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物联网:智能建筑中潜藏的智慧中枢

发布时间:2025-01-21 09:17:10

   在现代建筑领域,为塑造智能自动化的居住、商业与办公空间,越来越多的建筑依据智能建筑理念开展设计、建造与改造工作。这一创新变革,很大程度上依托于物联网(IoT)技术。凭借物联网强大的系统连接能力,大量数据得以收集,为建筑管理的科学决策提供有力支撑。借助物联网与云技术,建筑系统得以高效管理与精准控制,实现了效率提升、安全增强、可持续性发展以及成本节约等多重目标 。

物联网是智能建筑的隐藏大脑


   智能建筑在当下世界愈发凸显其重要性,原因主要体现在以下几个方面:


   一方面,建筑物能耗巨大,是全球碳排放的重要来源。据国际能源署数据显示,建筑物的能源消耗占全球总量的 30%,在全球与能源及工艺相关的二氧化碳排放量中,约占三分之一。智能建筑通过优化能源使用、积极采用可再生能源,能够有效降低对环境的负面影响 。


   另一方面,居住者的舒适与健康状况,对其工作效率和身心健康至关重要。智能建筑可自动调节室内温度、湿度、照明以及空气质量,营造舒适且健康的室内环境。同时,借助智能监控与门禁系统,大幅提升建筑安全性。


   若要让建筑具备 “智能” 属性,就需要构建一套完整的系统,涵盖传感器、网关等集成硬件,通过实时数据传输、双向通信以及自动化功能,赋予建筑智能化运作能力。


   回顾智能建筑的发展历程,第一代主要聚焦于基础设施的高效管理;随着物联网设备与相关技术的兴起,第二代智能建筑为居住者和业主带来了更多便捷体验;而如今,由物联网平台驱动的第三代智能建筑,正将建筑转变为反应灵敏、高度自动化、绿色可持续且注重健康的生态系统。


   深入探究物联网在智能建筑中的作用,将物联网设备与人工智能(AI)算法深度融合,能够达成前所未有的控制与自动化水平。分布于建筑各处的传感器,实时采集温度、湿度、人员 occupancy 以及光照强度等数据。随后,人工智能算法对这些数据进行深度分析,据此做出科学决策,精准调控建筑系统,以契合能源效率目标与居住者需求。例如,在无人房间自动调暗或关闭照明,暖通空调系统依据室内人数与室外天气状况实时调节温度。


   物联网为智能建筑各类服务搭建起统一的管理框架,极大简化了管理流程,实现了更高效的协调响应。物联网设备种类繁多,包含能收集数据并安全传输至中央网络的智能传感器、用于环境控制的自动化装置、诸如自动门锁和徽章阅读器等安全相关设备。如此一来,所构建的传感器网络宛如建筑的 “神经系统”。那么,打造这一 “神经系统” 需要哪些步骤呢?要使建筑成为物联网智能建筑,必须着重考量以下关键且相互作用、通信的组件:


   实时数据分析是智能建筑的核心要素。通过传感器及其他设备在建筑内广泛收集的原始数据,能够助力设施管理人员和决策者快速洞悉用户行为、识别潜在模式并预测可能存在的威胁,从而为制定行动方案提供关键依据。


   无线通信技术的发展,是推动建筑智能化的关键力量。它以相对简便且成本低廉的方式,实现了实时协作与数据共享,让建筑各系统间的互联互通成为可能。


   简单易用的用户界面,能帮助人们轻松理解复杂或海量的数据。智能建筑解决方案通常配备中央数据收集、分析、报告与管理仪表板,以直观且可操作的形式呈现信息。更先进的是,物联网智能建筑软件还能依据个人用户行为进行个性化设置,进一步提升用户体验,并提供手动调整的便捷途径。


   智能建筑中,物联网的应用场景极为广泛:


  • 智能 HVAC 系统:涵盖控制器以及智能外围设备,可实现对单个设备或房间的精准控制。HVAC 系统的组件还能独立部署,如打造独立的智能供暖或通风系统。

  • 建筑安全与安保:包括智能联网的安保警报与火灾警报系统,以及企业用于安保监控的联网摄像机。

  • 门禁控制:能够实时监测门窗开合状态,及时发现零售环境中的橱窗破损事件,还配备一系列基于振动监测的运动传感器。

  • 建筑照明:可实现对建筑内外照明系统的全方位监控与调控。

  • 空气质量监测:实时监测一氧化碳、二氧化碳浓度、湿度水平以及各类污染物,如有害化学物质、颗粒物等。

  • 楼宇自动化:借助控制器和外围设备(如监控设备、受控设备或执行器),实现更广泛的自动化功能,例如窗帘的智能控制。

  • 管道系统监测:实时监控水流与储水量,既能及时发现泄漏以防止洪水灾害,又能预防热水管道中军团菌滋生。

  • 特定资源监控:对电梯、停车位、可再生发电资产等特定建筑资源进行实时监测,还可监测单个资产或机器的电力消耗。

  • 共用卫生间监测:对共用卫生间的肥皂分配器等设备进行监测,在供应不足时及时发出警报。


   物联网技术为智能建筑带来诸多显著优势:


  1. 提升能源效率与可持续性:智能建筑通过优化运营流程、利用可再生能源,能够显著降低能源消耗与成本。据美国能源效率经济委员会研究表明,相较于传统建筑,智能建筑的能源成本可节省 15 - 30%。

  2. 降低维护成本:借助预测性维护技术,智能建筑能在问题演变为重大故障前及时检测并修复,有效降低维护成本,延长建筑资产使用寿命。

  3. 优化空间利用:利用智能摄像头和运动传感器,可在仪表板或移动应用上实时展示会议室、办公桌或停车位的使用情况,提升空间利用率。

  4. 增强安全性与舒适度:智能建筑通过智能监控和门禁系统,实时检测并应对安全威胁,依据用户权限精准控制对不同区域的访问,同时营造舒适的室内环境。

  5. 提升居住者幸福感:建筑物业主可受益于维护良好的建筑环境,智能建筑通过调节室内环境参数,还能提供昼夜节律照明等功能,模拟自然光,提升居住者的幸福感。

  6. 为设施经理提供丰富信息:设施经理可获取大量与建筑物状况相关的信息,包括出入门状态、资产设备状况、消防系统状态等,便于高效管理。


   展望未来,随着 5G 网络的普及以及更复杂先进的物联网应用不断涌现,智能建筑物联网领域将迎来蓬勃发展。伴随物联网市场的逐步成熟,监管的重要性日益凸显,这将确保设备与系统的质量、兼容性和安全性。鉴于智能建筑广泛的应用范围和显著优势,其解决方案能够使众多利益相关者受益,包括业主、房东、设施经理、服务提供商以及建筑居住者等。甚至保险公司也能借助物联网智能建筑解决方案,帮助客户降低风险,减轻不良事件影响 。


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