1、方案綜述
近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，隨著人民群眾物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對辦公、家居、娛樂等環(huán)境的安全性、舒適性、便捷性、智能化的要求越來越高，這使得建筑樓宇的功能逐漸發(fā)生巨大的改變：從單一的封閉型休息居所轉(zhuǎn)向集休息、娛樂、辦公等為一體的開放式、智能型多功能智能大樓轉(zhuǎn)變。特別是近年來云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進，智能建筑在人們生活中已成為不可缺少的一部分，并且這方面需求還不斷在飛速增長。因此，建筑的自動化、現(xiàn)代化、智能化就成為房地產(chǎn)開發(fā)商的一個極具競爭力的賣點。
智能化樓宇，就是綜合計算機、信息通信等方面的先進技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、照明、防災(zāi)、防盜、運輸設(shè)備等協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)建筑物自動化、通信自動化、辦公自動化、安全保衛(wèi)自動化、消防自動化和綠色環(huán)保設(shè)計，將這六種功能結(jié)合起來的建筑，加上綜合布線系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能樓宇綜合信息自動化系統(tǒng)，一同構(gòu)成智能化樓宇。
通過實現(xiàn)建筑設(shè)備自動化控制,達到合理利用設(shè)備,節(jié)省能源、節(jié)省人力,確保設(shè)備安全運行之目的。但是,現(xiàn)有的系統(tǒng)存在的問題也很多,例如無法滿足用戶自行維護設(shè)備的需要,無法降低系統(tǒng)組建的成本，將無線傳感器應(yīng)用在樓宇自控系統(tǒng)中是非常有意義的。
2、背景與需求
從定義中我們可以看出，智能建筑不僅要實現(xiàn)高效便捷的智能化，還要實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。智能化只是手段，而保證舒適度不變的前提下實現(xiàn)建筑節(jié)能才是最終目的。建筑節(jié)能是建筑技術(shù)發(fā)展的一個方向，也是節(jié)能領(lǐng)域的一個重要的組成部分。世界平均建筑能耗占總能耗的37％，其中包括采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明在內(nèi)的民生能耗又占能耗的80％以上，我國建筑能耗約占全國總能耗的28％，且隨著近幾年建筑的不斷增多，年增長率高達15％。而我國的采暖空調(diào)、照明、配電系統(tǒng)由于技術(shù)、設(shè)備落后，能耗巨大。
而部分樓宇缺乏對能耗的統(tǒng)一管理，沒有有效的節(jié)能措施，導(dǎo)致能耗開銷太大，且園區(qū)樓宇管理平臺智能化程度不高，不能做出很好的策略，平臺開放性不高，不能兼容其他廠家的相關(guān)系統(tǒng)，無法集成各廠家的優(yōu)勢系統(tǒng)。最終導(dǎo)致辦公舒適度不高而影響工作效率。
3、應(yīng)用場景
隨著低功耗傳感器和云計算的逐漸發(fā)展成熟，大量的應(yīng)用需要低功耗、遠距離、低成本的方案，如智慧消防、智慧抄表、智慧能源中的應(yīng)用。以LoRaWAN為代表的LPWAN技術(shù)在這三方面的特點正好補齊了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的短板。
智城網(wǎng)絡(luò)是中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所重點培植的新興產(chǎn)業(yè)公司。公司專注低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與開發(fā)、銷售和技術(shù)服務(wù)，提供LPWAN基站及配套設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、部署優(yōu)化、運維、行業(yè)應(yīng)用等運營級LPWAN整體解決方案，最大限度的降低客戶產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)化的成本和風(fēng)險。
作為極具創(chuàng)新意識的行業(yè)領(lǐng)頭人與先行者，智城網(wǎng)絡(luò)在傳統(tǒng)通信行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中吸取精華——繼承了傳統(tǒng)通信行業(yè)的穩(wěn)健、樸素；吸取了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新精神和時代感，以及迅速擴張能力和執(zhí)行力。我們將為您提供一站式的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)服務(wù)，實現(xiàn)從設(shè)備采購到系統(tǒng)安裝再到運維托管、人員培訓(xùn)等項目全程需求。
