物聯網與綠色智能建筑

　　從樓宇自控到綠色智能建筑

　　早期的樓宇自動化系統（BACS）通常只有以HVAC 樓宇設備為主的自控系統，隨著通訊與計算技術，尤其是互聯網技術的發展，其他樓宇中的設備也逐漸地被集成到樓宇自動化系統中，如消防自動報警與控制、安防、電梯、供配電、供水、智能卡門禁、能耗監測等等系統，實現了基于IT 的物業管理系統、辦公自動化系統等與控制系統的融合，形成智能建筑綜合管理系統（IBMS）。現代智能建筑綜合管理系統是一個高度集成、和諧互動、具有統一操作接口和界面的“高智商”的企業級信息系統，為用戶提供了舒適、方便和安全的建筑環境，“智能建筑”概念由此大約于80 年代初形成。在1973 年石油危機之前，美國的建筑物往往采用寬敞夸張的設計，尤其在通風方面，基本不考慮能耗方面的可持續性。建筑節能的概念在危機之后開始在美國得到關注， 一批廠家開始推出基于DDC、PLC、DCS、HMI、SCADA 等技術的能耗管理系統（EMS），對建筑物的HVAC 系統實施自動排程等管理，這也成為推動BACS 發展的關鍵因素，由此可見，EMS一直是BACS 和IBMS 系統的關注點。在今天節能減排的大趨勢下，建筑物的可持續性（Sustainability）受到廣泛關注，綠色智能建筑（Green Intelligent Buildings）的概念重新被提上日程。綠色智能建筑的可持續性概念不僅僅包含了節能，還包括減排，以及建筑物的選址、朝向等考量，周邊環境，交通狀況，水資源利用，以及建筑材料的精心選擇和循環利用等等（這些都是美國的USGBC 提出的 LEED 綠色建筑分級系統中列舉的衡量指標），是一個系統工程。

　　綠色智能建筑是構建智慧城市的基本單元，許多行業如智能交通、市政管理、應急指揮、安防消防、環保監測等業務中，智能建筑都是其“物聯”的基本單元。國內外許多企業都在從事智能建筑業務，如華為，Honeywell, Johnson Controls 等等，在物聯網，智慧城市熱潮推動下，以CISCO 為代表的企業提出了“智能互聯建筑”的口號。綠色智能建筑業務包含建筑智能化和建筑節能兩大部分（下圖），同方泰德國際科技有限公司是國內綠色智能建筑領域領先的企業，在海外成功收購了加拿大Distech Controls 和法國的Acelia 和Comtec 幾家公司，成為了該領域國際領先的全方位“綠色智能建筑軟硬件產品和服務提供商”。 

　　從智能建筑到物聯網

　　已成為老生常談的物聯網概念之爭，巨大的產業規模，第三次IT革命，各國的廣泛關注，提升為國家戰略等等這里就不再去細說了。 從上述智能建筑技術發展的描述中，處處體現“物聯”的理念，早已存在的SCADA 技術和理念，就已經初步實現了“兩化融合”的物聯網理念，與其說是現在是把物聯網理念和技術在智能建筑中應用，還不如說智能建筑技術的發展豐富了物聯網技術和理念。同方和筆者對物聯網/M2M 理念和技術的探索，起始于2003 年提出的 ezIBS 智能建筑綜合集成軟件的開發，在做了相關的研究以后，就正式提出了M2M（物聯網）理念，是國內提出物聯網理念最早的企業之一，并于2005 年提出物聯網DCM 產業發展口號。 在 ezIBS 軟件平臺的基礎上，我們開發了更通用的 ezM2M 物聯網業務基礎中間件及一系列行業套件產品，這正是因為物聯網與智能建筑技術和理念有很多的共性。 ezM2M平臺的應用被延伸到軌道交通，消防安防，市政管理，管網監控，工業自控，節能減排，水資源管理，能源環境等領域，已用到國內外600 多個項目中，包括奧運RFID 票務管理，中國移動M2M 平臺，國家應急平臺，中移動e 物流，中影集團移動放映機管理，上海虹橋交通樞紐，央視新址智能建筑集成，伊朗地鐵，新加坡UBS 大樓管理等等。同方在推動中國物聯網產業發展過程中可以說起到了重要的作用，也因此在2009 年底被推選為“中關村物聯網產業聯盟”理事長單位，隨后成立了物聯網產業本部。 由筆者撰寫的《物聯網： 技術、應用、標準和商業模式》一書，作為國內第一本全面介紹物聯網的技術專著在國內出版（年底繁體字版也將在臺灣出版，同時已簽約國外某知名出版社開始英文翻譯版出版工作）。書中提出的物聯網主要由四大產業群組成的劃分（下圖），“中國式”物聯網定義以及數據交換標準與中間件架構，也都源于智能建筑技術和理念，反過來，物聯網的技術和理念又對智能建筑的發展起到了提升的作用。

