智能楼宇系统的建设研究

　1 引言
城市化进程的加快促进了高楼大厦的拔地而起，承载了人们住宿生活、购物娱乐、工作学习等多种业务，部署的设备包括但不限于暖通设备、给水设备、供电设备、消防设备、车辆设备，因此为了保证人们的生命财产安全，诞生了智能楼宇系统。智能楼宇可以通过有线和无线覆盖的广播电视网络将各类设备与用户连接在一起，部署的传感器可以采集数据，然后将这些数据内容发送给服务器进行识别、分析、监控，为人们的健康生活提供辅助支撑。
通信网络是智能楼宇系统的血管，关系着系统数据的采集、传输和应用。目前，智能楼宇系统组成设备非常复杂，不仅包括服务器、交换机、路由器，还包括各类型传感器，这些设备可以利用广电网络所构建的无线物联网或光纤网网络集成连接，然后通过标准通信接口进行数据传输，实现终端设备、服务器之间的数据共享。
2 智能楼宇系统功能及通信需求分析
智能楼宇系统涵盖的功能很多，本文重点列举能源能耗监控系统、建筑设备管理系统、智能停车管理系统、智能家居系统和环境质量监测系统。智能楼宇系统组成如图1所示。

（1）能源能耗监控系统
能源能耗监控系统可以利用传感器采集水电气使用量，实时关注每一个用户的使用需求，并将这些数据发送给水电气厂家，结合政府实施的政策尽可能的降低能源能耗，也可以为物业管理提供决策支撑。
（2）建筑设备管理系统
建筑设备管理系统可以利用物联网或有线网直接集成在一起，实现设备运行数据采集、故障管理排除、运维记录查询等，高速定位建筑设备故障位置，实时监控设备运行状态，保障建筑物内部的设备（包括中央空调、供配电、给排水等）处于最佳工作状态。
（3）智能停车管理系统
智能停车场管理可以利用RFID技术进行开发，该技术能够实现非接触式探测车辆，设计安装、运行维护也非常简单便捷。
（4）智能家居系统
随着智能手机、平板电脑的普及，利用4G通信网络将家庭中的空调、冰箱、电视机、净化器等设备集成在一起，可以在手机上进行浏览设备运行状态，保证人们的日常生活安全性、可靠性。智能家居系统也可以监控老人、孩子的生活状态，方便人们的生活。
（5）环境质量监测系统
环境质量监测系统可以将甲醛传感器、CO传感器、烟雾传感器等部署在建筑物内，实时采集建筑中的气体，分析这些气体中苯甲醛、CO、CO2和氧气的含量，为人们健康生活提供帮助。
3 智能楼宇系统的广电通信组网设计
3.1无线物联网组网设计
无线物联网底层由压力传感器、甲醛传感器、CO传感器、烟雾传感器等组成，这些传感器可以全面采集、感知现实数据。第二层为传输网络层，可以利用ZigBee协议将数据汇聚到无线路由器，无线路由器可以利用同轴电缆或双绞线连接到服务器，服务器和应用终端设备之间可以利用光纤进行连接。第三层为中间件层，利用中间件屏蔽物联网、以太网和有线网之间的传输差异性，为物联网应用软件提供统一的数据接口，能够将物联网信号转换为光电信号。第四层为应用服务层，可以针对采集的数据进行加工和处理，将数据处理结果展示在电视墙或监控终端上，实现楼宇设备、环境数据的图形化展示，提升物联网智能化应用水平。物联网拓扑结构如图2所示。

图2 智能楼宇系统物联网通信拓扑结构
3.2光纤网组网设计
光纤通信组网拓扑结构很多，常见的包括星型结构、总线型结构、网状结构等，但是随着光纤通信需求的加大，同时智能楼宇系统还存在一些无线传感器设备，引入了物联网，因此可以设计一个分层的光纤网络结构，将网络划分为服务层、传输层和骨干层。服务层部署Web服务器、数据服务器、存储服务器等，传输层部署光纤交换机、三层交换机或光纤路由器；骨干层部署OLT、ODN等光网单元，每一次都负责管理不同的光网设备，这样就可以提高网络传输性能，任何一层都采用冗余设计模式，发生通信故障之后依然可以保持正常通信。智能楼宇系统光纤有线网组网拓扑结构如图3所示。

图3 智能楼宇系统光纤有线网拓扑结构
智能楼宇系统光纤网络设计时，关键组成设备就是服务器、路由器和交换机。路由器是一个互联网关键节点设备，能够决定数据如何转发，转发策略又被称为路由选择，这也是路由器的名称来源，能够实现不同网络之间的信息连接，基于TCP/IP协议完成数据传输功能。交换机工作于TCP/IP协议的数据链路层，处理端口就会查找内存中的地址对照表，这样就可以准确地确定目的MAC的网卡与哪个端口连接，通过内部交换矩阵迅速的将数据传输到目的端口。服务器包括数据服务器和Web服务器，Web服务器连接过程中其可以将光网终端与服务器之间建立一个连接，使用Socket进行定位文件，成功的建立一个连接，然后将终端的请求发送给服务器，服务器利用自身的协议，实现信息的解析，构建完善的应答操作流程，实施一个强大的任务信息处理，然后运用HTTP协议将任务处理结果发送给Web浏览器，实现上述逻辑业务请求的操作，关闭连接就可以完成信息请求，将这些信息展示在Web浏览器上，Web服务器是光网建设过程中最为关键的设备。数据库服务器是光网络数据访问的基础，保存着设备、环境、气体、视频等信息，数据库服务器可以帮助用户实现信息配置与管理、数据存取和更新、数据完整性与安全性管理，同时利用接口组件完成数据的插入、修改、删除和更新，保证数据库拥有一个强大的安全维护、功能恢复、性能监控功能。
4 结束语
智能楼宇系统集成了设备、环境、家居等功能，为人们的智能化生活提供强大的支撑。智能楼宇系统能够将弱电网、商业网、办公网等业务融合为一张网络，将传统光纤网络和物联网部署在一起，通过核心交换机实现网络设备集中管理，按照标准的通信接口进行数据传输，提供了一个强大的扩展性接口，可以随时加入和删除网络节点，提高了智能楼宇通信的生命周期管理，简化了网络运维复杂度，提高了网络管理成效。