2014年12月11日，第十五屆中國國際建筑智能化峰會廣州站的活動在廣州東方賓館舉行。本屆峰會廣州站分為A、B兩場，A場主題為“智能建筑技術趨勢論壇”，將由著名專家、知名品牌分別圍繞現今的智能建筑創(chuàng)新技術與應用作精彩演講，同時一起展望智能建筑新趨勢與發(fā)展前景。
以下是華南理工大學建筑設計研究院教授耿望陽先生演講實錄：
華南理工大學建筑設計研究院教授 耿望陽
耿望陽：各位來賓，大家好!
我是華南理工建筑設計研究院的，今天給大家講一下基于物聯網的智能建筑技術展望。物聯網講了很多年，這個事情怎么落地，都是大家在探討的一個話題。剛才講的云計算，要做數據中心，做超算中心，做探測，做標簽，還有其他很多的探測手段，上級在物聯網的概念里，對我們智能建筑到底有什么影響?對我們目前這些系統有什么樣的影響，這個我覺得到目前為止還沒有可以落地的東西，都是停留在探討上去做，所以我今天也想來探討一下這個問題。
第一，物聯網的定義，物聯網顧名思義就是連接物品的網絡，它的目的就是構建一個實現全球物品信息實時共享的實物互聯網，它強調是實時共享，不是事后分享，是全球物品信息，這些信息包含了什么內容?實際上要做的事情就是讓你所關注的事物，在任何地方、任何時候都能被你所監(jiān)控，你想要馬上能到你的手上來，而不是再去通過調研，通過考察才能了解它的信息，所以這里強調的是一個實時共享的一個實物互聯網。對這個定義有多種解釋，首先有一個IOT，按照國際電信聯盟的定義，他講是物聯網主要解決物品與物品，人與物品，人與人之間的互連，這是現在講得比較多的一個詞。第二個是M2M，這是諾基亞提出來的，提出時間都是在2012年前后提出這個概念。諾基亞提出說是使設備、系統間的連接。
從互聯網到物聯網的變化，首先是物聯網，互聯網是解決人和人之間的聯系，物聯網解決的是機器和機器之間的對話，當然這里面還會出現人與機器之間的對話。因此說到物聯網這個階段，實際上是從互聯網發(fā)展過來的，這是一個基礎。我們現在的技術來談這個物聯網的時候，應該是不能離開互聯網的基礎，廣義的M2M包括三種主要通信方式，一是人對機器，主要完成用戶向機器發(fā)送調節(jié)參數、控制命令，并由機器解釋執(zhí)行，實現遙控或遠程監(jiān)控等功能，這是人和機器之間的對話。二是機器對人，他是要向用戶自動上報，通知消息或播放媒體流，比如說遠程監(jiān)控、監(jiān)聽、流量、遠程報警等等。三是機器對機器，主要是用于機器間的自動化通訊和數據之間的交換，比如說自動測量、控制，數據采集與傳輸、狀態(tài)跟蹤，這是它的三個主要目的。
我們來看一下物聯網，這里面包含幾個要素，首先‘物’這怎么定義?物要滿足以下提出才能被納入物聯網的范圍，需要具備什么樣的條件，要有相應信息的接收器，要發(fā)信息給他，還要有接收器，要有數據傳授通路，要有一定的存儲功能，要有CPU，它肯定有一些運算的東西。要有操作系統，安卓也是一個操作系統，要有專門的應用程序，數據采集、存儲、上傳。要有數據發(fā)送器，要遵循物聯網的通信協議，在世界網絡中有可能被識別的唯一編號。所以這個物要聯上來，必須具備這幾個特性才能連上來，這九個部分是必不可少的。所以我們看一下，這個物體是不是智能的東西，可以接到物聯網上來，看它是否具備這九條標準。
以后我們對智能設備的判定，它是不是智能設備，那要看智能是不是能提供九個要素，就像現在做智能建筑一樣，比如說5A的。同樣我們做智能網也是有標準的，不能被忽悠了，很多現在都是忽悠，我這個也是智能，那個也是智能，但是里面很多東西是沒有的，所以有一些功能的具備還是不能完成所需要的功能。
首先網的要求，第一個就是功能必須強大，必須可靠，如果不可靠，數據傳了老是丟，那這個網是沒有意義的，所以功能必須強大，必須有效的傳輸流量，提供冗余和故障快速恢復功能?？煽恳ㄟ^什么解決，通過冗余解決，通過故障快速恢復解決，我曾經有一個項目，那個系統的設備過一段時間掉線了，掉線后就希望連不上了，那怎么辦?到現場去再重啟一下連上了。你要去現場重啟，如果是物聯網怎么去重啟?所以這種故障的快速恢復這是它必須要具備的功能。當然冗余也是，所以這一套網的要求必須要滿足這些條件，就是功能強大和可靠，用什么來判斷，就是看這個網有沒有冗余的功能，有沒有故障快速恢復的功能，如果有，我認為這一張網是可靠的、合格的。
