智能建造存在的問題

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智能建造存在的問題范文第1篇

關鍵詞：船舶建造工藝；發展現狀；對策

船舶建造的過程分為兩部分，分別是鋼質船舶船體的焊接和上層建筑的制造，這也是船舶建造的主要工藝。現代船舶建造業較之以往已經有了很大的進步，一些先進的技術和科學的管理理念被應用到其中，但是，船舶建造業卻沒有實現長足的進步，船舶建造工藝仍有可提升的空間，只有將船舶建造工藝進一步提升，才能讓船舶的質量得到提高，才能帶動我國經濟的發展，因此，改進船舶建造工藝對促進我國的經濟發展具有重要的意義。

一、我國船舶建造工藝的發展現狀

1、造船設備落后，人員能力欠缺

我國的船舶建造業與發達國家相比存在較大的差距，而且進步速度也比較緩慢，產生這種局面的原因主要包括兩個方面，一是我國的多數造船企業沒有配備放樣間、精加工車間、管件生產線、鋼材預處理車間等，科學化程度較低，造船企業的生產能力比較薄弱，相關的工藝方法在很長一段時間內沒有更新，造船技術落后。二是我國的造船企業不重視專業人才的培養和儲備，高精尖人才相對欠缺，許多大型造船企業往往只配備4名工程師，而生產環節對人才的需求是非常強烈的，這遠遠達不到生產的需求，這使得我國造船企業的攻堅克難的能力偏低，進而制約了我國造船業的發展。以鄰國日本的萬國造船公司為例，該公司配有一整套大型平面分段裝配生產線，最大可拼焊24m*25m的殼板，能夠滿足絕大多數客戶的需求，而且操作相對簡單，兩個工作人員可以同時控制10個焊機工作，每分鐘的焊接長度可以達到10米[1]。

2、船舶建造技術相對落后

目前，我國大多數造船企業都會采用散裝造船法，具體方法是在鋼板上描繪出船體所需要的部件，然后再使用半自動半手動的切割機按照描繪的形狀進行切割，最后再運用焊接技術將所有的部件整合焊接起來，得到船舶的大體輪廓。這種技術已經比較落后，在生產小型船舶時能夠發揮一定的作用，但是在生產大型輪船時就會遇到許多的障礙，造船的周期被延長，船舶的質量也會有所下降，寬度尺寸偏差嚴重，部分構件誤差大，而且容易發生變形，最后會影響船舶的使用過程。例如，我國的造船質量標準規定：手工、半自動氣割非重要部分的誤差標準范圍為0.5毫米，極限誤差為1.00毫米，但是，實際操作的部件表面粗糙度達到了2.05毫米，嚴重影響了造船的質量。

二、船舶建造工藝的發展趨勢

1、增強船舶建造的總裝化

總裝化的目的就是讓造船企業充分利用自身的核心技術資源，處理自己比較擅長的工序，而將自身不擅長的工藝分離出去，例如將零部件的生產分包給其他專門的企業，造船企業這樣做能夠集中力量處理核心工作，造船的效率也會大大提高，造船的生產規模和專業化水平也會得到完善。

2、增強船舶建造的精益化

精益化的模式最初來源于日本企業（如下圖所示），該理念既是一種經營管理理念，同時也是一種先進的企業文化，該理念的核心思想就是減少甚至完全消除生產過程中的資源浪費以及一切不能創造價值的環節，讓企業的效益實現最大化，增強企業的生產能力，將精益化理念應用到造船業中，主要目的就是增強員工的生產積極性，減少生產的周期，降低生產的成本，提高造船質量。

3、實現船舶建造的綠色化

隨著全球自然環境惡化的不斷加重，環保已經成為各國普遍關注的問題，生產企業在經營過程中也應當盡量減少能耗，減少污染物的排放，實現綠色發展。造船業也也應當跟上時代的發展步伐，在造船過程中，減少資源的浪費，在制造、營運、報廢拆解的周期中，要使用環保的材料、設備和技術，為自然環境做出貢獻。

4、實現船舶建造的智能化

目前，科學技術已經得到了史無前例的發展，計算機技術已經非常普及，智能化生產也已經在生產中得到應用，而造船業由于生產的難度較大，智能化技術并不多，因此，智能化是未來造船業的發展趨勢。造船企業應當將智能技術應用到船舶的設計、建造、控制、裝配等過程中，并逐步實現自動化制造的目標，向著生產全自動化的方向發展。我國的造船業在這一方面存在較大的提升空間，造船企業要根據本企業的要求和需要，自主研發或者從國外引進智能化的生產技術，在設備方面實現突破和創新，推動我國船舶建造業的發展[2]。

