智能建筑動力環(huán)境安全保障體系的構建及研究
摘要：以大規(guī)模建筑群的眾多設備為對象，對現(xiàn)場視頻、音頻、運行位置及設備狀態(tài)信息等進行全方位監(jiān)控的還未普及。 由于環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)涉及到各種設備的機電參數(shù)采集、各種信號切換、語音、視頻、數(shù)字信號傳輸，組態(tài)軟件等應用技術，技術層面寬泛，工程造價高，難以保證可靠性，所以建筑環(huán)境安檢一直未能很好地融合到樓宇系統(tǒng)控制中。 提出的智能建筑動力環(huán)境安全保障體系可對非重要物理對象實施低成本經(jīng)濟型監(jiān)測，建筑內(nèi)長距離管道、各種閥門、降溫 / 采暖系統(tǒng)中跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，樓體溫度、集水坑、有害氣體泄漏等建筑附屬設施巡檢。 為保障整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和復雜環(huán)境中的適應性，在樓宇自控體系中運用雙重檢測、雙重通信、雙通道報警的技術模式，將樓宇自控系統(tǒng)穩(wěn)定性提高到一個新的層次。
關鍵詞：智能建筑，樓宇自動化，環(huán)境監(jiān)測，智能控制，模糊控制
1 系統(tǒng)結構及實現(xiàn)目標
現(xiàn)代建筑規(guī)模超大， 如何保障建筑軟硬環(huán)境群的有效運行是一個很具挑戰(zhàn)的課題。 智能建筑動力環(huán)境安全保障體系結構以樹形網(wǎng)絡拓撲形式展開， 采用頻分多路， 分時多路的處理技術，對廣泛分布的建筑內(nèi)專用設備、物聯(lián)對象實施監(jiān)測。 以 STC 單片機、嵌入式 MSP 等作為終端，采用遠程控制方式和自我智能獨立工作模式對分類監(jiān)控對象實施啟動，遠程收集(諸如零偏移、升降系統(tǒng)上下運行、電 機 缺 相、溫 濕 度、供電系統(tǒng)開關等參數(shù))來完成建筑群內(nèi)的設備安全監(jiān)測及數(shù)據(jù)反饋。 在一條電纜上完全實現(xiàn)語音、視頻、音頻同時雙向傳輸。 基于循環(huán)冗余校驗編碼，命令多重發(fā)布理論，利用地址正反信息識別的方式保障系統(tǒng)信息互傳的準確。 在基礎終端線路設計中應用 EMc 多重抗干擾技術有效消除系統(tǒng)內(nèi)外部的 EMI 噪聲， 抑制樓宇工控現(xiàn)場 0～ 1MHz 頻率段的各種電磁干擾，提高樓控系統(tǒng)的可靠性。 充分運用光纖傳輸技術為載體，將數(shù)字信號、模擬信號、開關量視頻、音頻、常規(guī)電話等信號集成傳輸以承載樓宇自動化大數(shù)據(jù)量任務。運用視頻差分等技術對特殊場合進行音視頻復合的全息輔助監(jiān)控。 具體實施過程采用雙系統(tǒng)控制，分成主、副兩個系統(tǒng)。 運用計算機圖形可視化界面及 LED 數(shù)字屏模擬地圖的顯示方式實施雙通道報警，實現(xiàn)即使在主系統(tǒng)失靈的情況下，副系統(tǒng)也能保障正常工作。 最終將實現(xiàn)建筑環(huán)境智能化，運行模式控制一體化的目標，最大限度保障智能系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)結構圖如圖 1 所示。
2 硬件構成
