技术属于非接触式自动识别技术,主要利用射频信号反射或空间耦合的传输特点实现对目标对象的自动识别,其安全性更高,不易被伪造,具有非接触性和核查速度较快等特点。RFID系统主要由电子标签、中间件和读写器组成,被识别物体的相关信息会被优先预存到电子标签中,而后读写器借助天线发送射频信号,利用应用系统处理采集到的信息,作出最终的决策判断。将RFID系统应用到楼宇出入管理中,可以提高出入人员和车辆信息确认的准确性。
        3.在监控系统中的应用
        监控系统是在当前楼宇智能化系统中应用的较广的一个方面,主要包含的内容有空调监控、照明监控、给排水监控、电梯监控、热源和冷冻交换监控等,在传统的智能建筑中,这些设备的监控往往局限在室内,即人员只能在室内实现主动监控,但是物联网技术的使用却很好的解决了这一问题。用户可以通过远程管理实时的对建筑中的相关联的设备进行主动控制,这能够极大的节约人员往返的时间,能够极大的提高了管理的效率,避免因为人员不到位出现的其他突发事件。例如楼宇管理人员通过手机上的软件报警发现某建筑存在漏水情况,那么通过及时的远程关闭阀门来防止事态更加严重。除了能够实现远程监控外,物联网的使用能够全面的将建筑内部的各个设备的参数及时的采集并长传给控制室和更高级的数据系统,这些数据能够给予国家相关部门的标准制定,决策制度和政策制定提供更加准确和科学的信息和数据,如我国的城市能耗监控、电网监控等。
        4.在安防系统中的应用
        智能安防系统在楼宇智能化系统中有着至关重要的作用,其关系到楼宇用户的生命安全和财产安全。传统的安防系统有着一定的局限性,其主要讲观察信号传递给保卫室,根据传输而来的画面信息,保卫室工作人员能够作出准确的判断,从而制定针对性的安防决策,但这种安防系统只能够实现对楼宇内部的监控,局限性较大。物联网技术的应用能够有效解决安防系统上述问题,能够实现对楼宇内外的全面监控和防范,系统一旦出现异常情况,则会进行主动报警。以楼宇入侵安防为例,系统中以红外探测器为基础,通过红外探测器能够及时识别并判断入侵红外信号,之后及时采集监控点图像,并将采集到的信息传递给信号,实现物与人的连接和通信,用户在确定入侵信息之后则可以迅速做出处理,提升了安防系统的工作效率和工作效果,保证了楼宇运行的安全性。
        参考文献:
        [1]周洪波.物联网:技术、应用、标准和商业模式[M].北京:电子工业出版社,2010.
        [2]甘志祥.物联网发展中的问题初析[J].中国科技信息,2010(5):85-87.
        [3]左文树.楼宇智能化系统技术与应用[J].现代物业(上旬刊),2014,08:135-136.
        [4]张章.试论物联网技术在楼宇智能化系统中的应用[J].电子技术与软件工程,2016(12):24.
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