4、解決方案
4.1 總體解決方案
經(jīng)過幾年的推進，LoRaWAN已成為當前最為普遍應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。就LoRaWAN的部署來說，其產(chǎn)業(yè)生態(tài)相對成熟，在大量合作伙伴中已得到驗證。智城網(wǎng)絡(luò)依托天津智慧城市研發(fā)中心，整合城市級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括消防、能源、醫(yī)療、環(huán)保及城市公共設(shè)施管理等領(lǐng)域，不斷為城市生活提供高性價比的低功耗廣域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，目前已經(jīng)在天津西青區(qū)、山東聊城市、山東濟寧市等地區(qū)進行了LPWAN網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。
智城網(wǎng)絡(luò)的智能建筑解決方案是基于云計算平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺、運營管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)的解決方案，比傳統(tǒng)解決方案有多方面的優(yōu)勢，尤其適用于大型、具備一定規(guī)模的建筑群。智能建筑方案運用了當前最先進的云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對軟硬件資源進行了云化處理，提供了各系統(tǒng)互通互聯(lián)的接口，使第三方應(yīng)用能快速的部署，降低了建筑智能化集成復(fù)雜度，讓業(yè)主享受到優(yōu)質(zhì)的智能建筑平臺。智城網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇解決方案的架構(gòu)如下圖：
圖 智能樓宇總體架構(gòu)
智城網(wǎng)絡(luò)的智能化管理系統(tǒng)將弱電系統(tǒng)進行集成，在任意地點、任意時間、一個平臺上集中進行監(jiān)控、控制和管理，以保障樓宇建筑的安全、綠色、高效運營。
圖 智城網(wǎng)絡(luò)智能化管理平臺
4.2 平臺層
1、云計算平臺
智城網(wǎng)絡(luò)PaaS云平臺構(gòu)建于云基礎(chǔ)設(shè)施IaaS層之上，并為SaaS云應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。它由設(shè)備接入能力平臺、大數(shù)據(jù)能力平臺、用戶能力平臺、企業(yè)監(jiān)控能力平臺、運維監(jiān)控能力平臺、開放應(yīng)用能力平臺六大部分構(gòu)成。
2、物聯(lián)網(wǎng)平臺
物聯(lián)網(wǎng)(M2M)平臺包括了終端服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)、定制業(yè)務(wù)等模塊，集成了運營支撐、網(wǎng)絡(luò)接入等模塊，對外提供了管理門戶和應(yīng)用使用門戶，并且為第三方提供了應(yīng)用集成接口。通過此平臺可以快速、便捷的應(yīng)用于交通、物流、節(jié)能、環(huán)保、安防、建筑等各個領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
3、運營支撐平臺
智城網(wǎng)絡(luò)運營支撐平臺其目標是為智能建筑應(yīng)用提供運營支撐、自動化運維以及流程維護等支持。運營支撐系統(tǒng)主要提供機房管理、網(wǎng)絡(luò)管理、資源管理、運維管理、運營管理等方面的內(nèi)容。能夠提供云服務(wù)業(yè)務(wù)包括：主機托管、服務(wù)器租用、帶寬出租、存儲租賃、虛擬主機、彈性塊存儲、云盤、虛擬桌面、數(shù)據(jù)備份（其中包括遠程容災(zāi)備份、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏡像和遠程鏡像磁盤）、負載均衡、系統(tǒng)安全（包括軟硬件防火墻以及入侵監(jiān)測）、監(jiān)測（包括設(shè)備監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和流量統(tǒng)計）等服務(wù)。
4、智能樓宇管理系統(tǒng)
大樓是一個高檔智能化的辦公區(qū)。利用系統(tǒng)集成方法，將現(xiàn)代計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在現(xiàn)代辦公區(qū)平臺上作有機的優(yōu)化組合，為現(xiàn)代管理體系發(fā)展的需要，實現(xiàn)平安和諧的辦公區(qū)環(huán)境。
