智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)

摘 要：為確保智能樓宇中綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的有效性與安全性，從該類(lèi)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、系統(tǒng)構(gòu)成、設(shè)計(jì)原則等方面著手，對(duì)智能樓宇中綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與具體應(yīng)用展開(kāi)分析，以期為樓宇環(huán)境監(jiān)控的智能化、信息化建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：智能樓宇；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；研究；實(shí)現(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU17" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)：2096-6903（2023）03-0042-03

0 引言

智能樓宇是借助于計(jì)算機(jī)、信息等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合方式，對(duì)相關(guān)建筑樓宇當(dāng)中的空調(diào)、照明、變配電、電梯以及視頻等系統(tǒng)監(jiān)控進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，并統(tǒng)一進(jìn)行信息資源管理。其在為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)信息服務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大化的節(jié)能，最終為用戶(hù)創(chuàng)造出一個(gè)節(jié)能、高效、安全，且經(jīng)濟(jì)效益良好的智能化居住環(huán)境。

在智能樓宇中的應(yīng)用綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可同時(shí)控制變配電、空調(diào)以及照明等多個(gè)系統(tǒng)，確保各個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行。而這些應(yīng)用則需要系統(tǒng)設(shè)備、物理架構(gòu)以及軟件系統(tǒng)等多個(gè)部分共同實(shí)現(xiàn)。

1 智能樓宇中綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.1 人工智能技術(shù)

人工智能在智能視頻監(jiān)控中屬于大腦，可以對(duì)整個(gè)樓宇中的“人、車(chē)、物”等進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位與跟蹤。它將人臉識(shí)別技術(shù)作為核心，可對(duì)樓內(nèi)人員、訪客、物業(yè)職員以及陌生人進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，通過(guò)樓宇完整的視頻圖像、門(mén)禁卡記錄以及高清攝像機(jī)捕捉等明確相關(guān)人員的信息，并依據(jù)各類(lèi)型人員構(gòu)建“一人一檔”，使所有人員都能以人臉作為進(jìn)出樓宇的憑證。該技術(shù)不僅能獲取人員進(jìn)出樓宇的詳細(xì)時(shí)間，還能對(duì)各類(lèi)人員在樓內(nèi)逗留的時(shí)間與行動(dòng)軌跡進(jìn)行監(jiān)控制，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)違規(guī)入侵等行為，為樓宇的核心區(qū)安全提供保障。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一般用于智能樓宇中的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，借助于不同的傳感器獲取樓宇的運(yùn)行數(shù)據(jù)。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代智能視頻監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)一步完善，它也開(kāi)始與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)疊加應(yīng)用于樓宇監(jiān)管中，通過(guò)視頻圖像與物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的結(jié)合，將樓內(nèi)水、電、新風(fēng)以及電梯等運(yùn)行狀態(tài)，以視頻圖像的形式顯示出來(lái)。比如電梯安裝固定攝像機(jī)，可以通過(guò)遠(yuǎn)程視頻圖像將電梯的運(yùn)行狀態(tài)、所在樓層等相關(guān)信息顯示出來(lái)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況[1]。

1.3 視頻融合投影技術(shù)

視頻融合投影主要借助于多路攝像機(jī)對(duì)視頻流進(jìn)行采集，然后將視頻流回傳實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，之后對(duì)視頻流進(jìn)行解算，獲取到視頻幀紋理映射于三維場(chǎng)景之后，對(duì)紋理映射產(chǎn)生重疊區(qū)。依據(jù)投影機(jī)紋理的貢獻(xiàn)權(quán)值情況對(duì)紋理進(jìn)行重建，可以避免不同投影機(jī)形成的投影區(qū)重疊問(wèn)題，而且三維場(chǎng)境的渲染出效果更好。借助于視頻融合投影這項(xiàng)技術(shù)，可將樓宇內(nèi)重點(diǎn)區(qū)視頻與三維場(chǎng)景實(shí)施融合，有機(jī)結(jié)合靜態(tài)性三維場(chǎng)景和實(shí)時(shí)視頻圖像，讓安保人員可以更清晰、直觀的觀察監(jiān)控畫(huà)面。

1.4 云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)

