智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)

摘 要：為確保智能樓宇中綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的有效性與安全性，從該類系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)、系統(tǒng)構(gòu)成、設(shè)計原則等方面著手，對智能樓宇中綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)與具體應(yīng)用展開分析，以期為樓宇環(huán)境監(jiān)控的智能化、信息化建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：智能樓宇；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；研究；實現(xiàn)

中圖分類號：TU17" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2023）03-0042-03

0 引言

智能樓宇是借助于計算機、信息等先進技術(shù)結(jié)合方式，對相關(guān)建筑樓宇當中的空調(diào)、照明、變配電、電梯以及視頻等系統(tǒng)監(jiān)控進行有效協(xié)調(diào)，并統(tǒng)一進行信息資源管理。其在為用戶提供優(yōu)質(zhì)信息服務(wù)的同時，實現(xiàn)最大化的節(jié)能，最終為用戶創(chuàng)造出一個節(jié)能、高效、安全，且經(jīng)濟效益良好的智能化居住環(huán)境。

在智能樓宇中的應(yīng)用綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可同時控制變配電、空調(diào)以及照明等多個系統(tǒng)，確保各個設(shè)備的正常運行。而這些應(yīng)用則需要系統(tǒng)設(shè)備、物理架構(gòu)以及軟件系統(tǒng)等多個部分共同實現(xiàn)。

1 智能樓宇中綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)

1.1 人工智能技術(shù)

人工智能在智能視頻監(jiān)控中屬于大腦，可以對整個樓宇中的“人、車、物”等進行實時的定位與跟蹤。它將人臉識別技術(shù)作為核心，可對樓內(nèi)人員、訪客、物業(yè)職員以及陌生人進行準確識別，通過樓宇完整的視頻圖像、門禁卡記錄以及高清攝像機捕捉等明確相關(guān)人員的信息，并依據(jù)各類型人員構(gòu)建“一人一檔”，使所有人員都能以人臉作為進出樓宇的憑證。該技術(shù)不僅能獲取人員進出樓宇的詳細時間，還能對各類人員在樓內(nèi)逗留的時間與行動軌跡進行監(jiān)控制，第一時間發(fā)現(xiàn)違規(guī)入侵等行為，為樓宇的核心區(qū)安全提供保障。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一般用于智能樓宇中的自動控制系統(tǒng)中，借助于不同的傳感器獲取樓宇的運行數(shù)據(jù)。近年來，隨著現(xiàn)代智能視頻監(jiān)控技術(shù)的進一步完善，它也開始與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)疊加應(yīng)用于樓宇監(jiān)管中，通過視頻圖像與物聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的結(jié)合，將樓內(nèi)水、電、新風(fēng)以及電梯等運行狀態(tài)，以視頻圖像的形式顯示出來。比如電梯安裝固定攝像機，可以通過遠程視頻圖像將電梯的運行狀態(tài)、所在樓層等相關(guān)信息顯示出來，以便及時發(fā)現(xiàn)異常情況[1]。

1.3 視頻融合投影技術(shù)

視頻融合投影主要借助于多路攝像機對視頻流進行采集，然后將視頻流回傳實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，之后對視頻流進行解算，獲取到視頻幀紋理映射于三維場景之后，對紋理映射產(chǎn)生重疊區(qū)。依據(jù)投影機紋理的貢獻權(quán)值情況對紋理進行重建，可以避免不同投影機形成的投影區(qū)重疊問題，而且三維場境的渲染出效果更好。借助于視頻融合投影這項技術(shù)，可將樓宇內(nèi)重點區(qū)視頻與三維場景實施融合，有機結(jié)合靜態(tài)性三維場景和實時視頻圖像，讓安保人員可以更清晰、直觀的觀察監(jiān)控畫面。

1.4 云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)

智能樓宇建設(shè)的飛速發(fā)展，樓宇中視頻的點位、圖像、人臉、門禁、車輛以及物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)數(shù)據(jù)越來越多，海量的數(shù)據(jù)均需存儲和整理。而借助于云計算技術(shù)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對海量視頻與數(shù)據(jù)進行存儲，同時可以借助于大數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)實施分析與挖掘，為更多智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)提供借鑒模型，對樓宇的智能化監(jiān)控場景進行豐富與完善[2]。

2 智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 硬件物理架構(gòu)