三、船舶建造工藝改進的對策

1、加強核心技術隊伍建設

在船舶建造工藝中，設備的因素占據了很大的比重，同時，人才的因素也是其中的重要部分，專業人才是船舶建造的核心力量，是企業的核心競爭力。因此，要想提高船舶建造的工藝水平，就必須先建立一支掌握核心技術的專業隊伍，對該隊伍中的人員進行系統的培訓，提高他們的專業能力，做到理論與實踐相結合；其次，普通工人也是生產環節的重要組成部分，這部分人員也要進行進專業的培訓，讓工人能夠掌握陷阱的操作流程和操作方法，學會看懂設計圖紙，并按照圖紙進行建造。

2、加強頂層設計

要想讓造船業得到長足的進步，就必須建立一套完善的政策優惠機制，獲得政府的支持，首先，政府要在宏觀層面給予幫助，為造船企業提供比較明確的指示，對國有造船企業進行資產重組；加大對造船企業的技術改造和新產品開發等的資金支持；加大船舶制造的科研力度。其次，企業要積極響應政府的政策，加強自身的基礎設施建設，做好人才儲備工作，進行深入的技術創新，掌握世界領先的生產制造工藝，提高船舶的質量和產量，推動企業的發展[3]。

3、加強工藝體系建設

船舶建造工藝要實現規范化、專業化的目標，在企業內部形成比較一致的認識和思想，并將這些內在的要素應用到生產過程中，造船企業要進一步加強工藝的研究，進一步完善工藝技術研究體系，建立健全的工藝技術評價體系以及工藝技術升級換代機制。船舶建造企業要理清自己的發展方向，并與世界經濟形勢做好銜接，建立和健全比較完善的管理機制，推動造船業的發展。

4、引進先進的建造技術

隨著科學技術的不斷發展和進步，先進的船舶建造技術不斷出現，為造船業提供了非常大的幫助，因此，造船企業應當根據自身的發展需要，在科學論證的基礎上，積極引進國外比較先進的船舶建造技術和設備，加強對船舶建造的技術評估，設立強有力的專家咨詢機構，有效發揮專家的作用。此外，船舶建造企業要注重建立科學有效的獎懲評價機制，不斷激發工作人員的積極性和主動性，培養他們的自主創新思維能力。只有這樣，船舶建造企業才能打造出自己的自主品牌，在激勵的造船業市場中立于不敗之地。

【總結】船舶建造業是每個國家經濟發展中不可或缺的一部分，在我國的造船業中，突出的問題就是造船工藝落后。解決這一問題的關鍵就是掌握國際造船業的發展趨勢，制定適合自身企業的發展對策，在智能化、綠色化、精益化等環節中尋求突破，讓我國的造船業回到世界領先的行列。

參考文獻

[1]張晗，閆大海，符道.數字化造船――現代造船技術的發展方向[J].艦船科學技術. 2009（03）.

智能建造存在的問題范文第2篇

隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平得到了極大的提高，同時人們對住房的要求也越來越高。由于我國的人口數量多，人均資源占有量小，導致建筑節能設計呈現不合理的狀況，不僅造成了能源的浪費，而且降低了人們的工作效率，在建筑物建造和使用的環境中會消耗大量的電氣能源。因此，在建筑物設計過程中，應提高建筑物的設計水平和能源的利用效率，實現電氣能源的利用價值，促進我國經濟的持續健康發展。

關鍵詞：

智能樓宇；建筑電氣；節能

我國的能源相對較多，同時也是一個能源消費大國。隨著城市化進程的不斷加速，智能化的樓宇建設已經成為當前建筑物發展的主要趨勢。當前我國對智能樓宇建筑電氣節能設計的研究還處于初級階段，各項節能工作還不完善，不能達到國家規定的標準。因此，對電氣能源的利用率不能達到相關的標準，造成了大量資源的浪費，不符合我國當前可持續發展戰略的要求。所以，應該將智能樓宇建設中的電氣節能作為我國智能樓宇建筑工作的重點，為我國經濟的快速發展打下堅實的基礎。

1智能樓宇建筑存在的問題

1.1過度耗能問題

空調的主要作用是保障室內環境的舒適性，但是當前建筑物內部的空調設計卻存在不合理和不科學的情況，安裝過程的不精確性，使空調的運行效率不能滿足當前樓宇建筑的需求，造成自動化運行程度不高情況的產生。另外，還存在空調使用效率低和運行管理制度不完善的情況，不僅造成了能源消耗量的增加，并且縮短了空調的使用壽命，不能促進建筑企業節能環保的長遠發展。

