隨著當今社會科技與經濟的快速發展，現代人對居住環境提出了更高的要求，關注點也由物理空間的大小轉向居住環境的安全、舒適與健康，因此對建筑設施實施智能化管理，提高居住環境的安全性、便利性以及舒適性的智能建筑應運而生。智能建筑主要包括 3 大系統，建筑設備自動化系統\\(BAS\\)、通信自動化系統\\(CAS\\)和辦公自動化系統\\(OAS\\)，3 大系統又包含多個功能不同的子系統。

長期以來，在建筑過程中的各個子系統常常是單獨安裝，各個系統之間不能互聯互融，存在著重復建設、費用高、效果差等問題。系統集成能對智能建筑中的各個不同子系統進行有機協調，實現系統的綜合與高效。本文基于子系統平等的模式，采用物聯網技術，感知智能家居及公共設備節點數據，通過以太網接入系統管理平臺，將各個子系統進行集成，實施統一的管理和監控，使其協調工作，完成信息采集處理、通信管理、存儲查詢、監視控制、用戶 Web 交互和智能家居遠程控制等功能。

1 物聯網技術與智能建筑

物聯網是將各種信息傳感設備與互聯網相銜接，實現智能化的識別和管理的一項新技術。物聯網系統構架主要有應用層、網絡層和物理層 3 個層次。應用層體現物聯網系統的功能及服務要求；網絡層是物聯網系統實現信息傳遞的網絡基礎；物理層則是物聯網與服務對象連接與交互的底層環境。

智能建筑是集建筑技術、檢測技術、計算機技術、通信技術、控制技術之大成的產物，它以建筑為平臺，通過對建筑物的結構、系統、服務和管理 4 個基本要素以及它們之間的內在聯系，為使用者提供一個安全舒適、高效便捷、健康環保、人性化的建筑環境。我國當前建筑智能化控制體系的理論基礎較為薄弱，實踐操作也不夠完善，致使智能建筑的控制體系未能得到充分發揮。

基于物聯網技術的智能建筑正處在發展的初級階段，尚缺少國家的統一標準?；谖锫摼W技術的智能工業、智能環保與智能交通等大型示范工程，為智能建筑發展提供了明確的導向。根據物聯網自身的特征和建筑智能化的需求，物聯網可以為智能建筑提供信息、操作、安全、管理等服務。

基于物聯網技術的智能建筑集成，使各子系統間達到充分的信息共享與控制協同，實現建筑上的真正“智能”。

2 智能建筑集成系統技術方案

2.1 智能建筑集成系統總體設計

智 能 建 筑 集 成 系 統 基 于 國 際 電 信 聯 盟\\(international telecommunication union，ITU）的 5層架構設計，自下而上依次為感知層、接入層、互聯網層、管理層和應用層，如圖 1 所示。系統采用WiFi 和 ZigBee 無線網絡通信方式匯聚智能家居與公共設備的感知節點數據，匯聚節點接入以太網將數據接入系統管理平臺，并通過 Web 發布及交互實現信息共享與智能家居遠程控制。感知層基于信號檢測技術，采用 WiFi、Zigbee無線通信方式，實現對用戶智能家居信息、公用設備信息、公用安全信息的實時采集與匯總，通過接入層通信鏈路的路由器接入智能小區以太網，并統一匯聚數據信息至管理層，管理層中具有智能信息管理、小區安全管理、智能家居信息管理 3 類管理平臺，承擔智能小區公共設備、信息、安全、用戶智能家居的協同管理。管理層中智能小區信息管理自動化平臺采用網絡數據庫共享方式，實現智能家居信息管理系統與智能小區安全管理平臺的感知數據信息共享，智能建筑的數據管理服務器通過對用戶智能家居各用電設備狀態及遙控開關指令進行匯總與分發，實現智能用電器狀態監測與遠程遙控。用戶可以基于 Internet 和系統的 Web 發布功能，訪問信息管理系統，在用戶進行登錄和身份驗證后，可獲取訪問權限，通過 Web 頁面訪問該用戶的智能家居各用電設備狀態及安防狀態，并以交互式指令通過 Web 頁面進行智能家居的網絡遠程控制。

