智能建筑对物联网技术的应用？

物联网工程师需要学习一下几个方面:

1、物联网产业与技术导论：全面了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用。

2、C语言程序设计：物联网涉及底层编程，C语言为必修课，同时需要了解OSGi，OPC，Silverlight等技术标准。

3、单片机原理及应用：物联网的底层单片机及其相关应用技术，包括控制、多媒体等。

4、Java程序设计：物联网应用层，服务器端集成技术，开放Java培训技术也是必修课，同时需要了解Eclipse,SWT,Flash,HTML5等技术使用。

5、物联网工程概论：全面了解物联网基本知识、技术体系以及相关理论，对物联网的关键技术，如EPC和RFID技术、传感器技术、无线传感器网络技术、M2M技术等。同时应对与物联网密切相关的云计算、智能技术、安全技术也进行论述。

6、无线传感网络概论：学习各种无线RF通讯技术与标准，Zigbee,蓝牙，WiFi，GPRS,CDMA，3G,4G,5G等等。

7、TCP/IP网络与协议：TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础，Socket编程技术也是基础技能。

8、嵌入式系统技术：嵌入式系统是物联网感知层和通讯层重要技术。

9、传感器技术概论：物联网专业学生需要对传感器技术与发展，尤其是在应用中如何选用有所了解，但不一定需要了解传感器的设计与生产，对相关的材料科学，生物技术等有深入了解。

10、RFID技术概论：RFID作为物联网主要技术之一，需要了解。

11、工业信息化及现场总线技术：工业信息化也是物联网主要应用领域，需要了解。

物联网软件、标准、与中间件技术：物联网产业发展的关键在于应用，软件是灵魂，中间件是产业化的基石，需要学习和了解。

一、什么是万物互联

近年以来，万物互联一词持续都是热点，人人均在提万物互联，但绝大多数的人并没能实际上搞明白万物互联的含义。万物互联代表什么？

按照度娘的话来说：万物互联（InternetofThings，简单来说就是IoT）是说凭借各式各样信息智能传感器、射频识别技术、gps的应用、光线传感器、激光扫描器等各式各样装置设备与技术，实时的采集所有的所需管控、接触、互动的物体或进程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、定位等各式各样所需的信息，凭借各类可能的网络接入，满足物与物、物与人的泛在接触，满足对物品和进程的智能化感知、识别和管理。万物互联是一个源于大数据、传统电信网等的信息承载体，它让每一个可能被独立寻址的普通物理对象演变成互联互通的网络。

如果抛开专业的名词解释，用深入浅出的话来概括，即物与物之间满足直接交流。

二、万物互联的应用

万物互联究竟可以做什么？“物物连通，万物互联”，在大数据应用基础上的廷伸和发展的网络，将各样信息传感技术设施设备与网络紧密结合起来而成为的一个硕大网络，满足几乎所有的时间、几乎所有的地点，人、机、物的互联互通。我们可以使用信息传感技术设施设备，按约定的协议，将任何物体与网络相互连结，物体使用信息传播媒介开始信息交换和通信，以实现智能物联识别、定位、侦测、防控等功能。

以下介绍一下几种重点应用行业：

（一）云教育

在智能硬件的高速发展下，我们经常可以听到“智慧社区”、“智能交通”、“智慧工业”或“智慧课堂”等词汇，它们都是物联网应用与其他行业的紧密结合。我们以校园为例，打造出一个智能硬件时期下的“智慧课堂”，将可以给几乎所有接受文化教育的同学带来另外一种的体验。

智能硬件时期的来临，让传统课堂进而改建成智慧课堂。智慧课堂没有了黑板、粉笔、教材，有的是一个像超大屏的电子白板，老师手指一点，几乎所有的教程以文图并茂、声象紧密结合的方式出现在同学的面前。关键的是，同学们再也无需背着厚重的书包，只需要携带一个“电子书包”就可以轻松上课。

