智能樓宇集中控制管理系統的設計與應用研究

周毅 張皓月 朱小韋

在智能樓宇運行中，集中控制管理系統的構成，融合了自動控制技術、計算機技術、通信技術等，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實意義。

一、智能樓宇集中控制系統總體設計

（一）系統網絡架構設計

智能樓宇集中控制系統的網絡架構設計中，需要關聯到10余個子系統，主要有給排水系統、電子巡更系統，門禁管理系統、公共照明系統、暖通空調系統、變配電監測系統、視頻監控系統、火災自動報警系統。停車場系統等多個子系統項目。

（二）系統軟件架構設計

本次在進行智能樓宇集中控制系統的軟件架構設計時，主要集中融合B/S與C/S兩種方式實現，具體如下：

1.樓宇用戶層設計。系統運行中，可以為多個用戶提供控制管理權限，并在多個用戶同步操作系統知識，分別將所有用戶的操作信息記錄下來，統一傳送至軟件系統中心，用于搜集更多的故障監測和事故警報信息，并為系統中多項子系統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.樓宇服務層設計。此項設計中，主要將多項服務做聚合處理，并將聚合后的服務功能作為支持上一層應用運行的條件，保證上一層信息提取和訪問安全。同時，服務層設計完成后，還可以為多個子系統的平穩運行提供數據查看和調取讀服務。

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

（三）系統通信協議及接口設計

智能樓宇集中控制管理系統的總體設計中，通信協議以及接口設計屬于其中的重要構成部分，因此在設計中，主要選配了標準OPC作為系統接口，用于支持智能樓宇各項子系統智能化運行。在軟件接口設計中，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能夠隨時為不同的子系統信息交換及通信協議交換提供支持。

（四）系統安全保障機制設計

首先，智能樓宇集中控制管理系統設計中，為了保障各個控制網下的控制域網能夠相互連接，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絡系統，以此保障系統運行的安全性。其次，需要將冗余配置方案、RAID5盤陣技術相結合起來，為集中控制系統的硬件安全提供保障。再次，應通過硬件加密和用戶密碼加密兩種方式，分別在服務器及工作站環節做好安全加密處理。最后，集中控制管理系統需要增設容災備份及防災數據安全兩項設計內容，為了確保容災數據能夠同步，還需借助于在線、離線相結合的方式，搭建異地容災中心，為數據共享及同步提供強有力的支持。

（五）系統聯動設計

本次智能樓宇集中控制系統的總體設計期間，為了達到所有子系統之間能夠形成聯動反應，進行信息共享，主要采用了無線網絡和全光網兩種網絡連接方案。具體的系統聯動設計如下：

1.消防+視頻監控。當樓宇之中某一位置出現火災信號報警，那么智能樓宇集中管理系統會立即啟動視頻監控系統，并自動將監控畫面切換至火災發生點位，協助消防救援人員回放報警事件前因后果。如樓宇之內出現非法入侵事件之時，也能夠借助于安全監控系統，將監控畫面調轉至預設機位，完成監視工作。

2.消防+空調暖通。當樓宇之中有火災報警信號發出之后，集中管理系統會快速將相關聯樓層的風機盤管、空調新風機組等設備瞬時關閉，以此為樓宇內火災救援提供支持。

3.消防+門禁。當智能樓宇監控系統發出火災報警信號后，集中監控管理系統會自動將樓內的安全門、緊急通道打開，為樓內人員疏散節約時間。

二、智能樓宇集中控制全光網子系統設計與應用

（一）線路規劃

1.垂直線纜設計與應用。①在全光入戶分纖箱中接入FTTB機柜時，應該遵守就近接入原則。在數據中心機房中接入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.水平線纜設計與應用。此項設計工作的目的，是為了連接樓宇之內視頻監控、停車場道閘等系統的網線，提升樓宇智能集中控制的高效性。

（二）組網設計

1.業態區域網絡介入的設計與應用。設計中，融合三層業務設計方案，借助光纖入戶的接入方式完成，提升智能樓宇內所有居民的設備互聯效果，為其提供數據傳輸、高清視頻及用戶話音等智能業務服務。與此同時，在進行樓宇之中公共區域的弱電系統設計時，主要融入了IP化設計方案，用于統一承載弱電，利于智能弱電協同效應以此得到增值，并為樓宇后續使用和運行期間的弱電系統擴容、集中管理和運行維護提供支持。

2.中心機房核心網絡設計與應用。本系統的設計與應用中，綜合體的所有業務匯聚需要依賴于核心交換機來完成。在配置數據網絡匯聚OLT時，可以在設備中接入大規格GPON，以此通過冗余保護方式提升關鍵器件1+1的運行安全。

3.網絡出口設計與應用。在樓宇使用中，所有的網絡流量均無須通過路由器轉換，而是直接通過交換機完成出口放號運營工作，顯著提升網絡安全及信號傳輸效率。

三、智能樓宇集中控制系統的監控設計與應用

（一）暖通空調監控設計與應用

智能樓宇集中控制系統設計中，做好監控設計很有必要，尤其是暖通空調設計。其間，需要分別做好六個位置的監控系統設計工作，分別是新風與空調機組、送風與排風系統、空調冷與熱源系統的監控。具體設計重點如下：

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

針對建筑室外控制、濕度、溫度做好監測工作，并同步完成新風機組的啟動、轉速、送風濕度與溫度、冷盤管回水溫度等多項參數的監控及測試工作。

（二）給排水系統監控設計與應用

智能樓宇集中控制下給排水的監控系統設計中（如圖1所示），需要將監控重點集中在排污泵、給水泵、污水井三個點位，要求針對給水系統中的浮球閥狀態做好監控，并對消防水系統的最低端壓力做好測試，一旦監控數據出現異常，應及時做出調整，借以保障樓宇使用安全。

四、結語

綜上所述，智能樓宇集中控制系統設計理念主要圍繞“自上而下”原則來展開。其間，通過系統網絡軟件框架及接口等設計工作，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的運行，實時搜集更多的數據信息，為智能樓宇的全面動態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據安全防范效果，為節能綠色環保工作質量優化起到促進作用，為智能樓宇建設和管理的可持續化發展奠定基礎。

作者單位：中核華緯工程設計研究有限公司