主頁 > 新聞動態 > 智能樓宇通常組成要素現狀分析及管理係統設計 2021-12-08

智能樓宇通常組成要素現狀分析及管理係統設計

智能樓宇（yǔ）的核心是5A係統，智能樓宇就是通過通信網絡係統將此5個係統進行有（yǒu）機的綜合，集（jí）結構、係統（tǒng）、服（fú）務、管（guǎn）理（lǐ）及（jí）它們（men）之（zhī）間的最優化組合，使建築物具有（yǒu）了安全、便利、高效、節能的特點。智能樓宇是一個邊沿性交叉性（xìng）的（de）學科，涉及計算機技（jì）術、自（zì）動控製、通訊技術、建築技（jì）術等，並（bìng）且有越來越（yuè）多的新技術在智能樓宇中應用。
通過樓宇自控係統(這裏指通常所說的小BA係統或（huò）狹義BA係統)，采用先進的計算機控製技術，管理軟件和節能係統程序，使（shǐ）建築物機電或建（jiàn）築群內的（de）設備有條不紊、綜合協調、科學地運行，從而達到有（yǒu）效地保證建築物內有舒適的工作環（huán）境、實現（xiàn）節能、節省維護管理工作量和運行費用的（de）目的。
一、智能樓宇的通常組成要素
智能樓宇組成要素通常有三大基本要素，即樓宇自（zì）動化係統（bas，building automation system）、通信自（zì）動化係（xì）統（cas，communication automation system）和辦（bàn）公自動化係統（oas，office automation system）。通常人們把它們稱為了3a。這三者是有機（jī）結合的，建築環境是智（zhì）能樓宇基（jī）本組成要（yào）素的支持（chí）平台。為實施3a係統，需借助結（jié）構化綜合布線係統，即pds（premsies distribution system）。如圖1-2所示。

