本发明涉及楼宇自动控制领域技术领域，尤其涉及一种扁平化智能楼宇控制系统。
背景技术：
智能建筑的发展历程按照建筑的智能化程度大概分为三个阶段：传统建筑阶段、智能建筑阶段和智慧建筑阶段。传统建筑阶段是指智能建筑发展的初期，在原有建筑基础上配备各种各样的辅助系统，使其拥有完整的信息通信网络和自动化控制能力。1988年智能建筑被定义为“整合了多个子系统以便于通过一种协同模式来管理资源，实现技术性能、投资、运营成本缩减和柔性最大化的建筑”(intelligentbuildinginstitution,1988；leifer,1988)。智能建筑阶段是指智能建筑的发展期，智能建筑的定义不仅仅局限于机电设备及系统的网络化和自动化，其核心思想包括安全、高效、便捷、节能、环保和健康(《智能建筑设计标准》gb/t50314-2006)。随着物联网、大数据、云计算、移动互联和人工智能等先进技术的发展和推进，智能建筑也相应地由发展阶段转入成熟阶段，智慧建筑成为当前建筑发展的代名词。
成熟的智慧建筑，是可以自学习和思考的，可以与人沟通，具备一定预测和自我决策能力的，并且作为智慧城市的一部分，可以在更高的结构层次上高度互联，即具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策能力的建筑(《智能建筑设计标准》gb/t50314-2015)。然而，智能建筑行业在技术能力和用户需求上都还远远没有达到这个水平。
目前楼宇控制系统仍然采用传统工业控制的分层递级的垂直架构，各子系统之间相对孤立，其底层设备采用总线技术连接相应的ddc、plc等控制器，每个子系统需要单独配置控制器和服务器，拥有独立的管理平台和数据中心。这种孤立的、封闭的、滞后的技术和系统已经不能满足用户的需求。对于管理者而言，分散繁多的子系统设备管理平台不但造成资源配置冗余和浪费，还带来诸多管理和运维不便，系统间缺乏联动和协作导致整体管理水平滞后，同时，系统封闭导致系统后续更新和扩展陷入困境。对于使用者而言，系统所能提供的业务和服务固定单一，不能满足其个性化和智能化的多元需求。对于投资者而言，盈利模式仍停留在传统的软、硬件收费模式，系统开发缺乏可复制性，每个项目分别定制化开发和集成，一次性投资方式不但造成建设成本过高，且后期系统升级改造费用和难度会增加，并且缺乏足够开放的系统性生态环境，导致资源无法高效共享，存在平台和硬件兼容性问题；同时，技术开发成本较高，数据应用仍受空间限制，难以与建筑群外设备及子系统互通，缺少整体性考虑，难以扩展至园区级乃至城市级系统。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的扁平化智能楼宇控制系统，以减少现场配置难度和工作量，使数据资源可以高效共享。
本发明的一个方面，提供了一种扁平化智能楼宇控制系统，包括：
根据楼宇内布置的机电设备的空间分布将楼宇划分为多个区域空间，所述系统包括：每一区域空间对应设置的区域控制器、与每一区域控制器连接的云平台以及每一区域空间内受相应区域控制器控制的至少一个机电设备，其中：
所述云平台，用于接收区域控制器上传的用户信息，根据所述用户信息识别当前用户的用户身份标识；
所述云平台，还用于根据当前用户的用户身份标识查找预设的映射关系，以获取当前用户的用户偏好模型，所述映射关系中包括用户身份标识和用户偏好模型之间的对应关系；
所述云平台，还用于获取所述用户偏好模型对应的舒适行为参数信息，根据所述舒适行为参数信息生成控制指令，并将所述控制指令发送到所述区域控制器；
所述目标区域控制器，用于根据接收到的控制指令，对当前区域空间内的至少一个机电设备进行控制，以使每一机电设备输出的物理环境参数满足所述舒适行为参数信息的要求。
其中，所述云平台还用于：
预先获取各个区域控制器上传的对应区域空间内不同用户的历史使用状态信息；
从不同用户的历史使用状态信息中提取每一用户在相应区域空间时的历史物理环境参数信息；
将各个用户的历史物理环境参数信息作为数据样本，利用帕累托边界定量描述每一用户的舒适行为的数据样本点边界参数；
利用分类器算法对所述舒适行为的数据样本点边界参数进行量化，得到用户偏好模型对应的舒适行为参数信息。
其中，所述云平台还用于：
接收每一区域控制器实时上传的对应区域空间内各个用户的当前使用状态信息；
从各个用户的当前使用状态信息中提取用户在相应区域空间时的当前物理环境参数信息，并对用户对应的所述数据样本进行更新；
根据更新后数据样本对所述用户偏好模型进行优化。
