基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)

岑雪婷 華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司電氣工程師

隨著社會(huì)的發(fā)展，人口數(shù)量增加，城鎮(zhèn)化水平明顯提高，這使得現(xiàn)代樓宇具有擴(kuò)大化、人流密集以及功能復(fù)雜化的發(fā)展特點(diǎn)。但是對(duì)傳統(tǒng)的樓宇設(shè)計(jì)而言，其存在集成度低、能耗較高、物業(yè)管理較為復(fù)雜、維護(hù)成本較高等各種各樣的問(wèn)題，不僅無(wú)法滿(mǎn)足多功能復(fù)合樓宇的管理需求，也無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展需要。

基于此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用給樓宇的智能化、信息化建設(shè)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，有效地提升了樓宇的管理和服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了樓宇的智能化發(fā)展。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇設(shè)計(jì)主要是通過(guò)IP 網(wǎng)絡(luò)作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，有效地將各設(shè)備以及子系統(tǒng)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，并依托于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇安保、消防、通信、自動(dòng)辦公等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和管理[1]。這樣一來(lái)，不僅有效地加強(qiáng)了樓宇的自動(dòng)化建設(shè)和管理，還提升了樓宇的智能化管理和信息化管理水平。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

所謂的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，指的是通過(guò)應(yīng)用智能化感知設(shè)備來(lái)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并將所獲得的數(shù)據(jù)按照相關(guān)指令進(jìn)行傳輸分析處理，從而實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的信息智能交換。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成較為復(fù)雜，形式多樣，目前可以按照相關(guān)需求將其分為3個(gè)層次，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層。感知層主要是由多種智能化的感知設(shè)備及信息傳遞設(shè)備組成。網(wǎng)絡(luò)層則主要是依托互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)感知層的信息接收和傳遞，即通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的傳輸功能。應(yīng)用層作為物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)中最為重要且最高層次的結(jié)構(gòu)，其具有滿(mǎn)足不同用戶(hù)的多種顯示設(shè)備，且可以根據(jù)不同用戶(hù)的需求為各運(yùn)行平臺(tái)或者各項(xiàng)管理平臺(tái)提供相應(yīng)的服務(wù)。

2 拓?fù)浼軜?gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇頂層構(gòu)架設(shè)計(jì)主要通過(guò)IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各個(gè)子系統(tǒng)和管理系統(tǒng)進(jìn)行融合，并借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理[1-2]。該系統(tǒng)包含了大型集散系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，如可以安全地將用戶(hù)界面進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)以便用戶(hù)的信息讀取。另外，該系統(tǒng)是通過(guò)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)調(diào)控整個(gè)組態(tài)的活動(dòng)，其可以自由地對(duì)訪問(wèn)范圍內(nèi)的建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評(píng)估和決策，從而對(duì)建筑物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制來(lái)滿(mǎn)足不同用戶(hù)的不同需求。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能樓宇頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地降低建筑費(fèi)用以及管理費(fèi)用。原因在于在智能樓宇物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)中不僅包含了大量的建筑運(yùn)用數(shù)據(jù)，還可以完成與各子系統(tǒng)的互通，并按照相關(guān)場(chǎng)景執(zhí)行不同的操作，通過(guò)該平臺(tái)的建設(shè)可以有效地將樓宇系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行融合管理，從而實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)功能的互通，解決傳統(tǒng)樓宇管理過(guò)程中多廠商、多協(xié)議的問(wèn)題[3]。

樓宇自動(dòng)化、物業(yè)管理、安保、節(jié)能減排、消防自動(dòng)化和樓宇環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)智能樓宇物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的主要組成部分[4]。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)樓宇內(nèi)部設(shè)備的統(tǒng)一管控。物業(yè)管理系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物業(yè)人員的量化評(píng)估。安保系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡更以及應(yīng)急處理等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理。樓宇節(jié)能減排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則可以有效地提升樓宇排水、空調(diào)等設(shè)施的檢測(cè)和智能化控制水平，從而在提升能源利用率的同時(shí)提升使用效能。消防自動(dòng)化系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇火災(zāi)的預(yù)防，并在發(fā)生火災(zāi)時(shí)正確地對(duì)人員進(jìn)行疏散和滅火。樓宇環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則可以有效地對(duì)樓宇環(huán)境、二氧化碳濃度等進(jìn)行檢測(cè)，從而優(yōu)化樓宇的建設(shè)環(huán)境。

3 智能樓宇頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 智能樓宇安保系統(tǒng)

智能樓宇安保系統(tǒng)建設(shè)目的主要是為建筑內(nèi)部使用人員營(yíng)造一個(gè)既安全又舒適的工作生活環(huán)境，該系統(tǒng)主要由入侵報(bào)警、視頻監(jiān)控、門(mén)禁以及電子巡更等子系統(tǒng)組成[3-4]。入侵報(bào)警系統(tǒng)主要是由探測(cè)器、傳輸設(shè)備、緊急報(bào)警裝置以及中心控制平臺(tái)等部分組成，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有效地實(shí)現(xiàn)樓宇的防入侵、防盜、防搶劫等功能。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)主要是由攝像頭、后臺(tái)存儲(chǔ)器以及傳輸網(wǎng)絡(luò)等組成，其有效地為樓宇的監(jiān)控和錄像的后續(xù)使用提供了基礎(chǔ)保障。門(mén)禁系統(tǒng)則主要是由感應(yīng)讀卡器、感應(yīng)卡、門(mén)禁控制器等多部分構(gòu)成，有效地確保了樓宇的安全，而且該系統(tǒng)還可以采用多種門(mén)禁管理方式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同人員的進(jìn)出分級(jí)管控。通過(guò)融入自動(dòng)化、地磁感應(yīng)、圖像處理以及傳感攝像等技術(shù)組成的停車(chē)管理子系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)樓宇進(jìn)出車(chē)輛的統(tǒng)計(jì)、監(jiān)視、引導(dǎo)等多重功能。

