智能楼宇管理系统设计与实现

李 健，钮瑞艳，程 飞（.中国石油大学（华东）规划建设处，66580；.中国石油大学（华东），66580；.中国建筑第八工程局有限公司，005）

智能楼宇管理系统设计与实现

李 健1，钮瑞艳2，程 飞3
（1.中国石油大学（华东）规划建设处，266580；2.中国石油大学（华东），266580；3.中国建筑第八工程局有限公司，200135）

针对当前楼宇管理的智能化需求，结合当前物联网技术的特点，提出一种基于物联网技术的楼宇智能管理平台。根据楼宇管理的特点，提出楼宇智能管理平台的设计原则，并在原则的指引下，对智能楼宇管理平台的整体架构、网络部署、整体运行逻辑、平台数据接口、路以协议等进行全面的设计与阐述，从而实现了楼宇的全方位的监控，并实现楼宇故障的报警与定位。最后通过测试，验证了平台的可行性。

智能楼宇；物联网；数据接口；管理系统；测试

在传统的楼宇管理当中，各个不同的系统之间是相互分散的，同时因缺乏通信和信息共享，导致在楼宇管理中非常混乱，自动化的程度也相对较低，造成楼宇管理中大量的浪费。而随着电子技术、通信技术等的不断发展，信息技术开始逐步进入大型商场建筑中，从而开始为智能建筑的发展奠定了强大的基础。智能建筑的发展，是以计算机技术作为基础，从而实现对楼宇的智能化管理，成为现代建筑技术与信息技术融合的典范。对此，本文根据当前建筑的智能化需求，提出一种基于物联网技术的智能管理平台，并对平台的实现进行了详细的设计。

1　系统设计原则

结合智能楼宇管理实际，本系统的构架定位为建立一个智能管理平台，通过该平台，从而实现对整个楼宇的监控和维护。通过该平台，将系统的各个子系统联系起来，从而实现对整栋楼宇信息的搜集、分析和传递，最终实现对整个楼宇的自动化管理和决策。因此，通过对该系统的定位，该平台的设计必须遵循以下几点原则：

1.1集中管理，分散适配

在系统设计中，考虑到系统管理的高效性、低成本、统一性等问题，对系统的设计和管理采用统一集中原则，将所有子系统通过SOA思想的方式，全部接入到监控入口，并统一对各个系统的使用角色进行布置与管理。同时，结合系统的的集中管理要求，必须设立相应的终端控制模块，从而实现对数据的集中采集和操作。

1.2组件化

在对平台的设计中，必须满足组件化的设计要求，从而让系统可根据需求的不断变化，而进行适当的扩展，达到监控的要求。

1.3开放性

在规划设计中，必须保留部分功能的接口，为未来集成需求做好准备，方便与外界实现数据共享。

2　平台整体架构设计

依据上文提出的平台设计原则，本文设计了一种基于物联网的三层智能楼宇管理平台架构，主要包括基础设施层、应用层和平台控制层。

2.1基础设施层该层主要将原来各个系统中的传感器全部替换为无线传感设备，从而更加方便对系统进行改造和维护。该层主要负责对楼宇内的数据进行采集和汇总，包括数据采集的终端设备、网络传输设备等。其中终端设备主要门禁扫描、烟感器、温度感应、智能电表等，通过这些传感器对数据的采集，定时将数据传递给中转节点，如基站等，再通过这些中转节点强数据上传给服务器。

2.2平台控制层

该层主要采用B/S的架构模式，实现与设施层设备的融合，并对基础层的数据进行标准化的处理，实现对不同子系统功能的封装，以此为上层提供数据和接口服务。

2.3应用层

该层主要通过平台层所提供的各种不同接口与服务，开发出楼宇管理的具体功能，如告警模块、设备管理模块等，并依托平台对子系统的数据进行维护和管理。

3　网络部署

在对平台的网络部署当中，采用无线网络技术的方式，从而省去繁杂的布线工作，通过增加、减少无线节点的方式，实现对监控平台的扩展和网络部署。

4　数据接口设计

在系统中，主要利用SOA集成思想，包含各种不同的子系统。因此，对该系统设计中，最为主要的是做好接口的设计。通过不同的数据接口，让平台上层和下层设备之间实现数据交换，，最终实现应用层和地层设备层之间的通信、数据格式转换、监听、告警等功能。因此，对该数据接口的设计，采用BACnet IP协议，并经过NCE/NAE设备实现对楼宇设备的数据采集，并向平台层发送相关的推送信息。

其中，Web Service服务端主要提供对外访问的接口，并提供标准的Web Service调用。对这部分的实现则采用Tomcat 7.0 + Axis2 1.6技术。而其中的服务分发器的主要实现对输入参数的有效性，并根据这些参数选择不同的功能模块进行分发处理。BACnet则主要负责对参数的转换，并对业务逻辑功能模块进行封装，实现对系统运行中的异常检测，返回值格式的转换等。

5　无线路由协议设计

无线网络协议传输中，数据路由通常会给网络的开销产生不必须的影响。如果选择传统的路由协议，则不能满足低能耗的需求。对此，在本文中采用一种基于能量广播和最低通信开销的路由协议，即通过节点剩余能量和通信的开销作为其拓扑权重，从而选择最优簇头结点，每个一定时间选择一次，一次保障整体无线网路中各个节点的能量平衡。同时，通过可靠度和跳数建立拓扑网络图，从而提高节点发送信息的成功率与平均能耗，以此在网络不好的情况下，减少能量消耗，提高能量利用。

6　系统测试

根据上述的设计，将其应用在楼宇管理中，从而让物业管理部门对整个楼宇的全面自动化的管理。

7　结论

本系统结合物联网的特点，同时利用SOA架构的思想，实现了对楼宇各个系统的集中化管理，并实现了对楼宇中各个方面和地点的全面监控和告警，为楼宇与电子技术等的结合提供了实践参考。

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李健，男，山东梁山县人，1980年生，工程师，2003年毕业于中国石油大学（华东）土木工程专业，主要从事土木工程研究。

The design and implementation of intelligent building management system

Li Jian1，Niu Ruiyan2，Cheng fei3
（1.China University of Petroleum （East China） planning and Construction Office，266580；2.China University of Petroleum （East China），266580；3.China Construction Eighth Engineering Division.CORP.LTD，200135）

In view of the current intelligent demand of building management，combined with the characteristics of the current Internet of things technology，a building intelligent management platform based on Internet of things technology is proposed. According to the characteristics of the building management proposed the design principle of the intelligent building management platform，and under the guidance of the principle，to the overall building intelligent management platform architecture，network deployment，overall operation logic，platform data interface， road to protocol were comprehensive design and explained，in order to achieve the building of a full range of monitoring， and the realization of building fault alarm and positioning.Finally， the feasibility of the platform is verified by testing.

intelligent building；networking；data interface；management system； test

TU855

A