張公忠教授：物聯(lián)網(wǎng)在智能建筑領(lǐng)域應(yīng)用

　　物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)

　　什么是物聯(lián)網(wǎng)？通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物件與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通訊服務(wù)，曾稱“傳感網(wǎng)”。實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種網(wǎng)絡(luò)，使物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施融為一體的網(wǎng)絡(luò)。

　　物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概述：1995年，比爾蓋茨在《未來(lái)之路》中提及物聯(lián)網(wǎng)，但當(dāng)時(shí)這個(gè)新概念沒(méi)有引起太多的關(guān)注；1999年，在美國(guó)召開(kāi)的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議提出：傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇；2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)。預(yù)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)的建立將帶來(lái)10億量級(jí)的信息設(shè)備、30億量級(jí)的智能電子設(shè)備、5000億級(jí)的微處理器，萬(wàn)億以上的傳感器需求，是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)信息產(chǎn)業(yè)引擎，為計(jì)算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。

　　美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)：到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30：1。因此，物聯(lián)網(wǎng)被稱為是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的通信網(wǎng)絡(luò)。

　　2009年，奧巴馬就任總統(tǒng)后，1月28日與美國(guó)工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次圓桌會(huì)議，IBM首席執(zhí)行官首次提出“智慧地球”概念。這一概念提出以后，得到美國(guó)各界高度關(guān)注，甚至有分析認(rèn)為：IBM公司戰(zhàn)略構(gòu)想絕對(duì)有可能上升到美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略具體地說(shuō)就是把傳感器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管等各種物體中，并且被普遍連接起來(lái)，形成所謂的物聯(lián)網(wǎng)。IBM前執(zhí)行官曾提出一個(gè)重要觀點(diǎn)，認(rèn)為計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次變革，物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)后的第四次計(jì)算模式。

　　第一次計(jì)算模式是主機(jī)終端模式，第二次是微機(jī)網(wǎng)絡(luò)模式，第三次是互聯(lián)網(wǎng)，第四次就是物聯(lián)網(wǎng)。

　　物聯(lián)網(wǎng)真正引起中國(guó)公眾關(guān)注從去年8月份開(kāi)始。溫家寶總理到中科院無(wú)錫高新微納傳感工程技術(shù)研發(fā)中心考察表示：在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來(lái)，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)。

　　溫家寶總理在11月3日發(fā)表題為《科技引領(lǐng)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要講話》，把物聯(lián)網(wǎng)列為國(guó)家五大信息產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略之一。

　　3月5日，溫家寶總理在“兩會(huì)”政府工作報(bào)告中指出，要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)首次被寫(xiě)進(jìn)政府工作報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)入了國(guó)家層面的視野。據(jù)悉，中國(guó)已經(jīng)規(guī)劃2020年之前投入3.86萬(wàn)億元資金用于物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)。

　　工信部：物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成為2010年我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)確定三大發(fā)展目標(biāo)之一；由工信部和國(guó)標(biāo)委領(lǐng)導(dǎo)，成立物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組；三大電信運(yùn)營(yíng)商、國(guó)家廣電總局等均制定物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃。國(guó)家廣電總局電視網(wǎng)到千家萬(wàn)戶，所以到2012年的時(shí)候，要利用廣電網(wǎng)絡(luò)，家居智能化搞物聯(lián)網(wǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈：2009年可能已突破1000億元產(chǎn)值。2010年產(chǎn)值將超過(guò)2000億元。

　　物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代智能建筑技術(shù)特征

　　當(dāng)前智能建筑技術(shù)現(xiàn)狀，智能建筑包括了20-30個(gè)子系統(tǒng)；子系統(tǒng)分成兩大類：常規(guī)與專業(yè)應(yīng)用；絕大部分常規(guī)類、幾乎全部專業(yè)應(yīng)用類子系統(tǒng)均為網(wǎng)絡(luò)化、IP網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)；建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通等已經(jīng)構(gòu)成ITP/IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的集成融合子系統(tǒng)。一卡通包含很多內(nèi)容，門(mén)禁、消費(fèi)等等很多內(nèi)容，現(xiàn)在融合起來(lái)了，變成一個(gè)集成融合子系統(tǒng)。智能建筑技術(shù)遍及各個(gè)行業(yè)，從傳統(tǒng)“弱點(diǎn)”發(fā)展成“綜合集成系統(tǒng)”；智能建筑技術(shù)遍及數(shù)字城市，是構(gòu)建數(shù)字城市核心技術(shù)之一；智能建筑技術(shù)是構(gòu)建綠色建筑的重要技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范日趨完善。

