智能樓宇集中控制管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用研究

周毅 張皓月 朱小韋

在智能樓宇運行中，集中控制管理系統(tǒng)的構(gòu)成，融合了自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等，以此打造了全新的、具備智能化控制功能的集中管理模式，為建筑的未來發(fā)展朝向“自動化+智能化”提供支持，最終為人們工作、生活提供更大便利。鑒于此，本次研究展的開具有一定現(xiàn)實意義。

一、智能樓宇集中控制系統(tǒng)總體設(shè)計

（一）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

智能樓宇集中控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計中，需要關(guān)聯(lián)到10余個子系統(tǒng)，主要有給排水系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)，門禁管理系統(tǒng)、公共照明系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、變配電監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。停車場系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)項目。

（二）系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計

本次在進行智能樓宇集中控制系統(tǒng)的軟件架構(gòu)設(shè)計時，主要集中融合B/S與C/S兩種方式實現(xiàn)，具體如下：

1.樓宇用戶層設(shè)計。系統(tǒng)運行中，可以為多個用戶提供控制管理權(quán)限，并在多個用戶同步操作系統(tǒng)知識，分別將所有用戶的操作信息記錄下來，統(tǒng)一傳送至軟件系統(tǒng)中心，用于搜集更多的故障監(jiān)測和事故警報信息，并為系統(tǒng)中多項子系統(tǒng)運行以及信息共享提供支持。促使智能樓宇集成控制效果進一步提升。

2.樓宇服務(wù)層設(shè)計。此項設(shè)計中，主要將多項服務(wù)做聚合處理，并將聚合后的服務(wù)功能作為支持上一層應(yīng)用運行的條件，保證上一層信息提取和訪問安全。同時，服務(wù)層設(shè)計完成后，還可以為多個子系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供數(shù)據(jù)查看和調(diào)取讀服務(wù)。

3.子系統(tǒng)層設(shè)計。為了保障各個子系統(tǒng)運行下的集中控制成效，本次所構(gòu)建的集成模式明顯更具開放性和靈活性，并為更多系統(tǒng)協(xié)議運行起到支持作用，也可以為通信接口選配提供支持。

（三）系統(tǒng)通信協(xié)議及接口設(shè)計

智能樓宇集中控制管理系統(tǒng)的總體設(shè)計中，通信協(xié)議以及接口設(shè)計屬于其中的重要構(gòu)成部分，因此在設(shè)計中，主要選配了標(biāo)準(zhǔn)OPC作為系統(tǒng)接口，用于支持智能樓宇各項子系統(tǒng)智能化運行。在軟件接口設(shè)計中，可以同時為API接口、Web Service等提供支持，促使智能樓宇集中控制管理系統(tǒng)能夠隨時為不同的子系統(tǒng)信息交換及通信協(xié)議交換提供支持。

（四）系統(tǒng)安全保障機制設(shè)計

首先，智能樓宇集中控制管理系統(tǒng)設(shè)計中，為了保障各個控制網(wǎng)下的控制域網(wǎng)能夠相互連接，在信息交換以及控制訪問處理時，需要介入防火墻及其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以此保障系統(tǒng)運行的安全性。其次，需要將冗余配置方案、RAID5盤陣技術(shù)相結(jié)合起來，為集中控制系統(tǒng)的硬件安全提供保障。再次，應(yīng)通過硬件加密和用戶密碼加密兩種方式，分別在服務(wù)器及工作站環(huán)節(jié)做好安全加密處理。最后，集中控制管理系統(tǒng)需要增設(shè)容災(zāi)備份及防災(zāi)數(shù)據(jù)安全兩項設(shè)計內(nèi)容，為了確保容災(zāi)數(shù)據(jù)能夠同步，還需借助于在線、離線相結(jié)合的方式，搭建異地容災(zāi)中心，為數(shù)據(jù)共享及同步提供強有力的支持。

（五）系統(tǒng)聯(lián)動設(shè)計

本次智能樓宇集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計期間，為了達到所有子系統(tǒng)之間能夠形成聯(lián)動反應(yīng)，進行信息共享，主要采用了無線網(wǎng)絡(luò)和全光網(wǎng)兩種網(wǎng)絡(luò)連接方案。具體的系統(tǒng)聯(lián)動設(shè)計如下：

1.消防+視頻監(jiān)控。當(dāng)樓宇之中某一位置出現(xiàn)火災(zāi)信號報警，那么智能樓宇集中管理系統(tǒng)會立即啟動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并自動將監(jiān)控畫面切換至火災(zāi)發(fā)生點位，協(xié)助消防救援人員回放報警事件前因后果。如樓宇之內(nèi)出現(xiàn)非法入侵事件之時，也能夠借助于安全監(jiān)控系統(tǒng)，將監(jiān)控畫面調(diào)轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)機位，完成監(jiān)視工作。