就基礎(chǔ)技術(shù)分析，監(jiān)控設(shè)備的整體硬件架構(gòu)需要包括感知層、協(xié)議層、物聯(lián)體系、數(shù)據(jù)中心以及平臺應(yīng)用等部分，而不同的部分需要配備功能、型號不同。具體包括以下5點：①感知層。利用先進的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，以統(tǒng)一方式導(dǎo)入傳感器、智能儀表等相關(guān)信息與數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)便是智能樓宇綜合監(jiān)控的基礎(chǔ)支撐。②協(xié)議層。主要包括傳感器、智能儀表以及可編程邏輯控制器（PLC）等相關(guān)的設(shè)備協(xié)議，通過多個設(shè)置有效結(jié)合完成信息數(shù)據(jù)的采集與傳輸。③物聯(lián)體系。構(gòu)建統(tǒng)一的平臺，對支撐的網(wǎng)絡(luò)進行完善，以此實現(xiàn)通信網(wǎng)的安全可靠，同時也更方便運行與維護。④數(shù)據(jù)中心。對能源網(wǎng)收集到的各個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)開展處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的歸類、歸集以及關(guān)聯(lián)性等多層面分析，同時依業(yè)務(wù)需求進行數(shù)據(jù)的挖掘、分析以及運用[3]。⑤平臺應(yīng)用層。主要包括3個板塊，分別是能源調(diào)度與監(jiān)控、能源運營管理以及能量平衡管理，從三個不同的層次確保監(jiān)控系統(tǒng)安全、高效的運行。

2.2 軟件架構(gòu)

讓軟件系統(tǒng)良好運行的信息管理技術(shù)，需要以數(shù)據(jù)信息管理與多種綜合系統(tǒng)的相互設(shè)計與開發(fā)為基礎(chǔ)，并在持續(xù)不斷的運行中實現(xiàn)。在實際的設(shè)計、開發(fā)以及應(yīng)用時，可借助于軟件的多樣化形式，對樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的能源數(shù)據(jù)、電力數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)信息泄露以及視頻監(jiān)控等信息管理技術(shù)進行綜合運用，對系統(tǒng)進行不斷完善。

從軟件的系統(tǒng)功能分析（如圖1所示），主要包括以下3個層面。

第一，能源管理。主要對樓宇內(nèi)部的配電網(wǎng)電力、暖通空調(diào)等多個系統(tǒng)數(shù)據(jù)開展全拓撲的運行監(jiān)控，并進行數(shù)據(jù)的計量采集，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多維度分析，讓管理員可以依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)對現(xiàn)實情況進行準確掌握與分析，從而避免能源的不必要損耗，有效提升樓內(nèi)用戶的能源用率。

第二，能效評估。平臺需要依據(jù)樓宇內(nèi)用戶的實際類型，構(gòu)建出不同的維度指標體系，并以曲線、圖表等多樣化的形式進行直觀展示，以準確了解樓宇內(nèi)部的能源消耗。再以國家、行業(yè)給出的節(jié)能標準進行評估，借助于評估體系生成有效的評估結(jié)果，從而對樓宇內(nèi)各個單位使用能源的指標、數(shù)據(jù)以及能效進行綜合評估，為用戶的能源績效考核管理提供參考依據(jù)，提升用戶的節(jié)能意識。

第三，設(shè)備管理。構(gòu)建出用能、配電網(wǎng)、計量與采集等各個設(shè)備的完整檔案，實現(xiàn)項目、臺賬、設(shè)備缺陷故障以及試驗記錄等多項管理功能，以便運維技術(shù)人員可以有效錄入、整理以及查講設(shè)備資產(chǎn)，提升工作效率，確保各個設(shè)備于使用周期內(nèi)均能得到良好維護[4]。

3 智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

3.1 先進技術(shù)原則

先進技術(shù)原則主要從智能化、信息化兩個方面體現(xiàn)，只有先進技術(shù)才能夠讓監(jiān)控系統(tǒng)的綜合應(yīng)用得以實現(xiàn)。一是智能化。需要考慮到系統(tǒng)、硬件設(shè)備配置兩方面，也就是說系統(tǒng)必須要配置具有智能化功能的硬件設(shè)備，且這些設(shè)備必須具備自動化的通信控制、故障報警、檢測與處理、故障報警與處理等多項能力。二是信息化，即運用先進的計算機信息管理技術(shù)，對大型智能樓宇進行全方位的監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與全析，以實現(xiàn)信息化管理目標。

3.2 可靠、可操作性原則

智能樓宇的綜合監(jiān)控系統(tǒng)在，在構(gòu)建時會綜合應(yīng)用到安保與監(jiān)控工作，所以可操作性、實用性是該系統(tǒng)需要重點研究的特征。安保人員本身的綜合素質(zhì)比較低，所以在對智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計時，需要考慮到這部分人員可以最大程度地降低監(jiān)控系統(tǒng)的操作難度。應(yīng)對整個系統(tǒng)實際的操作界面進行簡化，確保相關(guān)的管理人員或工作人員更容易掌握，從根本上提升系統(tǒng)的可靠性與可操作性，為監(jiān)控管理工作提供便利。

