一种无线物联网智能楼宇管理控制系统的制作方法

1.本发明属于楼宇智能管理技术领域，具体涉及一种无线物联网智能楼宇管理控制系统。


背景技术：

2.对楼宇建筑里的机电设备进行管理和控制的系统，一般称作楼宇设备管理系统或者楼宇自控系统，当前楼宇自控系统的主流技术，主要还是使用传统现场控制器有线连接被控机电设备的输入/输出点，以及通过有线方式连接现场传感器(温度/湿度/压力/co2等等)，然后进行相应的控制及管理。从而构成一个封闭，独立的管理及控制系统。目前市场上主流的楼宇自控系统，主要分为以下两种架构：一种是以美国某品牌为代表的三层架构：即传感器(被控设备)
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现场控制器—网络控制引擎，最后通过tcp/ip传输到人机界面终端，实现人机交互及管理控制。另外一种是以德国某品牌为代表的两层架构：即传感器(被控设备)
‑‑
现场控制器，最后通过tcp/ip传输到人机界面终端，实现人机交互及管理控制。
3.以上两种架构类型虽然各有特色，但在其架构中，所有现场控制器与被控设备(传感器)之间以及现场控制器与现场控制器(网络控制引擎)之间均采用有线传输。并且需要在本地部署安装中央服务器，对楼宇自控系统进行统一设置、管理。这种架构对设备安装提出较高的要求以及拉长了整个系统的实施周期；对改造类项目不仅拉长了系统的实施周期，甚至在某些情况下无法完成相应功能的配置。同时对运维人员的也提出了更高的技术要求。