智能樓宇建設(shè)的飛速發(fā)展，樓宇中視頻的點(diǎn)位、圖像、人臉、門(mén)禁、車(chē)輛以及物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)數(shù)據(jù)越來(lái)越多，海量的數(shù)據(jù)均需存儲(chǔ)和整理。而借助于云計(jì)算技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海量視頻與數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)可以借助于大數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施分析與挖掘，為更多智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供借鑒模型，對(duì)樓宇的智能化監(jiān)控場(chǎng)景進(jìn)行豐富與完善[2]。

2 智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 硬件物理架構(gòu)

就基礎(chǔ)技術(shù)分析，監(jiān)控設(shè)備的整體硬件架構(gòu)需要包括感知層、協(xié)議層、物聯(lián)體系、數(shù)據(jù)中心以及平臺(tái)應(yīng)用等部分，而不同的部分需要配備功能、型號(hào)不同。具體包括以下5點(diǎn)：①感知層。利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，以統(tǒng)一方式導(dǎo)入傳感器、智能儀表等相關(guān)信息與數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)便是智能樓宇綜合監(jiān)控的基礎(chǔ)支撐。②協(xié)議層。主要包括傳感器、智能儀表以及可編程邏輯控制器（PLC）等相關(guān)的設(shè)備協(xié)議，通過(guò)多個(gè)設(shè)置有效結(jié)合完成信息數(shù)據(jù)的采集與傳輸。③物聯(lián)體系。構(gòu)建統(tǒng)一的平臺(tái)，對(duì)支撐的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完善，以此實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)的安全可靠，同時(shí)也更方便運(yùn)行與維護(hù)。④數(shù)據(jù)中心。對(duì)能源網(wǎng)收集到的各個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)開(kāi)展處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的歸類(lèi)、歸集以及關(guān)聯(lián)性等多層面分析，同時(shí)依業(yè)務(wù)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的挖掘、分析以及運(yùn)用[3]。⑤平臺(tái)應(yīng)用層。主要包括3個(gè)板塊，分別是能源調(diào)度與監(jiān)控、能源運(yùn)營(yíng)管理以及能量平衡管理，從三個(gè)不同的層次確保監(jiān)控系統(tǒng)安全、高效的運(yùn)行。

2.2 軟件架構(gòu)

讓軟件系統(tǒng)良好運(yùn)行的信息管理技術(shù)，需要以數(shù)據(jù)信息管理與多種綜合系統(tǒng)的相互設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)，并在持續(xù)不斷的運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用時(shí)，可借助于軟件的多樣化形式，對(duì)樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的能源數(shù)據(jù)、電力數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)信息泄露以及視頻監(jiān)控等信息管理技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷完善。

從軟件的系統(tǒng)功能分析（如圖1所示），主要包括以下3個(gè)層面。

第一，能源管理。主要對(duì)樓宇內(nèi)部的配電網(wǎng)電力、暖通空調(diào)等多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)開(kāi)展全拓?fù)涞倪\(yùn)行監(jiān)控，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)量采集，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多維度分析，讓管理員可以依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行準(zhǔn)確掌握與分析，從而避免能源的不必要損耗，有效提升樓內(nèi)用戶(hù)的能源用率。

第二，能效評(píng)估。平臺(tái)需要依據(jù)樓宇內(nèi)用戶(hù)的實(shí)際類(lèi)型，構(gòu)建出不同的維度指標(biāo)體系，并以曲線、圖表等多樣化的形式進(jìn)行直觀展示，以準(zhǔn)確了解樓宇內(nèi)部的能源消耗。再以國(guó)家、行業(yè)給出的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估，借助于評(píng)估體系生成有效的評(píng)估結(jié)果，從而對(duì)樓宇內(nèi)各個(gè)單位使用能源的指標(biāo)、數(shù)據(jù)以及能效進(jìn)行綜合評(píng)估，為用戶(hù)的能源績(jī)效考核管理提供參考依據(jù)，提升用戶(hù)的節(jié)能意識(shí)。