1.2照明系統使用問題

照明是樓宇建筑中的重要組成部分，照明系統的電量消耗情況會存在一定的差異。在當前的樓宇建筑中，照明設備存在功率過大、運行效率低和節能措施差的情況，導致電能系統的電量消耗較大，使用壽命減少，不能促進建筑節能的發展。

1.3供電系統節能問題

建筑物的供電系統，是建筑物內部的一項重要功能。當前的建筑物中，供電系統節能存在著一定的問題，無法保障人們正常的工作和生活。供電系統的電路設計存在著運行功率大和變壓器容量的問題，影響實際的運行情況。變壓器在使用過程中，造成電氣資源的大量消耗，影響配電系統的運行效率，增加了運行成本，對智能樓宇建筑工作的進行形成阻礙[1]。

2智能樓宇建筑設計的原則

2.1符合實際

智能電氣樓宇在設計過程中，應根據實際的樓宇建設情況，進行科學合理的建設工作，防止浪費電氣能源情況的產生，適應當前節能環保的發展理念，促進我國電氣行業的持續健康發展。在進行樓宇建設設計的過程中，應該與實際的使用功能相統一，達到智能化節能的目的。

2.2降低成本

在智能化樓宇節能的設計過程中，應該符合經濟性能的需要，對節能工作進行合理的投資，并且按照相關的設計規范進行設計工作，保障樓宇建筑的使用年限，充分利用有效的物資，加強回收再利用，使建筑物的使用材料能夠發揮最大價值。

2.3科學設計

在對智能樓宇建造的過程中，應該提升設計的科學性，需要對建筑樓宇做好充分的理解，分析內部各系統之間電氣節能設計的相關要求，并與節能設計方案進行對比，以便選出合理的設計方案，保障設計的學科合理，提高建筑物的質量[2]。

3智能樓宇建筑電氣節能設計的具體措施

3.1空調系統的電氣節能

在智能樓宇建筑的過程中，應該結合相關的設計要求，進行合理精確的計算，明確實際的數據和數值情況，確定空調系統內部的相對濕度、飽和度和用電功率。因此，在空調系統電氣設備容量的選擇過程中，應該選擇設備容量大于標準的設備容量，實現空調系統的電氣節能，可以有效地避免空調設備容量過小情況的發生，防止空調不能正常進行供暖和制冷，以便更好地保障空調系統的正常運行。

3.2照明系統的電氣節能

照明系統是當前建筑物設計中的重要組成部分，在建筑物電氣節能的設計過程中，應該對樓宇內的采光效果做好深入的研究工作，以便更好地進行照明系統的設計工作，實現照明系統的節能。另外，在照明燈具的選擇上，應該選用低耗能的燈具。在樓道內部應該運用聲控系統，降低電氣能源的消耗量。并針對建筑物實際的能源消耗情況，進行科學合理的設計工作，對建筑物中的照明系統進行規劃，實現環保節能工作的有力開展，以便適應當前建筑物發展的客觀需要[3]。

3.3供配電系統的電氣節能

供配電系統為智能化樓宇建筑物的建設提供動力資源。因此，在實際的建筑過程中，應該對配電系統進行電氣節能工作，根據建筑工程的用電負荷標準和電容量的使用情況，進行合理的統計工作，以便制定出合理的配電方案，實現智能化建筑物的電氣節能設計工作。另外，還需要充分考慮供配電系統接線的合理性，結合用電負荷等級的相關要求，選擇合理的配電方案，降低電力輸送過程中造成的能源損耗現象。在有多臺變壓器同時供電的情況下，應該運用并聯的供電方式，保障供電系統的可靠性和靈活性，降低電能的消耗量[4]。

4結論

為了保障智能樓宇建筑中節能工作的順利開展，應該根據實際的施工情況，制定合理的設計方案，保障建筑施工的科學性和合理性。同時，還要保障樓宇建設工作的可靠性和經濟性，確保樓宇建設過程中各項智能系統的正常使用，降低空調系統、照明系統和供配電系統所產生的電氣能源消耗，促進電氣能源的有效利用，實現建筑物的節能環保，符合我國當前建筑物發展的需要，促進我國建筑行業節能水平的提高。

作者：韓冬 單位：黑龍江省輕工設計院

參考文獻

[1]卜迎春.基于EBI的智能樓宇管理系統集成研究[D].南京理工大學，2014.

[2]景國秀.住宅小區建筑電氣與智能化控制系統的設計[D].南昌大學，2013.