下面我們看一下網的類型，目前智能化系統的網絡結構，主要包括三種，我們講的第一個是現場總線結構，十年前現場總線條一是統治控制的，包括監(jiān)控，也有控制線對它進行控制，變焦或者是拉近、推遠，都是通過控制實現的。現場總線從工業(yè)控制衍生引到樓控系統中，目前這是主流。
現場總線+以太網結構，兩層結構，一般以太網結構是管理層，比如說我的服務器、存儲、工作站和下面的設備之間的連接，是通過以太網完成的。第二是總線，一般現在有幾年了，大家有四五年時間，也慢慢變成主流。第三個就是全網絡架構，所有的設備都是通過以太網連上的，這是全網的架構，目前能做到這一點的廠家還是非常少，所以剛才我們講的物聯網定義的時候就講，必須是基于以太網的結構上，才是物聯網，走總線結構是非常原始、初級的網絡體系。
隨著以太網技術的發(fā)展，智能化系統也在逐步形成。我們看看這個現狀，對建筑智能化來說，建筑智能化網絡體系包含了兩方面，第一個是通訊方式，有兩種形態(tài)，一種是無線的形態(tài)，包括了WIFI，包括了ZigBee、3G、4G、藍牙、GPRS，還有有線通信，一個是現場總線的，同軸電纜、現場總線兩種形態(tài)，所以這是它的通信方式，為為兩種。
通訊方式是它的物理方面，通訊協議是網上對話的機制，通訊協議也包括兩種，第一種指的是自動控制領域各種控制協議，現在用得比較多的Modbus、C-bus、DALI等，這都屬于自動控制領域。第二個是屬于IT領域，所以一個是從對話機制來講，需要有通信協議作為支持，從連接關系上、物理關系上，要有一個連接方式，通過什么方式連接，這是我們所需要做的，所要具備的兩個條件。就目前智能化系統的現狀來講，智能化現在存在著多種現場總線并存，多種通信協議并存，互不兼容，所以我們一講智能化系統，20幾個子系統，有時候達到30多個子系統，每一個子系統采用的協議，一般都不一樣。BA就有很多，還有很多私有協議，在這里面多種總線并存，多種協議并存，這就是一種異構系統。這樣就造成了不同業(yè)務之間的信息互通與信息共享，形成網絡信息孤島的局面?；谶@樣的現狀分析，我們要同構化，物聯網要在以太網的平臺上，基于互聯網的平臺上做一些事情，我就要把它做成同構化，不能異構化。同構化我們在智能建筑系統里，用集成實現同構?，F在我們如果能把這張網基于以太網構建的話，我們就可以解決這種信息孤島的問題，我們現在把以太網做在管理層，如果下沉，沉到社會層，就可以解決異構的問題，設備之間的對話就可以實現了，過去是不行的，比如說智能照明設備和BA系統設備之間可以對話嗎?可以，它必須要通過組機反過來才能夠實現設備之間的信息交互，所以這個如果萬一這個上層結構、通訊總線出現問題，對話就不安全了。剛才講的第一個問題冗余沒有，因為總線結構，做冗余基本上不是這么做的，除此以外其他的系統很少有做冗余的。所以沒有冗余的話，這種機制，這種放在機制就建立不起來。所以建立了以太網，一旦選擇了以太網，基于以太網產品后，使用者就不需要擔心受限于產品制造商專屬的網絡與協議架構，這樣一來，進入同一個網絡，始終不同形態(tài)的設備可以非常容易的接在一起，可以簡化使用者的日常工作，這是目前的一個現狀。
我們來看看網絡，第一個BA系統，過去BA系統分為暖通、給排水、照明等等，基本上由BA系統統網，所有都在這下面完成這個工作。隨著分工細化，逐漸BA系統分為LonWorks為、BACnet。定理監(jiān)控系統、智能照明系統、能源管理系統，所以把BA系統分為四個子系統，有時候更多，這四個子系統又走的不同的現場總線，把本身完整的系統分割了，造成了之間的互通帶來的困難，這是它的一個分化情況。
這些系統基本上都是各個生產廠家基于不同的現場總線和通訊協議構建，不具有互換性，每部署一種功能，就意味這需要新搭建一個通訊平臺，不同系統之間的設備交換信息，必須經過上位機跨平臺才能實現，實現這些總線的兼容性和互操作非常麻煩，限制了用戶使用需求的擴展、升級、維修和更換。
我們對空間的設備管理，比如說這樣一個會場，服務同一區(qū)域的設備有很多，包括煙感、照明、濕度、溫度，可能還有安防的，門禁，視頻監(jiān)控、防盜報警這些系統，一個區(qū)域里的設備很多，但是都立足于不同的子系統，這些子系統之間，如果一旦不通，數據共享就實現不了，要做什么聯動也是不可能的。我們希望看看服務于這個系統的區(qū)域設備，到底有多少種?他們需要進行信息交互或者是聯動控制的要求有多少種，我們可不可以不通過上位機就在本地能實現互相的信息交互和控制，這樣的話就解決了物與物之間的對話。
