物聯(lián)網(wǎng)并不等于5G,在5G之前物聯(lián)網(wǎng)就已經(jīng)存在。5G的應(yīng)用讓萬物互聯(lián)成為了可能。在智能建筑方面,5G給建筑行業(yè)智能化應(yīng)用普及帶來了機(jī)會(huì),大量自帶物聯(lián)網(wǎng)接入的設(shè)備設(shè)施推向市場,原來只用在高端樓宇的智能化應(yīng)用,如建筑設(shè)備監(jiān)控、安全監(jiān)控、能源管理,開始有條件在既有建筑上實(shí)施。
目前,物聯(lián)網(wǎng)在很多生活場景中都有應(yīng)用,像智能家電、共享經(jīng)濟(jì)、智慧保潔、停車場管理、電力監(jiān)控、會(huì)議系統(tǒng)、智慧消防、智慧環(huán)保、遠(yuǎn)程醫(yī)療、在線中醫(yī)、過程監(jiān)控、機(jī)器人等。還有近期的一些典型的應(yīng)用,建筑能源計(jì)量、智能照明、城市智慧路燈、人員和資產(chǎn)定位、設(shè)施安全監(jiān)測、智慧市政。
從技術(shù)對比看,傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)層次架構(gòu)相對復(fù)雜,實(shí)施界面多,適應(yīng)性相對低,集成的演示意義多過實(shí)際,物管自行運(yùn)維難度大,存在為智能而智能的嫌疑。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)則相對簡化,部署靈活,迭代快速,解決通信管道覆蓋能力不足及資費(fèi)問題,能確保通信可靠,數(shù)據(jù)安全。
在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,智慧城市和智能建筑特征主要表現(xiàn)在:規(guī)模化運(yùn)行及AI平臺(tái),弱關(guān)聯(lián),生態(tài)化。智能建筑在工程模式上也發(fā)生了變革,建筑智能化集成模式由工程商主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q方案提供商或行業(yè)運(yùn)營商主導(dǎo)。
無論是智能建筑還是智慧建筑,最終都是要形成一個(gè)節(jié)能低碳的生產(chǎn)、生活方式,讓用戶覺得更加便利和幸福,也讓運(yùn)營更加高效和安全。
以下是廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院智慧城市與建筑智能化技術(shù)研究中心總工程師龔仕偉先生在第20屆中國國際建筑智能化峰會(huì)的《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市和智能建筑中的應(yīng)用與思考》主題演講:
今天非常榮幸有機(jī)會(huì)來到這里,跟大家分享我們在行業(yè)中的體會(huì)。我簡單地介紹一下廣州省建筑設(shè)計(jì)研究院,我們院是全國最早開展勘察設(shè)計(jì)單位之一。建院于1952年,我本人是從2003年畢業(yè)之后就一直在設(shè)計(jì)研究院工作到現(xiàn)在,這么多年一直從事建筑行業(yè)設(shè)計(jì)方面的工作。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是最近的一個(gè)熱點(diǎn),物聯(lián)網(wǎng)分成無線和有線兩種技術(shù),無線又分成遠(yuǎn)距離和近距離,遠(yuǎn)距又分為免費(fèi)和收費(fèi)的階段?,F(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)談得比較多的是LoRa、NB-IOT。NB-IOT、eMTC剛好落在5G這個(gè)頻段里面。
物聯(lián)網(wǎng)與5G的關(guān)系
物聯(lián)網(wǎng)不等于5G,在5G之前物聯(lián)網(wǎng)就一直存在,有線技術(shù)也屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
5G的應(yīng)用包括三部分,實(shí)際上物聯(lián)網(wǎng)只是其中一部分。(1)寬帶業(yè)務(wù),5G應(yīng)用寬帶可以很快地下載電影或者是看3D視頻。(2)窄寬帶業(yè)務(wù),窄帶的業(yè)務(wù)才是物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù),窄帶業(yè)務(wù)可以承載海量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸,速率可以達(dá)到一兆。(3)低延時(shí)業(yè)務(wù),可用于自動(dòng)駕駛上。
5G不等于物聯(lián)網(wǎng),在5G的承載下,在1平方公里上可以有100萬個(gè)無線連接。通過低功耗的技術(shù)以及互聯(lián)平臺(tái)簡化的連接方式,就可以在5G上實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。以前的物聯(lián)網(wǎng),要做到萬物互聯(lián)難度是非常高的,現(xiàn)在在5G時(shí)代,萬物互聯(lián)的能力就凸顯出來了。
為什么現(xiàn)在要炒5G的概念,特別是在智慧建筑方面,我認(rèn)為5G會(huì)給建筑行業(yè)帶來智能化應(yīng)用普及的機(jī)會(huì)。這個(gè)普及不僅是說在新建的建筑里普及,還指普及到既有的舊建筑中。隨著5G的落地,樓宇自控、人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、人工智能技術(shù)可以在現(xiàn)有的舊建筑項(xiàng)目上應(yīng)用。
2000年提出互聯(lián)網(wǎng)概念以來,QQ、淘寶悄然普及;2005年推出RFID概念,開始在生產(chǎn)、流通中普及。2008年IBM推智慧地球的概念,導(dǎo)航、定位也普及開來。到2014年,智能家居,智能電視、智能門鎖、智能音響也開始普及。再到2017年又推智慧城市這個(gè)概念,遠(yuǎn)程抄表、人臉識(shí)別開始普及?,F(xiàn)在, 5G給我們帶來的普及,就是在所有建筑中普及智能化應(yīng)用。建筑業(yè)發(fā)展的十三五規(guī)劃要求在新建的建筑和既有建筑物改造中推廣和普及智能化應(yīng)用,還有就是裝配飾建筑。智能化建筑和裝配飾建筑,對于智能化的普及是相輔相成的。
目前物聯(lián)網(wǎng)有哪些方面的應(yīng)用?
