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(shù)趨勢論壇”，將由著名專家、知名品牌分別圍繞現(xiàn)今的智能建筑創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)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(xué)建筑設(shè)計研究院教授耿望陽先生演講實錄：
華南理工大學(xué)建筑設(shè)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(shè)計研究院的，今天給大家講一下基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑技術(shù)展望。物聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)中心，做超算中心，做探測，做標(biāo)簽，還有其他很多的探測手段，上級在物聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)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(lián)網(wǎng)的定義，物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是連接物品的網(wǎng)絡(luò)，它的目的就是構(gòu)建一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)，它強(qiáng)調(diào)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(nèi)容?實際上要做的事情就是讓你所關(guān)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(diào)研，通過考察才能了解它的信息，所以這里強(qiáng)調(diào)的是一個實時共享的一個實物互聯(lián)網(wǎng)。對這個定義有多種解釋，首先有一個IOT，按照國際電信聯(lián)盟的定義，他講是物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品與物品，人與物品，人與人之間的互連，這是現(xiàn)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(shè)備、系統(tǒng)間的連接。
從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的變化，首先是物聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)是解決人和人之間的聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)解決的是機(jī)器和機(jī)器之間的對話，當(dāng)然這里面還會出現(xiàn)人與機(jī)器之間的對話。因此說到物聯(lián)網(wǎng)這個階段，實際上是從互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過來的，這是一個基礎(chǔ)。我們現(xiàn)在的技術(shù)來談這個物聯(lián)網(wǎng)的時候，應(yīng)該是不能離開互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，廣義的M2M包括三種主要通信方式，一是人對機(jī)器，主要完成用戶向機(jī)器發(fā)送調(diào)節(jié)參數(shù)、控制命令，并由機(jī)器解釋執(zhí)行，實現(xiàn)遙控或遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，這是人和機(jī)器之間的對話。二是機(jī)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(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)聽、流量、遠(yuǎn)程報警等等。三是機(jī)器對機(jī)器，主要是用于機(jī)器間的自動化通訊和數(shù)據(jù)之間的交換，比如說自動測量、控制，數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)，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(lián)網(wǎng)的范圍，需要具備什么樣的條件，要有相應(yīng)信息的接收器，要發(fā)信息給他，還要有接收器，要有數(shù)據(jù)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(tǒng)，安卓也是一個操作系統(tǒng)，要有專門的應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)采集、存儲、上傳。要有數(shù)據(jù)發(fā)送器，要遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議，在世界網(wǎng)絡(luò)中有可能被識別的唯一編號。所以這個物要聯(lián)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(lián)網(wǎng)上來，看它是否具備這九條標(biāo)準(zhǔn)。
以后我們對智能設(shè)備的判定，它是不是智能設(shè)備，那要看智能是不是能提供九個要素，就像現(xiàn)在做智能建筑一樣，比如說5A的。同樣我們做智能網(wǎng)也是有標(biāo)準(zhǔn)的，不能被忽悠了，很多現(xiàn)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(wǎng)的要求，第一個就是功能必須強(qiáng)大，必須可靠，如果不可靠，數(shù)據(jù)傳了老是丟，那這個網(wǎng)是沒有意義的，所以功能必須強(qiáng)大，必須有效的傳輸流量，提供冗余和故障快速恢復(fù)功能?？煽恳ㄟ^什么解決，通過冗余解決，通過故障快速恢復(fù)解決，我曾經(jīng)有一個項目，那個系統(tǒng)的設(shè)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(xiàn)場去再重啟一下連上了。你要去現(xiàn)場重啟，如果是物聯(lián)網(wǎng)怎么去重啟?所以這種故障的快速恢復(fù)這是它必須要具備的功能。當(dāng)然冗余也是，所以這一套網(wǎng)的要求必須要滿足這些條件，就是功能強(qiáng)大和可靠，用什么來判斷，就是看這個網(wǎng)有沒有冗余的功能，有沒有故障快速恢復(fù)的功能，如果有，我認(rèn)為這一張網(wǎng)是可靠的、合格的。