2.消防+空調(diào)暖通。當(dāng)樓宇之中有火災(zāi)報警信號發(fā)出之后，集中管理系統(tǒng)會快速將相關(guān)聯(lián)樓層的風(fēng)機盤管、空調(diào)新風(fēng)機組等設(shè)備瞬時關(guān)閉，以此為樓宇內(nèi)火災(zāi)救援提供支持。

3.消防+門禁。當(dāng)智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)報警信號后，集中監(jiān)控管理系統(tǒng)會自動將樓內(nèi)的安全門、緊急通道打開，為樓內(nèi)人員疏散節(jié)約時間。

二、智能樓宇集中控制全光網(wǎng)子系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

（一）線路規(guī)劃

1.垂直線纜設(shè)計與應(yīng)用。①在全光入戶分纖箱中接入FTTB機柜時，應(yīng)該遵守就近接入原則。在數(shù)據(jù)中心機房中接入FTTB機柜時，還可以選用光纜分纖的方法完成，將FTTB機柜直接與智能樓宇中心機房相連接。

2.水平線纜設(shè)計與應(yīng)用。此項設(shè)計工作的目的，是為了連接樓宇之內(nèi)視頻監(jiān)控、停車場道閘等系統(tǒng)的網(wǎng)線，提升樓宇智能集中控制的高效性。

（二）組網(wǎng)設(shè)計

1.業(yè)態(tài)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)介入的設(shè)計與應(yīng)用。設(shè)計中，融合三層業(yè)務(wù)設(shè)計方案，借助光纖入戶的接入方式完成，提升智能樓宇內(nèi)所有居民的設(shè)備互聯(lián)效果，為其提供數(shù)據(jù)傳輸、高清視頻及用戶話音等智能業(yè)務(wù)服務(wù)。與此同時，在進行樓宇之中公共區(qū)域的弱電系統(tǒng)設(shè)計時，主要融入了IP化設(shè)計方案，用于統(tǒng)一承載弱電，利于智能弱電協(xié)同效應(yīng)以此得到增值，并為樓宇后續(xù)使用和運行期間的弱電系統(tǒng)擴容、集中管理和運行維護提供支持。

2.中心機房核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與應(yīng)用。本系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用中，綜合體的所有業(yè)務(wù)匯聚需要依賴于核心交換機來完成。在配置數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)匯聚OLT時，可以在設(shè)備中接入大規(guī)格GPON，以此通過冗余保護方式提升關(guān)鍵器件1+1的運行安全。

3.網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)計與應(yīng)用。在樓宇使用中，所有的網(wǎng)絡(luò)流量均無須通過路由器轉(zhuǎn)換，而是直接通過交換機完成出口放號運營工作，顯著提升網(wǎng)絡(luò)安全及信號傳輸效率。

三、智能樓宇集中控制系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計與應(yīng)用

（一）暖通空調(diào)監(jiān)控設(shè)計與應(yīng)用

智能樓宇集中控制系統(tǒng)設(shè)計中，做好監(jiān)控設(shè)計很有必要，尤其是暖通空調(diào)設(shè)計。其間，需要分別做好六個位置的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計工作，分別是新風(fēng)與空調(diào)機組、送風(fēng)與排風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)冷與熱源系統(tǒng)的監(jiān)控。具體設(shè)計重點如下：

集水器壓力、冷卻水或冷凍水的定壓電壓力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，并實時將采集到的監(jiān)控信息傳輸至監(jiān)控中心，為技術(shù)人員判定設(shè)備是否存在運行故障提供支持。

針對建筑室外控制、濕度、溫度做好監(jiān)測工作，并同步完成新風(fēng)機組的啟動、轉(zhuǎn)速、送風(fēng)濕度與溫度、冷盤管回水溫度等多項參數(shù)的監(jiān)控及測試工作。

（二）給排水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計與應(yīng)用

智能樓宇集中控制下給排水的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中（如圖1所示），需要將監(jiān)控重點集中在排污泵、給水泵、污水井三個點位，要求針對給水系統(tǒng)中的浮球閥狀態(tài)做好監(jiān)控，并對消防水系統(tǒng)的最低端壓力做好測試，一旦監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，應(yīng)及時做出調(diào)整，借以保障樓宇使用安全。

四、結(jié)語

綜上所述，智能樓宇集中控制系統(tǒng)設(shè)計理念主要圍繞“自上而下”原則來展開。其間，通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件框架及接口等設(shè)計工作，進一步打造了智能樓宇集中控制模式，并借助于各個子系統(tǒng)的運行，實時搜集更多的數(shù)據(jù)信息，為智能樓宇的全面動態(tài)需求得以滿足提供支持。此外，智能樓宇集中控制之下，也可顯著提升建筑數(shù)據(jù)安全防范效果，為節(jié)能綠色環(huán)保工作質(zhì)量優(yōu)化起到促進作用，為智能樓宇建設(shè)和管理的可持續(xù)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

作者單位：中核華緯工程設(shè)計研究有限公司