?智能家電,智能家電已經(jīng)非常普及,一般是單品功能疊加手機(jī)的控制動(dòng)能,這樣的設(shè)備更多是培養(yǎng)用戶,最終會(huì)過渡到5G的物聯(lián)網(wǎng)。
?共享經(jīng)濟(jì),例如共享單車,就是基于NB-IOT和GPRS的自行車鎖,還有LoRa/NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)車位鎖、門鎖。采用電池供電,支持幾年的壽命,主要用于共享車位、共享會(huì)議室、無人酒店這些場合。
?智慧保潔,基于4G的物聯(lián)網(wǎng)垃圾桶可以遠(yuǎn)程監(jiān)控狀態(tài),分類回收,類似快遞柜獨(dú)立運(yùn)營方式。物聯(lián)網(wǎng)垃圾桶基于LoRa、NB-IoT的通信方式,對垃圾進(jìn)行滿溢和溫度檢測,按需收集,云平臺(tái)自動(dòng)規(guī)劃垃圾回收車的路線,通過大數(shù)據(jù)分析,分析出最佳的回收方式。
?停車場管理,基于LoRa/NB-IoT的物聯(lián)網(wǎng)車位地磁,可以對戶外車位占用狀況進(jìn)行監(jiān)測,并接入停車場管理系統(tǒng),適用于路邊、地面停車。這幾年城市道路邊的停車位已開始普及。
?電力監(jiān)控,基于NB-IoT的物聯(lián)網(wǎng)空開,廠家可以對常規(guī)電力參數(shù)檢測、漏電/溫度/接線/平衡監(jiān)測、負(fù)荷報(bào)警、大數(shù)據(jù)管理等,這些產(chǎn)品把檢測和傳統(tǒng)設(shè)備做在一塊,幾乎取代掉空開和三搖系統(tǒng),未來在智慧路燈這塊可能獲得比較好的應(yīng)用。
?會(huì)議系統(tǒng),基于物聯(lián)網(wǎng)方案的會(huì)議系統(tǒng),所有的設(shè)備通過POE的端口直接聯(lián)到交換機(jī)上,最主要的特點(diǎn)是無論功能、需求怎么變化,都可以基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靈活的組態(tài)。
?智慧消防,火災(zāi)探測器和報(bào)警按鈕通過NB-IoT的方式聯(lián)到城市級(jí)的監(jiān)測中心,用于火災(zāi)隱患識(shí)別和預(yù)警,這種特別適合用在大量老舊建筑中。
?智慧環(huán)保,基于NB-IoT的污染源監(jiān)測終端可以對污染源進(jìn)行檢測,比如顆粒物濃度PM10/PM2.5、揚(yáng)塵、噪聲、水質(zhì)。現(xiàn)在在在工地、碼頭倉庫、河流已經(jīng)有成熟的案例應(yīng)用。
?遠(yuǎn)程醫(yī)療,基于藍(lán)牙的監(jiān)護(hù)終端,可以對孕婦的胎心、體重、血壓等健康數(shù)據(jù)在線監(jiān)測,把數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)之后進(jìn)行分析和預(yù)警。
?在線中醫(yī),實(shí)際上就是一個(gè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用,基于4G寬帶的中醫(yī)診療終端,可以遠(yuǎn)程號(hào)脈、遠(yuǎn)程看舌苔,適用于醫(yī)院及家庭。
?過程監(jiān)控,過程監(jiān)控是對于醫(yī)院行業(yè)的應(yīng)用,基于LoRa、藍(lán)牙的物聯(lián)網(wǎng)洗手液盒,可以監(jiān)控洗手次數(shù)。比如說麻省理工附屬醫(yī)院,他們要求護(hù)士進(jìn)入病房前要洗一次手,離開病房時(shí)再洗一次手。怎么讓醫(yī)院管理方對護(hù)士的行為監(jiān)測到位,就是通過這樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。
?機(jī)器人,基于WIFI、4G寬帶的機(jī)器人適用于保安巡邏、物聯(lián)輸送、交通樞紐、會(huì)展、酒店,還有就是醫(yī)院的場合,比如,手術(shù)室材料設(shè)備的輸送。
最近設(shè)計(jì)的一些比較典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
