高 波

（云南广电网络集团有限公司 宣威支公司，云南 曲靖 655413）

无线网络技术在智能楼宇中的应用探索

高 波

（云南广电网络集团有限公司 宣威支公司，云南 曲靖 655413）

由于无线网络技术自身很容易受到传输冲突和信号干扰等因素影响，需要进一步加强无线网络技术在智能楼宇中的应用探索。文章主要就此展开分析，客观阐述无线网络技术在智能楼宇中的应用可能性和面临的挑战，无线通信标准和无线组网方式，提出合理的无线网络技术应用框架。

无线网络技术；智能楼宇；通信标准；无线组网

1 智能楼宇控制系统中引入无线网络技术

智能楼宇控制系统主要包括楼宇自动化系统、办公自动化系统、通信网络系统等，其中网络系统是智能楼宇控制系统的基础，负责系统之间信息传输的重任。在此基础上，控制网络和计算机信息网络之间实现联通，由一个统一管理平台对信息进行管理，包括对数据源、数据平台的管理，对收集的数据进行深入挖掘，将最终的数据分析结果传输到执行机构，为后续管理决策提供参考依据[1]。

就传统的有线网络技术基础上设计的楼宇控制系统来看，主要划分为3层，如图1所示。

图1 传统楼宇控制系统网络结构

第一层是执行层，主要是传感器装置，包括对温度、湿度、烟感以及室内光线强度等指标的检测，感知外界环境的变化情况，并将这些变化转变为电信号，传输到下一层。一般情况下，执行装置主要是继电器输出装置，这种装置在实际应用中可以更加自动化地控制空调开关、调节室内湿度和温度等。现场执行层的设备接入网络方式不同，不同连接方式决定着装置自身的网络通信功能，在某种协议约束下进行信息交互[2]。

第二层是控制层，主要是控制器装置，包括专用控制器和区域控制器，控制器在实际应用中具备十分突出的数据处理能力和控制能力，根据某种通信协议进行通信。

第三层是信息管理层，主要是管理工作站，工作站的作用是为管理者开展管理工作提供一个信息化控制平台，从而对楼宇进行智能化管理。

经过大量的实践研究可以发现，在现场执行层和信息管理层应用无线网络接入技术的可能性最大。执行层中应用无线技术，是因为楼宇中设置了大量的传感器节点，布线工程量较大，如果采用有线连接需要耗费大量的人力、物力和财力，所以引入无线接入方式可以为传感器部署工作提供便利，根据实际情况改变传感器的节点位置。在信息管理层应用无线技术主要是为了便于后续管理和维护工作开展，对系统进行实时控制[3]。

有线网络由于拥有大量的网络宽带资源和可靠的信息安全保护，所以即便是在当前无线网络技术快速发展背景下，对传统的有线网络带来一定冲击，但仍然无法完全替代有线网络，所以在未来的楼宇智能化控制系统中应该是有限网络技术和无线网络技术的结合应用。无线网络技术在信息管理层应用较为广泛，已经积累了丰富的实践经验，值得在其他层更进一步的应用[4]。

2 现场执行层无线组网模式

无线组网有两种模式，即Ad hoc模式和Infrastructure模式，其中Ad hoc模式作为一种对等式的组网方式，没有固定的路由器和基础设施，所以这些节点是可以根据实际情况调整，同时还可以保证各个节点之间的联系。这种模式在实际应用中，无线覆盖范围限制问题最为典型，致使用户无法直接进行通信，只能借助其他节点分组转发，没一个节点设置一个路由器。而Infrastructure模式组织网络是无线单跳网，网络节点更多的是选择通信范围内距离最近的基站实现通信，不具备路由功能和节点通信功能。在智能楼宇控制系统设计中，应该根据实际情况选择合理的技术，设计不同的无线组网模式[5]。

智能楼宇控制系统内部执行层中，多数情况下需要安装大量的传感器设备，这些设备应该分布在大楼的周边区域，但是大楼的功能是在不断完善和变化的，所以需要根据实际情况重新调整传感器的位置。基于此，如果采用无线网络技术，则能够更好地适应大楼功能变化对传感器部署的需求，降低布线工作量和成本费用。但是，在智能楼宇系统中应用无线网络技术时，可能会出现更多的困难，主要表现在以下几个方面：其一，无线传感器需要电池供电才能正常运行，所以能量是有限的，所以无线覆盖范围较小。其二，楼宇内部影响无线网络数据传输的因素较多，包括墙壁、门窗、金属框架、微波炉和电磁设备，这些将会在不同程度上影响到无线信号的传输质量，致使无线信号传输和服务质量变得更加复杂，难以满足实际工作需求。此外，如果室内的物体发生移动，可能反射无线电波，这些反射电波经过多种途径传输，可能受到更加严重的干扰，造成信号传输路径逐渐衰减[6]。