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、現(xiàn)代計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)的飛速發(fā)展，大型辦公區(qū)中的各個子系統(tǒng)向著大規(guī)模、分散控制、集中管理的方向發(fā)展，這對于子系統(tǒng)間信息傳遞速率和共享程度提出了很高的要求。另外，由于語音、數(shù)據(jù)、視頻及控制等各類信號的傳輸線纜大量的敷設(shè)，智能化子系統(tǒng)眾多，給管理工作帶來了極大的不便，所有這一切都對智能建筑的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。
智能化集成的最終目標是搭建數(shù)據(jù)整合平臺，采用基于智能化集成數(shù)控平臺技術(shù)架構(gòu)。技術(shù)架構(gòu)采用了平臺化的設(shè)計思路，先進的流程優(yōu)化技術(shù)。平臺從各個智能化系統(tǒng)獨立的數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、集成、裝載等數(shù)據(jù)整合以及數(shù)據(jù)的更新和校驗，實現(xiàn)了將不同功能的建筑智能化系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的信息標準平臺實現(xiàn)集成，以形成具有信息匯聚、資源共享以及優(yōu)化管理等綜合功能的系統(tǒng)。利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和集成技術(shù)將各智能化子系統(tǒng)予以有機的整合后，為辦公區(qū)內(nèi)的信息業(yè)務(wù)處理提供多種高效、跨系統(tǒng)的聯(lián)動管理功能，實現(xiàn)真正的數(shù)字化、智能化辦公區(qū)管理。
4.3 LPWAN智能表計系統(tǒng)
針對大樓不同的室內(nèi)外環(huán)境和設(shè)備使用情況，我們制定的控制策略基于舒適性和節(jié)能的雙重考慮，不僅實現(xiàn)對大樓內(nèi)的各種機電設(shè)備的控制，并依據(jù)它們之間內(nèi)在的聯(lián)系，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的連鎖控制。另外，如果樓宇自動化系統(tǒng)能夠通過通訊接口的方式從水、電計量系統(tǒng)取得設(shè)備的能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)并進行各種分析與處理，就能夠優(yōu)化系統(tǒng)的控制參數(shù)、制定維護計劃，使大樓機電設(shè)備在穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)上，最大限度的節(jié)省能源，降低大樓后期運行和維護成本。
基于LoRaWAN技術(shù)的無線系統(tǒng)提供的無線抄表系統(tǒng)能真正保證數(shù)據(jù)可靠、完整、安全和及時的傳輸。LoRaWAN基站覆蓋范圍廣，單基站最多可帶幾千終端，基站攤到每路監(jiān)控通道的費用很少。在樓宇建筑中，每個水、電、氣表安裝后，不需要任何額外的布線和設(shè)置，表計中的傳感模塊自動啟動工作。抄表的頻率可以自定義，每天、每小時、甚至十幾分鐘，保證數(shù)據(jù)的實時性。
圖 LPWAN智能表計系統(tǒng)示意圖
4.4 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)與樓宇自動化系統(tǒng)配合，對大樓內(nèi)的環(huán)境進行有效的監(jiān)測，對異常情況進行告警，保證了大樓內(nèi)部環(huán)境的安全與舒適。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)適用于大樓內(nèi)部各個區(qū)域的環(huán)境(溫度、濕度、煙感、水浸、紅外)進行實時監(jiān)控、統(tǒng)一管理，以保障大樓內(nèi)部的環(huán)境安全與舒適。環(huán)境監(jiān)控報警系統(tǒng)功能齊全、性能優(yōu)越、設(shè)置方便快捷，以最經(jīng)濟的方式解決環(huán)境監(jiān)控問題，是環(huán)境監(jiān)控的最佳選擇。
圖 LPWAN環(huán)境監(jiān)測產(chǎn)品圖示
4.5 停車場管理系統(tǒng)
本系統(tǒng)架構(gòu)在邏輯上系統(tǒng)由后臺應(yīng)用系統(tǒng)和前臺應(yīng)用系統(tǒng)組成，主要完成車輛出入管理、收費管理、圖像識別、車位引導(dǎo)、擴展系統(tǒng)接入、發(fā)卡應(yīng)用以及信息采集和外設(shè)管理。