其中，所述云平台，还用于接收每一区域控制器上传的对应区域空间内各个用户的用户信息，建立用户信息和用户身份标识之间的映射关系。
其中，所述云平台预先为每一区域空间设置有标准数据集，所述标准数据集包括区域空间信息、控制器属性信息、用户信息、物理环境参数信息和机电设备信息；
所述云平台将区域控制器上传的用户的使用状态信息以标准数据集的形式进行存储。
其中，所述云平台，还用于接收每一区域控制器上传的对应区域空间内用户的使用状态信息，建立所述用户身份标识与所述使用状态信息之间的映射关系。
其中，所述区域控制器，还用于在接收到用户设定的指令后，结合机电设备采集的当前物理环境参数形成局部控制指令，根据所述局部控制指令控制相关的机电设备，以调节相应区域内的物理环境参数。
其中，每一区域控制器通过i/o接口端子连接相应区域空间内的至少一个机电设备，或通过无线网络相应区域空间内的至少一个机电设备。
其中，所述用户信息可以通过以下机电设备采集：视频设备和/或门禁设备。
本申请实施例中提供的技术方案，具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的扁平化智能楼宇控制系统，根据楼宇内布置的机电设备的空间分布将楼宇划分为多个区域空间，形成机电设备扁平化布置，系统包括：区域空间中设置的区域控制器、与每一区域控制器连接的云平台以及每一区域空间内受相应区域控制器控制的至少一个机电设备，本发明实施例提供的扁平化智能楼宇控制系统，打破了传统的楼宇控制系统设备以功能类别划分的垂直架构，以区域空间为单位进行划分，构建扁平化的系统架构，通过区域控制器进行控制，在对不同机电设备所属的系统进行改造或安装时，降低了对机电设备进行配置的难度和工作量，并通过云平台收集区域控制器上传的数据，建立用户偏好模型，进而实现楼宇内机电设备的智能化控制，使得数据资源得以高效共享。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例所涉及的一种区域设备扁平化架构的示意图；
图2为本发明实施例所涉及的一种扁平化智能楼宇控制系统的结构示意图；
图3为本发明一个具体的实施例的一种扁平化智能楼宇控制系统的结构示意图；
图4为本发明实施例所涉及的一种用户舒适区域边界划分的示意图；
图5为本发明实施例所涉及的一种办公场所的扁平化智能楼宇控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示意性示出了本发明一个实施例的一种区域设备扁平化架构的示意图。如图1中的纵向所示，传统楼宇控制系统设备是以功能类别划分的垂直架构，即空调系统101、新风系统102、照明系统103、安防系统104和消防系统105均有各自隶属的垂直控制子系统，各个系统之间往往难以进行交互和数据共享。
而本发明实施例中的扁平化智能楼宇控制系统，根据楼宇内布置的机电设备的空间分布将楼宇划分为多个区域空间，如图1中的横向所示，按照机电设备所处的空间划分为不同的区域：具体的包括区域1、区域2、区域3，每个区域配置一个区域控制器，使得处于同一区域内的机电设备，可以很方便的进行交互和数据共享，克服了不同垂直系统之间的交互困难的问题。
具体的，在一个楼宇的每个房间中分别配置一个区域控制器，对室内所有机电设备进行连接和控制，该区域控制器与机电设备构成了基本控制单元或子系统。区域控制器内设网络通信模块、i/o模块、存储器、处理器和电源模块，可以通过i/o接口端子连接各机电设备，也可以通过无线通讯模块直接与机电设备通讯。
图2示意性示出了本发明一个实施例的一种处置化楼宇控制系统的结构示意图。本实施例中的扁平化智能楼宇控制系统包括：每一区域空间对应设置的区域控制器201、与每一区域控制器201连接的云平台202以及每一区域空间内受相应区域控制器201控制的至少一个机电设备203，其中，每一区域控制器通过i/o接口端子连接相应区域空间内的至少一个机电设备，或通过无线网络相应区域空间内的至少一个机电设备：
在本发明实施例中，所述云平台202，用于接收区域控制器201上传的用户信息，根据所述用户信息识别当前用户的用户身份标识；
其中，所述用户信息可以为面部识别信息，指纹信息，刷卡信息等，对此本发明不做具体限定，所述用户信息可以通过以下机电设备采集：视频设备和/或门禁设备。
所述云平台202，还用于根据当前用户的用户身份标识查找预设的映射关系，以获取当前用户的用户偏好模型，所述映射关系中包括用户身份标识和用户偏好模型之间的对应关系；
所述云平台202，还用于获取所述用户偏好模型对应的舒适行为参数信息，根据所述舒适行为参数信息生成控制指令，并将所述控制指令发送到所述区域控制器201；