2.2 智能建筑集成系統的分層設計

\\(1\\)感知層。感知層的主要設備是負責感知智能建筑的公共設備和用戶智能家居系統的檢測與控制終端，如智能照明監測控制器，智能空調檢測器、三表檢測終端等，具有參數檢測、無線通信及指令控制功能。感知層設備通過無線傳感器網絡發送所采集到的設備終端信息，各類終端就近安裝于各建筑運行設備及用電器等被監測設備位置，其主要任務是采集設備參數及運行狀態，各個設備通過WiFi 和 ZigBee 無線網絡傳送給物聯網節點，并經由匯聚節點及網絡層傳送至管理計算機；并可根據管理層發來的控制指令進行用電器的控制操作。

針對監測終端數量大和分布分散的特點，根據終端所監測設備的類型及位置配置不同組網通信方式，如公共設備監測終端設計為配置于配電箱及具有RJ-45網絡接口的位置，通過局域網匯聚數據，有些監測終端位置如智能家居終端不便于布線，則采用具備自動組網與自主路由功能的無線傳感器網絡將終端接入到物聯網節點，無線傳感器網絡采用 IEEE 802.15.4 無線通信標準，具有成本低、配置靈活等特點，滿足智能設備的監測參數與指令參數的傳輸，因此，系統采用基于 IEEE 802.15.4 標準的無線網絡作為監測終端與物聯網節點之間的無線通信網絡，結合有線局域網構成感知監測與通信的物理鏈路。

\\(2\\)接入層。接入層主要負責將感知層的各個監測終端數據通過局域網最終連接至互聯網，從而完成物聯網節點數據到互聯網層的數據信息交互。

物聯網感知節點已通過 WiFi、ZigBee 組網方式接入到匯聚節點，在接入層中采用以太網作為物聯網匯聚節點與互聯網層數據傳輸連接的中間網絡，物聯網匯聚節點直接接入以太網。由于以太網具有傳輸速率高、距離遠，接入靈活等優勢，且布設及運行成本較低，目前建筑中多采用以太網接入互聯網的方式，因此在接入層直接利用智能建筑中廣泛分布于各個房間的以太網接口，經路由和交換完成與管理層服務器的數據通信。

\\(3\\)互聯網層?；ヂ摼W層設備主要包括智能建筑的光纖、光交換機及各層網絡的路由器和交換機等通用網絡設備和節點，實現智能建筑局域網最終接入到互聯網。從而支持系統信息數據傳輸至Internet 進行數據共享與交互提供平臺。

\\(4\\)管理層。管理層設備包括運行智能小區安全自動化平臺、信息管理自動化平臺、智能家居管理系統的服務器及其軟件平臺。包括數據庫服務器、應用服務器和 Web 服務器。應用服務器通過網絡通信對物聯網設備信息、視頻監控信息、公用設備信息及智能家居設備信息等進行監測與管理，實現小區安全自動化管理、信息自動化管理、智能家居信息管理功能，并將信息數據存儲于數據庫服務器。Web 服務器作為與用戶交互的接口，負責將各類信息數據發布至互聯網，便于用戶通過 Web 瀏覽器實現相關信息查詢交互、實現信息共享與智能家居遠程控制。

\\(5\\)應用層。應用層主要面向公共信息管理和用戶智能家居、用戶安全、安防等各類應用服務。

該層主要包括各種計算機終端、筆記本電腦以及智能手機。主要功能是通過 Web 瀏覽器實現用戶與系統的遠程數據交互，實現用戶的智能建筑數據查詢、安防狀態顯示與智能家居遠程控制等功能。用戶在登錄授權后可訪問用戶智能家居設備及安防信息、公共安全及公共信息等數據的查詢及圖形化顯示，授權用戶可通過 Web 頁面及智能手機客戶端的應用程序進行智能家居的遠程操作。

3 智能建筑集成系統設計

根據小區智能建筑的功能需求，基于物聯網技術，對各個子系統進行有效集成，建立小區兩大平臺和用戶智能家居系統，實現了小區的安全防范、信息管理及智能家居的統一與交互。

3.1 智能小區安全自動化平臺

該平臺對小區內的各種安全信息進行實時采集及監控，按照其完成的功能分為視頻監控、門禁、防盜、緊急救助、保安巡視和公共信息報警等 6 大系統。

\\(1\\)視頻監控系統。在小區的各個出入口、住宅單元入口、主要路段、圍墻以及停車場等地，裝設監控攝像頭，工作主機采用雙機熱備、自動切換，攝像機 24 h 工作，錄像畫面循環存儲 72 h，以便隨時調用。