這套系統(tǒng)整體設計依據(jù)國家頒布的智能建筑設計標準及安全防范技術規(guī)范進行研發(fā)。 硬件主要劃分為四大模塊，包括中央控制模塊、存儲模塊、人機交互模塊、外圍設備接口模塊。 中央控制模塊主要用于完成對整個系統(tǒng)的溫濕度、風機、空調、電梯等各類設備的信號進行采集實現(xiàn)模數(shù)、數(shù)模轉換。 存儲模塊主要用于數(shù)據(jù)的存儲和提取。 人機交互模塊主要由鍵盤和監(jiān)控設備構成用于實現(xiàn)人為干預和控制。 外圍設備接口模塊主要包括 USB 接口、 以太網(wǎng)接口、CAN 總線接口以及 ISP 接口等用于控制器和計算機以及控制器與現(xiàn)場設備之間的通信。
3 軟件實現(xiàn)
軟件架構采用分層方式，主要包括硬件設備驅動層、功能部件命令接口層、功能部件協(xié)議實現(xiàn)層和應用軟件層四個層次。 最底層的硬件設備驅動層是與外圍部件管腳相連接或者通過無線通信方式，建立處理器與外圍部件的通信函數(shù)及無線通信協(xié)議。功能部件命令接口實現(xiàn)處理器的串口功能。 功能部件協(xié)議實現(xiàn)層提供初始化函數(shù)、讀寫函數(shù)和中斷處理函數(shù)等。 應用軟件層實現(xiàn)各個設備的相關控制任務，包括啟動、停止、網(wǎng)絡通信和故障處理等功能。 所有層次的軟件設計與操作最終通過系統(tǒng)管理平臺統(tǒng)一控制。 軟件分層結構如圖 2 所示。
4 本套體系的特色
1)完善新型集群設備的智能監(jiān)控集成技術。 該體系結構就公共建筑和大型小區(qū)設備安全問題提出了全面的解決方案和新穎的實施策略，在設備集群安全系統(tǒng)中，對所涉及的視頻監(jiān)控、語音對講和機電安全信息集成為一體。 在各種設備出現(xiàn)事故狀態(tài)下，實現(xiàn)了及時報警、定位準確，從而保障了快速反應的有效性。 2)系統(tǒng)采用非接觸式設備檢測技術。 應用非接觸式設備檢測新技術，通過分析得到設備故障數(shù)據(jù)，檢測故障報警等狀態(tài)，對故障信號進行反應。 并以三大系統(tǒng)(光機電系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、視頻系統(tǒng))為基礎，把音頻通信、視頻監(jiān)測和機電狀態(tài)進行關聯(lián)，形成了全面、準確、直觀的數(shù)字化管理系統(tǒng)。 3)實現(xiàn)多重通道互逆式傳輸?shù)男畔⑿录夹g。 本體系采用對設備運行參數(shù)自動檢測和現(xiàn)場模擬信號檢測方式， 在發(fā)生故障狀況時，實現(xiàn)不同層面報警。 報警時利用計算機網(wǎng)絡傳輸和視頻畫面同時傳輸設備運行數(shù)據(jù)， 并在計算機控制中心和視頻控制中心實現(xiàn)報警顯示。 管理與設定采用計算機圖形化界面，用于日常管理和事故報警。 報警過程是通過矩陣圖示、監(jiān)視器硬盤錄像和語音提示來完成。 這樣使樓控系統(tǒng)的集成變得完善可靠，適用面更寬泛，工程適應性更高。
5 結束語
該項研究能較好地解決在建筑集群系統(tǒng)空間里完成公眾安全和機電設備安全保障監(jiān)控的問題， 具有完全的工程實施的應用價值，在前期小規(guī)模的工程實踐中得到基本理論的驗證，目前期望能夠不斷完善其功能性的應用和提高整體系統(tǒng)的質量達到推廣目標。 該體系結構整合了視頻監(jiān)控、語音對講和現(xiàn)場機電設備信息采集等方面信息， 將其由相互脫節(jié)狀態(tài)集成為樓宇自動化反應聯(lián)動狀態(tài)。
參考文獻
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[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)
《智能建筑動力環(huán)境安全保障體系的構建及研究》來源：《工業(yè)控制計算機》，作者：王 婧，李文烙。
