物 聯網 (IoT) 為新老建築帶來大量建築自動化方面的機遇。透過物聯網智慧建築解決方案，業主和物業管理員可以提高能源效率，降低維護成本，提高住戶舒適度。但是，和任何新技術一樣，開發人員和系統集成商必須作出正確選擇，以確保解決方案具有價格競爭力，並且提供承諾的節約和效率。
本文中，我們考察將建築系統與雲端連接的優勢和要求。我們研究一個專為智慧建築應用設計的物聯網閘道解決方案。我們介紹該閘道的獨特模組化結構，以及如何實現說明解決方案永不過時的升級和自訂（圖 1）。我們還考慮使用 Intel® 物聯網閘道技術提供高端連線性、管理和安全功能。最後，我們討論閘道的 Intel® Quark™ 處理器對可靠性、軟體靈活性和能源效率的貢獻。
Figure 1: AAEON AIOT-DRM 採用用於智慧建築應用的 獨有模組化物聯網閘道設計。
智能建築的優勢
隨著人口不斷增多，城鎮化程度不斷提高，節約取暖、製冷和照明使用的能源從底線和能源節約角度來說都是一個需要優先考慮的重要問題。將照明控制系統、溫控裝置、HVAC 系統以及其他建築設備與物聯網連接，可以收集即時能源使用模式的資料。這些資料可以用於指導遠端自動建築系統調節，以提高能源效率並降低能源成本。在許多國家，物聯網建築管理系統說明建築師滿足環保建築規範和對抗氣候變化的目標。
密切監測建築系統對維護和安全起到重要作用。例如，可以指示風扇電機開始出現故障的感測器可以提醒維護人員注意即將影響住戶的故障。還可以提供產品可靠性的重要資料，用於指導未來採購決策。設備（如電梯）上的感測器可以指示元件何時在規格外工作，在出現受傷風險前提示需要更換或維修。
從住戶角度來說，協調照明、溫度、濕度和通風等居住資料可以改善舒適度。在陽光明媚的日子，感測器可以啟動遮陽或窗戶變暗系統。如果房間裡沒有人，感測器可以調節照明、取暖和製冷控制以節約能源。在雲端收集這些活動的資料允許建築管理員跟蹤建築使用模式，根據需要進行遠端調節。
對於開發人員和系統集成商，智慧建築市場的越來越受歡迎帶來了巨大機遇。2015 年 ，市場研究公司 Memooria 發佈一份報告 “The Transformation of BAS into the Building Internet of Things 2015 t o 2020”（BAS 在 2015 年 到 2020 年 向建築物聯網的轉化）。文中他們預計，物聯網智慧建築市場將從 2014 年 的 460 億 美元增長至 2020 年 的 1550 億 美元。
智能建築挑戰
有效的物聯網建築自動化系統 (BAS) 使用感測器和設施物聯網閘道收集系統資料，並對需要本地應對的內容立刻採取措施。它還將資料傳送到雲端進行分析，尋找更多提高操作效率、舒適度和安全性的機會。
根據建築規模、感測器和閘道數量、跟蹤和分析的參數以及自動化程度，這樣的智慧建築系統可以很簡單也可以很複雜。例如，考慮具有零售、公寓和辦公區域的現代摩天大樓。感測器可以跟蹤居住情況、照明系統、取暖、製冷、濕度、風扇、窗戶遮陽、門禁、噪音等情況。這些系統使用的各種設備的資料可以是數位或類比資料。收集和傳輸這些資料通常需要使用有線和無線技術，以及眾多協議（圖 2）。
Figure 2: 收集和傳輸建築資料需要使用有線和無線技術以及眾多協議。
對於任何基於 Internet 的解決方案，安全性都是頭等大事。一些建築管理資料可視為專有資料，或者包含住戶個人資料。還存在外人或不滿住戶進行破壞或搗亂的行為。
為智能建築設計的物聯網閘道
選擇智慧物聯網閘道是開發人員和系統集成商解決眾多智慧建築挑戰的一種方法。AAEON AIOT-DRM 建築管理系統是一個不錯的例子。該系統以最新 Intel 物聯網閘道技術為基礎，提供一個安全可靠的解決方案，用於收集感測器資料，執行初始處理和篩選，並與雲端或後端伺服器交換資訊（圖 3）。
Figure 3: AAEON AIOT-DRM 建築管理系統提供一個安全可靠的解決方案，用於收集 感測器資料和與雲端或後端伺服器交換資訊。
獨有的模組化三階金字塔設計方便自訂和升級，實現最大靈活性並且永不過時。隨著技術需求的增長和變化，AIOT-DRM 能夠相應增長和改變。
從上到下，裝置包括以下堆疊層，並透過背板連接以形成一個緊湊系統：
用於 Internet 存取和擴展的週邊設備連接板。連接選項包括一個 RS-232、一個 USB 2.0、一個 mini USB 2.1 和一個 10/100 Mbps Ethernet 埠 – 以及一個位於模組背面的 Mini-PCI Express* (mPCIe*) 插槽。
用於計算的 CPU 板。此層採用具有工業溫度範圍的 Intel® Quark™ SoC X1021 以及 512 MB DDR3。一個 4 GB eMMC 處理存儲。
用於模數轉換的 I/O 板。包括六個數位輸入 (DI) 埠、兩個數字輸出 (DO) 埠、一個隔離 RS-485、四個模數轉換器 (ADC) 以及一個數模轉換器 (DAC)。
對於監控用途，ADC 檢測並轉換類比信號 – 例如用於溫度、壓力和聲音的信號。DAC 允許控制端的數位信號啟動類比末端設備，實現遠端功能控制，如調節報警音量。針對安全連線性，每個 DIO 和 ADC 連接點都設有孔，用於擰緊連接和外殼螺釘。
