物联网技术在建筑电气中的应用探讨

【摘要】物联网技术的发展，为建筑实现智能化、信息化、自动化提供了新的解决方案，对推进当前智能建筑意义重大。通过对基于物联网技术的智能电网、能效管理、智能家居、消防及安防系统的应用分析，提出了物联网技术在建筑电气中的发展前景。

【关键词】物联网技术；智能建筑；建筑电气；自动化

物联网是在互联网的基础上发展的网络，但其连接范围远远大于互联网，它扩大连接到物品，实现物物（也包括人）相连，形成一个连接万亿个物品（设备）和数亿人的无比庞大的数据库。物联网的发展对于智能建筑行业来讲，是一个重要的发展机遇。随着建筑工程的发展和功能的日趋复杂，对其结构、机电系统设计也提出了更高的要求，尤其是如何保障该类机电系统的安全可靠运行一直以来是该类建筑设计的难点。智能电网技术的出现为提高该类建筑电力系统的可靠运行提供了强有力的保障。

1.基于物联网的智能电网

智能电网是最近兴起的研究热点，也是未来电网发展的重要方向。智能电网是以发电设备、变压器、各类电压等级的输配电线路、配电设备及保护装置等传统的物理电网为基础，通过现代先进的传感测量技术、通信技术、计算机技术和控制技术等与物理电网的高度集成化，使电网更加安全、高效与环保，具有可靠性、自愈性、兼容性、经济性、集成性、优化性等特征。智能电网的实现需要通过终端传感器进行大量的信息采集并通过通信网络上传，实现电网运行和控制的信息化与智能化。智能电网可视为物联网技术在电气领域的应用。现有对智能电网的研究大都集中在电力系统一侧，站在电网公司的角度来考虑问题，较少关注用户端也就是建筑电气领域。智能电网的发展和完善离不开用电端的配合，发电的目的是用来改善人们的生活，因此，应该将智能电网技术向用户端延伸，更多地考虑用户用电的需求。智能电网能够充分满足用户对电力使用的需求，同时优化资源配置，确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，满足环保约束，保证电能质量，适应电力市场化发展等，从而实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

传统的用电设备故障诊断方法一般需要确定精确的解析模型，在模型未知或描述不精确的情况下是不能得到准确的故障诊断结果的，而在建筑用电设备物联网环境下，机理建模更加困难，但物联网技术使得设备状态与信息以及环境参数等海量数据的获取与共享成为可能，从而有大量的数据可供利用、发掘，从中发现规律，实现故障诊断的目的。基于数据的故障诊断方法是在建筑用电设备物联网环境下，对系统获取的数据进行分析处理，在不知系统精确解析模型的情况下实现故障诊断功能。利用数据库中存储的海量信息，提取特征数据，对数据进行处理、比较和分析，依据实时数据是否超出正常值进行判断，确定故障类型、程度和产生故障的原因，并根据判断的结果确定必要的对策，对其进行调整。主要包括以下步骤：

状态监测：利用数据库中存储的通过传感器采集的用电设备的各种信息，将特征信号提取出来，而将无用信号和干扰信号排除。

分析诊断：根据数据库中的反映设备状态的征兆或特征参数的变化情况进行分析，制定规则，依据特征参数的实时数据值是否超出正常取值范围进行判定，进而得到诊断决策，判断故障的存在、性质、原因、严重程度以及发展趋势。

治理预防：根据分析诊断得出的结论，通过软件编程在监测界面发出报警信号，并对设备进行重点监测和巡回监测。

2.物联网在能效管理中的应用

将物联网技术引入到宏观层面的建筑能耗管理中来，搭建有线和无线相结合的网络，底层运用现场传感器及设备，上层使用托管的云计算服务，用云计算的强大能力，可轻松实现基于Web服务的远程管理。利用物联网技术，将能耗数据汇集到建筑能源管理数据中心，由数据中心进行数据分析、处理，从而提供更高级的数据应用服务，进而对建筑群能耗进行综合统筹管理，解决了传统建筑能耗管理存在的问题。对于能源管理效果而言，建立以物联网数据中心为核心的信息系统，是解决建筑运行能耗管理问题的关键。在此基础上，将有利于建立专家系统，为提升现代化管理水平打下基础；全面和深入的数据挖掘，为未来规划和决策提供依据；与其他信息系统相结合，发挥数据聚合的作用，提高管理能力和效率。建立以物联网数据中心为核心的物联网信息系统，将完全改变传统管理模式，以新的数据中心为切入点实现物联网信息化服务，成为中国物联网产业发展的新方向，为可持续发展及低碳经济创造新模式。

3.基于物联网的智能家居

智能家居是通过计算机技术、布线技术、网络通信技术将家庭中零碎的、无序的子系统组织在一起，通过网络化技术对家居环境进行管理和控制。但是目前大多数智能家居产品采用有线通信方式，存在布线麻烦、安装困难等缺点。随着新一代信息技术物联网技术的兴起，可以将物联网技术融入智能家居系统，解决了传统智能家居系统的弊端。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。物联网技术的发展为智能家居的实现提供了更加方便的方案。通过物联网技术将家庭的各种设备进行互联，以实现设备与设备，设备与人之间的交流。例如当传感器检测到有天然气泄露，通过无线网络将信息告知天然气阀门控制器，同时动作实现阀门关闭。当家中有火灾发生时，探测器会及时将这一信息上传给物业管理中心以便及时排除险情，并通过短信告知用户。物联网技术将会给智能家居系统带来越来越多的变化。

4.基于物联网的消防系统

现有消防系统还停留在传统型的区域报警系统和集中报警系统，大多为多线制和总线制连接方式，即探测器、报警器、控制器之间是采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接，其系统安装成本约占设备成本的30%～70%施工复杂，系统扩展性能差，自成体系，自我封闭，线路易老化或遭到腐蚀，抗干扰能力差，误报警率高。大多数火灾自动报警系统以感温、感烟探测为主，存在比较突出的迟报、误报、漏报、损毁等现象，往往达不到系统的设计要求，这些都是制约着火灾自动报警系统发展的障碍。在火灾自动报警系统中采用物联网技术，可以更加快速、准确地探测火灾的发生，提高了火灾报警的准确率。火灾报警信息通过物联网系统传递，不仅缩短了报警时间，而且便于系统的扩展和维护。

5.基于物联网的安防系统

传统安防系统的监控具有局限性，无法实现智能家居中的远程监控。传统布线方式总线故障会导致这条总线上所有设备瘫痪，可靠性不高。在安防系统中应用物联网技术可以有效的解决这些问题。无线传感器网络技术应用于安防系统布线可以有效地节约材料，给设计、施工和维护带来了很大的方便。比如人、车出入口控制：通过射频识别、一卡通读卡器、生物特征、密码、门磁等进行出入户控制，提高车辆、人员出入的方便性和安全性；安防监控：进行红外、视频监控，实现三防，并通过局域网或互联网连接自动报警系统，物业或住户可通过电脑或移动终端进行远程监控物联网技术将相对独立的安防网络跟互联网连接，用户可以通过各种终端设备，例如个人电脑或者移动手机来进行远程监控及获得异常情况的报警信息。

6.结束语

随着物联网技术在建筑电气中的广泛应用，逐渐地也暴露出了一些安全漏洞，比如用户信息泄露等，但物联网为建筑电气实现智能化、网络化提供了更有效的解决方案。相信随着物联网技术的快速发展，物联网将会在建筑电气领域得到更加广泛的应用。

参考文献

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