智能建筑动力环境安全保障体系的构建及研究

　　摘要：以大规模建筑群的众多设备为对象，对现场视频、音频、运行位置及设备状态信息等进行全方位监控的还未普及。由于环境安全监控系统涉及到各种设备的机电参数采集、各种信号切换、语音、视频、数字信号传输，组态软件等应用技术，技术层面宽泛，工程造价高，难以保证可靠性，所以建筑环境安检一直未能很好地融合到楼宇系统控制中。提出的智能建筑动力环境安全保障体系可对非重要物理对象实施低成本经济型监测，建筑内长距离管道、各种阀门、降温 / 采暖系统中跑、冒、滴、漏现象，楼体温度、集水坑、有害气体泄漏等建筑附属设施巡检。为保障整体系统的稳定性和复杂环境中的适应性，在楼宇自控体系中运用双重检测、双重通信、双通道报警的技术模式，将楼宇自控系统稳定性提高到一个新的层次。

　　关键词：智能建筑，楼宇自动化，环境监测，智能控制，模糊控制

智能建筑动力环境安全

　　1 系统结构及实现目标

　　现代建筑规模超大，如何保障建筑软硬环境群的有效运行是一个很具挑战的课题。智能建筑动力环境安全保障体系结构以树形网络拓扑形式展开，采用频分多路，分时多路的处理技术，对广泛分布的建筑内专用设备、物联对象实施监测。以 STC 单片机、嵌入式 MSP 等作为终端，采用远程控制方式和自我智能独立工作模式对分类监控对象实施启动，远程收集(诸如零偏移、升降系统上下运行、电机缺相、温湿度、供电系统开关等参数)来完成建筑群内的设备安全监测及数据反馈。在一条电缆上完全实现语音、视频、音频同时双向传输。基于循环冗余校验编码，命令多重发布理论，利用地址正反信息识别的方式保障系统信息互传的准确。在基础终端线路设计中应用 EMc 多重抗干扰技术有效消除系统内外部的 EMI 噪声，抑制楼宇工控现场 0～ 1MHz 频率段的各种电磁干扰，提高楼控系统的可靠性。充分运用光纤传输技术为载体，将数字信号、模拟信号、开关量视频、音频、常规电话等信号集成传输以承载楼宇自动化大数据量任务。运用视频差分等技术对特殊场合进行音视频复合的全息辅助监控。具体实施过程采用双系统控制，分成主、副两个系统。运用计算机图形可视化界面及 LED 数字屏模拟地图的显示方式实施双通道报警，实现即使在主系统失灵的情况下，副系统也能保障正常工作。最终将实现建筑环境智能化，运行模式控制一体化的目标，最大限度保障智能系统的可靠性，系统结构图如图 1 所示。

　　2 硬件构成

　　这套系统整体设计依据国家颁布的智能建筑设计标准及安全防范技术规范进行研发。硬件主要划分为四大模块，包括中央控制模块、存储模块、人机交互模块、外围设备接口模块。中央控制模块主要用于完成对整个系统的温湿度、风机、空调、电梯等各类设备的信号进行采集实现模数、数模转换。存储模块主要用于数据的存储和提取。人机交互模块主要由键盘和监控设备构成用于实现人为干预和控制。外围设备接口模块主要包括 USB 接口、以太网接口、CAN 总线接口以及 ISP 接口等用于控制器和计算机以及控制器与现场设备之间的通信。

　　3 软件实现

　　软件架构采用分层方式，主要包括硬件设备驱动层、功能部件命令接口层、功能部件协议实现层和应用软件层四个层次。最底层的硬件设备驱动层是与外围部件管脚相连接或者通过无线通信方式，建立处理器与外围部件的通信函数及无线通信协议。功能部件命令接口实现处理器的串口功能。功能部件协议实现层提供初始化函数、读写函数和中断处理函数等。应用软件层实现各个设备的相关控制任务，包括启动、停止、网络通信和故障处理等功能。所有层次的软件设计与操作最终通过系统管理平台统一控制。软件分层结构如图 2 所示。

　　4 本套体系的特色

　　1)完善新型集群设备的智能监控集成技术。该体系结构就公共建筑和大型小区设备安全问题提出了全面的解决方案和新颖的实施策略，在设备集群安全系统中，对所涉及的视频监控、语音对讲和机电安全信息集成为一体。在各种设备出现事故状态下，实现了及时报警、定位准确，从而保障了快速反应的有效性。 2)系统采用非接触式设备检测技术。应用非接触式设备检测新技术，通过分析得到设备故障数据，检测故障报警等状态，对故障信号进行反应。并以三大系统(光机电系统、音频系统、视频系统)为基础，把音频通信、视频监测和机电状态进行关联，形成了全面、准确、直观的数字化管理系统。 3)实现多重通道互逆式传输的信息新技术。本体系采用对设备运行参数自动检测和现场模拟信号检测方式，在发生故障状况时，实现不同层面报警。报警时利用计算机网络传输和视频画面同时传输设备运行数据，并在计算机控制中心和视频控制中心实现报警显示。管理与设定采用计算机图形化界面，用于日常管理和事故报警。报警过程是通过矩阵图示、监视器硬盘录像和语音提示来完成。这样使楼控系统的集成变得完善可靠，适用面更宽泛，工程适应性更高。

　　5 结束语

　　该项研究能较好地解决在建筑集群系统空间里完成公众安全和机电设备安全保障监控的问题，具有完全的工程实施的应用价值，在前期小规模的工程实践中得到基本理论的验证，目前期望能够不断完善其功能性的应用和提高整体系统的质量达到推广目标。该体系结构整合了视频监控、语音对讲和现场机电设备信息采集等方面信息，将其由相互脱节状态集成为楼宇自动化反应联动状态。

　　参考文献

　　[1]Wang Jing,Chen Zhongwei.An Inclusion Measure of Fuzzy Sets and Its Properties [C]∥The 4th International Conference on Mechanical and Electronics Engineering, Weihai, 2012, 229-231: 2667-2670. (EI: 20125215836118)

　　[2]Zheng Gao,Wang Jing,Zhou Wengwei,Zhang Yong.A similarity measure between interval type-2 fuzzy sets [C] ∥The 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, Xi'an, 2010: 191-195. (EI: 20104813423824)

　　《智能建筑动力环境安全保障体系的构建及研究》来源：《工业控制计算机》，作者：王婧，李文烙。