下面我們看一下網(wǎng)的類型，目前智能化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要包括三種，我們講的第一個是現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，十年前現(xiàn)場總線條一是統(tǒng)治控制的，包括監(jiān)控，也有控制線對它進(jìn)行控制，變焦或者是拉近、推遠(yuǎn)，都是通過控制實現(xiàn)的。現(xiàn)場總線從工業(yè)控制衍生引到樓控系統(tǒng)中，目前這是主流。
現(xiàn)場總線+以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，兩層結(jié)構(gòu)，一般以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)是管理層，比如說我的服務(wù)器、存儲、工作站和下面的設(shè)備之間的連接，是通過以太網(wǎng)完成的。第二是總線，一般現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所有的設(shè)備都是通過以太網(wǎng)連上的，這是全網(wǎng)的架構(gòu)，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(lián)網(wǎng)定義的時候就講，必須是基于以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)上，才是物聯(lián)網(wǎng)，走總線結(jié)構(gòu)是非常原始、初級的網(wǎng)絡(luò)體系。
隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能化系統(tǒng)也在逐步形成。我們看看這個現(xiàn)狀，對建筑智能化來說，建筑智能化網(wǎng)絡(luò)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(lán)牙、GPRS，還有有線通信，一個是現(xiàn)場總線的，同軸電纜、現(xiàn)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(xié)議是網(wǎng)上對話的機(jī)制，通訊協(xié)議也包括兩種，第一種指的是自動控制領(lǐng)域各種控制協(xié)議，現(xiàn)在用得比較多的Modbus、C-bus、DALI等，這都屬于自動控制領(lǐng)域。第二個是屬于IT領(lǐng)域，所以一個是從對話機(jī)制來講，需要有通信協(xié)議作為支持，從連接關(guān)系上、物理關(guān)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(tǒng)的現(xiàn)狀來講，智能化現(xiàn)在存在著多種現(xiàn)場總線并存，多種通信協(xié)議并存，互不兼容，所以我們一講智能化系統(tǒng)，20幾個子系統(tǒng)，有時候達(dá)到30多個子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)采用的協(xié)議，一般都不一樣。BA就有很多，還有很多私有協(xié)議，在這里面多種總線并存，多種協(xié)議并存，這就是一種異構(gòu)系統(tǒng)。這樣就造成了不同業(yè)務(wù)之間的信息互通與信息共享，形成網(wǎng)絡(luò)信息孤島的局面?；谶@樣的現(xiàn)狀分析，我們要同構(gòu)化，物聯(lián)網(wǎng)要在以太網(wǎng)的平臺上，基于互聯(lián)網(wǎng)的平臺上做一些事情，我就要把它做成同構(gòu)化，不能異構(gòu)化。同構(gòu)化我們在智能建筑系統(tǒng)里，用集成實現(xiàn)同構(gòu)?，F(xiàn)在我們?nèi)绻馨堰@張網(wǎng)基于以太網(wǎng)構(gòu)建的話，我們就可以解決這種信息孤島的問題，我們現(xiàn)在把以太網(wǎng)做在管理層，如果下沉，沉到社會層，就可以解決異構(gòu)的問題，設(shè)備之間的對話就可以實現(xiàn)了，過去是不行的，比如說智能照明設(shè)備和BA系統(tǒng)設(shè)備之間可以對話嗎?可以，它必須要通過組機(jī)反過來才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的信息交互，所以這個如果萬一這個上層結(jié)構(gòu)、通訊總線出現(xiàn)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(jié)構(gòu)，做冗余基本上不是這么做的，除此以外其他的系統(tǒng)很少有做冗余的。所以沒有冗余的話，這種機(jī)制，這種放在機(jī)制就建立不起來。所以建立了以太網(wǎng)，一旦選擇了以太網(wǎng)，基于以太網(wǎng)產(chǎn)品后，使用者就不需要擔(dān)心受限于產(chǎn)品制造商專屬的網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議架構(gòu)，這樣一來，進(jìn)入同一個網(wǎng)絡(luò)，始終不同形態(tài)的設(shè)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(xiàn)狀。
我們來看看網(wǎng)絡(luò)，第一個BA系統(tǒng)，過去BA系統(tǒng)分為暖通、給排水、照明等等，基本上由BA系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)，所有都在這下面完成這個工作。隨著分工細(xì)化，逐漸BA系統(tǒng)分為LonWorks為、BACnet。定理監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)，所以把BA系統(tǒng)分為四個子系統(tǒng)，有時候更多，這四個子系統(tǒng)又走的不同的現(xiàn)場總線，把本身完整的系統(tǒng)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(tǒng)基本上都是各個生產(chǎn)廠家基于不同的現(xiàn)場總線和通訊協(xié)議構(gòu)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(tǒng)之間的設(shè)備交換信息，必須經(jīng)過上位機(jī)跨平臺才能實現(xiàn)，實現(xiàn)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(kuò)展、升級、維修和更換。
