智能能楼宇综合监控系统的的研究和实现

楼宇监控是一个智能楼宇的综合系统不可或缺的一部分,主要是对建筑楼宇内的各种能源设备运行使用、环境及设施情况进行实时监控,以便提供一个安全、高效、舒适、绿色的办公和生活环境。
1、智能楼宇的概念
智能楼宇主要是指通过计算机技术和信息技术相结合的手段,实现对建筑楼宇内的变配电、空调、照明、电梯、视频等系统的监控进行相互协调,并对信息资源进行管理,为用户提供信息服务,同时可实现建筑最大程度的节能优化,为建筑楼宇内的用户创造一个高效、节能和具有一定经济效益的智能居住环境。
2、智能楼宇综合监控系统的组成
智能楼宇综合监控是目前国内建筑行业中的主要应用领域,其应用范围包括变配电、空调、照明、电梯、视频等系统设备正常运行控制,这些应用又是由一套具有相应的系统设备物理架构和软件系统共同组成的。
2.1物理架构
从基本技术层面来说,监控设备的整体硬件基础架构主要包括感知层、协议层、物联体系、数据中心、平台应用,这些组成部分又分别包含不同功能型号的具体设备。物理架构说明如下。
（1）感知层：通过先进的数据采集技术,传感器、智能仪表实现电、水等信息和数据统一接入,为智能楼宇综合监控提供了基础数据支撑。
（2）协议层：智能仪表、传感器、可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC）等设备协议进行数据采集和传输。
（3）物联体系：建设统一平台,完善支撑网络,保证通信网安全可靠,方便运维。
（4）数据中心：将能源网采集的各个子系统数据进行处理,实现数据的归类、归集和关联性分析,并按照业务要求利用数据挖掘、分析等技术对数据进一步分析和利用。
（5）平台应用层：实现能源调度与监控、能量平衡管理、能源运营管理3部分内容,从3个层次提升整个用能系统的运行效率。
2.2软件系统
软件系统正常工作运行的信息管理技术是基于数据信息管理和多种综合系统相互设计开发在运行中不断实现的。在实际开发推广过程以及应用中,可以通过软件等多种形式将楼宇能源数据监控信息管理软件系统、电力数据监控信息管理软件系统、数据信息泄露监控和视频监控等进行各种深度综合应用,在专家系统不断完善的实际应用情形下,减少由于专家系统正常工作运行中因缺陷存在所致的风险行为而使管理对象判断力强和控制功能不足的现象,出现信息泄露误报等其他负面影响管理问题。
软件系统功能包括以下几点。
（1）能源管理。对配电网电力、暖通空调等系统用能数据进行全拓扑运行监控,计量采集,实现数据多维度分析功能,为管理人员对用能情况进行掌握和分析助力,对减少能源损耗,提高用户能源使用效率有着重要意义。
（2）能效评价。平台对建筑内不同用户类型建立各种维度的指标体系,采用曲线、图表等多种方式直观地展示建筑能源使用单耗情况,并以国家、行业节能标准中对各类的节能目标值作为评价参考值进行对比,通过评价体系生成评价结论,实现对楼宇各单位的能源使用指标、实际使用数据展示与能效评价排名,方便对用户进行能源绩效考核管理,较好地促进用户改善用能习惯。
（3）设备管理。建立完整的设备基础档案,包括用能设备、配电网设备、计量与采集设备等的档案,实现项目管理、台账管理、设备缺陷故障管理及试验记录管理等功能,便于运维人员对设备资产进行有效录入、整理和查询,提高工作效率,使设备在全生命周期内的运行维护得到保障。
3、设计原则
（1）先进技术原则。先进技术原则主要体现在工业智能化和信息化2个技术方面,因为采用先进的计算机技术可以实现信息设备的综合应用。①系统智能化主要特点体现在系统及硬件设备配置方面,即系统需要配置具备智能特征的一些和硬件设备,同时必须配备具有良好的自动通信控制能力和自动故障报警自动检测处理能力、自动故障报警处理能力等的硬件设备。②信息化主要目的是通过采用计算机信息管理技术,以尽快实现大型智能公寓楼宇的信息化以及监控信息管理等目标。
（2）稳定管理原则。楼宇稳定管理原则主要是为了保证楼宇自动化监控的稳定正常运行。
（3）硬件升级售后维护使用原则。在工业楼宇系统硬件选择和系统软件设计使用过程中,需要充分综合考虑到系统的后期维护升级和售后维护使用问题,主要体现在硬件和系统软件的升级维护和系统升级2个主要方面。①软件维护升级。实施系统的软件维护升级工作是势所必须的,随着系统软件的不断升级,自动化监控软件得到了重大更新和不断完善,使系统的操作更加方便。②便于硬件的日常维护和软件升级。由于其中的自动化特性,在设计时期所采用的硬件设备大多为一种模块化硬件,如此方便系统的日常维护和硬件升级。
4、自动化监控系统在智能楼宇中的应用
4.1变配电系统
建筑楼宇中的变配电及应急发电设备监控系统主要以监视为主,各类控制、保护及联动功能一般在各开关柜、变压器、配电箱内部实现或由人工就地控制。
智能化楼宇的配电系统设计要满足供电安全、可靠,管理、计量和维护方便的要求。
无论是楼宇自控系统直接监控还是采用专业能源管理系统监控,变配电及应急发电设备监控系统的整体结构仍然是集散控制系统。通过现场总线连接各传感器、变送器及执行机构,现场信号送入上位机后进行统一监视、管理。
4.2空调系统
建筑空调监控系统的监控主要包括对空调管道供回水温度、压力、流量、室外温湿度,以及空调系统设备运行状态参数进行监测,空调设备故障进行实时上报,并且,可根据系统整体运行情况对空调系统进行节能策略调控,包括空调设备启停控制、机组加减载控制、水泵自动控制、主机出水温度调节等,实现减少空调系统能耗的目的。
4.3照明系统
照明系统监控的目的是对楼宇照明系统进行精细化管理,实现最佳照明方案并能节约电量,包括：根据照度传感器对灯具进行调光,根据不同的照明预设模式（时间、场景、区域、天气）进行模式切换,对照明回路进行巡检及查看回路开关状态等功能。
智能楼宇综合监控系统实现对照明控制系统的全面监控,以分区域管理的模式对各个设备的使用情况进行监测与维护,确保楼宇照明系统的稳定运行。
4.4电梯系统
楼宇智能电梯管理是指采集电梯运行过程中电梯运行实时速度信息、电梯所在的楼层信息、电梯起/停/运行的实时信息,实现对电梯的集中监测,推进精细化管理,提升系统的运行效率。通过智能监控方案,能够实现电梯设备的远程管理、设备历史数据查询、报警处理、数据分析、设备生命周期管理,以便及时调整设备的运行方式,降低能耗支出。
4.5视频系统
视频监控系统以智能监控平台为依托,运用物联网技术对建筑视频监控进行整合,使建筑管理者、用户和各种智慧系统形成各种形式的信息交互,以达到方便快捷的管理目的。
通过智能楼宇综合监控系统与所连接的视频监控系统的信息交互,联动预案处理以及综合监视管理业务,构建动态信息资源库,实现智慧视频监控管理。
5、结语
随着智能信息技术的不断发展,综合监控系统在智能楼宇中的广泛应用越来越重要。智能楼宇综合监控系统成功实现了建筑智能化的控制流程管理,为整个楼宇的智能性建设准备了一个基础性质的工作,同时为提出和创造高效、经济、节能的生活环境等做出了积极贡献。