（二）智能穿戴设备

简而言之，智能穿戴设备就是指穿戴在身体上的专用设备，如电子手表、智能手环、AR眼镜等。采用智能穿戴设备可以记录查询穿戴者的 健康 指数、运动后的运动强度、本人看到的事物及听见的事物。智能智能穿戴设备和背后的物联网应用，可以扩展穿戴者的能力。而根据专用设备之间的互连，也在形成新的场景，例如穿戴者可以根据专用设备自行将每次的运动数据信息发送到健身教练，进而得到新的健身计划。现如今，可穿戴技术的生态体系飞速发展。夹扣式、整合式、包裹式和滑盖式技术可以搜集和分析数据，将消息发送到其他技术，并承担其他责任，以使用户的生活更轻松，更惬意。

（三）智能家居系统

伴随着智能时代的来临，智能化建筑、智能家居产品、智能家居系统已经逐渐融入我们的日常生活。智能家居系统是以家为平台,兼具建筑、自动化,智能于一身的高效、惬意、安全、方便的居住环境，是物联网应用偏向生活的重点应用场景之一。伴随着物联网应用的发展壮大，智能家居系统可给予的场景数不胜数，如根据手机可以远程 *** 作家中的监控摄像头，查看家中状况，甚至于可以根据监控摄像头和家里人闲聊；根据红外开关对家电进行远程 *** 作，如提早打开电饭煲，完成下班回家立刻有饭吃；根据智能指纹锁远程控制对门锁进行控制，掌握何人何时回家。运用物联网应用可完成智能化家居，使生活愈发惬意、方便和安全。三、物联网的发展

物联网正在积极塑造工业生产和消费世界，从零售到医疗保健，从金融到物流，智能技术已遍及每个业务和消费者领域。随着国家的支持力度不断加码，物联网将得到前所未有的发展。

数智时代，万物互联正全面加速，传统网络边界逐步打破，万物连接、交互、协同的多元网络需求快速增加。联通沃卡惠致力于构建信息、人、物、场景到服务的“全连接”能力，全面汇聚融合视音频等各类物联感知数据，以及业务终端的信息互联数据，提供多元互通的智慧物联网络，推动数智时代网络“管道升级、交互增强、安全强化和平台融合”的全面升级，为千行百业的数智化转型升级提供全场景适配的端到端产品、解决方案以及价值连接服务。

经历了计算机、互联网技术与无线通信网络两次的浪潮，物联网技术被称作信息技术产业第三次浪潮，代表了新一代互联网发展技术。我们不清楚以后的物联网技术会如何影响人们的生活，但可以预见的是物联网技术已经在开启更多可能的大门，让人们的生活更加智慧、高效。