所述目标区域控制器201，用于根据接收到的控制指令，对当前区域空间内的至少一个机电设备203进行控制，以使每一机电设备203输出的物理环境参数满足所述舒适行为参数信息的要求。
本发明实施例提供的扁平化智能楼宇控制系统，根据楼宇内布置的机电设备的空间分布将楼宇划分为多个区域空间，形成机电设备扁平化布置，系统包括：区域空间中设置的区域控制器、与每一区域控制器连接的云平台以及每一区域空间内受相应区域控制器控制的至少一个机电设备，本发明实施例提供的扁平化智能楼宇控制系统，打破了传统的楼宇控制系统设备以功能类别划分的垂直架构，以区域空间为单位进行划分，构建扁平化的系统架构，通过区域控制器进行控制，在对不同机电设备所属的系统进行改造或安装时，降低了对机电设备进行配置的难度和工作量，并通过云平台收集区域控制器上传的数据，建立用户偏好模型，进而实现楼宇内机电设备的智能化控制，使得数据资源得以高效共享。
图3为本发明的一个具体的实施例中，所述机电设备具体包括：温度传感器2011、压力传感器2012、水阀执行结构2013、照明设备2014等，所述云平台包括数据库2021和至少一个工作站2022，其中：
所述云平台202一方面能够提供丰富的通讯接口，满足下行各区域控制器101的连接需求；另一方面能够提供标准api接口，为应用层服务开发提供基础设施服务(iaas)和部分平台服务(paas)等。
数据库2021主要用于数据存储，采用非结构化数据库(nosql)来存储音视频、图像、文本和数字等多类型数据。此云平台定义了统一数据规范，并通过标准数据集来实现，所述标准数据集包括区域空间信息、控制器属性信息、人员信息、物理环境信息、机电设备信息及其他备注信息等，能够支持整体系统的数据闭环，且可与楼宇建筑体外设备及系统互联互通，克服了其他无中心的楼宇控制系统信息互通不便的问题。
在本发明的另一实施例中，所述云平台还用于：
预先获取各个区域控制器上传的对应区域空间内不同用户的历史使用状态信息；
从不同用户的历史使用状态信息中提取每一用户在相应区域空间时的历史物理环境参数信息；
将各个用户的历史物理环境参数信息作为数据样本，利用帕累托边界定量描述每一用户的舒适行为的数据样本点边界参数；
利用分类器算法对所述舒适行为的数据样本点边界参数进行量化，得到用户偏好模型对应的舒适行为参数信息。
其中，所述分类器算法包括但不局限于线性判别分析(lda)、支持向量机(svm)和径向基函数(rbf)，对此本发明不做具体限定。
在本发明这一实施例中，当机电设备103产生新的使用状态时，所述云平台还用于：
接收每一区域控制器实时上传的对应区域空间内各个用户的当前使用状态信息；
从各个用户的当前使用状态信息中提取用户在相应区域空间时的当前物理环境参数信息，并对用户对应的所述数据样本进行更新；
根据更新后数据样本对所述用户偏好模型进行优化。
在本发明的这一实施例中，开发者可以根据云平台沉淀的数据，面向人员需求进行数据分析与挖掘，建立人员的需求模型，然后根据此模型提供个性化的智能服务。
在本发明的一个具体的实施例中，针对用户进行智能化温度调节过程如下：
用户调节空调开关时传感器记录温湿度样本点记为xi＝(ti,hi)t∈r2,i＝1,2,…，其中xi表示用户进行空调调节时第i个样本点测量值，ti表示t时刻的温度值，hi表示t时刻的相对湿度值。根据温湿度物理特性和人体生理特性，可以得出人员热感觉的关键方向是高温-低湿和高温-高湿，冷感觉的关键方向是低温-低湿和低温-高湿。本发明利用pareto前沿集合来描述热感觉区域边界，即利用集合p1|h和p2|h分别描述热感觉区域的高温-低湿和高温-高湿的关键方向的边界，利用集合p1|c和p2|c描述分别描述冷感觉区域的低温-低湿和低温-高湿的关键方向的边界，如图4所示，实心点表示热感觉数据样本点，星号表示冷感觉数据样本点，热感觉边界可以用p1|h∩p2|h描述，冷感觉区域边界可以用p1|c∩p2|c描述。在此基础上利用支持向量机算法(svm)可以获取边界参数的估计，即对人员环境冷热偏好区域进行量化表达。当人员进入某个区域时，视频设备或门禁系统能够获取该人员的身份信息和使用权限。同时，人员的冷热环境偏好参数也由云平台下发至区域控制器，进而自主调节空调以满足用户的舒适需求。同样，照明系统也可以进行类似的智能决策过程，此处不再赘述。整个过程中，既有区域内环境控制局部调节，又有全局下各子系统的协同控制。
本发明所涉及的扁平化智能楼宇控制系统提供了一种基于数据挖掘的个性化智能服务，即利用分类器算法学习用户的行为偏好，针对不同用户需求在云平台部署个性化的智能策略，然后利用区域控制器实现跨系统间数据联动和定制服务。
