智能公寓的构想与实现

综合布线与智能大厦题目智能公寓的构想与实现学院计算机工程学院专业计算机科学与技术姓名黄申祥学号11141313指导教师王尧2014年3月一、设计背景随着社会不断的发展，特别是近几年信息技术、网络技术的迅速崛起，改变了人们原有的生活方式，人们对住房的要求上有了很大的改变。以前人们对住房的要求主要是在住房位置、价格、大小等方面考虑得比较多；而现在很多人对房子的要求已从追求“物理空间、豪华装修”转变到“现代精神内涵、浪漫生活情趣”，人们开始从“舒适安全、经济方便、信息化智能化”等方面对住房进行考察。特别是从事IT行业的人、归国华侨、民营企业家等，他们思想先进，对新事物接触得快，而且他们很多喜欢家庭办公，因此他们对房屋智能化、安全性、信息化的要求比较高。本文从安全性、舒适方便、经济性三方面加以分析，实现一个智能化现代型公寓。二、智能建筑概述智能建筑是指以计算机网络为核心的信息技术在建筑行业的最新应用，是当代高科技与古老的建筑技术相结合的产物，它成为当今世界各类建筑特别是大型建筑的主流。智能建筑一般由土木建筑、电力设施、内外装潢、智能化设备和计算机网络五部分组成。智能建筑的最终目标就是系统集成，也就是能将建筑物用于综合布线、楼宇自控、安防监控、计算机应用等系统中的所有设备有机地组合在一起，成为一个既相互关联又统一协调的整体：各种硬件与软件资源被优化组合成一个能满足用户功能需要的完整体系，并朝着高运行速度、高集成度、高性能价格比的方向发展。智能建筑或智能大厦通常包含三大基本组成要素，即建筑物自动化（BuildingAutomation，BA）、通信系统自动化（CommunicationAutomation，CA）、办公自动化（OfficeAutomation，OA），通常人们把它们称为3A。这三者是有机结合，是一个综合性的整体。建筑环境是智能大厦基本组成要素的支持平台。有部分房地产开发商将建筑物自动化BA中的防火监控系统（FireAutomation，FAS）和保安监控系统（SafetyAutomationSystem，SAS）独立出来，这样智能建筑就变成五大组成要素，即通常所说的5A。智能建筑在物理上可分为4个基本组成部分：结构——建筑环境结构；系统——智能化系统；服务——住、用户需求服务；管理——物业运行管理。这4个基本组成部分缺一不可，它们既相互关联又相互依存，组成一个完整一致的智能建筑体系。智能建筑的功能需满足如下几点：1．应具有快速的信息处理功能。2．各种信息都能进行快速通信。信息通信的范围不局限于建筑物内部，也有可能在城市、地区或国家间进行。3．要能对建筑物内的照明、电力、暖通、空调、给排水、防灾、防盗和运输设备等进行综合的自动控制。4．能实现对建筑物内的各种设备运行状态进行监视和统计记录设备的管理自动化，并实现以安全状态监视与报警为中心的防灾自动化。5．建筑物应具有充分的适应性和可扩展性。它的所有功能应能随技术进步和社会需要面发展。三、构想本文中所述的公寓是作为高档次的涉外公寓，潜在的业主主要是知识层次、社会地位比较高的人员，因此该公寓在智能化这方面一定要有特色、要有一定的档次和规模。从业主回家到达公寓楼前，公寓各智能系统陆续开始各项工作。首先，汽车管理系统检测到业主的汽车信息，自动开启通道以便驶入，停车库也可对汽车进行一系列安全检测，完成后给出检测报告，向业主提供指导意见。也可根据汽车的洁净程度判断是否进行清洁程序。业主从停车库踏进电梯起，家中的照明、空气、电器系统开始工作，当业主进入居室时，便可享受一切便利。照明系统会根据时间及天色亮暗程度综合考虑调节室内明亮情况，空气系统在上次暂停前就已完成了室内换气，因此系统根据室外与室内气温决定是否进行供冷或供暖。家中的电器设备都可以实现远程、定时操作控制，利用计算机网络技术和现代控制技术的精华，采用智能家居控制器实现远程抄表、安全防范、家电控制、智能通讯等；使得家庭有了自己的大脑、可以设计不同的安防模式、可以自动报警、自动抄表、可以对家电远程进行控制。