? 家居智能,以往智能家居會(huì)采用有線式的,后來出現(xiàn)了WIFI、Zigbee、藍(lán)牙等各類家庭終端設(shè)備,產(chǎn)品類型有照明、空調(diào)、窗簾控制、影音控制、安防監(jiān)控等。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,出現(xiàn)了免布線,免機(jī)電配合的智能家居的設(shè)備,它的使用也非常的靈活,根據(jù)需要增加和減少設(shè)備,這個(gè)實(shí)際上和全屋智能是另外一條路線——單品智能家居,單品的智能家居是物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用的開端。
? 建筑能源計(jì)量,采用基于LoRA的物聯(lián)網(wǎng)水表、電表和氣表,它在后臺(tái)的管理還是和傳統(tǒng)能源抄表系統(tǒng)區(qū)別不大,但是它優(yōu)勢在于可以靈活根據(jù)未來租戶的劃分或是分析需要設(shè)置表計(jì),也可以在舊建筑上進(jìn)行實(shí)施。表計(jì)的計(jì)量是未來能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代重要的前奏。把能源計(jì)量做好普及之后,下一步就是就是能源互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代。
? 智能照明,基于電力載波的物聯(lián)網(wǎng)燈具,最新的互聯(lián)網(wǎng)燈具可以免布線,直接取代非物聯(lián)網(wǎng)的燈具,免控制線還減少了專業(yè)間配合界面,做到最簡單化,這將是未來物聯(lián)網(wǎng)燈具發(fā)展的趨勢。還可以做更加豐富的控制功能,精細(xì)化感應(yīng)控制,比如走到停車場,某一位置燈就會(huì)自動(dòng)打亮,燈與燈可以互相通信。同時(shí)還有停車引導(dǎo)功能,只要沿著燈光亮的地方走就可以。
? 城市智慧路燈,基于電力載波、Zigbee、GPRS的物聯(lián)網(wǎng)單燈控制,前幾年已經(jīng)開始流行。車庫物聯(lián)網(wǎng)單燈也是從路燈單燈轉(zhuǎn)化過來的,車流、車速亮度感應(yīng)控制,電力參數(shù)檢測,跟車聯(lián)網(wǎng)融合。
? 人員和資產(chǎn)定位,典型的就是物聯(lián)網(wǎng)手環(huán),手環(huán)可以對人的行為進(jìn)行管控,越界報(bào)警,同時(shí)可以對人的體征做檢測。比較適合用于看守所、醫(yī)院、養(yǎng)老、兒童活動(dòng)中心需要特殊看護(hù)的人身上。
? 設(shè)施安全檢測,主要是通過物聯(lián)網(wǎng)手段對大型基建設(shè)施的沉降、傾斜、位移、加速度、應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警。
? 智慧市政,基于NB-IoT的下水道井蓋,實(shí)時(shí)監(jiān)測井蓋的移位與傾斜,發(fā)現(xiàn)井蓋異常開啟后及時(shí)上報(bào)監(jiān)控平臺(tái),通知相關(guān)人員立即處理,在無數(shù)的智慧城市方案中都見過。
傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的技術(shù)對比
這是一個(gè)煙囪式+蓋帽子式的集成架構(gòu),每一個(gè)系統(tǒng)都是一個(gè)煙囪,最低層的設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),通過網(wǎng)關(guān)和交換機(jī),到上面的服務(wù)器工作站,再上面來一個(gè)蓋帽子式的集成。
傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)的架構(gòu)
這種架構(gòu)相對復(fù)雜,實(shí)施界面很多。BA就牽扯到弱電跟水、暖三個(gè)界面的要求,適應(yīng)性相對來說比較低,在工程設(shè)計(jì)階段就已設(shè)計(jì)好,但是智能化跟需求有很大的關(guān)系,在運(yùn)營階段需求一直在變化,這種架構(gòu)做好之后無法適應(yīng)日后的變化。還有一個(gè)頂層的集成也是意義多過實(shí)際,很多集成放在那里沒有真正的產(chǎn)生作用,這樣就導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)維的難度非常大。以前就存在為了智能而智能,用這種架構(gòu)把智能建筑做出來,但有沒有真正發(fā)揮作用就是另一回事了。