我們對空間的設(shè)備管理，比如說這樣一個會場，服務(wù)同一區(qū)域的設(shè)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(tǒng)，一個區(qū)域里的設(shè)備很多，但是都立足于不同的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)之間，如果一旦不通，數(shù)據(jù)共享就實現(xiàn)不了，要做什么聯(lián)動也是不可能的。我們希望看看服務(wù)于這個系統(tǒng)的區(qū)域設(shè)備，到底有多少種?他們需要進(jìn)行信息交互或者是聯(lián)動控制的要求有多少種，我們可不可以不通過上位機(jī)就在本地能實現(xiàn)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(shù)要展開，還有人機(jī)交付界面有很多種，安全設(shè)備有門禁、傳感器、探頭、煙感、攝像機(jī)，對空調(diào)有VAV、VRV、風(fēng)機(jī)監(jiān)管。還有建筑能耗，電量、水量、冷量。辦公設(shè)備，插座、打印機(jī)、飲水機(jī)、電腦。這是交換統(tǒng)一實現(xiàn)信息交互，統(tǒng)一進(jìn)行一些相關(guān)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(lián)網(wǎng)，對物的定義和網(wǎng)的定義可以做到。
我們再看網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們建立這一張網(wǎng)一定和IT有關(guān)系，不可能是我們自己專業(yè)解決的問題，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，這是一張新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，剛才是沒有冗余的，這個有冗余的，做網(wǎng)一定要做冗余，否則這張網(wǎng)不安全、不可靠。這種三層結(jié)構(gòu)，核心匯聚所做的，可靠性提高了。這是兩層結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(wǎng)是做運營的，這是最好的一種安全性問題。
第二種結(jié)構(gòu)是環(huán)網(wǎng)，目前用在工業(yè)上，甚至有光纖的雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這是單的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，100兆的光纖，這也是冗余的結(jié)構(gòu)，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(wǎng)結(jié)構(gòu)就不用了，可靠性提高了一倍。剛才講了兩種，一種是新型結(jié)構(gòu)，一種是環(huán)型結(jié)構(gòu)。
這是環(huán)網(wǎng)技術(shù)，現(xiàn)在有二層環(huán)網(wǎng)技術(shù)，跟過去的結(jié)構(gòu)不太一樣，傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)技術(shù)，MSTP、RRPP等，最近出了一些新的環(huán)網(wǎng)技術(shù)，包括SPB的結(jié)構(gòu)，還有最短路徑橋接法，這種可靠性非常高。這是一個數(shù)據(jù)中心二層次環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，我們在這個機(jī)位里放一交換機(jī)，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心基本上開始了很多的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在每一個柜的交換機(jī)做一個節(jié)點，是透明的，只負(fù)責(zé)解決路由和交換。節(jié)點之間可以通過40G、80G、或120G端口互聯(lián)。這是一個展開的圖，現(xiàn)在講數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)基本上是這樣的結(jié)構(gòu)，每一個節(jié)點和相鄰結(jié)構(gòu)之間是120G的連接。任何一個節(jié)點出現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)可以很方便的進(jìn)行擴(kuò)展，這是向上擴(kuò)展，這是一個云的架構(gòu)，云的架構(gòu)就是根據(jù)需要可以不斷的擴(kuò)展，這種結(jié)構(gòu)具備了擴(kuò)展能力。所有的服務(wù)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(wù)器接到每一個節(jié)點上，我們叫云計算的結(jié)構(gòu)，這是IT里數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用。一個房間，我們把它看成一個節(jié)點，就是一堆服務(wù)器，來替換所有的服務(wù)器。加一個工作站進(jìn)行管理，把每一個節(jié)點放在每一個房間，節(jié)點負(fù)責(zé)接這個房間的所有設(shè)備，通過有線的互聯(lián)解決互聯(lián)的問題，通過無線的方式解決智能設(shè)備的接入問題，最后形成的一個架構(gòu)，就是這么一個架構(gòu)，一個感知層可以把所有的智能設(shè)備，通過有線或者無線網(wǎng)絡(luò)接進(jìn)來。無線網(wǎng)絡(luò)就是WIFI，無線局域網(wǎng)，這是一種比較大規(guī)模的低功耗、低成本的架構(gòu)，現(xiàn)在基本上很多系統(tǒng)都在向這方面走，加上以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)解決互聯(lián)的問題。
第二層結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層和計算層，在網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行分析和數(shù)據(jù)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(tǒng)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(tǒng)計出來，然后我可以進(jìn)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(wǎng)，還有無線接入的問題，一個是以太網(wǎng)，一個WIFI，已經(jīng)用到802.11ac了，今后的發(fā)展應(yīng)該是基于這樣一種模式，以太網(wǎng)+WIFI+ZigBee的方式。
謝謝，我就講這么多。
