探析智能樓宇集中控制系統的設計與應用

呂雪峰 遠江信息技術有限公司

引言

智能樓宇集中控制系統主要實現對建筑物內設備的自動控制，體現出高效、節能、舒適的特點，然而由于各個子系統在集中控制方式、通訊接口、擴展性、系統架構存在差異性，難以解決復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的設計和應用，更好地實現智能樓宇集中控制系統的集成控制效果。

1 智能樓宇集中控制系統的總體設計

1.1 網絡架構設計。系統主要設計有16個子系統，覆蓋智能樓宇暖通空調、給排水、變配電監測、火災自動報警、視頻監控、電子巡更、防盜報警、門禁管理、公共照明、電梯監視、客流統計、停車場管理、信息發布、能源管理等子項。

1.2 軟件架構設計。系統采用B/S和C/S相結合的方式進行設計，主要包括有：用戶層設計。系統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、實時監測和故障報警，實現各子系統資源和信息的共享，提高系統的集成效果；服務層設計。該層對多種服務進行聚合處理，支持上層應用的數據提取和訪問，能夠實時采集各子系統運行過程中的數據，并進行數據及時調取和查看；子系統層設計。通過靈活、開放性的集成模式實現對各子系統的集中控制，支持各種協議和通訊接口方式。

1.3 通信協議和接口設計。可以采用標準OPC接口進行各智能化子系統的設計，支持WebService、ActiveX、API等軟件接口，實現各子系統信息及通信協議的交換。

1.4 安全保障機制設計。系統組建連接各控制網的控制域網絡，通過防火墻與其他網絡系統進行信息交換和控制訪問。并采用RAID5盤陣技術和冗余配置方式，確保系統硬件安全穩定運行，同時在服務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，系統還進行防災與數據安全的設計和容災備份設計，通過在線式與離線式相結合的異地容災中心設計，實現定時數據的同步。

1.5 聯動設計。智能樓宇集中控制系統采用全光網和無線網絡，實現各子系統的信息共享和聯動反應，主要包括有：消防系統和視頻監控系統的聯動設計。一旦出現火災信號報警則同時啟動視頻監控系統，畫面自動切換信號至火災區域，進行報警事件的查詢和回放。當出現非法侵入事件時，可以將視頻安防監控系統攝像機轉到預設位置進行監視；消防系統與空調暖通系統的聯動設計。在出現火災報警信號之后同時關閉相應樓層的空調新風機組、風機盤管等設備；消防系統與門禁系統的聯動設計。出現火災報警信號后自動開啟消防緊急通道和安全門，實現人員的疏散；入侵報警系統與智能照明系統的聯動設計。當有外來入侵報警信號時，同步自動開啟智能照明系統，使攝像畫面有足夠的照度。

2 全光網子系統詳細設計

全光網絡涵蓋有全光內部和外部網絡控制部分，采用光波技術實現用戶之間的信號傳輸和交換，基于全光網的智能樓宇子系統采用IP化處理，覆蓋所有子系統終端設備，具有強大的QoS處理能力，實現一站部署，即插即用、離線批量自動部署。

2.1 全光網子系統的線路規劃設計。(1）垂直線纜設計。可以將FTTB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據中心機房。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）水平線纜設計。主要實現視頻監控系統、數字標牌系統、停車場道閘系統、背景音樂系統的網線連接設計。

2.2 全光網子系統組網設計。（1）業態區域網絡接入設計。通過光纖入戶的三層業務設計，實現智能樓宇住戶內部設備的互聯，滿足用戶話音、數據、高清視頻的業務體驗需求。同時，公共區域的弱電系統采用IP化設計，進行弱電統一承載，實現增值的智能弱電協同效應，更好地進行弱電系統的集中管理與擴容維護。(2）中心機房核心網絡設計。由核心交換機匯聚綜合體所有業務，由大規格GPON接入設備作為數據網絡匯聚OLT，實現關鍵器件1+1的冗余保護。(3）網絡出口設計。住宅區的Internet流量不經過路由器，由核心交換機直接進行出口放號運營。入駐商戶及企業的業務流量則經過路由器WAN出口上行。

3 Wifi集中控制系統的應用優化

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的上網體驗。

3.2 應用識別及流量控制。通過無線控制器中內置的應用識別庫和URL庫，可以自動識別無線流量的類型，依此確定相應的流量控制策略，避免高耗流量過分擠占帶寬。

3.3 無線網絡機制的優化。通過優化ARP發送機制，可以較好地提升ARP的效率，并通過對DHCP發送機制的優化，有效提高DHCP效率。同時，通過提高廣播包的發送速度，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，有效地提高整體網絡的運行速度。

3.4 智能負載均衡優化。采用AC無線控制器進行智能負載的動態調整，根據用戶數及流量調整分配到不同的接入點，較好地平衡負載壓力，提高無線網絡容量。并在2.4G和5G之間實現自動負載，優先接入5G網絡終端，實現智能雙頻負載均衡，較好地提高無線接入質量。

3.5 無線統一集中管控。考慮到WiFi系統中的AP設備數量較多，部署相對分散，為此，可以利用AC管理服務器進行集中遠程配置，實現對各個AP的監控、故障預警和維護管理。

4 智能樓宇集中控制系統的監控設計

4.1 暖通空調集中監控設計。暖通空調子系統主要實現對新風機組、空調機組、空調冷熱源、送（排）風系統的監控，如：采集并監控集水器壓力、冷凍水/冷卻水定壓點壓力；監控采集冷凝溫度/壓力、蒸發溫度/壓力、冷凍水/冷卻水進出口水溫；監控采集冷凍水泵/冷卻水泵的進出口壓力；監測采集室外空氣溫濕度；監測采集新風機組的啟停、轉速、送風溫濕度及冷盤管回水溫度等。

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

4.3 能源管理系統集中監控設計。能源管理系統主要監控智能樓宇各用電支路或設備的能源數據，生成同比、環比分析圖，并監測各用電支路和用電設備能耗的變化趨勢、關鍵點及異常故障，實現各區域能耗信息的實時傳輸，統計分析各設備及支路的能耗數據，進行系統級節能診斷，及時發現設備及支路老化、不相匹配等缺陷，針對性地加以改進和優化，最后實現標準設備級系統改造效果的測試和評估。

5 小結

綜上所述，智能樓宇集中控制系統采用由上而下的設計理念，進行系統網絡軟件框架設計、通訊協議和接口設計，并實現智能樓宇集中控制系統的聯動設計和集中控制，實時采集各個子系統的運行數據信息，較好地滿足智能樓宇的全面動態需求，并提供相應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、數據安全防范和節能綠色環保功能，提升智能樓宇集中控制的多樣化要求。