1.智能樓宇綜合管理（lǐ）係統
智能樓宇綜合管（guǎn）理係統，即IBMS（IntelligentBuildingManagementSystem），主要指通過（guò）統（tǒng）一的人機交互管理界麵對樓宇內部（bù）眾多的信息化設施進行（háng）統一管理，實現所有智能子係統的集中監視（shì）和控製以及全局事件的處理（lǐ），並通過跨係統的聯動，實現樓宇（yǔ）信息化設（shè）施的自（zì）動化運行，提高（gāo）樓宇運（yùn）維管理的效率（lǜ）。
2.物聯網
物聯（lián）網是通過多個具（jù）備感知能力的傳感設備，按約定的協議形成（chéng）自組織（zhī）、智能化的傳感器（qì）網絡，再通過智能化的（de）計算和互聯（lián）技術的支撐，實現信息的匯聚、整合、共享（xiǎng）與智能處理。
物聯網技術架構主（zhǔ）要分為三個層次：感知層、網絡層（又稱傳輸層）和應用層。
感知層是實現（xiàn）物聯網的基礎，主要利用各（gè）種傳感（gǎn）器設（shè）備完成（chéng）信息的采集、轉換和收集。網絡層通過各種長距離或短距離、有線及無線通信技術完成感知數據的傳輸。應用層通過各種數據處理呈現人機交互技術，滿足不同行業用戶的信息化業務應用需求，如監控類（車輛監（jiān）控、溫濕（shī）度監測）、查詢統計類（遠程抄表、資產管理）以及控製（zhì）類（lèi）（智慧路燈、智能家居、智能樓宇）等不同類型的應用。
二、智能樓宇的現狀分析
隨著計算機、數字通信及網絡技術的發展（zhǎn），構成智能樓宇的各個信息化子係統在技術（shù）體製、性能和功能等方麵都得到（dào）了大幅度的改進和提（tí）升，例如，融合了人（rén）臉識別和行為分析等功能的數字高清智能視（shì）頻監控係統逐步代替了傳統的模（mó）擬閉路電視監控，以往的基於總線的ID卡門禁係統逐漸演變為基於TCP/IP數字網絡的IC卡門禁或（huò）基於指紋、人臉等生物識別（bié）的智能門禁係統。但在智能樓宇（yǔ）綜合（hé）管理係（xì）統（IBMS）方麵仍存在以下問題：
1.互聯不通（tōng）不足，孤島（dǎo）現象依（yī）然存在
目前，在智（zhì）能樓宇綜合管理上，由（yóu）於子係統和通信協議的多樣（yàng）性，各子係統通常作為一個獨立的係統進行實施和部（bù）署。各係統之間和各建築之間無法做到數據的統（tǒng）一存儲、處理和分析，體現出（chū）煙囪式（shì）的獨立部署、獨立運行和獨立維護。
2.缺乏統一的數據管理，跨係統聯動需要進一步加強
在智能樓宇個別應用上，目前已具備初步的聯（lián）動（dòng）控製，如安防管理方麵，火災係統與廣播、視頻監控、門禁係統的聯（lián）動，空調暖通設備與環境傳感器的聯動實現（xiàn）了樓宇室內空氣（qì）、溫濕度等環境的智能（néng）調節。但上述的聯動策略是（shì）在專業（yè）的接口開（kāi）發基礎上完成的，是固化的。用戶無法根據實際的係統管（guǎn）理需求（qiú）和運行場景進行靈活調整，實現聯動策略的自定義。
3.缺乏樓宇大數據分析，係統價（jià）值有待（dài）挖掘
當前智能樓宇綜合管理係統大多從建築物業後勤管理的角度進行投資建（jiàn）設，如何對建築運行的（de）海量數據進行統計（jì）分析並發掘數據潛（qián）在的價值，值得進一步研究。隨著大數據技術的應用發展，可以借助數據分析和挖掘等技術，進一步分析建築運行的規律（lǜ），降低建築運行成本，實現建築運維的精益化管理和增值化服務。
三、基（jī）於物聯網的智能樓宇綜合管理係統（tǒng）設計
1.係統技術架構
基於物聯網的智能（néng）樓宇綜合管理係統技術架構如圖1所示。係統總（zǒng）共分為感知層（céng）、接入層、傳輸層、平台層和應用層五個部分。感知（zhī）層主要指接受智能樓宇係統統一管理的各種終端設施，包（bāo）括（kuò）動力設備（空調、新風、排風、排水、電梯等）、信息感知及采集設備（環境傳感器、音視頻設備）和控製設備等。傳輸層主要指由樓宇（yǔ）駐（zhù）地（dì）網、互聯網（或專線）及移動通信網組成的智能樓宇數據傳（chuán）輸和通信管理網絡。

圖1 基於物聯網的智能樓（lóu）宇綜合管理係統技術（shù）架構

基於物聯網的智（zhì）能樓宇綜合管理係統架構，其核心是接入層（céng）和平台層兩部分的設計，正是這兩個層次的引（yǐn）入，使應用層可以屏蔽感知層終端物理設備的差異性，實現不同設備和係統互聯互通（tōng）、融合管理的目標。以下重點對接入層（céng）、平台層和應用層三部分予以說明。
1）接入層
接入層核心設（shè）備是樓宇物聯（lián）網接入網關，針對智能樓宇前（qián）端接入（rù）設備（bèi）的協議多樣（yàng）性，物聯網接入網關創造了（le）一個通用的環境，可以（yǐ）連接多數主流的樓（lóu）宇前端設備或係統，用戶無需考慮設備的製造（zào）廠家和其使（shǐ）用的通訊協議（yì）。物聯網接（jiē）入網關設計參考架（jià）構如圖2所示。

圖2 物聯網接入網關（guān）參考架構

物聯網接入網關內置多種協議設備模板，可以將不同協議的設備數據轉換為標準的軟件組件（jiàn），通過標準TCP/IP協議、支持XML的數據處理和開放的API為智能樓宇（yǔ）應用服務提供無縫的、統一的設備數（shù）據視圖，從而實現（xiàn）數據融合處理和跨（kuà）係統的互聯互通。
2）平台層
平台層主要提供智能樓宇數據的統一處理和（hé）分析，為上層應用（yòng）程序以及其他業務係統提供（gòng）數據調用訪問的（de）接（jiē）口。