智能建造存在的問題范文第3篇

關鍵詞：建筑生態環境；節能效果；綜合評價

我國建筑行業發展至今已帶領我國社會經濟走上了可持續發展的道路，但在經濟飛速發展的同時，建筑行業帶來的污染也同樣關系著我國民眾的身心健康，因此合理的對建筑行業施工工序進行制定是建筑行業未來發展的重要趨勢。自步入新世紀以來我國一直在關注建筑業建造的建筑物的節能效果，為合理節約我國的能源消耗，并且控制我們身邊環境的迅速惡化。本文對這兩個問題的關聯性展開探討，并分別對這兩個問題之中存在的客觀因素進行分析。

1使用傳統施工技術存在的不足之處

1.1傳統施工技術施工時具有環境污染的特性

伴隨著我國民眾對生活舒適度的要求越來越高，我國建筑在能耗上也遠遠超過過往的能耗標注，在我國南方地區因為和北方地區地域上的差異，南方地區居住的人們經常性使用空調等智能供暖設備并隨之造成大量的電能量消耗，其對環境的影響可想而知，而在我國北方地區這種情況則要明顯改善很多，北方的四季氣候較為明顯，并且冬季可依靠地熱或暖氣渡過寒冬，在北方居住過的人們都了解北方人在冬天的取暖方式主要是利用燃燒燃料來取暖，而非南方地區的電力取暖。因此，在建筑設計上北方的建筑明顯要比南方某些地域的建筑在結構上要復雜很多，其中供暖設施就是其中最大的不同點。我國北方地區的建筑物一般要長于南方的建筑物，這其中的里有主要是北方的墻體在建造期間為了應對北方的氣候加入了墻體的保護措施，該措施在保護墻體的同時，也起到了延長建筑物壽命的作用。因此南方的部分建筑設計師應從建筑的布局以及構造重新入手對建筑的節能設計，相信這個問題在我國建筑行業未來的不斷發展下會有更好的改善。

1.2傳統施工技術易現污染

針對建筑施工下環境的污染問題，這里著重說明的建筑物建設進程期間的污染狀況，施工方應綜合分析整體的施工工序，并針對工序問題進行匯總處理，其中比較明顯的問題施工方要進行重點標注，而對于一些比較明顯的問題施工方要立即采取措施給予解決。一般來這類問題的出現是由于施工技術以及施工方對建筑的能源處理不恰當所造成的，因此我們從客觀的來說應重點針對建筑的生態環境進行其評價系統的制定，并依據此系統對建筑的部分結構進行評定，其評價機制越是詳細建筑的節能措施實施工作在之后越容易實現，此評價系統還被作為建筑生態環境的技術核心被應用于建筑工地中，其利用智能化的方式實現了綠色施工的可持續發展，并與創通施工技術形成了兩種對立的體系。

1.3傳統技術產生廢氣對環境造成的負面影響

在我國環境影響建筑風格這樣的情況屢見不鮮，我國科研人員就建筑施工中出現的這一問題給予了高度關注，并且對建筑工地的節能建筑建造效果給予了與之對應的建造基準，我國今后的節能建筑的建造標準都是基于這個一標準。在這一有力標準機制的實施下，我國早年間建造的大部分建筑物都是不合格的，因此針對這些不合格建筑，我們可以對其進行后期的建筑補救，合理運用這項補救措施，可有效改變我國建筑行業的現狀。

2基于節能理念的建筑施工技術研究

2.1節能理念施工技術對施工現場的控制

節能理念施工技術的應用中所包含的評價策略主要分為兩大類，對施工工序規劃以及建筑用施工圖紙的設計，將二者進行適當的結合并制定出建筑施工的審核機制。其審核機制只要源于施工方被授予的能源節能效果，在這一機制中的系統具備了一定成都的一致性，其本身就如同生態環保原理一般。在機制的實施下施工方不僅更易歸納施工現場的評定系統，并與此同時提升了建筑物的節能效果。

2.2節能理念的施工技術對施工環節進行控制

在分析的基礎上，得到居住小區內的噪聲分布，可以看到，顏色愈深的建筑所處的聲環境越差，在沒有采取設防噪綠帶等降噪措施的情況下，其臨街一面的室外噪聲級不能滿足居住Ix:室外自天低于SSDB、夜晚低于45dB的國家標準。為此，筆者對合理降噪提出了建筑群空氣流場的分析標準，仍以前述居住小區為例，這種高層建筑、多層建筑混合存在的小區，其建筑群內部的空氣流動情況對其微氣候有著重要的影響，局部風速太大可能對人們的生活、行動造成不便，也有可能在某些地方形成旋渦和死角，不利于室內的自然通風。因此，業主提出在規劃設計階段預測居住小區內的空氣流動狀況，以對小區內微氣候作出合理的評價。