　　物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能建筑技術(shù)發(fā)展的影響

　　物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能建筑技術(shù)影響無(wú)處不在；設(shè)備經(jīng)過(guò)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遍及大部分子系統(tǒng)；可以說(shuō)：很多子系統(tǒng)已經(jīng)是準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)或已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。什么叫物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)，有三個(gè)方面內(nèi)容，一部分是傳感器聯(lián)網(wǎng)，一部分是互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議棧，一部分是設(shè)備網(wǎng)站?，F(xiàn)在很多子系統(tǒng)可以說(shuō)已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)。例如智能家居、建筑設(shè)備監(jiān)控、安防、一卡通、電子配線架、遠(yuǎn)傳抄表、專業(yè)應(yīng)用等系統(tǒng)。

　　智能建筑設(shè)備傳感器聯(lián)網(wǎng)方式：?jiǎn)蜗?雙向；單路/多路；TCP/IP網(wǎng)、非TCP/IP網(wǎng)；設(shè)備間無(wú)直接互動(dòng)/直接互動(dòng)。簡(jiǎn)單例：遠(yuǎn)傳抄表/一卡通/視頻監(jiān)控等。復(fù)雜例：智能家居/建筑設(shè)備監(jiān)控等。

　　如圖，智能建筑的物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)，家居網(wǎng)連接了家電、安防、窗簾、遠(yuǎn)傳表具。家居網(wǎng)可以是無(wú)線，可以是電力載波，也可以是以太網(wǎng)等等。大部分家居網(wǎng)里可能都不是TCP/IP支持的網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)家居里面必須要有智能家居控制器來(lái)控制這些設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)。每個(gè)家里面有一個(gè)智能家居控制器以后，到小區(qū)里可以通過(guò)以太網(wǎng)跟住戶連接起來(lái)，住戶也可以反饋?zhàn)约杭依镆恍┣闆r。要么就是移動(dòng)通信網(wǎng)，要么就是以太網(wǎng)。

　　什么叫做物聯(lián)網(wǎng)？我們知道物聯(lián)網(wǎng)里面一個(gè)最主要的核心部分是互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在住戶移動(dòng)終端跟物業(yè)里，必須要瀏覽器跟服務(wù)器的訪問(wèn)，如果B/S訪問(wèn)模式必須要有一個(gè)服務(wù)器，服務(wù)器放在家居智能控制器里面，也就是說(shuō)住戶的移動(dòng)終端或者物業(yè)的終端，通過(guò)服務(wù)器就可以訪問(wèn)到家居設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)它們進(jìn)行控制。

　　建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)

　　建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)目前常用三層結(jié)構(gòu)：管理層、控制層、現(xiàn)場(chǎng)總線。設(shè)備經(jīng)傳感器聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是物與物、物與人，多IO、實(shí)時(shí)、面向現(xiàn)場(chǎng)總線。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線有Lonwork/BACnet/Modbus等等，非TCP/IP協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)。形成連接互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的邏輯設(shè)備，構(gòu)建設(shè)備網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)管理和監(jiān)控功能。

　　TridiumSedona架構(gòu)簡(jiǎn)述

　　Tridium公司2009年8月推出的開(kāi)源軟件編程開(kāi)放平臺(tái)。包括Sedona編程語(yǔ)言、工具包、虛擬機(jī)、編譯器、圖形化開(kāi)發(fā)調(diào)試工具等。是控制網(wǎng)成為物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)一種軟件體體系架構(gòu)；目的是把現(xiàn)場(chǎng)總線上的物理設(shè)備形成Sedona設(shè)備；通過(guò)B/S訪問(wèn)模式對(duì)Sedona設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控；目前已成為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我們中國(guó)也有廠家跟Tridium合作以后，要推自己的產(chǎn)品，推物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，用它這樣的東西肯定到物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)去。大家要了解智能建筑的話，不能不去了解TridiumSedona架構(gòu)。

