1、基于LPWAN技术的智能楼宇解决方案 天津中科智城网络科技有限公司 2017年3月 1 目 录 1、方案综述 2 2、背景与需求 2 3、应用场景 3 4、解决方案 4 4.1 总体解决方案 .4 4.2 平台层 .5 1、云计算平台 5 2、物联网平台 6 3、运营支撑平台 6 4、智能楼宇管理系统 6 4.3 LPWAN 智能表 计系统 .7 4.4 环境监测系统 .8 4.5 停车场管理系统 .9 4.6 智慧消防管理系统 .10 4.7 智能照明系统 .11 4.8 智能巡更系统 .12 4.9 智能门禁系统 .13 5、客户利益 14 2 1、方案综述 近几年来，随着我国国民经济的持
2、续稳定发展，随着人民群众 物质生活水平的不断提高，人们对办公、家居、娱乐等环境的安全 性、舒适性、便捷性、智能化的要求越来越高，这使得建筑楼宇的 功能逐渐发生巨大的改变：从单一的封闭型休息居所转向集休息、 娱乐、办公等为一体的开放式、智能型多功能智能大楼转变。特别 是近年来云计算、物联网技术的突飞猛进，智能建筑在人们生活中 已成为不可缺少的一部分，并且这方面需求还不断在飞速增长。因 此，建筑的自动化、现代化、智能化就成为房地产开发商的一个极 具竞争力的卖点。 智能化楼宇，就是综合计算机、信息通信等方面的先进技术， 使建筑物内的电力、照明、防灾、防盗、运输设备等协调工作，实 现建筑物自动化、通信
3、自动化、办公自动化、安全保卫自动化、消 防自动化和绿色环保设计，将这六种功能结合起来的建筑，加上综 合布线系统、结构化综合网络系统、智能楼宇综合信息自动化系统， 一同构成智能化楼宇。 通过实现建筑设备自动化控制,达到合理利用设备,节省能源、 节省人力,确保设备安全运行之目的。但是,现有的系统存在的问题 也很多,例如无法满足用户自行维护设备的需要,无法降低系统组建 的成本，将无线传感器应用在楼宇自控系统中是非常有意义的。 2、背景与需求 从定义中我们可以看出，智能建筑不仅要实现高效便捷的智能 化，还要实现节能环保。智能化只是手段，而保证舒适度不变的前 3 提下实现建筑节能才是最终目的。建筑节能是
4、建筑技术发展的一个 方向，也是节能领域的一个重要的组成部分。世界平均建筑能耗占 总能耗的37，其中包括采暖、通风、空调、照明在内的民生能耗 又占能耗的80以上，我国建筑能耗约占全国总能耗的28，且随 着近几年建筑的不断增多，年增长率高达15。而我国的采暖空调、 照明、配电系统由于技术、设备落后，能耗巨大。 而部分楼宇缺乏对能耗的统一管理，没有有效的节能措施，导 致能耗开销太大，且园区楼宇管理平台智能化程度不高，不能做出 很好的策略，平台开放性不高，不能兼容其他厂家的相关系统，无 法集成各厂家的优势系统。最终导致办公舒适度不高而影响工作效 率。 3、应用场景 随着低功耗传感器和云计算的逐渐发展成
5、熟，大量的应用需要 低功耗、远距离、低成本的方案，如智慧消防、智慧抄表、智慧能 源中的应用。以LoRaWAN为代表的LPWAN技术在这三方面的特点正好 补齐了物联网发展中的短板。 智城网络是中国科学院计算技术研究所重点培植的新兴产业公 司。公司专注低功耗广域物联网产品与开发、销售和技术服务，提 供LPWAN基站及配套设备、网络设计、部署优化、运维、行业应用等 运营级LPWAN整体解决方案，最大限度的降低客户产品物联网化的成 本和风险。 作为极具创新意识的行业领头人与先行者，智城网络在传统通 信行业和互联网行业中吸取精华继承了传统通信行业的稳健、 朴素；吸取了互联网行业的创新精神和时代感，以及迅
6、速扩张能力 4 和执行力。我们将为您提供一站式的网络建设服务，实现从设备采 购到系统安装再到运维托管、人员培训等项目全程需求。 4、解决方案 4.1 总体解决方案 经过几年的推进，LoRaWAN已成为当前最为普遍应用的物联网专 用网络通信技术。就LoRaWAN的部署来说，其产业生态相对成熟，在 大量合作伙伴中已得到验证。智城网络依托天津智慧城市研发中心， 整合城市级物联网应用，包括消防、能源、医疗、环保及城市公共 设施管理等领域，不断为城市生活提供高性价比的低功耗广域网联 网接入服务，目前已经在天津西青区、山东聊城市、山东济宁市等 地区进行了LPWAN网络的覆盖。 智城网络的智能建筑解决方案是
