探析智能樓宇集中控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

呂雪峰 遠(yuǎn)江信息技術(shù)有限公司

引言

智能樓宇集中控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)對建筑物內(nèi)設(shè)備的自動控制，體現(xiàn)出高效、節(jié)能、舒適的特點，然而由于各個子系統(tǒng)在集中控制方式、通訊接口、擴展性、系統(tǒng)架構(gòu)存在差異性，難以解決復(fù)雜智能化樓宇的控制問題，為此要注重智能樓宇集中控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用，更好地實現(xiàn)智能樓宇集中控制系統(tǒng)的集成控制效果。

1 智能樓宇集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計

1.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)主要設(shè)計有16個子系統(tǒng)，覆蓋智能樓宇暖通空調(diào)、給排水、變配電監(jiān)測、火災(zāi)自動報警、視頻監(jiān)控、電子巡更、防盜報警、門禁管理、公共照明、電梯監(jiān)視、客流統(tǒng)計、停車場管理、信息發(fā)布、能源管理等子項。

1.2 軟件架構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)采用B/S和C/S相結(jié)合的方式進行設(shè)計，主要包括有：用戶層設(shè)計。系統(tǒng)支持多用戶的控制管理模式，在多用戶的操作管理界面下進行信息采集、分析、實時監(jiān)測和故障報警，實現(xiàn)各子系統(tǒng)資源和信息的共享，提高系統(tǒng)的集成效果；服務(wù)層設(shè)計。該層對多種服務(wù)進行聚合處理，支持上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)提取和訪問，能夠?qū)崟r采集各子系統(tǒng)運行過程中的數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)及時調(diào)取和查看；子系統(tǒng)層設(shè)計。通過靈活、開放性的集成模式實現(xiàn)對各子系統(tǒng)的集中控制，支持各種協(xié)議和通訊接口方式。

1.3 通信協(xié)議和接口設(shè)計。可以采用標(biāo)準(zhǔn)OPC接口進行各智能化子系統(tǒng)的設(shè)計，支持WebService、ActiveX、API等軟件接口，實現(xiàn)各子系統(tǒng)信息及通信協(xié)議的交換。

1.4 安全保障機制設(shè)計。系統(tǒng)組建連接各控制網(wǎng)的控制域網(wǎng)絡(luò)，通過防火墻與其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行信息交換和控制訪問。并采用RAID5盤陣技術(shù)和冗余配置方式，確保系統(tǒng)硬件安全穩(wěn)定運行，同時在服務(wù)器和工作站中采用硬件加密和用戶密碼兩種安全機制。另外，系統(tǒng)還進行防災(zāi)與數(shù)據(jù)安全的設(shè)計和容災(zāi)備份設(shè)計，通過在線式與離線式相結(jié)合的異地容災(zāi)中心設(shè)計，實現(xiàn)定時數(shù)據(jù)的同步。

1.5 聯(lián)動設(shè)計。智能樓宇集中控制系統(tǒng)采用全光網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的信息共享和聯(lián)動反應(yīng)，主要包括有：消防系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計。一旦出現(xiàn)火災(zāi)信號報警則同時啟動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，畫面自動切換信號至火災(zāi)區(qū)域，進行報警事件的查詢和回放。當(dāng)出現(xiàn)非法侵入事件時，可以將視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)攝像機轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)位置進行監(jiān)視；消防系統(tǒng)與空調(diào)暖通系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計。在出現(xiàn)火災(zāi)報警信號之后同時關(guān)閉相應(yīng)樓層的空調(diào)新風(fēng)機組、風(fēng)機盤管等設(shè)備；消防系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計。出現(xiàn)火災(zāi)報警信號后自動開啟消防緊急通道和安全門，實現(xiàn)人員的疏散；入侵報警系統(tǒng)與智能照明系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計。當(dāng)有外來入侵報警信號時，同步自動開啟智能照明系統(tǒng)，使攝像畫面有足夠的照度。

2 全光網(wǎng)子系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

全光網(wǎng)絡(luò)涵蓋有全光內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)控制部分，采用光波技術(shù)實現(xiàn)用戶之間的信號傳輸和交換，基于全光網(wǎng)的智能樓宇子系統(tǒng)采用IP化處理，覆蓋所有子系統(tǒng)終端設(shè)備，具有強大的QoS處理能力，實現(xiàn)一站部署，即插即用、離線批量自動部署。

2.1 全光網(wǎng)子系統(tǒng)的線路規(guī)劃設(shè)計。(1）垂直線纜設(shè)計?？梢詫TTB機柜上行就近接入到全光入戶分纖箱，由全光入戶主干光纜接入到數(shù)據(jù)中心機房。也可以采用光纜分纖的方式由中心機房進入樓層或地面FTTB機柜。(2）水平線纜設(shè)計。主要實現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字標(biāo)牌系統(tǒng)、停車場道閘系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)的網(wǎng)線連接設(shè)計。