可以肯定无论住户走到哪里都可以通过互联网络与智能家居控制器联系、通过它来了解家居情况、并做出指示。信息化是智能公寓的标志。它改变了人们的生活，使人们的生活变得更加方便、更加快捷，人们坐在家中就可以做自己想做的很多事情。信息化是一个十分复杂的系统，它包括硬件基础建设和软件建设。硬件基础是指综合布线、网络建设，这是现在大家都认同的，但是建立起公寓局域网并和互联网相连、使公寓内人人上网这并不是最终目的；因为这只利用了公寓网络很小的一部分资源（也就是10%），而大部分资源没有利用，同时作为公寓的投资者和管理者来说对网络的这种利用并没有给他们带来巨大的增值。信息资讯增值是利用公寓的宽带网、公寓丰富的上网用户来实现增值的；可以建立虚拟公寓环境、实现在线音乐厅、交互式的VOD、在线书院、远程教学、远程医疗；可以帮助住户建立自己主页发布自己的信息、通过对信息的处理可以建立以公寓为中心的信息中心；可以和公寓物业管理结合实现公寓电子商务、建立虚拟的商场、在线的二手市场等电子商务服务。四、实现上节展示了我所知的智能化公寓的各个方面的情况，为实现以上的构想，我将整个智能公寓管理系统划分为以下各个子系统，并进行分析。（一）楼宇自控系统本系统作为整个系统中最为主要的子系统，完全控制管理其他各个子系统，通过采用多种完全开放式的、可互操作、系统兼容性强的智能控制网络，包括智能设备、传感器、执行机构、工作站设备等，具有如下功能：1．系统管理层网络支持BACNet、EtherNet网络，各子系统通过中央管理工作站集中管理、分散控制；2．系统提供通讯接口，与火灾自动报警与消防联动系统、安全防范系统、保安监控系统进行通讯，在楼宇自控系统中央工作站上集中管理上述系统的信息，同时系统通过管理层网络与整个工程中其他系统进行信息传递、共享。3．在系统正常运转后产生显著的节能效益；4．监视并显示系统监控设备的工作状态，故障时提供报警；5．可以由系统干预设备工艺操作过程；6．根据系统日志，管理分析当前和过去运行过程；7．实现楼宇自控系统与其他系统数据交换；8．对受控设备实现遥控操作；9．提供方便、友好的修改、扩展、检测工具；10．通过密码保护，实现数据安全功能。本系统实现的控制功能如下所述：1．新风处理机组根据送风温度实现PID串级调节，在不同季节分别调节冷水水量（夏季）或热水水量（冬季），保证被控区域温度维持在设定的温度范围内；通过检测送风温度并计算其与设定温度之差，确定新风阀的开度。通过检测送风湿度并计算其与湿度设定值之差，确定加湿阀的开度；根据过滤器两端差压信号的大小判断过滤器是否堵塞，根据主接触器辅助触点的通断情况监视风机的运行情况，根据风机两侧的压差开关监视风机的气流状况，对风机设备的故障报警通过检测热保护继电器常开辅助触点的同情况判断。风机工作状态的检测信号为现场电控柜的手动/自动控制信号，用于判断风机设备是就地控制还是远程控制。2．冷水系统通过检测冷冻水供回水的温差和流量，计算系统总的冷负荷从而确定冷水机组的运行频率。通过检测冷冻水供回水的压差，确定旁通阀的开度，以保持系统压力恒定，冷冻水循环通畅。按程序启停冷水机组，此程序将根据与本工程的制冷工艺具体确定。3．热交换系统楼宇自控系统将监视热交换器的过载报警和供水温度，同时控制热水循环泵的启停及监视其开关状态等内容。4．给水系统根据水箱的液位启停相应的水泵，当液位到达高液位时，供水泵停止向水箱补水，反之，当液位低于低液位时，启动供水泵向水箱补水。5．照明系统由楼宇自控系统对室外照明、公共区域照明及立面装饰照明回路按时间段进行自动开关控制，达到节能的目的，在阴雨天室内光线不足时也可由中央工作站手动开启某路灯光。6．变配电系统监视变压器的工作温度，一旦由于变压器过载导致变压器温度过高，现场控制器立即向中央工作站发出报警信号，通知值班人员尽快处理，将事故扼杀在萌芽状态。监视高压侧的有功功率，计算单位时间的用电量，并可按时间累计，并定期打印报表供业主进行成本核算。监视功率因素，感知电路状况，指导工作人员有效的采取措施进行功率补偿。