陸教授 物聯(lián)網與建筑智能化初探.ppt

1、物聯(lián)網與建筑智能化初探,南京工業(yè)大學建筑智能化研究所所長 江蘇省智能建筑專業(yè)委員會主任 建設部建筑智能化專家委員會專家 衛(wèi)生部中國醫(yī)院建設指南專家 公安部SAC/TC100專家?guī)鞂＜?亞洲智能建筑學會執(zhí)行委員,陸偉良 教授,摘要：,本文從物聯(lián)網時代的到來及對物聯(lián)網幾種概念的提法談起，對物聯(lián)網發(fā)展動態(tài)、物聯(lián)網關鍵技術、物聯(lián)網在建筑智能化中的應用作了探討，最后對物聯(lián)網與建筑智能化的發(fā)展進行了展望。,關鍵詞：,物聯(lián)網 智能建筑 建筑智能化,物聯(lián)網產生時代背景,物聯(lián)網發(fā)展動態(tài),1,2,目 錄,物聯(lián)網關鍵技術,3,物聯(lián)網在建筑智能化中的應用,4,物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展展望,5,物聯(lián)網產生的背景,物聯(lián)網（

2、The Internet Of things）是信息化和工業(yè)化發(fā)展和融合的必然結果；是信息技術和傳感/控制技術兩者融合的產物；是物理基礎設施（例如：光、機、電設備）和IT基礎設施融合一體的架構。,據(jù)IBM的十五年周期定律（信息技術變革） 1965 年大型機 1980 年個人計算機 1995 年互聯(lián)網 2010 年物聯(lián)網,物聯(lián)網是繼互聯(lián)網后的第四代計算模式，它是互聯(lián)網計算模式的進一步發(fā)展。,物聯(lián)網的定義,物聯(lián)網來勢迅猛，前景美好，但概念寬泛，認識迥異，尚無較為準確而貼切的學術定義。,美國MIT的Kevin Ashton 用“Internet of Things”描述把計算機通過網絡連接到真實傳感

3、器網絡的世界（1999） ITU：物聯(lián)網是通過RFID和智能計算等技術實現(xiàn)全世界設備互連的網絡（2005） 百度百科：物聯(lián)網是通過RFID、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡 物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展研究（2010）報告（2010.4.8）：物聯(lián)網是由具有自我標識、感知和智能的物理實體基于通信技術相互連接形成的網絡，這些物理設備可以在無需人工干預的條件下實現(xiàn)協(xié)同和互動，為人們提供智慧和集約的服務 中國物聯(lián)網大會（2010.6.29）：凡是有傳感器和傳感技術而感知物體的特性來按

4、照固定的協(xié)議實現(xiàn)任何時候物與物之間、人和物之間、人與人之間互聯(lián)互通，實現(xiàn)智能化識別定位跟蹤管理的網絡,物聯(lián)網關鍵組成與應用架構,物聯(lián)網產生時代背景,物聯(lián)網發(fā)展動態(tài),1,2,目 錄,物聯(lián)網關鍵技術,3,物聯(lián)網在建筑智能化中的應用,4,物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展展望,5,物聯(lián)網概念的發(fā)展,2009年 2月24日,2009年 8月7日,南京移動,2005年 11月17日,-美國人首次提出物聯(lián)網概念，并提出物聯(lián)網的最初愿景：任何物品(商品)能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。,國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了ITU互聯(lián)網報告2005：物聯(lián)網，報告指出，無所不在的“物聯(lián)網”通信時代即將來臨。,2009年IBM

5、論壇上公布了名為“智慧的地球”的最新策略。 IBM希望“智慧的地球”策略能掀起了“互聯(lián)網”浪潮之后的又一次科技革命。,溫家寶總理在視察中科院無錫微納傳感網工程技術研發(fā)中心時希望加快推進傳感網發(fā)展，盡快建立中國的傳感信息中心。,坂村健,馬克威瑟,比爾蓋茨,奧巴馬,溫家寶,世界主要國家的物聯(lián)網戰(zhàn)略,物聯(lián)網作為新興戰(zhàn)略性產業(yè)引起各國關注,物聯(lián)網產業(yè)是后金融危機時代經濟發(fā)展的接續(xù)產業(yè)和戰(zhàn)略性新興產業(yè)，潛力大、成長快、帶動力強、附加值高。 加快實現(xiàn)傳感網技術突破和產業(yè)發(fā)展，增強經濟可持續(xù)發(fā)展能力和可持續(xù)競爭力，對進一步提升我國國際經濟地位具有重要意義。,物聯(lián)網時代到來,物聯(lián)網發(fā)展概況,1,2,目 錄,物