　　云計(jì)算與智能建筑

　　互聯(lián)網(wǎng)，物物相連以后是傳感器聯(lián)網(wǎng)，加上互聯(lián)網(wǎng)等于物聯(lián)網(wǎng)。所以云計(jì)算同樣適合于物聯(lián)網(wǎng)。云計(jì)算，外面講的很多。

　　云計(jì)算在智能建筑里面用的比較多的是建筑群能耗計(jì)量與節(jié)能管理系統(tǒng)，沒(méi)必要每個(gè)樓里面都搞建筑群能耗計(jì)量與節(jié)能管理系統(tǒng)，只要用一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)，把這些統(tǒng)一起來(lái)，形成一個(gè)總的能耗計(jì)量與節(jié)能管理系統(tǒng)。因?yàn)樵朴?jì)算實(shí)際上是互聯(lián)網(wǎng)上一種公共服務(wù)，它是針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，也針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。

　　智能建筑綜合集成、維護(hù)、管理系統(tǒng)。如果我們智能建筑維護(hù)管理都走物聯(lián)網(wǎng)道路的話，我們智能建筑用不到每個(gè)樓里面都搞一套智能建筑維護(hù)管理班子，用一個(gè)云架構(gòu)就可以了，統(tǒng)一管理，非常方便。

　　智能建筑展望

　　智能建筑如果用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)以后，總體結(jié)構(gòu)要發(fā)生變遷。而且用了物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，智能建筑與數(shù)字城市進(jìn)一步融合，自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展大好機(jī)遇。 

　　智能建筑總體結(jié)構(gòu)的變遷，這是一個(gè)樓控系統(tǒng)，中間是建筑設(shè)備網(wǎng)站，左邊是瀏覽器，故障分析、能耗管理、設(shè)備監(jiān)控、物業(yè)管理，通過(guò)建筑設(shè)備網(wǎng)站對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，空調(diào)暖通、給排水、電梯、照明、供配電、能耗計(jì)量。

　　如果要搞集成管理的話，智能建筑搞一個(gè)門(mén)戶網(wǎng)站，對(duì)樓控、安防、一卡通、智能照明等進(jìn)行統(tǒng)一管理。

　　跟數(shù)字城市進(jìn)一步融合，中間是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用協(xié)議，下面是城市里各智能設(shè)備，有家居、樓控、工控、保健、交通等等，都嵌入傳感器設(shè)備，如果都跟互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議相連，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用協(xié)議上面就是B/S訪問(wèn)模式，設(shè)備管理、能耗管理、庫(kù)存管理、生產(chǎn)管理、服務(wù)管理等等，整個(gè)智能建筑跟數(shù)字城市進(jìn)一步融合起來(lái)。

　　據(jù)預(yù)測(cè)，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈在2009年可能已突破100億元產(chǎn)值，2010年產(chǎn)值將超過(guò)2000億元。近幾個(gè)月來(lái)，幾起智能家居的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已推向市場(chǎng)。智能建筑物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該先行，涉及住建部/工信部/公安部/廣電總局等等；但是我們產(chǎn)品/系統(tǒng)結(jié)構(gòu)/維管模式等碰到自主創(chuàng)新大好機(jī)遇。

　　傳感器微芯化，嵌入設(shè)備。傳感器微芯化以后，可以嵌入到各種各樣設(shè)備利以后，慢慢物聯(lián)網(wǎng)就提出來(lái)了，做得很小，很便宜。產(chǎn)品數(shù)字化是基礎(chǔ)。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)實(shí)際上就是數(shù)字化，嵌入到傳感設(shè)備以后，就是產(chǎn)品數(shù)字化技術(shù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化，互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。資源網(wǎng)站化，B/S訪問(wèn)模式。服務(wù)社會(huì)化，發(fā)展公共服務(wù)第三產(chǎn)業(yè)。