监视低压侧电压电流，并可生成趋势图，反映系统电压电流状况，供业主参考对配电状况进行有效的调整。监视发电机组的电流、电压及开关状态，同时监视跳闸及电池低电压报警，以便业主在最快的时间内对发电机组的各种情况作出响应。7．电梯系统监视电梯的运行状态，并自动进行运行时间累计，为管理者进行预防性检修提供依据。监视电梯的报警状态，一旦发生故障，立即报告中央工作站，以便于在第一时间派人检修排除故障。8．室外焓值监视整个大厦的室外温湿度焓值，用于整个大厦温度控制系统的决策。（二）视频监控子系统视频监控系统作为最有效的安保系统，在安全防范上一直是一个不可缺少的组成部分，能实时对监控区域和目标进行高效的监控保卫，在必要时候可以通过录像进行必要的取证备案，以最大限度来保护业主利益和防范各类事故事件的发生和控制。闭路电视监控系统应该说是跨学科跨行业的系统工程，以功能要求的不同可分为以下几个方面：前端摄像系统、防盗报警及入侵探测报警系统、灯光联动系统、视频传输系统、视频控制系统、视频显示和记录系统。摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”，它把监视的内容变为图像信号，传送控制中心的监视器上，摄像部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。控制部分是整个系统的“心脏”和“大脑”，是实现整个系统功能的指挥中心，我们使用嵌入式硬盘录像机作为本系统的核心，以硬盘录像机来控制和管理前端视频采集设备，可以通过键盘或遥控器来对前端装有解码器和云台的摄像机来改变监控区域。显示部分一般是由一台或多台监视器组成，它的功能是将传送过来的图像一一显示出来。（三）红外周界报警子系统红外对射/周界报警系统概述红外对射周界报警系统是对外围进行周界防范和控制管理的系统，布置于控制区域外围。由于红外周界防护系统位于防护区域的最外围，因此，红外对射周界防范能够最早地发现异常情况,可以在犯罪行为尚未发生的时候，有效的达到制止犯罪的目的，提高了整体安全系数。红外周界防范的优点：隐蔽的防卫方式：使入侵者在不知不觉中触警。周界全面设防：无盲区和死角，且防线两侧的活动不会干扰系统的稳定运行。完备的防卫能力：入侵者无法以快速跳跃、匍伏或其它动作通过隐形红外防卫射束网的防范范围。良好的抗干扰特性：当昆虫或小动物等通过红外防卫射束网时，由于不能完全遮断红外防卫射束所以不会产生误报警。严密的防破坏能力：当红外接收端电源线或信号线被剪断时，报警信号输出电路将自动输出无线报警信号。可全天候工作。红外对射探测器抗不良天气环境干扰能力。红外周界报警的工作方式：红外周界报警是由一个发射端和一个接收端组成的射束网。发射端发射经过调制的两束或多束红外线，由两束或多束红外线构成了周界直截面的保护区域。如果有人企图跨越被保护区域，则两条或四束红外线会被遮挡、切断，接收端输出报警信号，触发报警主机报警。如果有飞禽（如小鸟、鸽子）飞过被保护区域，由于其体积小于被保护区域，仅能遮挡一条红外射线，则发射端认为正常，不向报警主机报警。（四）楼宇对讲子系统随着居民住宅的不断增加，小区的物业管理就显得日趋重要。其中访客登记及值班看门的管理方法已不适合现代管理快捷、方便、安全的需求。而楼宇对讲系统作为智能建筑小区的基本配置，具有管理及控制来访、进入人员的能力，有效改善小区、楼盘的生活环境，弥补了传统门禁管理方式的不足，从而在新建楼盘中被广泛应用。该系统以管理主机为核心，以住宅塔楼对讲为主体，通过有针对性地配置不同功能的对讲主机和分机，实现楼宇对讲、可视监看、相互呼叫、遥控开锁等多种功能，系统还可与计算机相联接进行安防信息统一管理，为了让整个小区实现现代化、科学化的物业管理及安全防范提供全面、高效的服务。为了给小区业主提供一份安全、方便、可靠的居家保障，给整个小区创造一份舒适、优雅、便利、安全的环境，将冰冷的物业管理变为人性化的管理，让小区管理进入一个广博的空间。本公寓内各住