6、聯(lián)網關鍵技術,3,物聯(lián)網在建筑智能化中的應用,4,物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展展望,5,物聯(lián)網的關鍵技術,新型高速計算,網絡和通信,傳感和識別,物聯(lián)網,傳感器 二維碼/RFID 短距離無線通信 嵌入式智能,下一代互聯(lián)網/IPv6 高速光通信 Wifi/WAPI 3G移動通信 衛(wèi)星通信/定位系統(tǒng),云計算,微型傳感器,AP,家庭網絡,PAN,CDMA 1X/ EVDO 蜂窩網,感知層技術,（1）傳感器網絡技術 該技術將具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過Ad hoc方式連接起來，各節(jié)點能根據(jù)環(huán)境的變化自主地完成網絡自適應組織和信息的傳遞；節(jié)點間多采用多跳方式進行通信，傳感器網絡的信息通過接入網關傳

7、遞到承載網絡。,感知層技術,（2）射頻識別技術 射頻識別（RFID）系統(tǒng)主要包括標簽、閱讀器（含天線）、中間件。RFID是通過電磁耦合原理來實現(xiàn)通信，方式上有主動式、被動式和半主動式。由物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成。RFID現(xiàn)在和移動信息化實現(xiàn)了有機結合，有助于物流、資金流、信息流的三流合一，應用范圍非常廣泛。,網絡層技術,（1）接入網關技術 接入網關完成應用末梢各節(jié)點信息的組網控制和信息匯集，及完成向末梢節(jié)點下發(fā)信息等轉發(fā)功能。由于末梢各節(jié)點的組網和通信協(xié)議往往不同，在相當長的時間里，接入網關還起到私有協(xié)議和標準協(xié)議的轉化功能。,網絡層技術,（2）IPv

8、6技術 IPv6所擁有的地址容量達到2128-1個，是IPv4的約81028倍，基本滿足地球上每個物體都連入互聯(lián)網的需求。同時，IPv6使用更小的路由表，增強了對組播的支持和對流的支持，增加了對自動配置的支持。,網絡層技術,（3）ONS技術 域名解析服務(DNS) 是將一臺計算機定位到因特網的某一具體地點的服務。在物聯(lián)網里，對象名解析服務(ONS)是一個自動的網絡服務系統(tǒng)，提供把一個物體定位到物聯(lián)網的某一具體地點的服務。,應用層技術,（1）情景感知技術 情景感知（Context-aware）技術賦予物聯(lián)網中的物體檢測和感知它所處環(huán)境或狀態(tài)變化的能力。該技術可以幫助各智能系統(tǒng)更好地跟蹤環(huán)境和狀態(tài)

9、變化，以提供優(yōu)化的服務。,物品,物品,物品,信息 處理 系統(tǒng),物品,物品,物品,信息 處理 系統(tǒng),中央信息 處理系統(tǒng),應用層技術,（2）云計算技術 云計算是分布式計算和網格計算的發(fā)展和商業(yè)實現(xiàn)。該技術把分散在各地的高性能計算機用高速網絡連接起來，以web界面接受各地科學工作者提出的計算請求，并將之分配到合適的結點上運行。對于用戶，可以像使用水電一樣地使用隱藏在物聯(lián)網背后的計算和存儲資源，強大而方便。,物聯(lián)網技術與其他技術的關系,物聯(lián)網產生時代背景,物聯(lián)網發(fā)展動態(tài),1,2,目 錄,物聯(lián)網關鍵技術,3,物聯(lián)網在建筑智能化中的應用,4,物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展展望,5,1、在網絡集成中的應用,智能建筑

10、可看作城市信息化的基本單元之一，在智能建筑中集成最新的通信網絡技術是必然趨勢。 第一是網絡寬帶化。為了滿足日益增長的信息應用和集成的需求，建筑通信網絡的寬帶化是必然的，隨著EPON和GPON等光纖到樓、光纖到戶的推進，智能建筑擁有更高的帶寬與物聯(lián)網相連。 第二是無線網絡的普及。包括WLAN、無線傳感網在內的多種無線通信技術將在智能建筑中廣泛部署，并與有線通信相結合，形成覆蓋廣泛和靈活的無線網狀（Mesh）網絡。 第三是控制網的標準化?？刂凭W的標準化和開放性將進一步得到提升?；贗P技術，使用具備開放性和互操作的系統(tǒng)，是智能建筑控制系統(tǒng)的最佳選擇。,2、在智能安防中的應用,社區(qū)、樓宇、家庭等場所