所以，在这样复杂的环境下很难保证无线网络传输质量，传统的点对点组网方式已经无法满足实际需要。基于Ad hoc模式的无线网络由于自身环境适应能力较强，可以更好应对这种复杂环境需求，呈现一种分层或平层的网络结构。基于Ad hoc模式的组网方式可以覆盖更大的范围，传感器可以将内容传输到另一个接收设备上，实现远距离的数据传输。并且，如果一条组网结构如果在某条路由失效的情况下，可以快速切换到另一条路由使用，避免用户数据信息的丢失，尽可能地降低外界对无线数据传输带来的干扰问题，提升网络抗干扰性。

无线传感器网络由多个功能和节点组成，作为数据采集者，节点将收集的数据按照通信路由协议传输到远方的基站；如果是数据中转站，除了收集数据以外，还需要承担接受邻近节点传输的数据，并将其传输到附近的节点或基站的功能。基站的功能是负责将无线传感器发送过来的数据信息转发到有线网络上，在人机交互界面即可了解到系统的运行情况，同时也可以将有线网络上的信息利用无线网络通道转发给传感器，下达相应的控制命令。

在执行层中，对无线传感器收集的数据转化到有线网络基站，可以主动读取无线传感器数据，对无线传感器的运行状态实时监控。

3 现场执行层无线通信标准

当前国际上的无线通信标准较多，这些标准从不同角度上涵盖了全球范围内的无线数据和通信需求。每种无线通信标准对于通信范围、传输速率和传输速度提出了明确的规定，在不同标准的体系结构下，每种软硬件要求不尽相同，成本同样存在明显的差异，因此选择哪一种通信标准就需要以实际情况为依据。

不同传感器在实际应用中数据报告模型存在差异，传感器信息获取方式取决于数据报告紧急程度，在时间驱动模式下，要求传感器在一定时间节点内将数据传输到控制层；在事件驱动模式下，传感器收集周围环境变化数据，只有在传感器收集的数据变化情况满足预设条件下，才可以将收集到的数据信息传输给控制层；在查询驱动模式下，传感器节点被动式转发数据到控制层，只有在接收到控制层的具体要求后，才可以将收集到的数据信息传输到控制器。如果想要无线传感器广泛应用在现场中，需要保证无线传感器是最低成本的，无线传感器的组网结构整体成本保持在一个较低的水平；无线传感器主要是由电池供电，所以要求电池能够满足传感器长时间运行工作，这就要求传感器功耗保持在一个很低的水平；性能可靠，可以在无人看管下即可正常工作；伸缩性能好。一般情况下，无线传感器采用短距离无线连接方式，这样可以尽可能降低外界客观因素对无线信号传输带来的干扰，充分发挥无线网络技术的优势。

4 无线网与BA Cnet的结合

在执行层中应用无线传感技术与上层应用相结合，在智能楼宇系统中有很多通信协议，这是一种楼宇智能化发展的自动控制网络通信协议。该协议作为一种开放性协议，主要是采用OSI模型衍生而来的分层通信体系结构，很容易受到实际需要和成本限制等众多因素影响，这种折叠式结构在实际应用中安全性更为突出。BA Cnet在智能楼宇系统中应用，通过对抽象模型的实例化可以提供一个更加具体的描述，通过服务原语实现设备之间的信息交互，在满足数据传输需要的同时，还可以降低网络架设成本。通过网络映射方式，采用不同底层协议网络，BA Cnet应用层报文可以在不同网络上传输数据，数据传输更加安全。不同的BA Cnet子网根据实际情况选择不同的通信技术和寻址方式，在实际应用中根据寻址方式，促使子网间的路由工作有序开展，充分发挥无线网络技术优势。

5 结语

综上所述，无线网络技术作为一种前沿技术，在智能楼宇系统中应用可以为用户提供一个更加安全、舒适的环境，为楼宇系统智能化、自动化和数字化发展带来更大的发展空间，能够有效克服有线网络数据传输的不便，促使无线网络技术能够在智能楼宇系统中更为广泛的应用。

[1]许毅平，周曼丽.无线网络技术在智能楼宇中的应用研究[J].计算机工程与设计，2014（22）：4264-4267.

[2]李胜.智能楼宇中无线网络技术的应用[J].科技创新与应用，2015（14）：287.

[3]申瑞雪，李良.无线网络技术在智能楼宇中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2014（17）：1404.

[4]肖青青.无线传感网络覆盖技术的应用与研究[D].武汉：武汉理工大学，2012.

[5]李燕.智能楼宇无线网络应用的初探[J].中国电子商务，2012（9）：47.

[6]张佳星.基于ARM的智能楼宇无线网络信息系统研究[D].太原：太原理工大学，2012.

Exploration on application of wireless network technology in intelligent building

Gao Bo
（Xuanwei Branch of Yunnan Network Group Co., Ltd., Qujing 655413, China）

Because wireless network technology itself is vulnerable to transmission conflict and signal interference and other factors, it is necessary to further strengthen the exploration of infinite network technology application in intelligent building. This paper mainly expounds the application of this analysis, and objective expounds the application possibility of wireless network technology in intelligent building and the challenges faced, and expounds the wireless communication standard and wireless networking mode, putting forward reasonable application framework.

wireless network technology; intelligent building; communication standard; wireless networking

高波（1975— ），男，云南宣威；研究方向：网络安全及无线网。