综上所述，本发明具有扁平化分布的机电设备组成感知层、分布式存储与计算的云平台构成网络层、面向人员的个性化智能服务的应用层，能够实现建筑系统信息互通、数据互通和业务互通，同时系统具有高度的开放性、可扩展性和生态性。
在本发明的又一实施例中，所述区域控制器，还用于在接收到用户设定的指令后，结合机电设备采集的当前物理环境参数形成局部控制指令，根据所述局部控制指令控制相关的机电设备，以调节相应区域内的物理环境参数，形成控制和数据的局部闭环。
在本发明实施例中，所述云平台，还用于接收每一区域控制器上传的对应区域空间内各个用户的用户信息，建立用户信息和用户身份标识之间的映射关系。
进一步的，所述云平台，还用于接收每一区域控制器上传的对应区域空间内用户的使用状态信息，建立所述用户身份标识与所述用户的使用状态信息之间的映射关系，从而方便提取与用户相关的各种信息，建立数据模型，或者进行应用开发。
在本发明实施例中，为了解决不同平台的不同设备或平台使用时的兼容性的问题，所述云平台预先为每一区域空间设置有标准数据集，所述标准数据集包括区域空间信息、控制器属性信息、用户信息、物理环境参数信息和机电设备信息；所述云平台将区域控制器上传的用户的使用状态信息以标准数据集的形式进行存储。
在具体的应用中，云平台202提供丰富的物联网网关接口，能够将所有区域控制器201的数据传输并存储于云平台的数据库中。在云平台的数据库中对汇集数据的规范进行统一和标准化，即形成标准数据集，所述标准数据集可以包括区域控制器属性、区域人员信息、区域物理环境参数、区域设备信息和其他备注信息等。图5为本发明实施例所涉及的一种办公场所的扁平化智能楼宇控制系统的结构示意图，其中包括：某楼宇301，房间302，房间302内的区域控制器201，安防设备304，空调设备305，照明设备2014，消防设备307，新风设备308，用户306，移动终端303，云平台202。在图5所述的系统中，标准数据集设计为{“区域控制器空间属性＝某楼宇a座11层房间302”，“用户＝1”，“温度＝25℃”，“相对湿度＝50％”，“照度＝150lux”,“co2＝800ppm”,“pm2.5＝70”,“co2＝800”,“空调状态＝开”，“新风机状态＝开”，“照明灯＝开”，“报警状态＝正常”，“…”}；同时，云平台202开放标准的api接口，能够为建筑领域应用服务提供基础设施服务iaas、平台设施服务paas和数据设施服务daas。
在本发明实施例中，云平台能够打破空间限制，沉淀标准数据集，同时利用分布式并行计算来提高信息处理能力，基于云平台的系统，可以根据人员需求可以进行应用平台开发，并通过大数据分析和人工智能等技术提供个性化的智能服务。
在本发明的一个具体的实施例中，某用户在其办公区域内不断调节空调使其满足自己热舒适需求，区域控制相应的按照其指令进行调节并记录其行为。云平台通过统计分析该用户调节温度的时间、设定值和室内温湿度值等历史数据，学习出用户的舒适偏好温度区间。以后用户进入大楼内任意区域时，该区域的视频系统能够识别用户身份并上传云端,云平台会根据用户温度偏好发送智能决策给该区域控制器，区域控制器自动调节温度至用户喜好范围内，为其提供个性化的智能服务，即完成整个系统内全局的数据闭环。
在本发明的这一实施例中，机电设备203是按照空间分布进行部署，每个空间配有区域控制器201，整体系统呈现出扁平化的分布。同时，传输数据所需的数据集进行了规范和统一，这为设备的即插即用提供了数据支撑。图4区域内空调原控制系统协议是厂商私有的，只能够满足本垂直子系统的温度控制。然而，难以实现各子系统的联动控制，如视频系统与空调系统联动实现人走空调关的功能。在传统的系统智能化改造中，需要对空调系统的控制器进行替换，现场配置改动涉及到整个垂直系统，包括底层设备驱动、现场控制器、网络控制器及上位机等，同时，布线也需要进行相应的改动。配置工作量大，布线复杂，难以实现设备的即插即用，扩展性极差。而对于图5的系统，只需要将设备驱动连接区域控制器，无需全局配置。同时因为数据集的标准化，云平台也会自动识别区域控制器信息，实现即插即用。整个过程中，设备配置和布线仅限于区域内，而且接口和数据的标准化能够为自动配置提供了可能。
本发明不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的网关、代理服务器、系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。