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關(guān)鍵字：智能化技術(shù)；建筑電氣；應(yīng)用

DOI：10.12258/j.issn.1673-8780.2021.03.097

1 前言

建筑電氣包括建筑強電系統(tǒng)和建筑弱電系統(tǒng)。其中，強電系統(tǒng)主要有供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)，配電系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等。建筑弱電系統(tǒng)主要有廣播系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、電視系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、對講系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、建筑自動化系統(tǒng)等。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信、大數(shù)據(jù)、云計算等智能化技術(shù)的快速發(fā)展，讓建筑電氣基于對各類智能化信息的綜合應(yīng)用成為可能，在建筑電氣建設(shè)中的比重也逐年增加。

2 管理平臺設(shè)計原則及架構(gòu)

智能化技術(shù)在建筑電氣中的應(yīng)用，需要建立感知系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、記憶系統(tǒng)、推理系統(tǒng)、判斷系統(tǒng)、決策系統(tǒng)等一整套系統(tǒng)，其關(guān)鍵是打造智能化集成管理平臺（下稱管理平臺）。管理平臺傳輸系統(tǒng)將前端感溫、感煙、視頻等感知系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)運送到平臺中央管理系統(tǒng)。中央管理系統(tǒng)對各類信息資源進行統(tǒng)一存儲分析，實現(xiàn)綜合協(xié)調(diào)管理。管理平臺通過一個管理界面，實現(xiàn)對整個建筑物內(nèi)所有集成在該平臺下的智能化各個子系統(tǒng)集中管理和控制，操作便捷，節(jié)約管理人員，減少日常運行維護成本。

管理平臺將建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BA）、消防監(jiān)控系統(tǒng)（FA）、安保系統(tǒng)（SA），智能卡系統(tǒng)、建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)等各個弱電子系統(tǒng)進行統(tǒng)一的監(jiān)測和管理，實現(xiàn)必要的聯(lián)動控制，真正實現(xiàn)整個建筑的信息和資源共享。管理平臺設(shè)計時遵循“總體規(guī)劃”、“從上而下”的設(shè)計原則。設(shè)計接口、通信協(xié)議應(yīng)采用國標規(guī)范。如BACnet、TCP/IP、SQL、LonTalk、API、ODBC、CORBA、Modbus等。不宜采用私有協(xié)議，更不能通過私有協(xié)議限制接入門檻。

管理平臺搭建時應(yīng)遵循“分步實施”、“從下往上實施”的實施原則。管理平臺需打造成開放性的系統(tǒng)，通過國標規(guī)范，實現(xiàn)與供電、照明、視頻監(jiān)控、感溫感煙等系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)內(nèi)“萬物互聯(lián)”。滿足在安全許可的范圍內(nèi)，系統(tǒng)間相逆操作。管理平臺宜通過建筑物內(nèi)部局域網(wǎng)Intranet，以客戶端的方式，對整個建筑物內(nèi)的帶電設(shè)備進行監(jiān)督控制、管理操作。

管理平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)。最下層為總線網(wǎng)絡(luò)，含現(xiàn)場設(shè)備，包括各類傳感器、探測器、讀卡器、智能化儀表和執(zhí)行機構(gòu)等。中間層為控制網(wǎng)絡(luò)，配有“一卡通”系統(tǒng)、BAS系統(tǒng)、SAS系統(tǒng)等各類工作站，具有完整的軟硬件結(jié)構(gòu)，各自獨立完成相應(yīng)的監(jiān)控和管理功能。最上層為信息網(wǎng)絡(luò)包括：綜合信息集成門戶網(wǎng)站、綜合信息集成數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心和后勤管理服務(wù)器。

3 管理平臺集成系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計

管理平臺主要可集成樓宇管理自控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等模塊。

3.1 樓宇管理自控系統(tǒng)集成

管理平臺與樓宇自動化系統(tǒng)間通過上層網(wǎng)絡(luò)連接，完成變配電，冷熱源，電梯、空調(diào)及通風(fēng)、給排水、集水坑、關(guān)鍵設(shè)備室、緊急照明等系統(tǒng)進行集中監(jiān)測和遠程控制，檢測監(jiān)控電氣設(shè)備運行。從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、整理、存儲積累、運行狀態(tài)監(jiān)視、報警管理等功能。

（1）電氣設(shè)備數(shù)據(jù)收集、整理、存儲積累。管理平臺通過樓宇自動化系統(tǒng)國標規(guī)范接口收集運行參數(shù)。并通過運行參數(shù)判斷運行狀態(tài)。進行統(tǒng)一存儲。比如對冷凍機、熱交換、新風(fēng)機組、空調(diào)機組、啟停次數(shù)等參數(shù)進行積累與總計，為運行管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）電氣設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視。監(jiān)視電氣設(shè)備如冷凍機、新風(fēng)機組、各種泵的工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)。通過這些狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷設(shè)備是否正常。管理平臺按照預(yù)定時間周期對電氣設(shè)備運行狀況進行匯總，可根據(jù)需要以文本、圖表形式生成報表。

