樓宇智能控制系統

在商業聚集區，物業公司的運營首先要考慮成本，很多商業樓宇的管理仍以人工為主，效率低、效果差。隨著運營成本的加劇，這種方式需要改變，本文以商業樓宇房間與公共設施的自動化管理為主要對象，設計一套比較實用的自控系統解決方案。

本系統按照功能級別可分為四大部分：中控機房、樓宇終端、樓層終端、房間終端，其中中控機房擁有最高權限。房間終端（包括其他部分設施）為最終執行機構，功能可根據需要靈活配置。下圖為控制系統的結構層次，按照功能級別分別說明如下：

一、房間終端

房間終端屬于功能最終執行者與實現單元，一般從功能上講可包括照明控制、信息傳遞與能耗計量三部分，預留有擴展端口，其他功能可根據使用者的需要增減。但在一般情況下應包括：耗電量檢測模塊、燈光調節控制模塊、信息顯示模塊、無線通信模塊等。

現代商業樓宇中房間消耗的能源基本上只有電能一種，所以在通用功能模塊的耗電量檢測過程中必須非常準確。由于牽扯到計量精度問題，傳統方式設計難度很大且不能保證精度。本方案采用IDT公司的全新三相電能計量芯片90E32，該芯片具有帶總諧波失真檢測的片上離散傅立葉變換 (DFT) 分析引擎，通過直接內存訪問 (DMA) 端口讀取數模轉換器 (ADC) 數據以及其它強大的參數測量功能。這些特點為開發過程提供了附加的靈活性，使得芯片的應用擴展到數據采集終端單元和其它的電測量儀表。同時該計量芯片擁有5000:1的業界最寬動態范圍，以及結合了專有溫度補償技術的最低溫度系數，在各種應用和環境條件下能保持極佳性能，其應用對于智能電網的推廣意義重大。”測量及顯示采用單片機進行控制，通過對計量電路端口的讀取，定時將數據發送至顯示端或控制中心。

信息顯示模塊采用文本液晶屏12864，顯示從上級節點傳送的信息或查看房間終端存儲的如耗電量、通電時間等信息。如果想增加信息量顯示或者實現與上級終端的交流，可以更換7寸以上的彩色觸摸屏，這樣效果會更好。

燈光控制模塊是調節照明效率的重要手段，可以通過上級終端的遠程指令控制房間燈光或電源的開與關，能配合中控室設定的指令完成建筑物的節能管理。

本系統信息傳輸以無線為主，為了保證建筑物內部和樓宇之間的通信效果，本系統所有終端節點均采用ZF02L中功率無線數傳模塊，載頻433 MHz，ISM頻段無需申請頻；開闊傳輸距離可達3000米，經測試建筑物內部最短有效距離大于200米，穩定通信速率可采用9600bps至19200bps，速度能夠滿足系統的工作要求。

二、樓宇終端

用于連接上下級，通過樓宇終端可單獨控制樓層終端，另一方面負責上下級之間的信息傳輸。考慮到操作的方便性，本終端采用7寸彩色觸摸屏配合管理軟件完成人機交互。

完成的功能包括：采用彩色圖塊的方式直觀顯示整棟建筑物每個房間的照明情況，紅色代表工作狀態，灰色代表熄滅，整棟建筑物房間狀態一目了然，非常直觀。通過上下級菜單可單獨切換到每一層樓，分別控制房間電源的通斷。無線通信方面采用查詢更新的方式，每隔10秒鐘更新一次樓宇房間的狀態信息，既保證了精度又兼顧了系統的工作速度。由于樓宇之間通信的阻隔問題，樓宇終端的通信天線可以考慮安置在墻壁外側。

三、樓層終端

負責本樓層各房間的管理，可接收中控機房的指令，亦可以單獨控制每個房間的狀態。

樓層終端采用按鍵式控制面板，通過功能鍵可單獨設定本樓層每個房間的電源通斷和查詢房間耗電量及照明電路的工作狀態。

四、中控機房

中控機房的主要功能一是采集下級終端發送過來的數據，經控制軟件分析后顯示；二是通過上位機軟件將控制指令發送至各終端執行。

由于耗電量信息不需要十分精確的同步更新，所以在數據采集過程中定時采集刷新即可，無線通信模塊（房間終端有介紹）負責收集和發送信息。

上位機軟件的編制采用VB，界面友好，能夠在windows環境下穩定工作。通過數據庫技術集中處理各樓宇的耗電量信息，可直觀轉化為數字或圖表以便查詢和對比。中控軟件具有最高的控制權限，可單獨設定和查詢樓宇至房間的每一級工作狀態。

為了更好的配合節能減排工作，本系統在后續設計中可考慮加入房間插卡用電，類似新型電度表的預付費功能。這樣可以有針對性的減少通信數據傳輸量。房間終端模塊亦可以保留SIM卡控制方式，這樣可以真正做到用戶的遠程控制，只是成本稍高。用電器的功率目前很難降低，但是照明燈具可通過更換LED燈來顯著降低能耗，同樣的照明效果，LED燈具能耗僅有普通熒光燈的三分之一，具有良好的應用前景。

本系統經過試制，在模擬5棟建筑物、每棟10個房間的情況下測試過程連續穩定，中控軟件顯示信息滯后真實變化不超過30秒，具有良好的可實施性。

【作者單位：河南省工業學校】