物联网介绍编辑
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。物联网可以将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等的“智能化物件”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通、应用大集成以及基于云计算的营运等模式，在内网、专网、和/或互联网环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。
控制技术的发展编辑
在“应用引领产业发展”的感召下，物联网应用已经扩展到多个行业领域，包括安防、控制、电力、交通、环境监测等等。而在控制技术的发展历程中，是与计算机技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关的，现在又与物联网技术产生了关联。正是各种新兴技术的发展，才推动了控制器的快速发展。目前国际上知名的控制器品牌有美国AB，ABB，松下，西门子，施耐德等，国产品牌主要有朗德华，腾控，信捷等。
物联网控制器编辑
朗德华CRD系列的控制器及扩展模块均采用开放的通讯协议技术，所有支持标准通用协议的第三方设备均能进入现有网络，所以备品备件易于取得并有适当的替代品，在国内具有良好的支持。公司最新技术核心——Niagara体系架构，是一个具有开创性的体系架构，其支持BACnet、LonWorks、Modbus等标准协议及Java、Web等开放的IT技术，提供JAVA、API对私有协议的开发集成提供了可能，对业内大多数数据库系统也提供支持。
朗德华完全开放的CRD控制系统与Niagara体系架构相结合，形成了最新一代的物联网控制器。该物联网控制器具有：1、可靠性--采用集散型控制系统，即将任务分配给系统中每个现场处理器，免除因系统内某个设备的损坏而影响整个系统的运行。联接于同一网络的多台CRD控制器能进行点对点的通信，分别执行不同的任务或同一任务的不同程序段，不需通过上一级处理器。2、开放性--系统采用BACNET、LON等扩展技术，从DDC配置分析表可以看出DDC在系统上已具有冗余考虑，并在设备方面也做了部分冗余设计。系统可在日后任何地方加插现场控制器及 *** 作员终端而不会影响本系统正常 *** 作。3、先进性--能集成各种设备，支持多种标准或非标准协议，提供API接口，能根据其它设备的协议开发相应驱动；基于Internet及分布的网络管理，通过Internet实现实时监控；与企业系统共享监控信息；提供一个应用服务器；支持多个开放标准及传统的系统；基于JAVA平台，使用JAVA虚拟机，与硬件平台无关；使用预建的部件，其它部件可即插即用；具有强大的可扩展性，基于网络的安全性。
朗德华物联网控制器在技术方面严格按照国际和国家现行的相关标准规范执行，符合①IEEE Std 739-1995,《IEEE Recommended Practice for Energy Management in Industrial and Commercial Facilities》、②《IPMVP国际节能效果测量和认证规程》、③《电能计量装置技术管理规程》DL/T 448-2000、④《国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计导则》等等。所以该物联网控制器具有很高的性能价格比。并且其强大的管理功能，能最大限度的降低设备的运行成本；系统中的现场处理器足够应付日后技术的快速发展，现阶段的投资可以得到充分利用及保护。通过系统提供的数据开放功能及强大的数据报表功能，用户可以轻而易举地详细分析系统能源使用情况，方便用户进行能源分析，进行有效的能源管理。

物联网，即“万物相连的互联网”，是在互联网基础上延伸和扩展的网络，它将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通，让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
物联网在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效的推动了这些方面的智能化发展，使得有限的资源更加合理的使用分配，从而提高了行业效率、效益。
物联网具有以下特征：
物联网可以实现全面感知，即利用射频识别（RFID）、传感器、二维码等电子编码随时随地获取所需物体的信息；
物联网可以实现可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；
物联网可以实现智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，并且对物体实施智能化的控制。

随着经济和 社会 的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升， 社会 各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，主要表现在以下几个方面：

监控管理方式相对粗放。传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。

运行维护效率低、成本高。现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。

照明能耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗设施安全难以保障。缺少实时监管措施，设施被盗时有发生，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。

1 设计与实现

本系统由3大部分组成：NB-IoT通信模块、云端控制系统、手机端APP。

图1

11 NB-IoT通信模块

基于高通MDM9206平台高性能、低功耗的CAT-M1/CAT-NB1/GSM三模无线通信模块，支持全球各主流定位系统GNSS，不仅支持当前运营商的主流物联网频段，对未来可能会部署的频段也最大可能性的支持 ，其尺寸仅 为 225mm265mm27mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，

通过该模块实现路灯信息传输、调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明节约电能，真正实现节能、环保、安全、舒适的照明，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。

12 云端控制中心

是根据路灯管控开发的一款远程 *** 作与监控管理平台，方便了管理人员的管理与维护。通过灯联网集中监控管理平台可以远程控制每一个回路的开、关状态，也可以实时监测每个设备的当前信息，并根据采集到的参数的情况，实时判断线路情况，给用户直观的解析。系统同时还具备短消息报警和声音报警的功能。

13 手机端APP

一种基于智能手机APP应用的城市路灯控制方法，包括将智能手机APP应用与路灯管理系统相关联，形成APP调节城市路灯的架构，构建智能手机 APP 节点，每个 APP 节点代表一个APP 注册用户；当用户登录 APP 应用时，APP 应用将包含用户地理位置、行进方式的 APP 应用信息传送到路灯管理系统；路灯管理系统根据APP应用信息，查询用户所属路段的路灯实时状态，并对路灯进行调节控制。采用NB-IoT物联网概念，通过手机 APP 应用按照用户实际需求开启路灯、调节路灯亮度，合理分配路灯照明资源，降低了路灯能耗、节约了路灯使用成本。

