淺談智慧社區建筑設備管理系統的應用

徐 志

(廣東天元建筑設計有限公司，佛山市528000)

0 前言

隨著科技發展，特別是近幾年習近平總書記提出“一帶一路”建設原則，國內基礎建設可以說是“萬丈高樓平地起”。基礎設施為提供居民生活的工程設施，是智慧社區配套的必要條件。智慧社區基礎設施涵蓋供暖通風與空氣調節、給水排水、供配電、郵電通信、安全防衛防災系統。

前幾年，上述系統設備各自運行、各自管理，且前期機電設備周期費用高于人工費用，機電設備大部分是人工進行養護，但人工養護效率和可靠性都很低。近幾年，人工費用趨平或高于機電設備周期費用，隨著技術的革新和人工費用的高漲，建筑設備管理系統在智慧社區的應用越來越廣。建筑設備管理系統有以下優點。

(1)實現建筑設備的自動控制和遠程管理，如冷熱源能量管理、區域溫度、風量自動調節、風機程序啟停、照明等設備定時開關、設備狀態監視、備用設備自動切換運行等。

(2)系統只需通過監控中心或任何連接到智慧社區物聯網的設備APP，即可對智慧社區內所有監控設備進行管理，從而可以進行靈活管理、減少日常開支。

(3)具備未來趨勢分析功能，對使用率高的設備可以進行提前養護。

(4)提高對社區的整體管理效率，節省人力和時間。

1 系統概況

智慧社區指運用物聯網、互聯網、信息智能終端等新信息技術，實現社區服務與管理的數字化、網絡化、智能化和協同化，將社區內所屬的自然資源、社會資源、信息資源進行優化分配、整合、共享。建筑設備管理系統為居民提供更加安全、便利、舒適、愉悅的生活環境，同時為物業管理提供便捷、準確、及時、輔助決策和趨勢分析的綜合管理平臺。

根據社區部署及項目實際需求，需要一套基于實時在線的建筑設備設施監控平臺。可以實時掌控項目的運維情況，提升管理品質。系統需要具備實時自動的數據采集、故障定位、告警和預警、移動查看等功能。可以通過系統降低巡檢頻次，逐步實現無人巡檢并提升人員效率；物業可以通過此系統提升設施管理品質，降低人工成本，提升品牌競爭力。另外，系統還需要能夠實現和第三方系統通信、對接；易于維護；能夠不斷滿足物業更高的管理要求，可開放、可拓展；未來可增加監測內容、可實現遠程控制。

建筑設備管理系統應滿足以下要求。

(1)系統采用開放協議，可以方便地實現系統擴展或與第三方系統對接。

(2)系統支持項目管控，操作人員可以同時管理多個項目，并對多個項目做對比分析。

(3)系統采用無線通信現場總線，施工快捷，維護簡單。

(4)系統支持圖紙、維保記錄等檔案管理，資料使用效率比紙質方式高出數倍，而且不會破損或丟失。

(5)系統支持手機APP實時推送，異常報警實時信息推送至手機客戶端，客戶端沒有數量限制。

(6)系統不但可以監控供配電系統、給排水系統、供暖通風與空氣調節系統；還可支持照明系統、電梯系統等其他系統的監控。

2 建筑設備管理系統的配置

2.1 管理層的配置

管理層的配置由人體學輸入設備、顯示設備、終端電腦和打印設備、設備工作站、管理服務器組成。

管理層配置可采用C/S或B/S架構，授權用戶可以通過軟件平臺提供的人機界面登錄到管理服務器，用戶通過物聯網在任何地點都可獲得管理服務器上的數據。管理人員和操作者通過顯示設備顯示的各種信息以及打印機所記錄的各種信息實時了解建筑設備的運行歷史記錄，也可通過授權人員的操作來改變各種機電設備的運行狀況，從而達到管理者各種特定的控制要求。管理層設備設計滿足以下原則。

(1)滿足物業管理便捷實用的要求:所有需要監控的機電設備集中在一個平臺上，運行管理人員可在PC端和APP端實現對各機電系統的遠程監控，實時監測各個子系統的關鍵運行數據，也可以通過VPN網絡遠程訪問平臺，在不同地域監控各子系統。

(2)滿足物業管理長期運營的要求:能按時間或時間段的數值以單點、曲線或報表方式顯示；能設置手動/自動模式轉換，且能修改和顯示當前模式；能選擇某一區域或類別設備，顯示監測信息、修改遠程控制指令、設定運行時間表和運行工況；能顯示各被監控設備的性能參數、安裝位置與連接關系，連續運行時間和維修記錄；具備自診斷、自動恢復和故障報警。