11、是各種設施和安防系統(tǒng)密集分布區(qū)域，小區(qū)、家庭、停車場、倉庫、周界等不同區(qū)域都需要進行監(jiān)控，各種、車輛、人員、視頻、聲音、身份、位置等多種信息也都存在感知的必要性，而現(xiàn)有分散建設的安防系統(tǒng)難以滿足如此復雜的智能化要求?；诂F(xiàn)有的安防系統(tǒng)基礎，大力加強物聯(lián)網平臺建設，促進信息融合和智能化建設，降低建設和運行維護成本，提高安防和管理效率，才能真正實現(xiàn)有效的安防，促進安全、容量和效率整體水平的提升。 防入侵系統(tǒng)是智能安防中的重要應用。典型代表是上海浦東國際機場防入侵系統(tǒng)，鋪設的3萬多個傳感節(jié)點，覆蓋了地面、柵欄和低空探測，能分辨出對象是人還是動物，一旦有人靠近柵欄，系統(tǒng)就會自動發(fā)出善意提醒。如果來者不

12、聽警告，繼續(xù)靠近柵欄，那么第二道防線就會報警。中國電信推出的“平安E家”產品是家庭智能安防的典型產品，通過在家庭中布防紅外、門磁、煙感等傳感器，并部署支持聯(lián)動抓拍的IP視頻攝像頭，可以有效保障家庭的安全,智能安防舉例,遺留檢測,對于遺留物體，在視屏內停滯一定時間，且時間達到預設門限時，則自動發(fā)出告警，并在目標物品的放置位置顯示告警框提醒相關人員注意出現(xiàn)遺留物。,當目標物品被移動且時間達到預設門限，則自動產生告警，并在目標物品原來放置位置顯示告警框提醒相關人員注意物品被移動。實時回傳報警時刻照片，保存觸警時段錄像。,通過對附近攝像頭監(jiān)控區(qū)域的預學習，構筑起與自身三維坐標體系關聯(lián)的對應坐標。當攝像

13、頭發(fā)出越界警情，送達快球管理程序，快球第一時間做出反應，鎖定報警區(qū)域，自動變焦，將目標的細部特征提供給值班人員。,移走檢測,越界跟蹤,唯一具有自我學習功能的綜合性防入侵手段，和現(xiàn)有防入侵手段比較，能對目標實現(xiàn)： 是什么（人、車、動物、拋物識別） 在哪里（區(qū)域定位精度可達到0.3米） 干什么（入侵行為與正常行為區(qū)別） 怎么干（空中拋物與翻越、攀爬與破壞圍欄、地下挖洞等識別） 可廣泛應用于要地警戒：機場防入侵、邊海防封控、警署保衛(wèi)、越獄警戒等,應用指標 環(huán)境適應性：全天候、全天時 分類識別： 人、車、動物、 拋物、噪聲 行為識別： 入侵行為與正常行為 空間識別： 低空、地面、地下 目標跟蹤： 地面

14、目標運動軌跡 定位精度： 分區(qū)定位0.3米 漏警率： 無 誤警率： 1次/周/公里， 視頻聯(lián)動復核后為零,浦東機場傳感器網絡防入侵系統(tǒng),防入侵應用,上海市地方標準重點單位重要部位安全技術防范系統(tǒng)要求 第7部分：城市軌道交通，2007年9月1日起強制實施。國內首個城市軌道安防技術標準。 國家城市軌道交通公共安全標準制定。,上海地鐵耀華路站,城市軌道安全技術防范應用,3、在節(jié)能減排中的應用,中國電信等運營商正在有計劃地推出節(jié)能減排解決方案。運營商在客戶耗電量大的空調設備（如冰水主機、箱型冷氣）加裝控制模塊，透過網絡通訊將空調設備的運轉信息收集至節(jié)能管理統(tǒng)一平臺”進行統(tǒng)計分析，產出空調設施優(yōu)化控制策

15、略，同時使用者可透過平臺進行空調設備操控管理，同時，亦監(jiān)測空調設備每天24小時的運轉狀況，一旦偵測發(fā)現(xiàn)異常，可立即發(fā)出告警通知，以利于管理者維修處理。 在客戶空調系統(tǒng)的負載端設備（例如：FCU、分離式冷氣、空調箱）及外氣引進裝置加裝控制設備，同時于空調環(huán)境內加裝環(huán)境感知組件，來偵測環(huán)境狀況（溫度、濕度、CO2濃度等），透過對環(huán)境狀況的資料搜集與分析，由節(jié)能管理統(tǒng)一平臺自動將空調系統(tǒng)的負載端設備進行自動調控，將空調環(huán)境的溫、濕度及CO2濃度控制在一定范圍下，避免因不當?shù)娜藶榭刂茖е颅h(huán)境過冷或過熱，讓使用者能充分享受一個自動調控且舒適的空調環(huán)境。,建筑能耗動態(tài)監(jiān)測,基于無線傳感網技術的建筑能耗動態(tài)