技术实现要素：

4.针对以上弊端，结合当前主流前沿技术，本发明旨在寻求一种更轻便，可以快捷部署，更适宜运维人员管理需求的无线物联网智能楼宇管理控制系统，以解决上述技术问题。
5.本发明提供了一种无线物联网智能楼宇管理控制系统，包括边缘控制器、云平台管理系统、现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组、现场无线传感器、现场智能无线断路器、分体空调无线控制器、中央空调无线温控器、无线远传电表、无线远传水表；所述边缘控制器通过有线和/或无线方式与所述现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组、现场无线传感器、现场智能无线断路器、分体空调无线控制器、中央空调无线温控器、无线远传电表、无线远传水表连接；所述边缘控制器和所述云平台管理系统连接。
6.作为一种优选的技术方案，所述边缘控制器包括主控模块，继电器模块，ota模块，rs485模块,远程通讯模块，lan网络模块，4g通讯模块，时钟模块，通用输入量采集模块，开关量输入采集模块，开关量输出控制模块，可配置输出控制模块，模拟量输出控制模块。
7.作为一种优选的技术方案，所述云平台管理系统包括机电设备状态监测系统、报警系统、分析模块、运营服务控制中心、客户端系统、存储系统。
8.作为一种优选的技术方案，所述现场无线输入/输出控制模块包括8di模块、4di/
2do模块、3ai/3ao模块。
9.作为一种优选的技术方案，所述现场无线协议转换模块连接现场传统的有线通讯方式设备。
10.作为一种优选的技术方案，所述现场远程i/o无线传输模组，包括发射模块和接收模块。
11.作为一种优选的技术方案，所述现场无线传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、二氧化碳感应器中的一种或多种。
12.作为一种优选的技术方案，所述现场智能无线断路器与被控机电设备的供电回路连接。
13.作为一种优选的技术方案，所述分体空调无线控制器连接分体空调，所述中央空调无线温控器连接中央空调。
14.作为一种优选的技术方案，设置有现场供电模块，所述现场供电模块连接所述边缘控制器、现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组。
15.有益效果：
16.(1)本发明提供了一种无线物联网智能楼宇管理控制系统，使用无线物联网技术对楼宇建筑物内的机电设备如电梯、空调、门禁、消防设备、光照系统等进行远程控制。
17.(2)通过边缘控制器和不同机电设备的连接，对所有机电设备采集或产生的信息进行收集，通过后台云平台管理系统对边缘控制器收集到的信息进行分析、整理、储存和呈现。实时监测各个机电设备的工作状态及能耗并结合环境监测数据进行调节；对相关数据进行整理和分析，从而判断机电设备是否存在某些故障，同时判断建筑物本身是否存在某些问题、抑或是建筑内管理模式能否进行改进；对机电设备的数据进行存储，建立设备日志；将所有的信息集中展示，方便运维人员对楼宇建筑物内每一件设备都有实时清晰的了解。
18.(3)边缘控制器与传感器及现场io模块之间通过无线传输，减少现场线缆敷设，使系统部署轻量化，快速化，且不受其他施工专业进度影响。
19.(4)针对不同的服务对象，本发明提供的一种无线物联网智能楼宇管理控制系统可采取saas及paas模式，选择更加多样化。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明提供的一种无线物联网智能楼宇管理控制系统的系统架构图；
22.图2是所述边缘控制器的工作流程图；
23.图3是实施例1中提供的一种无线物联网智能楼宇管理控制系统的系统架构图。
具体实施方式
24.结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。
25.当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
26.本发明提供了一种无线物联网智能楼宇管理控制系统，包括边缘控制器、云平台管理系统、现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组、现场无线传感器、现场智能无线断路器、分体空调无线控制器、中央空调无线温控器、无线远传电表、无线远传水表；所述边缘控制器通过有线和/或无线方式与所述现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组、现场无线传感器、现场智能无线断路器、分体空调无线控制器、中央空调无线温控器、无线远传电表、无线远传水表连接；所述边缘控制器和所述云平台管理系统连接。
27.在一些优选的实施方案中，所述边缘控制器包括主控模块，继电器模块，ota模块，rs485模块,远程通讯模块，lan网络模块，4g通讯模块，时钟模块，通用输入量采集模块，开关量输入采集模块，开关量输出控制模块，可配置输出控制模块，模拟量输出控制模块。
28.主要用于接收所述现场无线传感器、所述现场无线输入/输出控制模块的信息，内置应用程序，可对现场被控设备进行相应逻辑动作控制以及pid调节；更优选的，所述边缘控制器本身包含以下输入/输出点：8ui/6bi/2bo/4co/2ao，这些输入/输出点可以参与现场被控设备的输入/输出点的信号采集及控制；更优选的，所述边缘控制器可以通过有线/无线传输(lan/4g/5g/wifi)将现场被控设备收集信息上传至云端；更优选的，该部分信息传输到所述云平台管理系统进行存储，分析，展示作用。更优选的，所述边缘控制器可以通过有线/无线收集所述智能无线断路器、分体空调无线控制器、中央空调无线温控器、现场远程i/o无线传输模组、无线远传电表、无线远传水表的信息，并将该部分信息上传至云端。