3節能理念是今后建筑生態環境的重點推廣對象

3.1使用節能理念排除施工現場的非人為因素

施工現場中包含著一系列非人為因素，這些因素主要是由地理環境的氣候所造成的，通常我們會針對空氣流速的分布圖對天氣進行判斷，其中冷色就代表著氣溫及將下降，這時的戶外天氣通常表現在無風且天空萬里無云。我們都知道氣流對風速的影響非常大，氣流的流通速度加快代表著風速和風力也隨之加強。據我國相關科研人員您的研究表明，建筑施工現場的氣流將會對施工現場的建造產生一定程度的影響，因此在南方的春季和北方的冬季建筑施工工作者都會停下手里的工作，這個舉動的主要原理就在于在這樣的氣候下進行施工建造會嚴重影響工程的建造質量。

3.2使用節能理念的施工技術防止施工現場

結合建筑群空氣流動分析，在相關研究的基礎上，筆者預測居住小區不同位置小范圍內的逐時氣溫，同時進行比較并給出評價。所得結果既可供居民選擇適合個人習慣的工作生活環境提出參考意見，同時也能為改善居住小區熱環境指明方向。某居住小區中不同位置的熱島強度變化情況。其中的原因在于居住小區建筑布局合理，建筑間距選擇合適(天空視角系數較高而利于長波輻射冷卻天且集中綠地多，綠化好，并或多或少地采用了人工水景布置準得其與空氣的熱濕交換加強，有效地降低了空氣的溫度)。值得一提的是，環境最好的區域均為小區居民日常生活、起居、休憩、娛樂等活動的主要場所，該區域內的健康適宜的溫度環境將極大地利于居民的室內外的生活質量的提高。

4結論

我國為加強建筑行業的建設工作，在政府的不斷鼓勵下以綜合相應的評價機制系統，對我國還處于建設當中的工程項目進行與之相應的評價系統的制定，并根據其具體情況逐漸進行完善，在建筑環境和節能效果綜合評價理念的應用過程中，我國目前已經徹底明晰了建筑生態環境中所包含的真正內涵，并及時進行了建筑節能概念的推廣工作，為我國未來的可持續發展做除了一定程度上的探索。

作者:魏煥

參考文獻

[1]李萌.環境藝術設計與建筑設計和生態節能之間的關系分析[J].工程技術:引文版,2016,25(15).

智能建造存在的問題范文第4篇

關鍵詞：橋梁健康監測；損傷識別；狀況評估；傳感元件；

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

橋梁的生命過程一般包括規劃與論證、設計、施工、運營管理以及養護維修等幾個階段，以往人們往往只關注設計與施工階段，但橋梁在建造和使用過程中由于受到環境、有害物質的侵蝕，車輛、風、地震、疲勞、人為因素等作用，以及材料自身性能的不斷退化，導致結構各部分在遠沒有達到設計年限前就產生不同程度的損傷和劣化。由于缺乏對橋梁的科學監測與管理，橋梁的健康狀況信息得不到及時反饋，國內外，因橋梁的突然倒塌與破壞造成人車墜毀的重大事故屢見不鮮，不僅影響了交通還帶來了巨大的經濟損失。在這種情況下，人們對現代橋梁的質量和壽命才逐漸關注起來，尤其是隨著橋梁分析理論、施工技術、材料性能的迅速發展，橋梁的結構越來越柔，跨度越來越大，對橋梁結構進行健康監測就顯得尤為重要。本文首先概述了橋梁健康監測技術的概念及重要意義，然后對其系統構成及應用實例也作了簡要介紹。

橋梁健康監測技術簡介

橋梁健康監測系統（Bridge Health Monitoring System，BHMS）是一個融合了現代信息技術、計算機技術、網絡技術、現代檢測技術和結構損傷診斷技術、安全性評估技術等的新興技術。1997年，Housner等對結構健康監測進行了定義：“在現場進行結構特性，包括結構響應的無損檢測和分析，其目的是：如果有損傷，則進行損傷識別、確定損傷的位置、估計損傷的嚴重程度并評價損傷對結構影響后果”。即一個結構健康監測系統必須同時能夠進行結構損傷檢測和狀況評估。

目前，大型橋梁的健康監測、養護與維修得不到應有的重視，往往是在出現問題后才亡羊補牢。傳統的檢測方法由于其滯后性、效率低，造成橋梁管理成本的提高與資源配置的不合理，已跟不上橋梁發展的需求。在這種情況下，建立橋梁健康監測與安全評定系統，能夠大大提高檢測效率，實時掌握橋梁狀態變化，評價橋梁的承載能力和使用功能，以及橋梁的安全可靠性，其意義在于：