2 测试与分析

硬件调试：分为电源电路、通信链路、LED驱动电路调试。

21 电源电路

图2 电源电路

图 2 中，EUP3420 是一款恒定频率，采用电流模脉宽调制（PWM）架构的降压型变换器。芯片集成了主开关和同步整流开关，可以获得更高的效率。本系统采取5V适配器输入，转化给NB-IoT无线通讯模块VBAT网络33V供电。

C1000：适配器的输入端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为5V。

L1000：开关电源 buck 电感输出端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为33V，通过调整R1000和R1007阻值调整VBAT输出的大小。

22 通信链路

NB-IoT模块上电后sim卡状态测试。

图3 NB-IoT模块Sim卡状态查询

23 LED驱动电路

图4 LED驱动电路

上图中，三极管驱动电路由Q11、R128、D30、J26（焊接LED模组）组成，NB-IoT通信模块通过GPIO口控制三极管的基集，使三极管Q11工作在开关状态，实现对LED的开断。

3 软件测试

安卓手机端可以控制指定路灯的亮与灭以及全开全灭。

图5 手机控制端界面

PC端实现对各个端口的控制。

图6 云端控制端界面

4 控制系统特性

41 管道NB-IoT设计

一是广覆盖：NB-IoT 覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT 比现有的网络增益 20dB，覆盖面积扩大 100 倍。它不仅可以满足广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。因此不只是道路照明，在室内、工业照明领域的应用前景也十分广阔。

二是强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。这将意味着，基于 NB-IoT 通信技术的照明控制系统，将能够管控更多的终端设备，满足未来智慧城市中大量设备联网需求。

三是低功耗：低功耗特性是智慧照明应用一项重要指标，NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，终端模块的待机时间可长达10年，特别适用于智能家居的应用。

四是低成本：低速率、低功耗、低带宽同样给 NB-IoT 芯片以及模块带来低成本优势。单个接连模块预期价格不超过 5美元，最终低至 1 美元，这对降低智慧照明应用的成本起到关键性作用。

42 云端智能管理

采用单灯控制技术，构建路灯物联网，精准控制每一盏路灯，在保证照明需求的前提下，根据季节、路段、天气、特殊场合等条件设定路灯运行方案，真正实现“按需照明”，深化节能减排。因本项目范围内 LED 路灯电源不具备调光接口，单灯节能方式采用开关灯控制方式。

通过单灯“在线巡测”，及时发现路灯故障并在地图上进行精准定位，转变“人工巡检、热线报修”的传统运维方式，实现定向运维、主动服务，减轻劳动强度，提高路灯运维效率，降低运维成本。

43 客户端APP

智慧公共照明管理平台具有全面和优化的路灯智能控制功能，为路灯管理人员提供更高效的管理和维护手段，主要体现为：实时监控：可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光。同时支持多终端，支持基于 Android *** 作系统的移动终端远程控制，可采用平板电脑、手机等终端下发开关灯、调光等控制命令等。

5 应用前景分析

对于 NB-IoT 产业的发展，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划。工信部也发文要求加快 NB-IoT 在国内落地，到今年年底建成基站规模 40万个，到 2020 年建成基站规模 150 万个。中国 NB-IoT 产业加速布局，将是全球 NB-IoT 产业领跑者。目前在上海、广州、江

门、鹰潭、长沙落地了NB-IoT智慧路灯项目，实现了到处开花、处处结果。

6 结束语

城市智慧照明是智慧能源的开端，以 NB-IoT 新一代通信技术为支撑，实现整个城市一张网，对城市道路每盏灯实现全面的感知、智能的控制、广泛的交互和深度的融合，在满足市民正常照明需求的前提下，通过智能调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明，电能节约率可达30% 60%，真正实现节能减排，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。同时通过对城市照明设施实现精细化管理，通过对城市道路每个灯具的运行状态进行准确分析和故障报警，并根据故障等级启动相应的处置流程，将被动巡检改为定点维护，反应更加敏捷处置效率更高，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。

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