7、基于云计算平台、物联网平台、 运营管理系统为基础的解决方案，比传统解决方案有多方面的优势， 尤其适用于大型、具备一定规模的建筑群。智能建筑方案运用了当 前最先进的云计算和物联网技术，对软硬件资源进行了云化处理， 提供了各系统互通互联的接口，使第三方应用能快速的部署，降低 了建筑智能化集成复杂度，让业主享受到优质的智能建筑平台。智 城网络的智能楼宇解决方案的架构如下图： 5 图 智能楼宇总体架构 智城网络的智能化管理系统将弱电系统进行集成，在任意地点、 任意时间、一个平台上集中进行监控、控制和管理，以保障楼宇建 筑的安全、绿色、高效运营。 图 智城网络智能化管理平台 4.2 平台层 1、云计算平
8、台 6 智城网络PaaS云平台构建于云基础设施IaaS层之上，并为SaaS 云应用提供基础支撑。它由设备接入能力平台、大数据能力平台、 用户能力平台、企业监控能力平台、运维监控能力平台、开放应用 能力平台六大部分构成。 2、物联网平台 物联网(M2M)平台包括了终端服务、应用服务、定制业务等模 块，集成了运营支撑、网络接入等模块，对外提供了管理门户和应 用使用门户，并且为第三方提供了应用集成接口。通过此平台可以 快速、便捷的应用于交通、物流、节能、环保、安防、建筑等各个 领域的物联网应用。 3、运营支撑平台 智城网络运营支撑平台其目标是为智能建筑应用提供运营支撑、 自动化运维以及流程维护等支持
9、。运营支撑系统主要提供机房管理、 网络管理、资源管理、运维管理、运营管理等方面的内容。能够提 供云服务业务包括：主机托管、服务器租用、带宽出租、存储租赁、 虚拟主机、弹性块存储、云盘、虚拟桌面、数据备份（其中包括远 程容灾备份、网络数据镜像和远程镜像磁盘）、负载均衡、系统安 全（包括软硬件防火墙以及入侵监测）、监测（包括设备监测、网 络监控和流量统计）等服务。 4、智能楼宇管理系统 大楼是一个高档智能化的办公区。利用系统集成方法，将现代 计算机技术、现代通信技术和现代控制技术在现代办公区平台上作 有机的优化组合，为现代管理体系发展的需要，实现平安和谐的办 7 公区环境。 随着现代通信技术、现代
10、计算机技术、现代控制技术的飞速发 展，大型办公区中的各个子系统向着大规模、分散控制、集中管理 的方向发展，这对于子系统间信息传递速率和共享程度提出了很高 的要求。另外，由于语音、数据、视频及控制等各类信号的传输线 缆大量的敷设，智能化子系统众多，给管理工作带来了极大的不便， 所有这一切都对智能建筑的发展提出了新的挑战。 智能化集成的最终目标是搭建数据整合平台，采用基于智能化 集成数控平台技术架构。技术架构采用了平台化的设计思路，先进 的流程优化技术。平台从各个智能化系统独立的数据库中进行数据 抽取、转换、集成、装载等数据整合以及数据的更新和校验，实现 了将不同功能的建筑智能化系统，通过统一的信
11、息标准平台实现集 成，以形成具有信息汇聚、资源共享以及优化管理等综合功能的系 统。利用现代网络信息技术和集成技术将各智能化子系统予以有机 的整合后，为办公区内的信息业务处理提供多种高效、跨系统的联 动管理功能，实现真正的数字化、智能化办公区管理。 4.3 LPWAN智能表计系统 针对大楼不同的室内外环境和设备使用情况，我们制定的控制 策略基于舒适性和节能的双重考虑，不仅实现对大楼内的各种机电 设备的控制，并依据它们之间内在的联系，实现对整个系统的连锁 控制。另外，如果楼宇自动化系统能够通过通讯接口的方式从水、 电计量系统取得设备的能耗统计数据并进行各种分析与处理，就能 够优化系统的控制参数、制
12、定维护计划，使大楼机电设备在稳定工 作的基础上，最大限度的节省能源，降低大楼后期运行和维护成本。 8 基于LoRaWAN技术的无线系统提供的无线抄表系统能真正保证数 据可靠、完整、安全和及时的传输。LoRaWAN基站覆盖范围广，单基 站最多可带几千终端，基站摊到每路监控通道的费用很少。在楼宇建 筑中，每个水、电、气表安装后，不需要任何额外的布线和设置，表 计中的传感模块自动启动工作。抄表的频率可以自定义，每天、每小 时、甚至十几分钟，保证数据的实时性。 图 LPWAN智能表计系统示意图 4.4 环境监测系统 环境监测系统与楼宇自动化系统配合，对大楼内的环境进行有 效的监测，对异常情况进行告警，
13、保证了大楼内部环境的安全与舒 适。环境监控系统适用于大楼内部各个区域的环境(温度、湿度、烟 感、水浸、红外)进行实时监控、统一管理，以保障大楼内部的环境 安全与舒适。环境监控报警系统功能齐全、性能优越、设置方便快 捷，以最经济的方式解决环境监控问题，是环境监控的最佳选择。 9 图 LPWAN环境监测产品图示 4.5 停车场管理系统 本系统架构在逻辑上系统由后台应用系统和前台应用系统组成， 主要完成车辆出入管理、收费管理、图像识别、车位引导、扩展系 统接入、发卡应用以及信息采集和外设管理。 停车场管理系统在个人用户、住宅小区、大厦、机关单位的应 用越来越普遍。而人们对停车场管理的要求也越来越高，