3.3 可升級維護性原則

在智能樓宇綜合監(jiān)控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計選擇時，應(yīng)對后期的長期維護升級與售后維護的應(yīng)用問題等進行充分考量，具體需要從以下兩個方面著手：一是軟件的維護與升級。綜合監(jiān)控系統(tǒng)在安裝應(yīng)用，必然需要面臨后期的軟件維護與升級問題，隨著系統(tǒng)軟件的持續(xù)升級，自動化監(jiān)控軟件內(nèi)部功能會得到不斷的更新與完善，讓系統(tǒng)操作更方便、快捷以及高效。二是硬件的維護與軟件升級。設(shè)計時選擇的硬件設(shè)備盡量是模塊化硬件，以為后期的系統(tǒng)日常維護與硬件升級提供便利[5]。

4 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在智能樓宇中的具體應(yīng)用

4.1 空調(diào)系統(tǒng)

智能樓宇的空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對空調(diào)內(nèi)部管道的供回水溫、流量、壓力，室外部的溫度濕度，空調(diào)系統(tǒng)本身的設(shè)備運行情況等進行監(jiān)測。目的是及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常故障，并馬上進行上報，同時依據(jù)系統(tǒng)整體的運行狀態(tài)與節(jié)能標準對空調(diào)系統(tǒng)進行調(diào)控。例如啟停空調(diào)設(shè)備、進行機組加減載、自動控制水泵自動以及對水溫度進行合理調(diào)控等，最大程度的降低空調(diào)能耗。

4.2 電梯系統(tǒng)

智能樓宇當中的電梯監(jiān)控管理，可以通過監(jiān)控系統(tǒng)對電梯運行時的速度、所處樓層以及起、停、運行等各項實時信息與數(shù)據(jù)進行采集，對電梯進行統(tǒng)一、集中性的監(jiān)測，實現(xiàn)管理的精細化，確保電梯安全、有效的運行。借助于智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，可以遠程對電梯設(shè)備進行管理，實時分析設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)、報警情況等，以便管理人員及時發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，并對設(shè)備問題或故障進行及時分析與處理，在減少能耗支出的同時，確保電梯運行的安全性。

4.3 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)監(jiān)控主要是為了確保樓宇內(nèi)照明系統(tǒng)的安全運行，在良好照明前提下，最大程度的節(jié)約電量。例如依據(jù)照度傳感器及時對燈具進行合理調(diào)光，依據(jù)照明的預(yù)設(shè)模式（包括時間、場景以及天氣等）自動切換模式，定查巡檢與查看照明回路的開關(guān)等功能狀態(tài)等。綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對智能樓宇內(nèi)部的照明控制系統(tǒng)進行全方位的監(jiān)控，以分區(qū)管理模式實時監(jiān)測與維護各個照明設(shè)備，為樓宇照明系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行提供保障。

4.4 視頻系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要依托智能監(jiān)控平臺實現(xiàn)，采用物聯(lián)網(wǎng)先進技術(shù)對樓宇視頻監(jiān)控實施全方位的整合，使得樓宇管理人員、用戶以及各個智慧系統(tǒng)之間以多樣化的方式實現(xiàn)信息上的交互，使得管理工作更加方便、快捷。借助于綜合監(jiān)控系統(tǒng)和與其相連接的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互功能，與預(yù)案處理、綜合監(jiān)視管理業(yè)務(wù)進行有機聯(lián)動，建立動態(tài)化的信息數(shù)據(jù)庫，最終實現(xiàn)樓宇內(nèi)部的智能化視頻監(jiān)控與管理，視頻監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示。

4.5 變配電系統(tǒng)

智能樓宇內(nèi)部的變配電與應(yīng)急發(fā)電設(shè)備監(jiān)控，主要是對各個控制、保護以及聯(lián)動功能等開關(guān)、變壓器以及配電箱進行遠程監(jiān)視，以此確保供電的安全、可靠，為樓宇用戶的用量管理、計量以及維護等提供保障。不管是樓宇內(nèi)部自控系統(tǒng)實施的監(jiān)控，還是借助于專業(yè)能源管理系統(tǒng)進行監(jiān)控，變配電與應(yīng)急發(fā)電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)方面均是以集散型的控制系統(tǒng)為主，借助于現(xiàn)場的總線與各個傳感器、變送器以及執(zhí)行機構(gòu)進行連接，再將現(xiàn)場的信號統(tǒng)一輸入至上位機之后開展統(tǒng)一的監(jiān)視與管理[6]。

5 結(jié)語

智能樓宇綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以為整個樓宇的安全等級提供技術(shù)保障與支撐，因此，監(jiān)控系統(tǒng)的功能必須同時涉及全方位的安全監(jiān)視、人員出入的控制管理、入侵報警等多個方面，再借助與依托選進的視頻監(jiān)控技術(shù)，對監(jiān)控系統(tǒng)功能進行不斷的升級、擴展以及豐富，從而推推動樓宇環(huán)境監(jiān)控的智能化、信息化，為用戶創(chuàng)造安全、優(yōu)質(zhì)的樓宇環(huán)境。

參考文獻

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