（3）電氣設(shè)備報警管理。當電氣設(shè)備如冷凍機、新風(fēng)機組、各種泵及管道等發(fā)生異常，管理平臺將進行采集和記錄，傳送至設(shè)備維護管理系統(tǒng)。當設(shè)備異常時，報警管理功能自動運行，在顯示工具上彈出報警對話框，配以警聲提示。所有報警均可以生成故障處的詳細資料。其內(nèi)容主要包括故障位置、故障類別、處理方法等。故障修復(fù)后，工作人員維護維修記錄，管理平臺建立設(shè)備的維修檔案，方便其他人員查詢故障類型、故障位置、維修時間、處理方法等。

3.2 安全防范系統(tǒng)集成

安全防范系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑電氣中一個重要的子系統(tǒng)，其通過聲音、圖像、數(shù)據(jù)等多種媒體表現(xiàn)形式將人們的公共活動區(qū)域、重要房間、外圍區(qū)域等進行實時的監(jiān)視和記錄，提高保安部門的快速反應(yīng)能力和安全防護的管控能力，保障生命、財產(chǎn)安全。安防包括視頻系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)等。管理平臺通過國標規(guī)范接口，建立可視化的、統(tǒng)一的圖形界面，方便管理調(diào)度。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。當前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般采用全數(shù)字式IP監(jiān)控解決方案，設(shè)置視頻中心控制臺。管理平臺可與視頻中心控制臺級聯(lián)，與視頻系統(tǒng)無縫對接，實現(xiàn)控制視頻畫面的切換、縮放、攝像頭聚焦、轉(zhuǎn)動、切換預(yù)置位等；通過建筑物模型圖、樓層平面圖和區(qū)域電子地圖選擇待操作的監(jiān)控點設(shè)備，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行快捷操作。根據(jù)使用需要對視頻進行人、車、物解析，生成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)信息。管理平臺接受其他子系統(tǒng)的報警實現(xiàn)聯(lián)動。

（2）防盜報警系統(tǒng)。作為視頻監(jiān)控的補充，是綜合安防系統(tǒng)的重要組成部分。防盜報警系統(tǒng)一般可選用多防區(qū)總線制報警主機。所有的報警信號通過總線制方式分別傳送到遠程監(jiān)控中心。管理平臺與報警主機國標對接，實現(xiàn)對前端探測器進行設(shè)防、撤防或旁路。設(shè)防時當系統(tǒng)發(fā)生報警，報警主機將會發(fā)出聲光報警信號，提醒安保人員。同時發(fā)出信號控制閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的圖像連動。系統(tǒng)可根據(jù)業(yè)主需要通過防盜報警主機110報警模塊報至公安局110報警中心。管理平臺能自動顯示和記錄報警部位和有關(guān)警情數(shù)據(jù)，自動備份、信息自動處理、語言報警、地圖顯示等。

（3）停車場管理系統(tǒng)。管理平臺通過網(wǎng)絡(luò)與停車場管理系統(tǒng)計算機相連，根據(jù)需要采集車輛圖片，進出時間、存放時間等信息。

（4）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)集成。管理平臺對火災(zāi)自動化報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，只監(jiān)測不控制，火災(zāi)報警系統(tǒng)通過串口向管理平臺傳送信息。

（5）一卡通系統(tǒng)集成。管理平臺通過國標對接發(fā)卡工作站，實現(xiàn)對建筑物內(nèi)門禁、考勤等統(tǒng)一管理?？ㄆl(fā)行后，可以根據(jù)各人在不同子系統(tǒng)中的不同應(yīng)用權(quán)限進行授權(quán)操作，分別賦予持卡人在一卡通實施的范圍內(nèi)的各項功能，如消費、醫(yī)療、門禁、考勤、簽到等。

（6）信息導(dǎo)引與發(fā)布系統(tǒng)集成。信息導(dǎo)引與發(fā)布系統(tǒng)，是當今智能建筑中一個非常重要的部分，也是剛剛興起且是弱電系統(tǒng)中必不可少的一個子系統(tǒng)。管理平臺對接信息導(dǎo)引與發(fā)布系統(tǒng)，實現(xiàn)公共信息、業(yè)務(wù)信息的及時傳送；信息的互動查詢、實現(xiàn)公告信息的多種形式的大屏顯示等。

（7）能源管理系統(tǒng)集成。能源綜合管理系統(tǒng)利用先進的云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將建筑內(nèi)分散的各種用能單位聯(lián)接成建筑群整體，并將各用能單位所有能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集至能源綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)能源管理和智能化控制功能。管理平臺通過對接能源綜合管理系統(tǒng)，將整個樓宇的各種能耗實時反映出來，方便監(jiān)控和了解整個樓宇的狀況。同時，在監(jiān)視工作站上實時顯示建筑內(nèi)的環(huán)境參數(shù)相應(yīng)的信息，將能耗與環(huán)境參數(shù)情況歸納、分析，以文本、圖形、表格等方式供各層級用戶共享。