及時把握橋梁結構運營階段的工作狀態，識別結構損傷以及評定結構的安全、可靠性與耐久性；

為運營、維護、管理提供決策依據，可以使得既有橋梁的技術改造決策更加科學、改造技術方案的設計更加合理、經濟；

驗證橋梁設計建造理論與方法，完善相關設計施工技術規程，提高橋梁設計水平和安全可靠度，保障結構的使用安全，具有重要的社會意義、經濟價值和廣泛的應用前景。

系統研究方法分析

橋梁由完好到破壞是一個逐步損傷演變的過程，直接源于環境有害物質的侵蝕，車輛、地震、風及各種人為因素的影響，以及材料自身性能變化等結構損傷的存在。1971年，美國制定了國家橋梁檢測標準（NBIS），提供了檢測方法的細節、檢測時間間隔和檢測人員資格的統一指導，隨后世界各國在橋梁檢測方面都有了很大的發展。

目前，通常從三個方面對橋梁損傷信息進行監測：風、車輛、溫度、壓力等荷載等環境作用；利用無損檢測技術對應力、應變、裂紋、疲勞等局部響應情況進行監測；位移、速度、加速度、撓度、索力、振動特性、狀態反應等結構整體響應情況。

在整個橋梁健康監測系統中，各類高性能智能傳感元件、信號采集與通訊系統、綜合監測數據的智能處理與動態管理系統、結構實時損傷識別、定位與模型修正系統、結構健康診斷、安全預警與可靠性預測系統是關鍵部分，監測系統基本組成見下圖所示。

圖1 監測系統結構

結語

隨著現代檢測技術和計算機通信技術的迅猛發展，橋梁綜合健康監測技術越來越趨于智能化、實時化、自動化和網絡化。但是目前的檢測系統也普遍存在一些技術問題，如缺乏有效的傳感器優化布設評估標準，隨著信息需求量的增多，監測指標體系越來越龐大，如何確定傳感器的最優布置點就成了目前研究的熱點；橋梁工程自身體積大、質量重，具有較低的自然頻率和振動水平，動態響應易受環境狀態、非結構構件等影響，目前還沒有一個損傷指標可以全面、敏感地反映橋梁損傷狀態。

參考文獻

[1] 張瑩.淺談橋梁健康監測技術方法[J].城市建設理論研究，2012(5).

智能建造存在的問題范文第5篇

關鍵詞：物聯網；智能家居；示范工程；家庭組網

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：2095-1302(2012)05-0058-03

0引言

智能家居，或稱智能住宅，在英文中常被稱為Smart Home。與智能家居的含義近似的還有家庭自動化（Home Automation）、電子家居（Electronic Home）、數字家園（Digital Family）、家庭網絡（Home Networking）、網絡家居（Network Home）及智能家庭/建筑（Intelligent home/building），在香港和臺灣等地區還有數碼家庭和數碼家居等稱法[1]。

物聯網時代的智能家居表現為利用信息傳感設備（同居住環境中的各種物品設備松耦合或緊耦合）將與家居生活有關的各種子系統有機地結合在一起，并與傳輸網絡連接起來，進行監控、管理信息交換和通訊，實現家居智能化。智能家居系統一般包括智能家居控制管理系統、終端（家居傳感器終端、智能控制器）、家庭網絡、信息中心等。

與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，能提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間，還應由原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至能夠節約各類能源等。

物聯網大潮下的智能家居行業在中國乃至全世界都有廣闊的前景，是一個朝陽行業。就目前的發展趨勢分析，預計在今后的幾年內，全世界將有近億的家庭構建智能、舒適、高效的家居生活[2]。

1推動智能家居示范工程建設

隨著信息化技術的不斷發展和國家政策的不斷導向，面對智能家居的巨大市場，各行業中的領軍企業均推出了具有各自特色的智能家居產品。例如，霍尼韋爾、海爾、三大移動運營商、有線運營商、國家電網等[3]，均在大大小小的物聯網展會上出現智能家居應用展示的身影，全方位地宣傳及真實場景的演示，使普通民眾對智能家居有了非常直觀的了解。但是，如果智能家居僅僅停留在應用演示上，而沒有真正深入到普通群眾生活中，不能真正為普通群眾提供便利服務，就必然會喪失智能家居所產生的初衷，也就更談不上推動社會的發展進步。

步入2012年以來，國家及各省、市級政府都著力推動物聯網應用示范工程的建設。工信部制定的《物聯網“十二五”發展規劃》中明確提出開展面向社會管理和民生服務領域的物聯網應用示范，重點支持公共安全、醫療衛生、智能家居等領域的物聯網應用示范工程。發揮物聯網技術優勢，提升人民生活質量和社會公共管理水平，推動面向民生服務領域的應用創新”[4]。智能家居應用示范不僅是目的，更是手段，通過應用需求牽引，推動智能家居各項技術創新、標準研制和產業培育。在智能家居應用示范過程中，通過創新應用模式來構建與各類智能家居應用相適應的運營模式和市場化運作機制，形成一批模式新穎、機制靈活的成功案例和應用模板，并逐步向更大范圍內規模化推廣。

