传感器助力智能建筑监测与数据采集之道
近期于《应用科学》刊载的一篇评论文章，对诸多用以测量有效智能建筑监控系统建筑参数的方案展开了探索与对比，此系统充分考量了建筑居住者行为、传感器布设以及实施的复杂性。
智能建筑监控架构体系
楼宇自动化与控制系统（BACS）已然成为先进楼宇管理技术的核心要素。这类系统由硬件及软件组件构成，借助强化的连接性达成高效的沟通、决策以及自动控制，进而对各类建筑系统予以自动管控与调节。
BACS 涵盖三个层级：管理、自动化（监督）以及现场。管理层构建起人机交互界面，涵盖操作员与监控单元，且均与主要数据处理系统相连接。自动化层则成为整合多个离散设备的各类通信网络中通信与控制的关键枢纽。
现场层包含物理输入传感器、执行器以及输出激活器。这些分布于整栋建筑内特定应用控制器发挥着监控与控制功能。此外，三层架构的 BACS 在自动化层之上设置中立监控器，以此保障不同系统与设备间的互操作性，从而实现楼宇管理的精准运营与高效性。
智能建筑监控应用范畴
一套完备的建筑优化系统能够对所有建筑及设施管理层面予以监控，涵盖空间利用率、能源消耗、用水分配等方面。
自动照明管理系统在降低能源消耗的同时保障居住者的视觉舒适度。基于物联网（IoT）的照明控制可达成有效的智能建筑管理与调控。并且，时间规划、日光采集以及占用控制等策略也应用于照明管理之中。
供暖、通风与空调（HVAC）系统有助于调控建筑内部气候，以确保居住者的舒适与安全。此类系统通常掌控温度、湿度、空气分布以及室内空气质量。再者，智能 HVAC 系统提升了能源利用效率并自动调控室内气候以增进舒适度。
然而，HVAC 系统在办公楼宇中的能源消耗占比颇高，故而需要精细优化能源效率并考量环境影响。这可通过设计降低供暖与制冷负荷的建筑来达成。此外，应对静态（建筑材料、朝向与位置）以及动态（天气数据、占用特性、能源与用水消耗）参数的能源消耗加以监控。
借助智能水表进行用水监测有助于检测渗漏并防止浪费。监控居住者的最终使用习惯能够保护建筑内水资源并预估未来用水量。同时，水质传感器还可对水质予以监测。
尤为关键的是，室内占用数据对于智能建筑系统极为重要。运动或占用传感器可实现精准预测与数据驱动型决策，通过对商业建筑中 HVAC 系统的有效管控，最大程度降低运营过程中的能源与水资源消耗。
数据整合汇聚
高效的数据管理能够强化数据交换，推动可互操作建筑模型的构建，并明确建筑构件在其全生命周期内的规格标准。此外，智能建筑应用需要整合源自多个分散系统的数据。这就要求具备先进的计算基础设施以及应对高数据生成需求的能力。
由于持续监控，智能建筑中的异构传感器会快速产生海量数据。因此，实时分析（RTA）对于持续且无缝的数据处理至关重要。RTA 可为快速决策提供极具价值的见解，进而提升监控系统的效率与可靠性。
智能建筑中的传感器融合将各类 IoT 传感器所采集的数据相结合，以对监控系统的行为达成连贯、精准且可靠的认知，从而优化建筑运营。其支持对单个传感器开展全面且一致的数据分析，而整合多个传感器的数据能够提升数据集的精度、可靠性与清晰度。
不过，传感器融合过程也面临若干挑战，诸如数据的不完善性与相关性、不一致性以及数据集的异质性等。这些问题可通过采用基础设施即服务方式进行初始验证与基线数据采集来加以缓解。
或者，建筑信息模型（BIM）能够解决建筑生命周期内与信息交换、互操作性以及高效协作相关的问题。BIM、IoT 设备与 BACS 之间的协同作用可更为智能地处理大规模、复杂且动态的传感器数据，从而达成数据驱动型的建筑管理。例如，IoT 传感器所采集的时间序列数据可提供数值与模式信息，而 BIM 则能提供建筑系统间的上下文及语义关联。
总结概括
总体而言，研究人员全方位地回顾并对比了建筑监控领域所运用的多种传感器技术。探讨了传感器网络的数据采集难题以及这些数据后续的构建与处理流程。
BACS 使得建筑管理人员与设施运营商能够借助收集可靠的实时数据来监控复杂环境中的关键参数与操作。因此，管理智能建筑需要具备能够处理大规模数据生成的先进计算基础设施。研究人员提议构建一个适配不同公共建筑架构的兼容智能设施监控框架，在 BACS 与 BIM 中巧妙融合物联网设备与传感器。
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