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)我認(rèn)為可能會(huì)出現(xiàn)兩種:一是端-管-云,二是端-邊-云的架構(gòu)。
所謂端-管-云是通過硬件終端進(jìn)行通信管道到云服務(wù)平臺(tái)的聯(lián)系,這個(gè)是我心目當(dāng)中最理想的架構(gòu),也是騰訊、華為、阿里非常認(rèn)同的架構(gòu),未來應(yīng)該會(huì)往這個(gè)方向發(fā)展,但目前它有一個(gè)缺點(diǎn)是平臺(tái)和管道的資費(fèi)比較大,通信可靠性上還是存在一些問題。
現(xiàn)在用端-邊-云進(jìn)行過度,中間增加一個(gè)邊緣計(jì)算設(shè)備(網(wǎng)關(guān))?,F(xiàn)在的WIFI設(shè)備里面連接著很多照片存儲(chǔ)的設(shè)備,這個(gè)設(shè)備一方面解決了通信管道覆蓋能力不足以及資費(fèi)的問題,另外可以把一些聯(lián)動(dòng)場景放在邊緣設(shè)備完成。為了確保數(shù)據(jù)及隱私的安全,智能家居不希望把信息都放在云上,邊緣計(jì)算設(shè)備就取代了云的作用。
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng),與Windows操作系統(tǒng)做個(gè)類比,我們在用電腦的時(shí)候,不需要關(guān)注CPU跟內(nèi)存如何去通信,接口是怎么樣的,實(shí)際上Windows操作系統(tǒng)屏蔽掉了人與硬件之間的接口。相應(yīng)的在智能建筑上,物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)屏蔽掉人和終端智能化設(shè)備之間的接口,你只需要知道這些設(shè)備是做什么用,設(shè)備之間需不需要做聯(lián)動(dòng)和集成。這樣我們就可以專注開發(fā)使用APP的場景,不需要像以前一樣要懂很多底層的技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,智慧城市和智能建筑的技術(shù)特征
一是規(guī)?;\(yùn)行及AI平臺(tái),5G物聯(lián)網(wǎng)可以在一平方公里進(jìn)行100多萬個(gè)設(shè)備的連接,如果資費(fèi)下降到非常便宜,很多傳感控制可以物聯(lián)網(wǎng)來實(shí)施,同時(shí)結(jié)合建筑工業(yè)化也就是裝配式建筑應(yīng)用。5G物聯(lián)網(wǎng)為規(guī)?;\(yùn)行提供了很好的條件,規(guī)?;\(yùn)行又給平臺(tái)提供了海量的數(shù)據(jù),海量數(shù)據(jù)又支撐了大數(shù)據(jù)和人工智能的運(yùn)行。
未來會(huì)產(chǎn)生越來越多的物聯(lián)場景,比如說精準(zhǔn)分析、路況預(yù)報(bào)。我經(jīng)常帶小孩到附近一個(gè)草坪去玩,最近一個(gè)周末手機(jī)會(huì)告訴我去到這個(gè)草坪的路況是怎么樣的,它通過對我這段時(shí)間的行為分析出了我出行的規(guī)律。在智慧建筑里可以用在設(shè)備運(yùn)行對比分析預(yù)警及預(yù)測性維護(hù)、歷史行為分析及場景自學(xué)習(xí)等。
二是弱關(guān)聯(lián),解決以往的智能化終端設(shè)備與建筑基礎(chǔ)設(shè)施之間的實(shí)施界面很多現(xiàn)象。
上面圖是早期做智能家居時(shí)的架構(gòu)圖,簡簡單單的燈要從控制箱引出無數(shù)的強(qiáng)大電線來。當(dāng)年做智能家居很多業(yè)主是非常謹(jǐn)慎的,這么復(fù)雜的架構(gòu)不知道出了問題該找誰,他們希望像買家電一樣,買來就能用,壞了也知道找誰?,F(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)就減少了專業(yè)之間的配合,關(guān)聯(lián)性越來越弱。這種弱關(guān)聯(lián)也是符合城市和建筑工業(yè)化建造的趨勢,工業(yè)化建造就是要減少專業(yè)之間的關(guān)聯(lián)性,避免先工程上扯皮的發(fā)生。
