智能建筑研究背景

目前研究的现状：随着通信技术、计算机技术和控制技术的高速发展，使得信息网络和电子技术得到了越来越广泛的应用，智能建筑也随之产生并逐步被人们所熟悉、接受和使用。智能建筑建设的热潮，也正是适应了当今社会信息化、生活舒适化与节能环保的需要，与人们日益增长的物质需求密不可分。建筑电气监控系统是智能建筑的核心，上位机的监控软件在其中扮演着重要的角色，目前，实验室在上位机监控上只有PC端的监控软件，监控方式单一，移动不方便。本课题的研究将实现智能手机通过wifi对建筑电气系统进行无线监控，这将可以使得对建筑电气系统的监控更加灵活方便，用户体验和交互性提高，这对建筑电气监控系统局域控制有非常重要的现实意义和作用。智能建筑是1981年由美国UTBS公司(联合建筑系统公司)提出的，并于1983年7月随美国康涅狄格州哈佛城广场建筑的落成典礼而成为现实。而随着1993年美国政府提出“信息高速公路”的构想，全球信息化的浪潮席卷全球。作为信息化社会的产物，智能建筑也越来越受到人们的青睐。经过多年来不断的研究和发展，国外在建筑电气智能监控领域己经取得了相当大的成绩，智能化程度较高。在建筑电气智能监控系统的设计和实现方面，已经处于很高的水平。己经形成了包括美国霍尼韦尔、瑞士能得等公司在内的一系列智能建筑监控系统产品，并已成功应用于世界上很多国家的建筑楼群中，且运行状况良好。随着现在wifi技术的日益成熟和流行，以及智能手机的不断完善和日益普及，智能手机以携带方便，操作便捷，实用美观，方式新颖等优点，受到了广大用户的青睐和喜欢。用智能手机对系统进行近距离监控，其功耗低，体积小，降低投资成本，实用便利的特性必将使其成为一种选择和趋势。现在国内也有一部分有关wifi技术和智能建筑相结合的产品和应用，但是都是独立应用和试验，并没有依托一个系统进行开发，没有形成系统的智能建筑电气监控的解决方案。本课题研究内容将围绕着实验室开发的一套建筑电气监控系统展开。实验室自主开发了一种具有布线简单、抗干扰能力强、造价便宜的建筑电气监控总线技术，并以其技术为基础构建了建筑电气监控系统。通过在建筑电气监控系统中引入Wi-Fi技术，以此构建了建筑电气无线监控的硬件系统。同时进行对应的Android客户端监控软件的开发，以实现了通过Wi-Fi技术对整个局域监控系统的监控和管理。开发的客户端软件将使用高效的报文通信协议，采用组态编程方式，不仅使用户可以进行基本的监控和管理功能，更可以通过方便的组态编程方式动态的对系统进行管理和使用。首先对建筑电气监控系统硬件体系进行构建，通过对一般模型的分析，以实验室开发的L-N总线技术为基础，扩展本地监控平台、总线节点、网关模块以及在网关模块引入Wi-Fi技术，以此实现了整个建筑电气无线监控系统的构建，完成了本课题在硬件方面开发的任务。现场总线技术是把安装的现场设备与控制层的设备进行互连，使之可以进行双向通信、数据传输和实现多分支结构网络。结合建筑电气监控的硬件特点，实验室开发了一种具有布线简单、负载能力强、抗干扰能力强的建筑电气局域监控网络总线，称为L-N（Local-monitoring-Net）总线，其布线和结构如下图：L-N总线采用电力线作为通信媒介，即所谓的数据线，总线通信使用零线做参考地，即利用数据线和零线进行通信。总线节点主要由主模块和拓展模块组成，主要实现整个系统基本的数据采集、数据处理、数据输出和控制等操作。其结构构成如图：主模块是总线节点和现场设备层的核心部分，它除了作为底层电路对环境信息进行采集和电气控制外，它还是实现与其他模块进行通信的基础。主模块由3部分构成：总线驱动电路、微控制器电路、可控硅电路，主模块的结构框图连接如下图开关模块可以提供4路开关输入接口，接口可以直接连接普通的电力开关，接口电压采用220V交流市电，保证了开关与开关模块间的距离能达到施工要求，此外开关模块还支持开关的短按、长按和双击三种动作，以满足多种类灵活控制的需求。继电器模块主要用于常规电气开关的控制，模块可以提供4路或8路的继电器控制输出接口，每路接口的负载能力是220V/16A。本课题主要在以上已构建的建筑电气监控系统硬件体系的基础上，引入Wi-Fi技术，实现网关模块，进行无线监控系统的构建，同时进行对应的Android客户端监控软件的开发，进行具体通信中使用的通信协议和总线报文的实现，以达成通过Wi-Fi技术对整个局域监控系统的监控和管理。