2.2 就地控制層配置

就地控制層設備由分布在各個設備控制房的DDC控制器、現場設備組成。DDC控制器設備通過以太網絡連接管理服務器，為物業管理人員提供現場設備的運行狀態監視，并接受和執行工作站管理人員和操作人員的指令；現場設備包括各類現場傳感器和電動執行機構等。

監控范圍包括變壓器、低壓進線柜、聯絡開關柜、饋線柜、發電機、水池、給排水泵、電梯信號、水流量、消防水壓、平時排風風機等的數據采集。

就地控制層負責對公用設備實時監控，就地控制器具有轉換各種硬件接口、軟件協議的能力。就地控制器還可配置以太網接口、RS422或RS485串口通信接口，以滿足現有需求和將來擴展。

2.3 通信網絡及設備配置

建筑設備管理系統采用管理層和就地控制層兩層網絡結構。控制顯示設備工作站、管理服務器和網絡通信設備等通過網絡相聯，管理層網絡采用10/100 Mbps以太網，在物理連接上利用專為智慧社區搭建的物聯網路由，通過網絡的設置將管理層網絡聯通；就地控制層網絡通信速率為10/100Mbps，就地控制層網絡中任一節點故障時均不致影響建筑設備管理系統的正常運行和信號的傳輸。

2.4 系統軟件配置

系統是一套基于實際情況設計，具有智慧特征的物業綜合管理平臺。其總體架構遵循面向服務(SOA)思想，基于模塊化設計的綜合管理平臺。

平臺具有靈活的模塊化組件，可實現多級多節點部署，平臺調度可部署在云端，本地節點可運行于PC服務器上，通過網絡(支持移動網絡)互聯互通，覆蓋物業日常機電設施運維管理可視化、移動化的綜合管理平臺。

平臺基于先進的 JAVA技術、HTML5、Web Services技術、自動化控制技術、音視頻技術、移動發布技術，充分利用開放源代碼技術資源(設施設備平臺與子系統的通信以OPC等標準為主要方式)，充分發揮網絡管理和移動管理的優勢，以物業服務管理為主線，以項目現場運行數據資源為基礎數據，融合運行狀態數據采集、可視化狀態監控監視、數據統計與查詢、輔助決策、報警管理、物業維保、信息發布等功能需求，支持移動端發布管理等功能性需求，提升物業服務效率和豐富服務手段。

(1)系統軟件:系統軟件分工作站操作系統和服務器操作系統。工作站操作系統支持32位或64位計算體系結構，具有簡化的管理和部署特性，自帶防火墻可以保護一般的互聯網攻擊，操作系統應考慮兼容性和穩定性；服務器操作系統具有系統的快速部署和應用特點，使服務器和應用程序的合并與虛擬化更加簡單、提供直觀的管理工具。用于工作負載、支持應用程序和保護網絡方面向組織提供最高效的平臺。

(2)系統應用軟件:系統應用軟件應確保不同的應用軟件之間或應用軟件與操作系統之間不會有任何沖突。

系統應用軟件是開放的，可隨意修改數據庫和人機界面的圖像及其后臺的邏輯程序。支持由管理人員或操作人員獨立進行組態、畫面編輯、程序修改、系統維護等操作。提供圖形管理軟件來完成動態和靜態畫面、運行情況摘要、系統信息的生成、新建與修改。允許在線生成和修改畫面，當用戶完成對畫面的修改時，該修改的畫面可下載到運行系統。采用模塊化設計，方便系統的未來擴展，采用高級、標準的編程語言和編譯器。支持用戶自定義及二次開發功能。

2.5 系統接口標準

(1)接口統一:所有子系統采用的通信設備支持Modbus、OPC等通信協議，并能提供接口給第三方通信軟件。

(2)技術先進:采用先進的分布式設備數據采集技術，系統通信網絡基于以太網，支持多種通信接口及通信協議，保證對新老物業設備的兼容性；數據抗干擾能力強，保證數據的準確性，強大的數據處理能力，數據分類傳輸，保證智能物業數據分析的可靠性；并可為設施設備直接提供數據采集變量接口或數據庫接口等多種服務。

(3)穩定可靠:現場使用通信設備和網絡需滿足抗干擾能力強、數據通信速率快的特點，以保證設施設備平臺數據的穩定可靠。

(4)經濟性:現場使用控制器、傳感器設備考慮設施設備平臺的兼容性、擴展性，減少重復建設，并可減少物業巡檢次數，節省物業人力成本。

(5)維護方便:快速的售后服務。

(6)擴展性和兼容性:現場控制器、傳感器設備需考慮系統可擴展性，要求能夠兼容不同通信協議。

3 建筑設備管理系統監測功能

3.1 監測功能

3.1.1 供配電

(1)監測內容:1)高/低壓電壓、電流、頻率、功率因數及有功功率；2)開關狀態；3)發電機的運行狀態、故障報警；4)發電機的電壓、電流、頻率和油箱液位；5)變壓器的狀態、故障報警和超溫報警。

