摘要：随着城市建设的迅速发展和大量高层、超高层建筑的涌现，降低建筑设备运行能耗，提高建筑设备管理水平已成为建筑运行管理中的重要环节之一。传统人工控制建筑设备智能化管理系统与使用射频识别技术的建筑设备智能化管理系统相比，具有的反应速度慢、控制设备联动性差、舒适性差、准确性不高、耗能高等缺点，因此，在建筑设备智能化管理系统中引入基于物联网的射频识别技术具有重要的意义。论文介绍了产品电子代码物联网系统结构，构建了基于物联网的建筑设备智能化管理系统，分析了系统特征及在建筑设备智能化管理中应用物联网面临的挑战，为提高建筑设备智能化管理水平提供了新途径。
关键词：物联网；EPC；RFID；建筑设备；智能化管理
1．引言
首先随着城市建设的迅速发展和大量高层、超高层建筑的涌现，降低建筑设备运行能耗，实现建筑设备智能化管理已成为建筑物运行管理中的重要环节之一。以建筑物空调用电为例，全国中央空调耗电已占社会用电的 20%，我国发达城市中央空调用电占到总耗电量的 23%，局部地区甚至高达 31%。如何使建筑设备智能化管理能够更有效支持建筑物内设备运行管理上的各个环节，把最新的高科技技术应用于建筑设备智能化管理已成为业内人士所关注的重点。
建筑设备智能化管理又称为建筑设备自动化系统(Building Automation System 简称 BAS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。楼宇自动化系统的组成通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。目前，我国的建筑设备智能化管理主要采用监控系统提供相关数据，人工手动控制系统的方法，具有反应速度慢、控制设备联动性差、舒适性差、准确性不高、耗能高、效率低等缺点。新近发展起来的产品电子代码物联网技术，由于可以克服传统建筑设备智能化管理过程中人工手动控制的许多缺点，已经成为建筑物运行管理界关注和研究的热点。物联网（The Internet of things，简称 IOT）的概念是 1999 年提出的，是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。目前，基于物联网技术的建筑设备智能化管理的研究较少，诸辛顾问描绘了基于BIM（Building Information Model，简称 BIM）的物联网在建筑领域的应用前景，孙小和等介绍了在扬州移动苏中话务通信备用楼工程中运用物联网技术管理工程的优点，因此，积极探索和应用基于物联网技术的建筑设备智能化管理系统，对提高我国建筑设备智能化管理的总体水平，降低建筑物运行能耗，达到绿色建筑考核标准具有重要的现实意义。
2．物联网的系统构成
目前，物联网还没有一个广泛认同的体系结构，最具代表性的物联网结构是欧美支持的 EPC Global物联网体系结构和日本的 Ubiquitous ID(UID)物联网系统结构。
2.1 EPC Global 物联网体系结构
2003 年 9 月，美国统一代码协会(UCC)和国际物品编码协会(EAN)共同组建成立非营利性组织 EPC Global，其前身是 1999 年 10 月 1 日在美国麻省理工学院成立的非营利性组织 Auto-ID 中心。EPC 系统由 EPC 编码体系、射频识别系统和信息网络系统等 3 部分组成，共包括 6 个方面，如表 1 所示。
2.2 UID 物联网系统结构
2003 年 3 月，UID 中心设立在东京大学，并得到日本政府经产省和总务省以及大企业的支持。UID 中心建立的目的是为了建立和普及自动识别“物品”所需的基础技术，最终实现“计算无处不在”的理想环境。UID 技术体系结构由泛在识别码(UCode)、泛在通信器、信息系统服务器和解析服务器等 4 部分构成，UID 使用 UCode 作为现实世界物品和场所的标识，是将现实世界用 UCode 标签的物品、场所等各种实体和虚拟世界中存储在信息服务器中各种相关信息联系起来，实现“物物互联”。
3．基于物联网的建筑设备智能化管理系统
把射频识别电子标签嵌入安装到建筑物的钢筋混凝土、门窗结构、管线、给排水设备、暖通空调设备、消防设备、安防设备、照明及供配电设备及电梯等各种物体中，然后按图1 构建物联网，进行人类社会与建筑物的整合，实现对建筑物内的材料和设备智能控制的目标。
3.1 供配电、照明和电梯设备的智能化管理系统特征