2.2 全光網(wǎng)子系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計。（1）業(yè)態(tài)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)計。通過光纖入戶的三層業(yè)務(wù)設(shè)計，實現(xiàn)智能樓宇住戶內(nèi)部設(shè)備的互聯(lián)，滿足用戶話音、數(shù)據(jù)、高清視頻的業(yè)務(wù)體驗需求。同時，公共區(qū)域的弱電系統(tǒng)采用IP化設(shè)計，進行弱電統(tǒng)一承載，實現(xiàn)增值的智能弱電協(xié)同效應(yīng)，更好地進行弱電系統(tǒng)的集中管理與擴容維護。(2）中心機房核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。由核心交換機匯聚綜合體所有業(yè)務(wù)，由大規(guī)格GPON接入設(shè)備作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)匯聚OLT，實現(xiàn)關(guān)鍵器件1+1的冗余保護。(3）網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)計。住宅區(qū)的Internet流量不經(jīng)過路由器，由核心交換機直接進行出口放號運營。入駐商戶及企業(yè)的業(yè)務(wù)流量則經(jīng)過路由器WAN出口上行。

3 Wifi集中控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)化

3.1 終端識別及流量控制。采用智能識別終端的無線控制器，對非手機和pad的電腦終端進行帶寬限制，確保手機和pad的上網(wǎng)體驗。

3.2 應(yīng)用識別及流量控制。通過無線控制器中內(nèi)置的應(yīng)用識別庫和URL庫，可以自動識別無線流量的類型，依此確定相應(yīng)的流量控制策略，避免高耗流量過分?jǐn)D占帶寬。

3.3 無線網(wǎng)絡(luò)機制的優(yōu)化。通過優(yōu)化ARP發(fā)送機制，可以較好地提升ARP的效率，并通過對DHCP發(fā)送機制的優(yōu)化，有效提高DHCP效率。同時，通過提高廣播包的發(fā)送速度，可以使每個終端接收到報文，較好地提升帶寬吞吐量。另外，還要進行接入終端速度的限制，避免過低速度終端的接入，有效地提高整體網(wǎng)絡(luò)的運行速度。

3.4 智能負(fù)載均衡優(yōu)化。采用AC無線控制器進行智能負(fù)載的動態(tài)調(diào)整，根據(jù)用戶數(shù)及流量調(diào)整分配到不同的接入點，較好地平衡負(fù)載壓力，提高無線網(wǎng)絡(luò)容量。并在2.4G和5G之間實現(xiàn)自動負(fù)載，優(yōu)先接入5G網(wǎng)絡(luò)終端，實現(xiàn)智能雙頻負(fù)載均衡，較好地提高無線接入質(zhì)量。

3.5 無線統(tǒng)一集中管控。考慮到WiFi系統(tǒng)中的AP設(shè)備數(shù)量較多，部署相對分散，為此，可以利用AC管理服務(wù)器進行集中遠(yuǎn)程配置，實現(xiàn)對各個AP的監(jiān)控、故障預(yù)警和維護管理。

4 智能樓宇集中控制系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計

4.1 暖通空調(diào)集中監(jiān)控設(shè)計。暖通空調(diào)子系統(tǒng)主要實現(xiàn)對新風(fēng)機組、空調(diào)機組、空調(diào)冷熱源、送（排）風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控，如：采集并監(jiān)控集水器壓力、冷凍水/冷卻水定壓點壓力；監(jiān)控采集冷凝溫度/壓力、蒸發(fā)溫度/壓力、冷凍水/冷卻水進出口水溫；監(jiān)控采集冷凍水泵/冷卻水泵的進出口壓力；監(jiān)測采集室外空氣溫濕度；監(jiān)測采集新風(fēng)機組的啟停、轉(zhuǎn)速、送風(fēng)溫濕度及冷盤管回水溫度等。

4.2 給排水系統(tǒng)集中監(jiān)控設(shè)計。給排水系統(tǒng)主要監(jiān)控給水泵、排污泵、污水井，主要監(jiān)測給水水池浮球閥狀態(tài)、變頻給水泵及污水提升泵運行狀態(tài)、變頻給水泵電機頻率、消防水系統(tǒng)最低端壓力、給水泵出水壓力、減壓閥前后壓力值、給水系統(tǒng)定壓點壓力值等。

4.3 能源管理系統(tǒng)集中監(jiān)控設(shè)計。能源管理系統(tǒng)主要監(jiān)控智能樓宇各用電支路或設(shè)備的能源數(shù)據(jù)，生成同比、環(huán)比分析圖，并監(jiān)測各用電支路和用電設(shè)備能耗的變化趨勢、關(guān)鍵點及異常故障，實現(xiàn)各區(qū)域能耗信息的實時傳輸，統(tǒng)計分析各設(shè)備及支路的能耗數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)級節(jié)能診斷，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備及支路老化、不相匹配等缺陷，針對性地加以改進和優(yōu)化，最后實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備級系統(tǒng)改造效果的測試和評估。

5 小結(jié)

綜上所述，智能樓宇集中控制系統(tǒng)采用由上而下的設(shè)計理念，進行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件框架設(shè)計、通訊協(xié)議和接口設(shè)計，并實現(xiàn)智能樓宇集中控制系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計和集中控制，實時采集各個子系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)信息，較好地滿足智能樓宇的全面動態(tài)需求，并提供相應(yīng)的安全保障機制進行智能樓宇的集中控制和管理，突顯智能樓宇的信息綜合處理、數(shù)據(jù)安全防范和節(jié)能綠色環(huán)保功能，提升智能樓宇集中控制的多樣化要求。