(2)監測功能:1)系統通過彩色圖形顯示不同的狀態和報警，以及每個參數值；2)系統中的每一點都有列表匯報、趨勢顯示圖、報警顯示；3)系統應用軟件對用電負荷進行累積計算，并打印報表，以供物業管理部門使用。所有的數據可以提供給建筑設備能耗監測系統繼續分析使用。

3.1.2 給水排水

(1)監測內容:1)監測水泵運行狀態、故障報警、手自動狀態；2)生活水箱、集水井高低水位和溢流水位報警監測；3)根據水位啟停水泵；4)對高/中/低區變頻給水加壓水泵增加變頻器狀態采集。

(2)監測功能:1)系統通過彩色圖形顯示不同的狀態和報警，顯示每個參數值，通過人體學輸入設備任意修改設定值，以達到最佳工況；2)系統可設定某一時刻或時段的列表匯報，趨勢顯示圖，報警顯示；3)當泵發生故障時，自動切換；4)監測污水調節池液位，并作限位報警。

3.1.3 電梯與自動扶梯運行

系統通過通信接口對自動扶梯、電梯采集信號，對自動扶梯、直升電梯的上行、下行、停止運行和故障停車等狀態進行監視；工作站上實時顯示自動扶梯、直升電梯的運行狀態。

3.1.4 通風系統

監測地庫CO濃度，當CO濃度達到一定閥值時，可實現開啟平時排風風機。可實現平時排風風機的運行狀態、故障、設備圖形顏色變化的顯示，以及語音設備報警。

3.1.5 能耗監測

幫助物業管理部門掌握和管理能耗情況，通過對現場設備的分類和分項能耗數據，系統提供統計數據功能，采用圖表展示的方式幫助用戶了解能耗分布狀況。系統根據歷史數據記錄可進行趨勢分析，從而確保在未來的一段時間內，建筑設備所消耗的能源不超過預警峰值。

3.2 聯動功能

3.2.1 正常工況下系統聯動

系統的日常監測管理模式和各有關專業系統的監測功能，由管理人員或操作人員按工作情況完成。有監測管理權限設置、實時控制、報警、完備的操作、歷史數據、文件處理、歸檔、報表、組態、系統維護、接口等功能。

3.2.2 火災模式聯動控制功能

當火災自動報警系統的現場探測設備確認火災報警信息后，監控中心自動轉為防災指揮中心，并自動切換到全系統的災害模式，此時建筑設備管理系統優先級調低，將正常工況下聯動的建筑設備交由火災自動報警系統協調工作。

3.2.3 故障模式聯動功能

當系統設備出現重大故障，影響系統的安全運行或危及設備、人身安全時，系統自動進入故障模式，監控中心發出進入故障模式的消息，報警體系提醒管理人員或操作員進入故障模式，各有關系統也將協調互動。

3.3 綜合參數統計、計算與分析功能

(1)系統應用軟件具有統計功能。物業管理部門可自定義一個限值，當統計的數據超過此限值時，系統發出報警。

(2)系統應用軟件具有趨勢分析功能。從就地控制層收集的數據保存在管理服務器內，歷史數據為系統應用軟件提供未來趨勢分析的原始數據，幫助建筑設備發揮最佳性。幫助物業管理部門提前識別潛在性問題，診斷目前和過去的報警情況，使能源消耗達到最佳并減少維護成本。

1)日常業務

系統抄表:運行數據采集、狀態匯總統計、歷史運行報表記錄；系統巡檢:設施實時在線監測、PC界面實時查看、APP端實時查看；維修管理:維修操作指引、維修歷史數據存儲與調用、APP維修工單派送、APP維修信息確認與回饋；維護保養:設施保養計劃配置與定時提示、保養操作指引、保養歷史信息存儲。

2)基礎模塊

預警告警:數據異常預警告警、系統運行于設備異常預警告警、故障告警信息分級與定時推送；能源管理:能源統計、能效分析、節能改造分析與效果驗證；設施檔案:設施綜合檔案生成、歷史運行數據自動分析與模塊存儲；人員考評:人員空閑率、人員工作量統計、人員技能分析評比；網管功能:自診斷、自恢復。

4 結束語

目前建筑設備管理系統在智慧社區的應用只存在于建筑機電設備領域，未來智能社區所追求的目標是實現建筑機電設備、辦公設備、通信設備的大融合。規范化、智能化、大眾化將是建筑設備管理系統發展的主要方向，如何在現有系統的基礎上，通過合理化配置，在智慧社區中發揮更大的作用，將是整個行業需要重點考慮的問題。