（8）電氣設(shè)備維護管理。通過管理平臺，可進行電氣設(shè)備維護管理，設(shè)置系統(tǒng)運行模式的改進計劃等。針對功能需求，管理平臺通過構(gòu)建面向局部智能的AI能力體系，以及面向場景智能的AI場景體系，實現(xiàn)從局部應(yīng)用到整體交互的智能升級。將海量的AI能力和AI場景服務(wù)化和標準化，通過多形態(tài)的服務(wù)接入、靈活的規(guī)則配置，高效利用資源，提升設(shè)備使用效率。平臺能夠編輯設(shè)定運行參數(shù)，在線編輯功能，記錄詳細、長期、準確的數(shù)據(jù)，以及修改自動控制邏輯的功能。

4 管理平臺應(yīng)用軟件界面設(shè)計

考慮實際使用需求，管理平臺交互界面應(yīng)盡量簡潔，以方便使用者能夠經(jīng)過簡單培訓(xùn)，即可上崗使用，發(fā)揮管理平臺的使用價值。

管理平臺在橫向的網(wǎng)絡(luò)集成基礎(chǔ)上，將弱電各子系統(tǒng)集成到統(tǒng)一的人機界面，建立高層監(jiān)控管理體系。采用先進的基于子系統(tǒng)平等方式進行系統(tǒng)界面設(shè)計。其核心思想是：建立系統(tǒng)集成管理網(wǎng)絡(luò)，將各子系統(tǒng)視為平等的下層現(xiàn)場控制網(wǎng)。采用計算機網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)對各子系統(tǒng)遠程信息數(shù)據(jù)進行實時采集。采用通行的工業(yè)數(shù)據(jù)通信標準接口（如OPC接口），將各子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的格式存儲在系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)庫中。通過綜合信息IBMS調(diào)度程序與開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)ODBC對各子系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)管及信息交換。管理平臺界面設(shè)計秉承符合人機界面學(xué)的總體原則，充分體現(xiàn)“易用、美觀”的特點。整體上采用直觀的電子地圖方式和設(shè)備列表方式顯示各個子系統(tǒng)、設(shè)備及各樓層信息，操作界面簡單、友好。

5 管理平臺創(chuàng)新應(yīng)用

在標準化的無線WIFI覆蓋條件下，通過APP應(yīng)用程序，物業(yè)或者其他管理人員可利用相應(yīng)的手持設(shè)備，在現(xiàn)場環(huán)境下對被控設(shè)備進行跟蹤調(diào)試維護，以及相關(guān)的報警勘察。

結(jié)合BIM技術(shù)，管理平臺宜建立逼真的虛擬建筑場景，虛擬建筑外立面與真實建筑保持一致，虛擬建筑內(nèi)外場景能夠進行實時漫游，并且對周邊環(huán)境進行虛擬1∶1還原，虛擬建筑能夠進行大小縮放、分層查看、分間查看、能夠進行平面360°旋轉(zhuǎn)、立面180°旋轉(zhuǎn)，能夠自由操作，便于運維管理人員操控，加快響應(yīng)速度，縮短處理時間。

虛擬建筑場景中能夠集成各類智能化系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的接入，包含信息引導(dǎo)及發(fā)布系統(tǒng)、智能卡管理及應(yīng)用系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等。從而以上帝視角進行漫游管理和控制，虛擬場景操作與實體操作保持同步；在虛擬建筑中實時查看各系統(tǒng)分布位置、運行狀態(tài)，進行參數(shù)設(shè)置、一鍵啟閉、非正常狀態(tài)提醒、維修提醒等功能。

為保障智能建筑系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)中的所有服務(wù)器與工作站應(yīng)同時使用硬件加密和用戶密碼兩種安全機制。系統(tǒng)用戶組可分為一般用戶組、技術(shù)用戶組、管理員用戶組三類用戶，管理員可對每類用戶自由配置不同授權(quán)內(nèi)容。

6 結(jié)束語

隨著技術(shù)的發(fā)展，智能化在建筑電氣中的應(yīng)用越來越廣泛，建筑智能化系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑物內(nèi)的綜合系統(tǒng)工程。它與所有建筑物的電氣設(shè)備如變配電、空調(diào)、照明等設(shè)施有密切關(guān)系。智能化前端采集的視頻數(shù)據(jù)、探針數(shù)據(jù)、煙感、溫感等數(shù)據(jù)通過遍布整個建筑的綜合布線系統(tǒng)與管理平臺這個建筑電氣大腦進行數(shù)據(jù)交互，運用AI進行數(shù)據(jù)聚類。通過專家系統(tǒng)輔助決策，未來實現(xiàn)真正意義上的智慧建筑指日可待。