智能樓宇管理系統設計與實現

李 健，鈕瑞艷，程 飛（.中國石油大學（華東）規劃建設處，66580；.中國石油大學（華東），66580；.中國建筑第八工程局有限公司，005）

智能樓宇管理系統設計與實現

李 健1，鈕瑞艷2，程 飛3
（1.中國石油大學（華東）規劃建設處，266580；2.中國石油大學（華東），266580；3.中國建筑第八工程局有限公司，200135）

針對當前樓宇管理的智能化需求，結合當前物聯網技術的特點，提出一種基于物聯網技術的樓宇智能管理平臺。根據樓宇管理的特點，提出樓宇智能管理平臺的設計原則，并在原則的指引下，對智能樓宇管理平臺的整體架構、網絡部署、整體運行邏輯、平臺數據接口、路以協議等進行全面的設計與闡述，從而實現了樓宇的全方位的監控，并實現樓宇故障的報警與定位。最后通過測試，驗證了平臺的可行性。

智能樓宇；物聯網；數據接口；管理系統；測試

在傳統的樓宇管理當中，各個不同的系統之間是相互分散的，同時因缺乏通信和信息共享，導致在樓宇管理中非?；靵y，自動化的程度也相對較低，造成樓宇管理中大量的浪費。而隨著電子技術、通信技術等的不斷發展，信息技術開始逐步進入大型商場建筑中，從而開始為智能建筑的發展奠定了強大的基礎。智能建筑的發展，是以計算機技術作為基礎，從而實現對樓宇的智能化管理，成為現代建筑技術與信息技術融合的典范。對此，本文根據當前建筑的智能化需求，提出一種基于物聯網技術的智能管理平臺，并對平臺的實現進行了詳細的設計。

1　系統設計原則

結合智能樓宇管理實際，本系統的構架定位為建立一個智能管理平臺，通過該平臺，從而實現對整個樓宇的監控和維護。通過該平臺，將系統的各個子系統聯系起來，從而實現對整棟樓宇信息的搜集、分析和傳遞，最終實現對整個樓宇的自動化管理和決策。因此，通過對該系統的定位，該平臺的設計必須遵循以下幾點原則：

1.1集中管理，分散適配

在系統設計中，考慮到系統管理的高效性、低成本、統一性等問題，對系統的設計和管理采用統一集中原則，將所有子系統通過SOA思想的方式，全部接入到監控入口，并統一對各個系統的使用角色進行布置與管理。同時，結合系統的的集中管理要求，必須設立相應的終端控制模塊，從而實現對數據的集中采集和操作。

1.2組件化

在對平臺的設計中，必須滿足組件化的設計要求，從而讓系統可根據需求的不斷變化，而進行適當的擴展，達到監控的要求。

1.3開放性

在規劃設計中，必須保留部分功能的接口，為未來集成需求做好準備，方便與外界實現數據共享。

2　平臺整體架構設計

依據上文提出的平臺設計原則，本文設計了一種基于物聯網的三層智能樓宇管理平臺架構，主要包括基礎設施層、應用層和平臺控制層。

2.1基礎設施層該層主要將原來各個系統中的傳感器全部替換為無線傳感設備，從而更加方便對系統進行改造和維護。該層主要負責對樓宇內的數據進行采集和匯總，包括數據采集的終端設備、網絡傳輸設備等。其中終端設備主要門禁掃描、煙感器、溫度感應、智能電表等，通過這些傳感器對數據的采集，定時將數據傳遞給中轉節點，如基站等，再通過這些中轉節點強數據上傳給服務器。

2.2平臺控制層

該層主要采用B/S的架構模式，實現與設施層設備的融合，并對基礎層的數據進行標準化的處理，實現對不同子系統功能的封裝，以此為上層提供數據和接口服務。

2.3應用層

該層主要通過平臺層所提供的各種不同接口與服務，開發出樓宇管理的具體功能，如告警模塊、設備管理模塊等，并依托平臺對子系統的數據進行維護和管理。

3　網絡部署

在對平臺的網絡部署當中，采用無線網絡技術的方式，從而省去繁雜的布線工作，通過增加、減少無線節點的方式，實現對監控平臺的擴展和網絡部署。

4　數據接口設計

在系統中，主要利用SOA集成思想，包含各種不同的子系統。因此，對該系統設計中，最為主要的是做好接口的設計。通過不同的數據接口，讓平臺上層和下層設備之間實現數據交換，，最終實現應用層和地層設備層之間的通信、數據格式轉換、監聽、告警等功能。因此，對該數據接口的設計，采用BACnet IP協議，并經過NCE/NAE設備實現對樓宇設備的數據采集，并向平臺層發送相關的推送信息。

其中，Web Service服務端主要提供對外訪問的接口，并提供標準的Web Service調用。對這部分的實現則采用Tomcat 7.0 + Axis2 1.6技術。而其中的服務分發器的主要實現對輸入參數的有效性，并根據這些參數選擇不同的功能模塊進行分發處理。BACnet則主要負責對參數的轉換，并對業務邏輯功能模塊進行封裝，實現對系統運行中的異常檢測，返回值格式的轉換等。

5　無線路由協議設計

無線網絡協議傳輸中，數據路由通常會給網絡的開銷產生不必須的影響。如果選擇傳統的路由協議，則不能滿足低能耗的需求。對此，在本文中采用一種基于能量廣播和最低通信開銷的路由協議，即通過節點剩余能量和通信的開銷作為其拓撲權重，從而選擇最優簇頭結點，每個一定時間選擇一次，一次保障整體無線網路中各個節點的能量平衡。同時，通過可靠度和跳數建立拓撲網絡圖，從而提高節點發送信息的成功率與平均能耗，以此在網絡不好的情況下，減少能量消耗，提高能量利用。

6　系統測試

根據上述的設計，將其應用在樓宇管理中，從而讓物業管理部門對整個樓宇的全面自動化的管理。

7　結論

本系統結合物聯網的特點，同時利用SOA架構的思想，實現了對樓宇各個系統的集中化管理，并實現了對樓宇中各個方面和地點的全面監控和告警，為樓宇與電子技術等的結合提供了實踐參考。

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李健，男，山東梁山縣人，1980年生，工程師，2003年畢業于中國石油大學（華東）土木工程專業，主要從事土木工程研究。

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