如果在建筑的供配电、照明和电梯设备上安装 RFID电子标签，建筑物的供配电、照明和电梯设备的运行状态信息将在第一时间传递到物联网智能控制中心，控制中心将根据搜集的信息自动做出处理，提高管理的速度和准确性。如办公建筑物采用光传感器监测自然光的变化情况，根据室外自然光的变化自动控制室内办公区域灯具的开启，节约电能消耗。多功能厅、会议室、门厅及大堂等公共活动空间设置智能照明控制系统，通过调光或开关控制，满足不同功能区域对灯光场景的控制需求，营造舒适的照明环境，既延长灯管的使用寿命，又有利于节能。安装在电梯内的 RFID 电子标签自动监测建筑物内电梯运行状态，根据出入建筑物人流变化情况自动控制电梯开启数量及运行速度，一旦出现运行故障，无需乘客联系控制中心，智能控制中心自动生成故障报告，及时进行故障处理。
3.2 暖通空调设备的智能化管理系统特征
在暖通空调设备上安装 RFID 电子标签，根据电子标签采集的室内温湿度参数，系统自动控制暖通空调设备的启闭，实现对集中空调与通风设备的智能控制。当室外空气质量及参数符合室内空气参数设计要求时，自动开启窗户，进行建筑物自然通风，全部或部分停止建筑物空调运行，降低建筑物用电负荷，节省用电损耗。如会议室开会人数较多时，控制中心自动把送风温度降低至舒适温度，而办公人数较少时，控制中心自动升高送风温度，无需节能办工作人员检查室内设定的空调温度是否超标。
3.3 给排水设备的智能化管理系统特征
由于许多建筑物的管道都是隐蔽在楼板或装饰结构中，开关阀门遍布建筑物的各个角落，一旦建筑物给排水系统发生故障，如果没有施工图纸，想要在短时间内找到某个管道的控制阀门几乎是不可能的，而建筑物施工图纸一般都保存在档案馆内，去档案馆查阅施工图既费时，又可能失去宝贵的抢修时机，使建筑物损失增加。在给排水设备及管道上安装 RFID 电子标签，犹如给这些设备和管道安装了“嘴巴”，可实现对建筑物内设备和管道的即时查找和定位。
3.4 消防和安全防范系统的智能化管理系统特征
在公共建筑、工业建筑及住宅建筑中，消防工程和安防工程的安装已成为常规建设内容之一。传统的安防系统主要是应用视频监控系统和防盗报警系统，对海量信息的甄别几乎完全靠人工，具有处理速度慢、准确性差等缺点。安装在建筑物入口和安全通道的 RFID 标签，根据采集到的数据，智能进行各种分析，如移动人体分析、面容比对分析、街景分析、区域防范分析、人流密度分析等，判断建筑物在各时段安防状态，为建筑物安防系统管理者提供一双“火眼金睛”。
传统方式下，建筑物的火灾自动报警系统和城市消控中心均为各自独立工作，一旦发生火灾，消控中心不能在第一时间赶到火灾现场，人员抢救和扑灭火灾失去最好时机。安装了 RFID 电子标签的建筑物，可以把建筑物火灾信息（如火灾起因、火情在建筑物位置、需抢救人员情况、危险物情况等）通过物联网传递至城市消控中心，消控中心根据火灾信息立即采取相应的灭火方案，为及时灭火提供有利条件。另外，在传统的火灾探测器中植入 RFID 标签，使之成为具有智能的探测器，可提升火灾自动报警系统的可靠性与准确性。
4．在建筑设备智能化管理中应用物联网面临的挑战
正如其他新兴技术一样，在建筑设备智能化管理中应用物联网技术，也面临以下几个方面的挑战。
4.1 成本较高
应用物联网实现建筑设备智能化管理的成本体现在两个方面：一方面是电子标签的价格，目前国内电子标签的价格在 2 元左右，远远高于条形码。另外一方面，应用物联网需要配备相应的读取设备，并导致建筑设备监控仪器和管理软件的更新，这些投入增加了建筑设备智能化管理的成本。
4.2 较高的差错率
尽管阅读器具备较高的读取效率，但当同时读取批量信息时，阅读器读取的差错率还较高，准确性还不能有效保证。
5．结束语
虽然物联网的概念刚刚走热，很多关键技术仍处于探索阶段，在建筑设备智能化管理中应用物联网技术，还面临许多的挑战，但其发展势头却非常迅猛。目前，在《国家中长期科学与技术发展规划(2006—2020 年)》中已将此列为重点研究领域，并攻克了大量关键技术，取得了国际标准制定的重要话语权，在相关领域的应用也初见成效。论文探讨了在建筑设备智能化管理系统中应用物联网技术的系统特征及面临的挑战，为物联网在建筑设备智能化管理系统中的应用研究进行了有益的探索。
参考文献
[1] 黄孝斌，魏剑平，樊勇，张莹.物联网助力城市信息化发展——探索城市管理新模式.中国科学院院刊， 2015.
[2] 董慧.智能建筑.武汉：华中科技大学出版社，2015.
[3] 王保云.物联网技术研究综述.电子测量与仪器学报，2015.
[4] 甘勇，郑富娥.基于EPC技术的物联网在供应链的应用.商场现代化，2016.
论文作者:何勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/29
标签：建筑设备论文; 建筑物论文; 管理系统论文; 设备论文; 技术论文; 系统论文; 火灾论文; 《基层建设》2017年第24期论文;