16、監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸、初步分析、定時定點上傳等基本功能，并具有較強的擴展性。系統(tǒng)還可以實現(xiàn)室內溫濕度的遠程監(jiān)測，分析房間內的實時溫濕度變化，配合節(jié)能運行管理。,系統(tǒng)功能： 耗能數(shù)據(jù)采集 無線內網傳輸 數(shù)據(jù)顯示、統(tǒng)計、分析和預警 報表輸出打印 綜合耗能評價、分析、配置,4、在智能家居中的應用,智能家居主要包括前端控制通信設備、戶內主機、家庭網關、系統(tǒng)平臺及手機客戶端五部分。通過在家庭內安裝智能家居設備，用戶可通過手機客戶端登陸到平臺，將命令經由家庭網關下發(fā)到戶內主機，戶內主機通過有線或無線的方式將信號傳遞至前端控制設備，從而實現(xiàn)遠程操控。 智能家居的應用價值主要在于：

17、一、增加客戶的家庭安全性體驗。比如遠程通過視頻和圖片查看家庭室內情況； 二、提高客戶的家居舒適性和人性化感受。家居環(huán)境由原來的被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交互功能?三、提高客戶在途時間的利用率。比如通過短信指令讓家里熱水器提前啟動，讓電飯煲提前開始煮飯。,系統(tǒng)介紹,拓撲圖,系統(tǒng)介紹,軟硬件環(huán)境,手機控制,面板控制,電話控制,互聯(lián)網控制,個人健康監(jiān)測,平安家居與個人健康傳感網,遠程家居傳感監(jiān)控,提供安全、環(huán)保、健康的家居與個人服務,傳感器網絡與移動通信網結合，提供新的增值業(yè)務或主流業(yè)務,5、在監(jiān)控管理中的應用,通過物聯(lián)網技術實現(xiàn)對事物和作業(yè)的不間斷監(jiān)測、及時響應突發(fā)事

18、件，是物聯(lián)網的另一項重要應用。具有靈敏度高、體積小、易于敷設、對被檢測場無破壞與干擾、抗電磁干擾能力強、能夠進行分布測量等特點的光纖傳感器在建筑智能化中將發(fā)揮越來越大的作用?？梢灶A知結構局部的載荷及狀況。光纖光柵傳感器可以貼在結構的表面或預先埋入結構中，對結構同時進行沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等，以監(jiān)視結構的缺陷情況。另外，多個光纖光柵傳感器可以串接成一個傳感網絡，對結構進行準分布式檢測，可以用計算機對傳感信號進行遠程控制 。,物聯(lián)網產生時代背景,物聯(lián)網發(fā)展動態(tài),1,2,目 錄,物聯(lián)網關鍵技術,3,物聯(lián)網在建筑智能化中的應用,4,物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展展望,5,物聯(lián)網,IoT,建筑智能化

19、,BI,物聯(lián)網與建筑智能化,物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展階段,初級階段,成熟階段,發(fā)展階段,住宅小區(qū) 突破口,十大建筑,數(shù)字城市,物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展 -初級階段,感知社區(qū),感知社區(qū),防盜報警系統(tǒng),智能車輛管理系統(tǒng),電子巡更系統(tǒng),視頻監(jiān)控系統(tǒng),綜合圖文信息系統(tǒng),綜合服務系統(tǒng),公共設備監(jiān)控系統(tǒng),物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展 -初級階段,感知家居,感知家居,家居安防系統(tǒng),燃水氣報警系統(tǒng),視頻對講系統(tǒng),智能家電控制系統(tǒng),智能燈光控制系統(tǒng),物聯(lián)網與建筑智能化發(fā)展 -初級階段,感知生活,感知生活,感知養(yǎng)老服務,感知健康服務,社區(qū)服務管理,社區(qū)便捷服務,安防、電力、交通行業(yè)的中國物聯(lián)網應用位居前列,2010年國內物聯(lián)網主要行業(yè)應用中，安防（安全防護、防入侵、智能家居）、電力、交通3大行業(yè)位居前列。安防行業(yè)的應用遙遙領先，占據(jù)了接近一半的市場份額（43%），規(guī)模接近900億元。其中，智能家居占26%，規(guī)模超過500億元；網絡視頻監(jiān)控市場也是其中一個重要應用領域，占到15%的市場份額。,小結：目前物聯(lián)網應用正處于初級階段，發(fā)展迅速，但存在瓶頸有待解決 ！,安全層面：系統(tǒng)安全、物體安全 標準層面：物聯(lián)網