第三，設(shè)備管理。構(gòu)建出用能、配電網(wǎng)、計(jì)量與采集等各個(gè)設(shè)備的完整檔案，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目、臺(tái)賬、設(shè)備缺陷故障以及試驗(yàn)記錄等多項(xiàng)管理功能，以便運(yùn)維技術(shù)人員可以有效錄入、整理以及查講設(shè)備資產(chǎn)，提升工作效率，確保各個(gè)設(shè)備于使用周期內(nèi)均能得到良好維護(hù)[4]。

3 智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

3.1 先進(jìn)技術(shù)原則

先進(jìn)技術(shù)原則主要從智能化、信息化兩個(gè)方面體現(xiàn)，只有先進(jìn)技術(shù)才能夠讓監(jiān)控系統(tǒng)的綜合應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。一是智能化。需要考慮到系統(tǒng)、硬件設(shè)備配置兩方面，也就是說(shuō)系統(tǒng)必須要配置具有智能化功能的硬件設(shè)備，且這些設(shè)備必須具備自動(dòng)化的通信控制、故障報(bào)警、檢測(cè)與處理、故障報(bào)警與處理等多項(xiàng)能力。二是信息化，即運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息管理技術(shù)，對(duì)大型智能樓宇進(jìn)行全方位的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與全析，以實(shí)現(xiàn)信息化管理目標(biāo)。

3.2 可靠、可操作性原則

智能樓宇的綜合監(jiān)控系統(tǒng)在，在構(gòu)建時(shí)會(huì)綜合應(yīng)用到安保與監(jiān)控工作，所以可操作性、實(shí)用性是該系統(tǒng)需要重點(diǎn)研究的特征。安保人員本身的綜合素質(zhì)比較低，所以在對(duì)智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到這部分人員可以最大程度地降低監(jiān)控系統(tǒng)的操作難度。應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際的操作界面進(jìn)行簡(jiǎn)化，確保相關(guān)的管理人員或工作人員更容易掌握，從根本上提升系統(tǒng)的可靠性與可操作性，為監(jiān)控管理工作提供便利。

3.3 可升級(jí)維護(hù)性原則

在智能樓宇綜合監(jiān)控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)選擇時(shí)，應(yīng)對(duì)后期的長(zhǎng)期維護(hù)升級(jí)與售后維護(hù)的應(yīng)用問(wèn)題等進(jìn)行充分考量，具體需要從以下兩個(gè)方面著手：一是軟件的維護(hù)與升級(jí)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)在安裝應(yīng)用，必然需要面臨后期的軟件維護(hù)與升級(jí)問(wèn)題，隨著系統(tǒng)軟件的持續(xù)升級(jí)，自動(dòng)化監(jiān)控軟件內(nèi)部功能會(huì)得到不斷的更新與完善，讓系統(tǒng)操作更方便、快捷以及高效。二是硬件的維護(hù)與軟件升級(jí)。設(shè)計(jì)時(shí)選擇的硬件設(shè)備盡量是模塊化硬件，以為后期的系統(tǒng)日常維護(hù)與硬件升級(jí)提供便利[5]。

4 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在智能樓宇中的具體應(yīng)用

4.1 空調(diào)系統(tǒng)

智能樓宇的空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對(duì)空調(diào)內(nèi)部管道的供回水溫、流量、壓力，室外部的溫度濕度，空調(diào)系統(tǒng)本身的設(shè)備運(yùn)行情況等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常故障，并馬上進(jìn)行上報(bào)，同時(shí)依據(jù)系統(tǒng)整體的運(yùn)行狀態(tài)與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。例如啟停空調(diào)設(shè)備、進(jìn)行機(jī)組加減載、自動(dòng)控制水泵自動(dòng)以及對(duì)水溫度進(jìn)行合理調(diào)控等，最大程度的降低空調(diào)能耗。

4.2 電梯系統(tǒng)

智能樓宇當(dāng)中的電梯監(jiān)控管理，可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電梯運(yùn)行時(shí)的速度、所處樓層以及起、停、運(yùn)行等各項(xiàng)實(shí)時(shí)信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)電梯進(jìn)行統(tǒng)一、集中性的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)管理的精細(xì)化，確保電梯安全、有效的運(yùn)行。借助于智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程對(duì)電梯設(shè)備進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)分析設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警情況等，以便管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，并對(duì)設(shè)備問(wèn)題或故障進(jìn)行及時(shí)分析與處理，在減少能耗支出的同時(shí)，確保電梯運(yùn)行的安全性。