3.2 智能樓宇消防系統(tǒng)

智能樓宇消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以在偵測(cè)到早期火災(zāi)信息時(shí)提前預(yù)警，從而確保樓宇內(nèi)人員的疏散，并幫助相關(guān)人員進(jìn)行消防滅火等[5]。該系統(tǒng)所包含的主要子系統(tǒng)為自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)以及報(bào)警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等。灑水噴頭、管道、報(bào)警閥組以及供水設(shè)施組成了自動(dòng)噴水滅火子系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)了樓宇在發(fā)生火災(zāi)時(shí)自動(dòng)滅火功能。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)則主要是由聲光報(bào)警器、光電感煙探測(cè)器、智能網(wǎng)關(guān)以及手動(dòng)報(bào)警等裝置組成，當(dāng)樓宇發(fā)生火災(zāi)時(shí)該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，從而根據(jù)火災(zāi)信息及時(shí)預(yù)警，確保人員安全。廣播系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)樓宇內(nèi)部的業(yè)務(wù)語(yǔ)音或者背景音樂(lè)的播放，另外，當(dāng)樓宇出現(xiàn)火災(zāi)或其他危險(xiǎn)突發(fā)時(shí)可以通過(guò)該系統(tǒng)與消防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，盡快疏散人群等。通過(guò)與上級(jí)消防機(jī)關(guān)的對(duì)接，不僅可以幫助相關(guān)人員在最快時(shí)間內(nèi)明確火災(zāi)信息，還可以通過(guò)報(bào)警裝置讓消防人員精準(zhǔn)地找到火災(zāi)位置，實(shí)現(xiàn)智能樓宇的消防聯(lián)動(dòng)。

3.3 智能樓宇通信自動(dòng)化系統(tǒng)

綜合布線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程控交換機(jī)、有線電視衛(wèi)星電視及會(huì)議系統(tǒng)是智能樓宇通信自動(dòng)化系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。作為智能樓宇的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，綜合布線子系統(tǒng)關(guān)乎到整個(gè)智能樓宇的各個(gè)子系統(tǒng)是否能順利運(yùn)行，尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的融合管理，從而加強(qiáng)樓宇的智能化以及信息化服務(wù)管理[2]。

程控交換機(jī)系統(tǒng)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能樓宇的電話(huà)交換機(jī)系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)大樓企業(yè)與業(yè)務(wù)人員的通信合作。有線電視及衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)則主要通過(guò)衛(wèi)星技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電視信號(hào)的接收，以滿(mǎn)足樓宇內(nèi)人員的教育和娛樂(lè)需求；作為辦公樓建設(shè)的重要組成部分，會(huì)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則主要是滿(mǎn)足樓宇內(nèi)部企業(yè)的會(huì)議、商務(wù)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求，該子系統(tǒng)主要是由擴(kuò)聲系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、表決和音頻會(huì)議等系統(tǒng)組成。

3.4 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要是依托以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)樓宇進(jìn)行統(tǒng)一的管控。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅可以根據(jù)用戶(hù)需求對(duì)樓宇的溫度、濕度、照明強(qiáng)度等進(jìn)行調(diào)控，還在一定程度上提升了樓宇的智能化水平。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要是由空調(diào)、給排水、電梯監(jiān)控、變配電監(jiān)控以及照明監(jiān)控等子系統(tǒng)組成，通過(guò)這些子系統(tǒng)的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇設(shè)備的自動(dòng)化控制以及運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并對(duì)樓宇內(nèi)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制[5]。除此以外，該系統(tǒng)還有效地與辦公自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)，有效地實(shí)現(xiàn)了樓宇內(nèi)部的人事、財(cái)務(wù)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理與服務(wù)?？照{(diào)子系統(tǒng)主要是對(duì)樓宇的新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

照明子系統(tǒng)則滿(mǎn)足了樓宇內(nèi)的照明配電需求，并且該系統(tǒng)可以與安防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，當(dāng)樓宇出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)會(huì)促使此位置的燈光自動(dòng)開(kāi)啟。電梯管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則有效地滿(mǎn)足了樓宇內(nèi)電梯的監(jiān)控和管理需求，當(dāng)電梯運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)可以通過(guò)本系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的管理，如出現(xiàn)“報(bào)警信息”“狀態(tài)信息”等。電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則主要是依托數(shù)據(jù)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓、低壓系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，并通過(guò)收集相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)提出降低設(shè)備電力能耗的建議。

3.5 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)OAS 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有效提升了樓宇的管理和服務(wù)效率，其主要是由物業(yè)管理和辦公系統(tǒng)組成[5]。物業(yè)管理系統(tǒng)可以滿(mǎn)足對(duì)樓宇財(cái)務(wù)、設(shè)備、資源、信息等的管理和維護(hù)需求。辦公系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了對(duì)樓宇內(nèi)部的行政管理、信息數(shù)據(jù)庫(kù)、文檔管理等。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著社會(huì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平明顯提高，傳統(tǒng)的樓宇設(shè)計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足多功能復(fù)合樓宇的管理需求，也無(wú)法適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展需要?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能樓宇頂層構(gòu)架設(shè)計(jì)主要通過(guò)IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各個(gè)子系統(tǒng)和管理系統(tǒng)進(jìn)行融合，并借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效推動(dòng)了樓宇的智能化、自動(dòng)化和信息化發(fā)展，并為樓宇內(nèi)部人員創(chuàng)造出一個(gè)既舒適安全又環(huán)保的健康工作生活環(huán)境，同時(shí)促進(jìn)了對(duì)樓宇的智慧化管理。