探析智能楼宇集中控制系统的设计与应用

吕雪峰 远江信息技术有限公司

引言

智能楼宇集中控制系统主要实现对建筑物内设备的自动控制，体现出高效、节能、舒适的特点，然而由于各个子系统在集中控制方式、通讯接口、扩展性、系统架构存在差异性，难以解决复杂智能化楼宇的控制问题，为此要注重智能楼宇集中控制系统的设计和应用，更好地实现智能楼宇集中控制系统的集成控制效果。

1 智能楼宇集中控制系统的总体设计

1.1 网络架构设计。系统主要设计有16个子系统，覆盖智能楼宇暖通空调、给排水、变配电监测、火灾自动报警、视频监控、电子巡更、防盗报警、门禁管理、公共照明、电梯监视、客流统计、停车场管理、信息发布、能源管理等子项。

1.2 软件架构设计。系统采用B/S和C/S相结合的方式进行设计，主要包括有：用户层设计。系统支持多用户的控制管理模式，在多用户的操作管理界面下进行信息采集、分析、实时监测和故障报警，实现各子系统资源和信息的共享，提高系统的集成效果；服务层设计。该层对多种服务进行聚合处理，支持上层应用的数据提取和访问，能够实时采集各子系统运行过程中的数据，并进行数据及时调取和查看；子系统层设计。通过灵活、开放性的集成模式实现对各子系统的集中控制，支持各种协议和通讯接口方式。

1.3 通信协议和接口设计。可以采用标准OPC接口进行各智能化子系统的设计，支持WebService、ActiveX、API等软件接口，实现各子系统信息及通信协议的交换。

1.4 安全保障机制设计。系统组建连接各控制网的控制域网络，通过防火墙与其他网络系统进行信息交换和控制访问。并采用RAID5盘阵技术和冗余配置方式，确保系统硬件安全稳定运行，同时在服务器和工作站中采用硬件加密和用户密码两种安全机制。另外，系统还进行防灾与数据安全的设计和容灾备份设计，通过在线式与离线式相结合的异地容灾中心设计，实现定时数据的同步。

1.5 联动设计。智能楼宇集中控制系统采用全光网和无线网络，实现各子系统的信息共享和联动反应，主要包括有：消防系统和视频监控系统的联动设计。一旦出现火灾信号报警则同时启动视频监控系统，画面自动切换信号至火灾区域，进行报警事件的查询和回放。当出现非法侵入事件时，可以将视频安防监控系统摄像机转到预设位置进行监视；消防系统与空调暖通系统的联动设计。在出现火灾报警信号之后同时关闭相应楼层的空调新风机组、风机盘管等设备；消防系统与门禁系统的联动设计。出现火灾报警信号后自动开启消防紧急通道和安全门，实现人员的疏散；入侵报警系统与智能照明系统的联动设计。当有外来入侵报警信号时，同步自动开启智能照明系统，使摄像画面有足够的照度。

2 全光网子系统详细设计

全光网络涵盖有全光内部和外部网络控制部分，采用光波技术实现用户之间的信号传输和交换，基于全光网的智能楼宇子系统采用IP化处理，覆盖所有子系统终端设备，具有强大的QoS处理能力，实现一站部署，即插即用、离线批量自动部署。

2.1 全光网子系统的线路规划设计。(1）垂直线缆设计。可以将FTTB机柜上行就近接入到全光入户分纤箱，由全光入户主干光缆接入到数据中心机房。也可以采用光缆分纤的方式由中心机房进入楼层或地面FTTB机柜。(2）水平线缆设计。主要实现视频监控系统、数字标牌系统、停车场道闸系统、背景音乐系统的网线连接设计。

2.2 全光网子系统组网设计。（1）业态区域网络接入设计。通过光纤入户的三层业务设计，实现智能楼宇住户内部设备的互联，满足用户话音、数据、高清视频的业务体验需求。同时，公共区域的弱电系统采用IP化设计，进行弱电统一承载，实现增值的智能弱电协同效应，更好地进行弱电系统的集中管理与扩容维护。(2）中心机房核心网络设计。由核心交换机汇聚综合体所有业务，由大规格GPON接入设备作为数据网络汇聚OLT，实现关键器件1+1的冗余保护。(3）网络出口设计。住宅区的Internet流量不经过路由器，由核心交换机直接进行出口放号运营。入驻商户及企业的业务流量则经过路由器WAN出口上行。

3 Wifi集中控制系统的应用优化

3.1 终端识别及流量控制。采用智能识别终端的无线控制器，对非手机和pad的电脑终端进行带宽限制，确保手机和pad的上网体验。

3.2 应用识别及流量控制。通过无线控制器中内置的应用识别库和URL库，可以自动识别无线流量的类型，依此确定相应的流量控制策略，避免高耗流量过分挤占带宽。

3.3 无线网络机制的优化。通过优化ARP发送机制，可以较好地提升ARP的效率，并通过对DHCP发送机制的优化，有效提高DHCP效率。同时，通过提高广播包的发送速度，可以使每个终端接收到报文，较好地提升带宽吞吐量。另外，还要进行接入终端速度的限制，避免过低速度终端的接入，有效地提高整体网络的运行速度。

3.4 智能负载均衡优化。采用AC无线控制器进行智能负载的动态调整，根据用户数及流量调整分配到不同的接入点，较好地平衡负载压力，提高无线网络容量。并在2.4G和5G之间实现自动负载，优先接入5G网络终端，实现智能双频负载均衡，较好地提高无线接入质量。

3.5 无线统一集中管控。考虑到WiFi系统中的AP设备数量较多，部署相对分散，为此，可以利用AC管理服务器进行集中远程配置，实现对各个AP的监控、故障预警和维护管理。

4 智能楼宇集中控制系统的监控设计

4.1 暖通空调集中监控设计。暖通空调子系统主要实现对新风机组、空调机组、空调冷热源、送（排）风系统的监控，如：采集并监控集水器压力、冷冻水/冷却水定压点压力；监控采集冷凝温度/压力、蒸发温度/压力、冷冻水/冷却水进出口水温；监控采集冷冻水泵/冷却水泵的进出口压力；监测采集室外空气温湿度；监测采集新风机组的启停、转速、送风温湿度及冷盘管回水温度等。

4.2 给排水系统集中监控设计。给排水系统主要监控给水泵、排污泵、污水井，主要监测给水水池浮球阀状态、变频给水泵及污水提升泵运行状态、变频给水泵电机频率、消防水系统最低端压力、给水泵出水压力、减压阀前后压力值、给水系统定压点压力值等。

4.3 能源管理系统集中监控设计。能源管理系统主要监控智能楼宇各用电支路或设备的能源数据，生成同比、环比分析图，并监测各用电支路和用电设备能耗的变化趋势、关键点及异常故障，实现各区域能耗信息的实时传输，统计分析各设备及支路的能耗数据，进行系统级节能诊断，及时发现设备及支路老化、不相匹配等缺陷，针对性地加以改进和优化，最后实现标准设备级系统改造效果的测试和评估。

5 小结

综上所述，智能楼宇集中控制系统采用由上而下的设计理念，进行系统网络软件框架设计、通讯协议和接口设计，并实现智能楼宇集中控制系统的联动设计和集中控制，实时采集各个子系统的运行数据信息，较好地满足智能楼宇的全面动态需求，并提供相应的安全保障机制进行智能楼宇的集中控制和管理，突显智能楼宇的信息综合处理、数据安全防范和节能绿色环保功能，提升智能楼宇集中控制的多样化要求。