　　定義物聯網：物聯網(Internet of Things)理念指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設備（Devices）和設施（Facilities），包括具備“內在智能”的傳感器、移勱終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID 的各種資產（Assets）、攜帶無線終端的個人或車輛等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”（Mote），通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網絡實現互聯互通（M2M)、應用大集成（Grand Integration,也就是 MAI, M2M Application Integration, vs. EAI)、以及基于云計算的SaaS 營運等模式，在內網（Intranet）、專網（Extranet）、和/或互聯網（Internet）環境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯勱、調度指揮、預案管理、進程控制、安全防范、進程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面（Dashboard）等管理和服務功能，實現對“萬物”（Things）的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化TaaS（everyThing as a Service）服務。筆者把物聯網技術、業務范圍、和存在形式，以及與其他技術的關系歸納為下圖。筆者預計，物聯網及其相關的 TaaS 業務，在基于Semantic Web 技術的Web 3.0 基礎上，將構成Web 4.0 的主體，與互聯網渾然一體，綠色智能建筑的發展也將與之融合，相互補充并受益。

　　目前中國物聯網的發展主要是政府推動型，許多地級市乃至縣級市都把物聯網作為“一把手”工程，由書記和市長親自抓，無錫，北京，重慶的領先的城市都在爭奪國內物聯網產業“制高點”。筆者認為，美國物聯網產業的發展及服務對象是企業應用和服務，而中國物聯網應用的主要服務對象和商業機會在于公共設施及服務的建設，這也就是智慧城市，或者說是各地“數字城市二期工程”的建設，智慧城市是中國物聯網產業的靶心(下圖)，而綠色智能建筑是智慧城市的最基本單元，是靶心的靶心。不過，物聯網要全面走向面向公眾消費和服務（如物聯智能家居等業務）還有較長的市場培育期。

　　大集成應用與營運是目標和愿景 

　　上述物聯網定義所描繪的藍圖和預期，正好也完全符合綠色智能建筑的藍圖與預期。 MAI 大集成應用（ezIBS）與TaaS 大聯網營運(前文圖中所示的類似與Google PowerMeter 的能耗監測門戶)是物聯網，也是綠色智能建筑業務發展的目標和愿景。 筆者認為，大規模的物聯網/綠色智能建筑應用需要首先建立統一的數據交換標準以及打造開放的業務基礎中間件平臺，這無疑是核心技術，是一個“面“的問題，但這屬于集成創新，體現總體“軟實力”，難度在產品化，不亞于發明一項新的“顛覆性”（disruptive）技術。 同時要發展傳感器，控制器，RFID 等末端技術及產品化，規模化生產，在中國這屬于“上量”和創造產值的主體，但這屬于“點”的問題，在一些傳感器（據有關研究指出，中國在傳感器技術方面大約落后國外發達國家10 年）等核心技術研發等難“點”上，可能需要技術攻關才能有所突破，但不會阻礙整個產業及應用的發展。物聯網及綠色智能建筑整體產業的發展，都需要通過以“面”帶“點”的方式推動發展，這在同方多年的業務實踐（例如 ezIBS 智能建筑集成系統在一些總包項目中起到的作用）中已得到證實。

　　中國物聯網及綠色智能建筑產業，要發展到美國企業那種以軟件（例如Honeywell 旗下的Tridium, Invensys 旗下的Wonderware,以及把物聯網業務上升到DRM（Device Relation Management）、 ERP 的Axeda，專做MMO 物聯網營運的Aeris, JasperWireless 等等，“全能型”的IBM 智慧地球戰略，微軟的OPC/.NET 等基礎技術自然不必多說）為業務和產值主體的模式還有很長的路要走，但如果這條路走成功則潛力巨大，軟件能力(軟實力)是提升“話語權”的重要基礎，軟件強則IT 強。目前同方泰德國際科技有限公司正全力以赴打造以智能建筑和建筑能耗監測（EMS/EPC 合同能源管理）為核心業務的MAI/EAI 中間件產品，配合其控制器系列產品，打造DCM 產品鏈條（下圖）和一站式軟硬件總體解決方案,最終走向SaaS/TaaS 營運。