圖3 智能樓宇平台功能結構

平台除具備設備接入、設備（bèi）管理、規則引擎、權限及安（ān）全（quán）管理等基礎功能外，還可提供（gòng）大數（shù）據分析和人工智能等服（fú）務組件，為智能樓宇上層應用提供大數據分析挖掘、GIS、語音識別、視頻分（fèn）析和（hé）3D等高（gāo）性能海量數據處理服務。智能樓宇平台功能結構如圖3所示。
智能樓宇平台主要實現以下功能和目標：①通過子係統之間的互聯互通實現係（xì）統和設備聯動；②通過數據的集中存儲和管理，實現智能樓宇的數據共享；③通過大數據（jù）的分析（xī）與處理，實現各種運行場景的即時有效控製；④為樓宇第（dì）三方應用服務的接入提供平台支撐。
3）應用層
應用層調用平台層提供（gòng）的數據和邏輯等元素，通過圖像、表格和視頻等方式為樓宇管理人員提供方便（biàn）直（zhí）觀的可視（shì）化管（guǎn）理，實現對樓宇運行狀態和（hé）前端設備的集中呈（chéng）現、全局管理和統一控製。
智能樓（lóu）宇應（yīng）用根（gēn）據係（xì）統功能的不（bú）同可以分為安全（quán）防護、綠色節能和高效便捷三大類：①安全（quán）防護包括視頻（pín）監控、入侵監測、火（huǒ）災探測及報警、（車輛及（jí）人（rén）員）出入口控製以及應急響應等；②綠色節能（néng）包括製冷製熱、電器照明控製、環境監測和能耗統計分析等；③高效便捷包（bāo）括公共廣播、智能會議、訪客管理、信息引導及發（fā）布、資產管（guǎn）理等。
2.係統應用部署模式
根據平（píng）台數據（jù）服務器的部署（shǔ）位置不同，基於物聯網的智能樓宇管理係統（tǒng）既可以（yǐ）基於雲的遠程部署，也可以進行（háng）本地部署。係統本地部署網（wǎng）絡架構如圖4所示。

圖4 係統本地部署網（wǎng）絡架構

1）遠程（chéng）部署
平台層服務器部署在第三方雲服務平台，本地樓宇管理（lǐ）中心或遠程移動管理客戶端可通過Internet訪問服務器數據，在管理（lǐ）客戶端或監控中心大屏上（shàng）進行呈現，這種模式主要（yào）適應於分布在異地的多個建築或建築群的管理。
2）本地部署
管理中心和平台層數據服務器均部署在本地，並對外提供（gòng）遠程訪問的（de）互聯網（wǎng）接口，主要適應於單個建築的管理。
四、結語
本文參（cān）考物聯網體係架構（gòu），在感知層、傳輸層和應用層三層架構的基礎上，針對智（zhì）能樓宇的行（háng）業應（yīng）用需求及特點，引入（rù）接入層和（hé）平（píng）台層的概念，形成了智能（néng）樓宇綜合管理係統的（de）五層架構參考（kǎo）模型。通過接入層設備的統一接入解析和平台（tái）層（céng）數據的統一存儲處理，為智能樓宇各信息化係統的互聯互通和融合管理提供了一種創新性的解決方案思路。
當然，智能樓宇係統所涉及的（de）應（yīng）用眾多，除了本（běn）文（wén）提到（dào）的一（yī）些（xiē）常（cháng）見（jiàn）的智能化子係統外（wài），還包括物業管理、資產管理、機房、供配電控製以及BIM等信息化應用。此外，基於LoRa和NB-IoT等低功耗廣域（yù）網通信技術及方案產品也逐步應用於建築中，因此，在實際工程中（zhōng），如何進行（háng）物（wù）聯網接（jiē）入網關和（hé）數據平台的選型或開發，使其滿足複雜多樣的樓宇前端設備接入和上層應（yīng）用，是係統（tǒng）實施需要考慮的首（shǒu）要問題。

上一篇：機械故障（zhàng）診斷技術課程教學現狀及優化教學內容
下一篇：單片機（jī）開（kāi）發儀在單片機教學中的使用

智能樓宇通常組成要素現狀分析及管理係統設計

我們的優勢：