4.3 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)監(jiān)控主要是為了確保樓宇內(nèi)照明系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在良好照明前提下，最大程度的節(jié)約電量。例如依據(jù)照度傳感器及時(shí)對(duì)燈具進(jìn)行合理調(diào)光，依據(jù)照明的預(yù)設(shè)模式（包括時(shí)間、場(chǎng)景以及天氣等）自動(dòng)切換模式，定查巡檢與查看照明回路的開(kāi)關(guān)等功能狀態(tài)等。綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)智能樓宇內(nèi)部的照明控制系統(tǒng)進(jìn)行全方位的監(jiān)控，以分區(qū)管理模式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與維護(hù)各個(gè)照明設(shè)備，為樓宇照明系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供保障。

4.4 視頻系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要依托智能監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，采用物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)對(duì)樓宇視頻監(jiān)控實(shí)施全方位的整合，使得樓宇管理人員、用戶(hù)以及各個(gè)智慧系統(tǒng)之間以多樣化的方式實(shí)現(xiàn)信息上的交互，使得管理工作更加方便、快捷。借助于綜合監(jiān)控系統(tǒng)和與其相連接的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互功能，與預(yù)案處理、綜合監(jiān)視管理業(yè)務(wù)進(jìn)行有機(jī)聯(lián)動(dòng)，建立動(dòng)態(tài)化的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，最終實(shí)現(xiàn)樓宇內(nèi)部的智能化視頻監(jiān)控與管理，視頻監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示。

4.5 變配電系統(tǒng)

智能樓宇內(nèi)部的變配電與應(yīng)急發(fā)電設(shè)備監(jiān)控，主要是對(duì)各個(gè)控制、保護(hù)以及聯(lián)動(dòng)功能等開(kāi)關(guān)、變壓器以及配電箱進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，以此確保供電的安全、可靠，為樓宇用戶(hù)的用量管理、計(jì)量以及維護(hù)等提供保障。不管是樓宇內(nèi)部自控系統(tǒng)實(shí)施的監(jiān)控，還是借助于專(zhuān)業(yè)能源管理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，變配電與應(yīng)急發(fā)電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)方面均是以集散型的控制系統(tǒng)為主，借助于現(xiàn)場(chǎng)的總線與各個(gè)傳感器、變送器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，再將現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)統(tǒng)一輸入至上位機(jī)之后開(kāi)展統(tǒng)一的監(jiān)視與管理[6]。

5 結(jié)語(yǔ)

智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以為整個(gè)樓宇的安全等級(jí)提供技術(shù)保障與支撐，因此，監(jiān)控系統(tǒng)的功能必須同時(shí)涉及全方位的安全監(jiān)視、人員出入的控制管理、入侵報(bào)警等多個(gè)方面，再借助與依托選進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)功能進(jìn)行不斷的升級(jí)、擴(kuò)展以及豐富，從而推推動(dòng)樓宇環(huán)境監(jiān)控的智能化、信息化，為用戶(hù)創(chuàng)造安全、優(yōu)質(zhì)的樓宇環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱林.智能樓宇信息化建設(shè)中的系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)用[J].電子技術(shù)，2022，51（8）：248-249.

[2] 路峰迎，史大洋，薛文君.基于多智能體的智能樓宇群能量管理分布式優(yōu)化算法研究[J].電氣應(yīng)用，2022，41（6）：48-54.

[3] 朱奇琪.樓宇智能化監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)與應(yīng)用探究[J].電聲技術(shù)，2022，46（2）：87-89.

[4] 程斌榮，張宇英，朱佳怡.淺談安全防范系統(tǒng)在智能樓宇中的應(yīng)用[J].中國(guó)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，2021（4）：63-66.

[5] 曾瑩瑩.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（18）：74-75.

[6] 張璞.新技術(shù)加持下智能視頻監(jiān)控在智慧樓宇中的深度應(yīng)用與前景[J].中國(guó)安防，2020（4）：63-65.