2家庭組網技術的選擇

智能家居示范工程建設與智能家居應用演示有著本質的區別。應用演示主要用于展現各項奪人眼球的新應用、新產品，展現智能家居的創新發展思路。但是，智能家居示范工程建設卻必須要求能夠為普通民眾提供實實在在的生活服務。家庭組網作為智能家居中的一項核心關鍵技術[5]，必然要根據應用演示和示范工程的目標不同而產生相應的變化，進而從不同的角度對技術進行研究和驗證。

在各類展會上的智能家居應用演示中，具體組網技術的選擇只需要能確保相應的演示效果即可。而在智能家居示范工程中，家庭組網技術需要針對如下幾個方面進行研究驗證后再進行選擇使用。

2.1家庭安防

智能家居要能夠真正為普通民眾提供生活服務，就要從普通民眾的具體需求出發，以民眾的基本生活需求和感興趣的業務應用作為選擇技術實現手段的驅動力。在智能家居的發展過程中，運營商、家電廠商、IT企業等紛紛推出了豐富多樣的智能家居體驗應用，不斷拓展智能家居所涵蓋的內容。

家庭安防一般由兩方面內容組成：家庭安防傳感節點監控以及視頻監控。其中，家庭安防傳感節點包括門窗磁傳感器、水漫傳感器、煙霧傳感器、燃氣傳感器等。家庭安防傳感節點與家庭內部核心控制節點之間需要有信息的交互，由于交互信息數據量較小，提供窄帶傳輸即能滿足要求。而視頻監控則要求傳輸視頻流，對于數據傳輸速率要求較高，因而需要能夠提供寬帶傳輸。便利生活服務則是將后端服務平臺提供的信息在家庭內部顯示終端上進行展現，該項功能僅僅要求家庭內部能夠接入到外部互聯網即可。

可見，從普通民眾對智能家居的需求出發，要求家庭組網能夠同時滿足寬帶加窄帶的網絡傳輸能力。在組網技術中，有線組網技術均能提供較高的數據傳輸速率；而無線組網技術中，特別是一般設計用于設備控制、節點間通信的組網技術（如ZigBee、Z-Wave等），通常只具備較低的數據傳輸速率[6]；Wi-Fi、Bluetooth4.0、UWB等技術所提供的數據傳輸速率一般較高[7-8]。因此，要同時滿足智能家居各項應用需求，往往需要結合多種組網技術，單純依靠一種組網技術是無法達到全部目標的。

2.2家庭內部建筑結構

在智能家居應用演示中，展示廳通常都是設在同一平面的一塊相對較小的敞開區域內的，因此，對于家庭組網技術的網絡拓撲無需做太多要求。但是，智能家居示范工程是要在實際的居民家庭中進行建設，家庭內部的建筑結構必然需要納入到網絡系統設計的考慮范圍之內。

家庭內部建筑結構根據房產開發商的設計可以有多種戶型樣式，而且住戶也可能根據自身需求，在家居裝修時對房屋戶型結構進行一定范圍內的更改。家庭內部不同房間內的節點設備之間需要進行通信，且各個房間之間都有墻體阻隔，因此隔墻通信對家庭組網技術也提出了一定的特別要求。

對于有線組網技術來說，若房屋尚處建造階段或是內部裝修階段，則可以在墻體內布放相應線纜（電力線、同軸電纜、以太網線等）來實現隔墻通信。而當房屋已經建造并裝修完畢后，有線組網就會存在兩種方式的問題：其一，如果不考慮在墻體內重新布放線纜，則需要通過已布放的線纜來進行信息傳輸。通常在家庭內部裝修時，只有電力線布放的范圍最為廣泛，能夠覆蓋到整個家庭的各個房間角落，但是電力線組網傳輸較容易受到外界環境及電器設備的影響（比如劣質電源適配器的影響）。其二，如果考慮在墻體內重新進行線纜排布，則需要破壞已有的建造裝修成果，成本較大。

可見，針對已建造裝修完成的房屋，采用無線技術進行組網較為合適。但是，無線組網技術在家庭內部會受到墻體影響，傳輸信號會逐步衰減。因此，需要設計采用合理的網絡拓撲結構來保證無線信號的傳輸質量。在眾多無線組網技術中，ZigBee技術所設計使用的樹形網絡路由器節點[9]、Bluetooth技術所設計使用的散列網橋節點等，均能夠用來解決家庭中隔墻傳輸信號的中繼問題[10]。