14、因此智能 化停车场管理系统也随之稳步发展，满足人们对停车方便快捷的要 求，同时也为物联网智能停车场管理系统提供了更好的解决方案。 10 L o r a 网关 L o r a 网关 终端 终端 终端 终端 主机 主机 防火墙 防火墙 L o r a 网关 L o r a 网关 L o r a 网关 L o r a 网关 网络服务器 网络数据库 应用数据库 应用服务器 地磁探测器 图 LPWAN智能停车场管理系统 4.6 智慧消防管理系统 针对灭火器、消防栓等消防设备的信息进行采集、统一管理的 智能化应用系统，该系统的主要功能是对消防设备的施封、查验 （自检、巡检、年检、消防检查）等记录信息进行查
15、询和采集，对 消防设备的维护进行管理。 由于在每一个消防器材上都封有RFID电子封印，那么每一个设 备都有了自己独一无二的“身份”编号，在设备的整个生命周期中， 所有的信息都会以这个编码记录，从而实现了管理的数字化。同时， 还能够为楼宇内部房间、走廊等区域提供无线烟雾探测器、无线声 光报警器等消防预警设备。具有安装便捷、部署周期短、性能稳定 11 等诸多优势。 图 LPWAN智慧消防管理系统 4.7 智能照明系统 现代建筑中照明系统对于能源的消耗已经高达35%，建筑界已经 引入“绿色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、 设置时钟自动控制、采用照度感应和动静传感器等新技术。办公楼 不
16、仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光 污染。照明已经成为直接影响工作效率的主要因素之一，因此，越 来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已 成为现代化建筑的一个重要内容。 12 图 LPWAN智慧照明系统图示 4.8 智能巡更系统 为了进一步确保智能化楼宇、酒店、学校等企事业单位的财产 安全，每个企业都加强了保安巡逻制度的建立和完善，但是仍然无 法杜绝保安玩忽职守所造成的财产损失、火灾、用户投诉等现象的 频繁发生。如何通过科学有效的技术手段，加强对保安巡逻人员的 有效监管是当前管理者不容忽视的重要问题。通常的方法是依靠员 工的自觉性，在巡检巡逻的地点上定时
17、签到，以达到管理目的。但 是这种方法又不能避免一次多签。作为管理者难以进行有效、公平 合理的监督管理，从而形同虚设。 电子巡更系统完全可以解决这些问题，为管理者提供提高了各 类巡逻巡检工作的规范化及科学管理水平。杜绝了对巡逻巡检人员 无法科学、准确考核管理的现象，有效地保障了企业井然有序的工 作流程，把巡逻人员管理工作落到了实处。把只限于特定时间、地 点及人员的考勤范围通过系统的预先设定，可满足各种场合的特殊 13 考勤，方便记录下工作人员到达巡更点的时间及状态信息。从而达 到事半功倍的效果。 图 LPWAN智慧照明系统图示 4.9 智能门禁系统 目前的智能门禁系统大多数是基于有线通信的方式来
18、实现的。 众所周知，有线通信具有安全、稳定性好、易于实现等优点;但同时 有线通信方式具有初装费用高、施工时间长、无法移动、变更余地 小、维护费用高、覆盖面积小、扩展困难等缺陷。随着通信技术的 发展，无线通信网络进入了一个新的天地。功能强、容易安装、组 网灵活、即插即用的网络连接、可移动性强等优点，使得无线网络 提供了不受限制的应用。因此无线射频门禁系统不但能提高安全性 和可靠性，而且相对传统的契合性机械装置，无线射频门禁系统磨 损消耗少，使用时间长，能有效减少门禁设备的更换，同时具有较 低的工作电压和多种工作模式，极大的降低了工作能耗，这些对于 当今环保节能的大潮流下，无疑具有重要意义。 14 图 LPWAN智能门禁系统图示 5、客户利益 智能楼宇解决方案运用先进的云计算、物联网和现代化数字通 讯技术，将建筑物的内外结构、环境、应用系统、需求服务和管理 等要素进行优化组合，建造一个多功能，多业务，数字化服务和集 中式管理的现代化高科技楼宇系统。可为用户提供一个高效，安全， 舒适，可靠和便捷的使用环境；为楼宇管理者提供一个易于管理， 便于维护和高投资回报的智能楼宇。