三是生態(tài)化,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備這么多,最終會(huì)走向生態(tài)化,我認(rèn)為有兩種生態(tài)化的路線。(1)在同一個(gè)技術(shù)體系下的開放生態(tài),比如說BAT基于其平臺(tái)做的設(shè)備互聯(lián)互通,BAT自己并不生產(chǎn)這些設(shè)備,他們?nèi)ネ饷娼慌笥?,讓他們的朋友來生產(chǎn)相應(yīng)的設(shè)備,這個(gè)設(shè)備是基于他們的生態(tài)做研發(fā)。(2)在同一品牌封閉的生態(tài)化,比如說全屋的智能和全屋家電,這種場景體驗(yàn)更加細(xì)膩。一個(gè)設(shè)備已經(jīng)買回來,通上電以后就會(huì)自動(dòng)尋找這個(gè)家的網(wǎng)絡(luò)中其他相關(guān)聯(lián)的設(shè)備,同時(shí)把相關(guān)的場景搭建好了。這兩種生態(tài)我把它比喻成安卓跟蘋果之間的技術(shù)比較。
物聯(lián)網(wǎng)對工程模式上的影響
以前建筑智能化集成模式由工程商主導(dǎo),未來將會(huì)由編程解決方案的提供商或者是行業(yè)運(yùn)營商主導(dǎo)。傳統(tǒng)集成商不掌握核心技術(shù),他們只擅長承攬工程,也就是說很依賴廠家去解決問題,他們在技術(shù)上不如廠家,在安裝上又不如傳統(tǒng)的裝修、基建的公司。在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化趨勢下,整個(gè)建筑智能化系統(tǒng)架構(gòu)趨于簡化,采購實(shí)施模式趨于簡單,集成商的作用變?nèi)酢2糠謴S家具備開始一定的集成能力,比如供貨、安裝調(diào)試。對于我們設(shè)計(jì)院,在傳統(tǒng)行業(yè)中也面臨著轉(zhuǎn)型,未來是不是還需要做設(shè)計(jì)都不一定,我們也在想方設(shè)法做咨詢,做基于解決方案的設(shè)計(jì)。
物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑標(biāo)準(zhǔn)的影響
標(biāo)準(zhǔn)方面的影響,大家接觸得比較多的智能建筑標(biāo)準(zhǔn)是GB50314—2015這本,這本從2000版、2006版到2015版都比較注重系統(tǒng)和硬件配置,2015版以后智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)更多體現(xiàn)的是目標(biāo)指導(dǎo)。智能建筑發(fā)展到今天非常迫切地需要智能(智慧)建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),去評價(jià)建筑的智商。
最后思考
?。?)數(shù)據(jù)安全
手機(jī)讀懂用戶的能力越來越強(qiáng),未來智慧城市和智慧建筑也更加懂人和客觀世界。未來智慧設(shè)備會(huì)知道你的東西、位置、想法、習(xí)慣、財(cái)務(wù)、健康甚至你的親人和親人的位置,這是非常可怕的事情。在技術(shù)方面可以通過邊緣及設(shè)備進(jìn)行解決,還有區(qū)塊鏈的技術(shù),現(xiàn)在也是熱點(diǎn)話題。
(2)理解智慧建筑
我認(rèn)為智慧建筑,一是通過物聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)建筑的感知和調(diào)整能力,相當(dāng)于人的神經(jīng)和肌肉。二是通過AI增強(qiáng)預(yù)測能力,相當(dāng)于人的大腦。最讓人擔(dān)心的是做一些偽智慧建筑,就是把智能建筑的智能簡單換成智慧,換湯不換藥,還是以煙囪式的系統(tǒng)把它重新包裝推向市場,這對于行業(yè)絕對是傷害。無論是智能建筑還是智慧建筑,最終都是要形成一個(gè)節(jié)能低碳的生產(chǎn)、生活方式,令用戶覺得更加便利和幸福,也讓運(yùn)營更加高效和安全,這是智慧智能的目的。
智慧讓大家擔(dān)心AI會(huì)不會(huì)取代人類,它不會(huì)取代人類,而是解放生產(chǎn)力,兩次工業(yè)革命都沒有讓技術(shù)取代掉人類,第三次工業(yè)革命也不會(huì)讓技術(shù)取代掉人類。解放生產(chǎn)力之后,我們可以向宇宙進(jìn)發(fā),可以探索世界也可以探索內(nèi)心世界。