2.3技術發展成熟度及產業化規模

智能家居示范工程的建設就是為了能夠打造智能家居產業鏈，建立商業運營模式，并在以后能夠進行智能家居的大規模推廣。受此建設目標的驅使，在不同于智能家居應用演示中，可以采用最前沿的家庭組網技術，在智能家居示范工程建設中，必須要針對家庭組網技術的發展成熟度、產業化規模化支撐等進行評估。

以無線組網技術為例，Z-Wave從設計之初就專用于家庭自動化領域，包括照明控制、讀取儀表（水、電、氣）、家用電器控制、身份識別、門禁窗禁防盜、預警火災等。與ZigBee相比，Z-Wave的工作頻段干擾少、功耗低、設備激活時間短[6]，但是，Z-Wave最為明顯的劣勢就是無國際標準作為技術根基，不利于發展推廣，且芯片供應商短缺。據了解，在國內進行Z-Wave模塊開發的技術提供商屈指可數。可見，智能家居示范工程建設并不適宜采用Z-Wave技術進行家庭內部組網。

以有線組網技術為例，G.hn家庭聯網標準已經于2010年6月正式獲得ITU批準通過。G.hn的設計初衷是要解決既有有線組網技術的問題，透過家庭內部既有的同軸電纜、電力線和電話線，以1 Gb/s的速率傳輸數據，并促進周邊媒體的共存，更強調以低功耗的電源管理，來促進家庭網絡中智能型裝置的應用[11]。ITU已于2011年12月了更完善的G.hn標準，據業內人士預計，搭載G.hn方案的機頂盒、家用網關等產品將于2012年上半年登場。可見，雖然G.hn家庭聯網標準能夠兼容家庭內部既有的電力線、同軸電纜及電話線，可使家中各類設備無縫互連，同時支持數據傳輸、高清視頻、語音服務、共享服務等所有家庭多媒體業務，但是，G.hn芯片問世時間尚短，很多針對標準的研究還僅僅停留在技術理論層面，市場化成本因素等還無法進行準確估計。鑒于搭載G.hn方案的產品距離規模化應用尚有一段時日，G.hn組網技術同樣并不適用于當前的智能家居示范工程建設。

2.4系統的擴展性

在各類展會的智能家居應用演示中，一旦布設好一套智能家居系統，那么，在整個展會期間，基本不會再對該系統進行任何升級和更新操作，而只需確保系統的穩定運行即可。

但是，在智能家居示范工程建設過程中，家庭住戶的需求通常是會發生改變的，例如家中增添了一些全新的設備或是對原有設備提出了新的功能控制要求等。隨著科學技術的飛速發展，我們無法預計到，在半年之后、一年之后會出現具備何種功能的日常家居設備。若要在已建設好的智能家居系統中能夠便捷地納入這些全新的家居設備，則要求智能家居系統，特別是家庭網絡要具備良好的可擴展性。對于家庭網絡的核心控制節點而言，具備可擴展性尤為關鍵。原因是一旦家庭內部新增了一類全新的家居設備，并且要求該類設備節點能夠與核心控制節點進行通信，那么就必然會產生兩個方面的要求：一是核心控制節點要進行升級更新，增加控制新設備的相應功能；二是設備節點在經過配置后加入到已有的家庭網絡中。在上述兩個方面要求中，核心控制節點升級更新的效率將會直接對建設單位的運維成本以及家庭住戶的感知體驗產生影響。

通過對現有ZigBee組網產品學習研究的結果顯示，新入網設備節點所需要的配置工作量相對較小，工程實施人員在10 min左右即可完成相應的配置工作；但是，對于核心控制節點的升級更新，目前尚無比較好的方案，而仍需要通過主程序升級來實現，工作量相對較大。如何保證智能家居系統能夠具備優良的可擴展性，如何使家庭住戶新購置的家居設備能夠方便地加入到家庭網絡中并接受控制，這些都是需要進一步研究探討的問題，也是智能家居應用示范工程建設過程中所必須要考慮并解決的問題。

3結語

綜上所述，在智能家居示范工程建設中，針對家庭組網的問題，不僅要從家庭組網技術本身來進行理論分析，更要從示范工程的實際需求與后續運營維護升級的角度來考慮。通過選擇合適的家庭組網技術進行組合，打造滿足各類通信要求的家庭網絡，實現家庭內部區域的全覆蓋，從而為智能家居各項業務應用的開展提供堅實的網絡通信基礎。

參考文獻

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