閘道名稱中的 “DRM” 指 “DIN-rail mountable”（可 DIN 軌道安裝）。AIOT-DRM 垂直安裝在單個 DIN 軌道上，或水準安裝在平坦表面。裝置尺寸小 (224.5 x 163 x 46 m m) 重量輕 (600 g )，便於在建築中進行多處部署。階梯金字塔設計方便維護和更新，任何因故障元件停用的板或提供更新元件的板都可以輕鬆換出，縮短停機時間。此外，裝置的無風扇設計可防範計算設備常見故障來源。
配備 Intel® 物聯網閘道技術
基於 Intel 物聯網閘道技術的解決方案為邊緣智慧提供領先性能和安全性。這些設計實現近即時分析和更加嚴格高效的流程控制，並減少資料傳輸成本。
基於 Intel 物聯網閘道技術的解決方案可以連接新舊系統，說明資料在邊緣設備和雲端之間安全傳輸，並適應多種應用。它們支援多個作業系統和處理性能水準。遠端可管理性選項和經認可的安全性為開發人員提供快速建立和部署創新經濟解決方案需要的工具。
應用支援的 Intel 物聯網閘道技術解決方案，如 AIOT-DRM，可以在邊緣設備高效彙集和篩選資料。此類邊緣智慧允許建築業主和管理員在更靠近來源處分析資訊並近即時採取措施，節約資料傳輸、存儲和分析成本。
基於 Intel 物聯網閘道的 AIOT-DRM 預先配置 Wind River Helix Device Cloud* 代理。此代理提供雲連線性，方便設備配置、檔案傳輸、資料捕獲和基於規則的資料分析與回應。開發人員和系統集成商可以利用代理快速打造特定于智慧建築的物聯網解決方案，使用 API 管理集成不同企業 IT 系統。
對於保護資料和設備，Intel 物聯網閘道技術提供 McAfee Embedded Control* 安全技術。McAfee Embedded Control 將 Intel® 處理器基於關鍵硬體的安全性與作業系統及應用程式軟體安全性緊密集成，確保從邊緣到雲端的無縫安全資料流程，保護移動或靜止資料。
更簡單的應用程式開發
Intel 物聯網閘道技術提供 Wind River Intelligent Device Platform (IDP) XT 3.1。此預先安裝的評估作業系統允許方便瞭解基本閘道功能。Wind River IDP XT 3.1 是 一個可縮放、可持續、安全的開發環境，可簡化物聯網閘道集成和開發。基於 Wind River 行業領先且符合標準的作業系統，提供 Wind River 開發工具。
Wind River IDP XT 3.1 支 援用於資料傳輸的輕量協定 MQTT，並提供對 Wi-Fi*、Bluetooth*、ZigBee* 及其他短程物聯網無線與有線協定的本機支援（圖 4）。它還支援 TR-069 和 OMA-DM 等成熟的管理產品，以支援對閘道設備的遠端系統管理。內建安全功能說明確保通訊管道、資料和末端設備的 安全。
Figure 4: AAEON AIOT-DRM 物聯網閘道透過 Wind River Intelligent Device Platform (IDP) XT 3.1 及其 I/O 提供圖中連接選項以及更多功能。
2016 年 新版加入 Intel® IoT Gateway 軟體套件。此套件為開發人員提供開始建立解決方案的另一個快速簡單方法。新 Intel® IoT Gateway Developer Hub 以及使用者介面支援在閘道上快速開發。
其他新 Intel IoT Gateway Technology 功能包括：
用於硬體和軟體元件的 Intel® IoT Platform Marketplace (inteliotmarketplace.com)
用於簡化應用程式開發的二進位執行時作業系統
用於存取軟體發展包 (SDK)、常用協議等的 Intel® Package Repository。
低功耗處理器中的 Intel 性能
板載處理器 Intel Quark SoC X1021 是 低功耗 CPU。它幫助將 AIOT-DRM 的滿載整體功耗限制在約 5W，無需易發生故障的主動散熱解決方案，如風扇。
Intel Quark SoC 具有安全啟動功能、壽命期支援延長，工作溫度範圍 -40°C 至 85°C，非常適合商業和工業物聯網控制應用。Intel Quark SoC X1021 相 容 Intel® Pentium® 處理器指令集架構 (ISA)，提供豐富的軟體相容性，為開發人員帶來更廣闊的區別化空間。SoC 透過與感測器無縫連接的高頻寬介面和連接功能提供豐富的 I/O 功能和靈活性。
智能建築的更智能閘道
AIOT-DRM 將模組化設計、豐富功能、全面連線性和開發人員工具組合在一個緊湊方便的封裝內，為建築管理帶來簡單性、通用性和安全性。此應用支援的解決方案提供了一種更便利的將傳統結構納入物聯網的方法，使智慧建築概念從藍圖變為現實。
有關 AAEON AIOT-DRM 建築管理系統的資訊， 請參見 intel.com/SD-aaeon-aiot-drm-gateway。
有關用安全可管理閘道和系統實現物聯網的 更多資訊，請存取 intel.com/embedded-iot。
AAEON (intel.com/MR-aaeon) 是 Intel® 物聯網解決方案聯盟夥伴成員，高級工業和嵌入式計算平台領先製造商。AAEON 致力於創新工程，為全球高端 OEM/ODM 和系統集成商提供集成解決方案、硬體及服務。可靠的高品質計算平台包括工業主機板與系統、工業顯示幕、耐用平板電腦、PC/104 模組、PICMG 半尺寸和全尺寸主機板及 COM 模組、嵌入式 SBC、嵌入式控制器以及相關配件。AAEON 還提供自訂端到端服務。AAEON 是 GSA 合同持有人 (#GS-35F-0470Y)。