\\(2\\)門禁系統。在小區門、住宅單元門以及停車場出入口等位置安裝門磁，當有人非法打開時，啟動視頻監控系統的跟蹤功能，同時將相關信息傳送到控制中心。

\\(3\\)防盜系統。在小區圍墻、無人值守的出入口及護欄、住戶的門窗等位置裝設紅外線對射裝置，當有人非法進入時，自動觸發報警裝置，啟動視頻監控系統的跟蹤功能，并將相關信息傳送到控制中心。

\\(4\\)緊急救助系統。小區指定地點及業主家中裝設緊急救助按鈕，若有緊急情況，可按動緊急按鈕發出求救信號，值班人員接到求救后趕赴現場進行救助。

\\(5\\)保安巡視系統。在小區的適當位置安裝巡更簽到器，保安人員須配帶簽到器，沿巡視路線和巡視時間進行小區和周邊的巡視，在控制中心的電子地圖上顯示保安人員的位置，監督保安人員的工作，并隨時保持對講機聯絡。

\\(6\\)公共信息報警系統。小區內的所有安全信息均匯集到該系統，系統對安全信息進行記錄并處理。例如在電子地圖上顯示出何位置發生何種類型的報警，自動啟動相應的聯動設備，指導工作人員如何采取相應措施等。

3.2 信息管理自動化平臺

信息管理自動化平臺對小區公共設備管理、智能家居、三表計量以及網絡信息等功能進行統一管理，為用戶提供全方位的信息服務。

\\(1\\)小區設備信息管理。采集小區內設備運行的相關信息并進行統一管理，使控制中心及業主可以隨時查詢利用。主要包括有線電視系統、網絡通訊系統、閉路監控系統、IC 卡管理系統、電梯系統、停車場管理、給排水系統、供電系統、公共廣播等。

\\(2\\)智能家居信息管理。該系統負責存儲管理由智能家居系統上傳的用戶信息，以便于物業更好地為業主服務。

\\(3\\)三表智能計量系統。將水、電和煤氣的計量表數據自動遠傳到控制中心，進行統一管理，與銀行系統聯網，定期自動繳費，實現遠程抄表與自動繳費相結合，用戶可通過網絡查詢詳情，也可直接到控制中心查詢并打印清單。

\\(4\\)網絡信息交互系統。該系統為小區物業及業主提供交互平臺，各種小區公告、安全警示、會議通知、業主的意見等均可通過該系統發布。

3.3 智能家居系統

用戶對家居設施進行智能管理，實現安全、便利、舒適的家居環境。

\\(1\\)智能照明控制系統。用戶可以根據各自生活習慣，人性化地控制室內照明，如亮度自動調節、軟啟動、預置定時、場景設置等。

\\(2\\)家居安防系統。室內發現異常后，發出警報聲，并啟動相關設備，自動向主人手機及小區控制中心發出報警信號。主要設備包括感溫感煙探測器、紅外探測器、攝像裝置、有毒氣體和可燃氣體探測器、門磁系統、對講系統、緊急呼叫按鈕及一鍵報警電話等。

\\(3\\)電器控制系統。完成對冰箱、電視、電飯煲、熱水器、攝像機、電話、電腦及網絡交換機等設備的起?？刂?。

\\(4\\)環境控制系統。實現對室內的窗簾、通風、采暖、空調等設備的起停與調節控制。

\\(5\\)遠程監控系統。利用互聯網和可視電話遠程查看室內視頻、室內及小區公共信息，利用室內無線、互聯網和電話 3 種方式實現對室內設備的控制與調節。

\\(6\\)信息交互系統?？刹樵冃^發布的公告、安全警示、會議通知、小區公用設施運行狀況等信息，也可發布信息。

\\(7\\)智能化協同工作。負責管理各種設備之間相互協調。例如，紅外探測器檢測到有人闖入時，自動啟動攝像、發出報警聲、向主人和控制中心報警等；當打開采暖設備時，自動關閉空調；當檢測到可燃性氣體時，自動閉鎖電飯煲、熱水器等電器控制，防止產生電火花，同時打開通風設備并報警。

4 結 論

基于物聯網技術，設計了一種基于 B/S 架構的智能建筑系統，系統根據智能建筑的實際功能需求，對智能建筑的各個管理子系統進行集成，將設備管理、信息采集與傳輸、信息共享、系統協調控制、遠程監控和用戶智能家居等融為一體，實現統一集成管理，實現智能建筑真正意義的集成管理，為用戶提供安全便利、高效節能的家居環境。

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