停車場管理系統(tǒng)在個人用戶、住宅小區(qū)、大廈、機關(guān)單位的應(yīng)用越來越普遍。而人們對停車場管理的要求也越來越高，因此智能化停車場管理系統(tǒng)也隨之穩(wěn)步發(fā)展，滿足人們對停車方便快捷的要求，同時也為物聯(lián)網(wǎng)智能停車場管理系統(tǒng)提供了更好的解決方案。
圖 LPWAN智能停車場管理系統(tǒng)
4.6 智慧消防管理系統(tǒng)
針對滅火器、消防栓等消防設(shè)備的信息進行采集、統(tǒng)一管理的智能化應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是對消防設(shè)備的施封、查驗（自檢、巡檢、年檢、消防檢查）等記錄信息進行查詢和采集，對消防設(shè)備的維護進行管理。
由于在每一個消防器材上都封有RFID電子封印，那么每一個設(shè)備都有了自己獨一無二的“身份”編號，在設(shè)備的整個生命周期中，所有的信息都會以這個編碼記錄，從而實現(xiàn)了管理的數(shù)字化。同時，還能夠為樓宇內(nèi)部房間、走廊等區(qū)域提供無線煙霧探測器、無線聲光報警器等消防預(yù)警設(shè)備。具有安裝便捷、部署周期短、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢。
圖 LPWAN智慧消防管理系統(tǒng)
4.7 智能照明系統(tǒng)
現(xiàn)代建筑中照明系統(tǒng)對于能源的消耗已經(jīng)高達35%，建筑界已經(jīng)引入“綠色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、設(shè)置時鐘自動控制、采用照度感應(yīng)和動靜傳感器等新技術(shù)。辦公樓不僅要有足夠的工作照明，更應(yīng)營造一個舒適的視覺環(huán)境，減少光污染。照明已經(jīng)成為直接影響工作效率的主要因素之一，因此，越來越引起人們的高度重視。做好照明設(shè)計，加強照明控制設(shè)計，已成為現(xiàn)代化建筑的一個重要內(nèi)容。
圖 LPWAN智慧照明系統(tǒng)圖示
4.8 智能巡更系統(tǒng)
為了進一步確保智能化樓宇、酒店、學(xué)校等企事業(yè)單位的財產(chǎn)安全，每個企業(yè)都加強了保安巡邏制度的建立和完善，但是仍然無法杜絕保安玩忽職守所造成的財產(chǎn)損失、火災(zāi)、用戶投訴等現(xiàn)象的頻繁發(fā)生。如何通過科學(xué)有效的技術(shù)手段，加強對保安巡邏人員的有效監(jiān)管是當前管理者不容忽視的重要問題。通常的方法是依靠員工的自覺性，在巡檢巡邏的地點上定時簽到，以達到管理目的。但是這種方法又不能避免一次多簽。作為管理者難以進行有效、公平合理的監(jiān)督管理，從而形同虛設(shè)。
電子巡更系統(tǒng)完全可以解決這些問題，為管理者提供提高了各類巡邏巡檢工作的規(guī)范化及科學(xué)管理水平。杜絕了對巡邏巡檢人員無法科學(xué)、準確考核管理的現(xiàn)象，有效地保障了企業(yè)井然有序的工作流程，把巡邏人員管理工作落到了實處。把只限于特定時間、地點及人員的考勤范圍通過系統(tǒng)的預(yù)先設(shè)定，可滿足各種場合的特殊考勤，方便記錄下工作人員到達巡更點的時間及狀態(tài)信息。從而達到事半功倍的效果。
圖 LPWAN智慧照明系統(tǒng)圖示
4.9 智能門禁系統(tǒng)
目前的智能門禁系統(tǒng)大多數(shù)是基于有線通信的方式來實現(xiàn)的。眾所周知，有線通信具有安全、穩(wěn)定性好、易于實現(xiàn)等優(yōu)點;但同時有線通信方式具有初裝費用高、施工時間長、無法移動、變更余地小、維護費用高、覆蓋面積小、擴展困難等缺陷。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)進入了一個新的天地。功能強、容易安裝、組網(wǎng)靈活、即插即用的網(wǎng)絡(luò)連接、可移動性強等優(yōu)點，使得無線網(wǎng)絡(luò)提供了不受限制的應(yīng)用。因此無線射頻門禁系統(tǒng)不但能提高安全性和可靠性，而且相對傳統(tǒng)的契合性機械裝置，無線射頻門禁系統(tǒng)磨損消耗少，使用時間長，能有效減少門禁設(shè)備的更換，同時具有較低的工作電壓和多種工作模式，極大的降低了工作能耗，這些對于當今環(huán)保節(jié)能的大潮流下，無疑具有重要意義。
圖 LPWAN智能門禁系統(tǒng)圖示
5、客戶利益
智能樓宇解決方案運用先進的云計算、物聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代化數(shù)字通訊技術(shù)，將建筑物的內(nèi)外結(jié)構(gòu)、環(huán)境、應(yīng)用系統(tǒng)、需求服務(wù)和管理等要素進行優(yōu)化組合，建造一個多功能，多業(yè)務(wù)，數(shù)字化服務(wù)和集中式管理的現(xiàn)代化高科技樓宇系統(tǒng)?？蔀橛脩籼峁┮粋€高效，安全，舒適，可靠和便捷的使用環(huán)境；為樓宇管理者提供一個易于管理，便于維護和高投資回報的智能樓宇。