首先我們看在剛才我所講的環(huán)境參數要展開，還有人機交付界面有很多種，安全設備有門禁、傳感器、探頭、煙感、攝像機，對空調有VAV、VRV、風機監(jiān)管。還有建筑能耗，電量、水量、冷量。辦公設備，插座、打印機、飲水機、電腦。這是交換統一實現信息交互，統一進行一些相關的計算，我們講的是分布計算、分布存儲，就是剛才講的物的定義里講到了存儲和計算。如果能夠做到這一點，就可以解決剛才所定義的物聯網，對物的定義和網的定義可以做到。
我們再看網絡結構，我們建立這一張網一定和IT有關系，不可能是我們自己專業(yè)解決的問題，網絡拓撲，這是一張新型的網絡拓撲結構，核心層、匯聚層、接入層，有單線的，有新型的。這也是一種新型的拓撲結構，剛才是沒有冗余的，這個有冗余的，做網一定要做冗余，否則這張網不安全、不可靠。這種三層結構，核心匯聚所做的，可靠性提高了。這是兩層結構，從核心到接入，比剛才那個可靠性又提高了一些，一旦接入哪一條鏈路斷了，接入不了。剛才講的新型結構的三種來說，最可靠的一定是這一層，一定從核心到接入，全網是做運營的，這是最好的一種安全性問題。
第二種結構是環(huán)網，目前用在工業(yè)上，甚至有光纖的雙環(huán)網結構，這是單的環(huán)網結構，100兆的光纖，這也是冗余的結構，任一條芯斷了后，可以從另外一邊連通上，所以它的可靠性也是比較高的。如果我們做了雙環(huán)網結構就不用了，可靠性提高了一倍。剛才講了兩種，一種是新型結構，一種是環(huán)型結構。
這是環(huán)網技術，現在有二層環(huán)網技術，跟過去的結構不太一樣，傳統的環(huán)網技術，MSTP、RRPP等，最近出了一些新的環(huán)網技術，包括SPB的結構，還有最短路徑橋接法，這種可靠性非常高。這是一個數據中心二層次環(huán)網結構，我們在這個機位里放一交換機，現在數據中心基本上開始了很多的結構，這種結構在每一個柜的交換機做一個節(jié)點，是透明的，只負責解決路由和交換。節(jié)點之間可以通過40G、80G、或120G端口互聯。這是一個展開的圖，現在講數據中心的結構基本上是這樣的結構，每一個節(jié)點和相鄰結構之間是120G的連接。任何一個節(jié)點出現故障，可以通過其他的節(jié)點溝通，所以這個就提供了一個網絡的可靠性。
我們來看一看，這個對我們有什么影響，首先這個網可以很方便的進行擴展，這是向上擴展，這是一個云的架構，云的架構就是根據需要可以不斷的擴展，這種結構具備了擴展能力。所有的服務器，接在這個節(jié)點上，就組成了云的體系，其中我們把這個節(jié)點的形式叫云交換體系，這是云存儲，磁盤貞烈，接在每一個節(jié)點上，任何一個節(jié)但都可以接，服務器接到每一個節(jié)點上，我們叫云計算的結構，這是IT里數據中心的應用。一個房間，我們把它看成一個節(jié)點，就是一堆服務器，來替換所有的服務器。加一個工作站進行管理，把每一個節(jié)點放在每一個房間，節(jié)點負責接這個房間的所有設備，通過有線的互聯解決互聯的問題，通過無線的方式解決智能設備的接入問題，最后形成的一個架構，就是這么一個架構，一個感知層可以把所有的智能設備，通過有線或者無線網絡接進來。無線網絡就是WIFI，無線局域網，這是一種比較大規(guī)模的低功耗、低成本的架構，現在基本上很多系統都在向這方面走，加上以太網的結構解決互聯的問題。
第二層結構是網絡層和計算層，在網絡層和計算層里，解決連接問題、計算問題，截點中具備路由交換和計算功能，可以進行分析和數據處理，比如說我每一個節(jié)點上，我只要有一個節(jié)點發(fā)起一個請求，我要統計整個建筑的能耗，每個節(jié)點先把自己這個房間的能耗統計出來，然后我可以進行匯集，可以很快的算出整個建筑的板塊。剛才講的二層管網，還有無線接入的問題，一個是以太網，一個WIFI，已經用到802.11ac了，今后的發(fā)展應該是基于這樣一種模式，以太網+WIFI+ZigBee的方式。
謝謝，我就講這么多。