29.在一些优选的实施方案中，所述云平台管理系统包括机电设备状态监测系统、报警系统、分析模块、运营服务控制中心、客户端系统、存储系统。
30.所述机电设备状态监测系统通过bim建模，录入项目的机电设备相关信息，打造一个数字化、可视化、一体化系统信息管理平台，实现运行维护的信息化，实现项目机电设备的快速定位、虚拟巡检、地图显示。
31.所述报警系统通过可靠性分析及大数据分析技术，实时直观地获悉机电设备的运行状态，系统智能化分析判断、主动优化机电设备运行策略，系统自动进行异常报警、自动准备/创建/下发工单(定时维保、巡检等)、主动计划物料准备和备品备件管理，自动协调任务推送到客户的pc端或移动端，现场人员根据工单现场检修、运行维护以及问题信息反馈，闭环工单。
32.所述分析模块通过大数据分析提供各类报表，包含能耗分析图表、能耗对比图表、异常分析图表、资产管理报表、备品备件库分析图表、维修工单报表等。
33.所述运营服务总控制中心提供以下功能：
34.(1)优化设施运行及保养策略：为每个项目的机电设备设置最优运行参数和逻辑，
同时制定科学经济的保养计划，可协助完成；
35.(2)故障报警判断及预判：专家通过监控每个服务项目的机电设备设施的状态和数据，诊断设备；
36.(3)远程指挥故障恢复：直播连线现场，对接现场问题；
37.(4)提供知识平台库：专家们根据专业知识和经验积累，编制问题库及解决策略，作为智能化故障分析及决策筛选的重要依据；
38.(5)提供合理化改造和优化建议：根据客户系统运行状况，为其提供必要的技术升级优化和设备改造、能耗节省建议。
39.所述客户端系统提供pc浏览器和手机移动设备的多种访问方式，支持chrome、ie、android、ios等多种pc环境浏览及手机平台的支持。
40.所述存储系统采用mysql8.0的关系型数据库；使用临时表存储引擎作为临时表，实时记录设备的状态以及故障信息，提供设备状态的订阅查询、发送命令控制指令。
41.所述云平台管理系统接收所述边缘控制器收集的被控设备各项数据(回风温度，设定温度，运行模式，故障状态等等)，并直观、图形化的在软件平台上进行展示。更优选的，可以在云平台管理系统进行被控设备的各项设定(温度，开关机，模式，水阀开度调节等)操作；更优选的，可以在云平台管理系统对被控设备的控制动作及控制逻辑进行相应的策略操作(定时开关机/根据室外环境设定运行模式，根据天气情况进行温度设定)；更优选的，结合能耗统计功能，所述云平台管理系统可以实现对被控设备各项数据的统计，历史数据趋势展示；更优选的，所述云平台管理系统可以实现对被控设备运行时间统计，运行状态统计；更优选的，所述云平台管理系统可以实现对设备故障的实时统计和定位分析；更优选的，所述云平台管理系统可以实现对设备定时维保的短信通知与提醒，以及对维保公司的评估等。
42.更优选的，所述云平台管理系统具有以下特性：
43.所述云平台管理系统与所述边缘控制器设备通过mqtt标准的物联网协议进行相互通信，终端采集无线发射模块采用lorawan协议与边缘控制器进行对接。边缘控制器负责对设备数据进行分析计算处理，上行对接云平台系统，下行对终端设备的控制管理。
44.所述云平台管理系统前段采用hbuilder开发+渐进式vue框架结构，后端采用java驱动，结合mysql数据库存储；用springcloud全家桶，并同时对其基础组件做了高度的封装；集成sentinel从流量控制、熔断降级、系统负载等多个维度保护服务的稳定性；注册中心、配置中心选型nacos，为工程瘦身的同时加强各模块之间的联动；使用nginx进行反向代理，极简封装了多租户底层，用更少的代码换来拓展性更强的saas多租户系统；实现了多终端认证系统，可控制子系统的token权限互相隔离；通过netty集群与网关硬件等同通过私有协议进行实时交互；rabbitmq消息队列作为中间件进行流量削峰；通过websocket通过与前端页面建立长链接实现实时的硬件设备实时状态的反馈。
45.所述云平台管理系统采用多层访问架构：可以允许用户设多个工作站，任何时间、任何地点、对系统实现远程管理和控制。可以让网络上被授权的客户机通过浏览器监视查询设备的工作状态、维修记录、能耗分析等统计和报表数据等。
46.在一些优选的实施方案中，所述现场无线输入/输出控制模块包括8di模块、4di/2do模块、3ai/3ao模块。更优选的，所述现场无线输入/输出控制模块与被控设备的输入/输
出点进行有线连接，采集被控设备的状态(如数字量信号的打开或闭合、模拟量信号的电压和/或电流值)，并使用物联网技术将采集到的的信息无线传输给所述边缘控制器；更优选的，该部分信息用来参与现场被控设备的逻辑联动，pid调节等控制操作；更优选的，所述现场i/o模块可以通过无线信号接收边缘控制器的控制指令(如数字量信号的打开与闭合，模拟量信号的电压和/或电流值)；更优选的，该部分指令用来对现场被控设备的开启/关闭，开度调节等进行控制操作。
47.在一些优选的实施方案中，所述现场无线协议转换模块连接现场传统的有线通讯方式设备。在系统应用现场，可能会存在一些采用传统通讯方式(如rs485等)的设备，为了增加系统的适配性，降低改造系统的成本，在这里设置所述现场无线协议转换模块，将从有线通讯方式设备采集到的信息转换成无线信号并传输给边缘控制器。
48.在一些优选的实施方案中，所述现场远程i/o无线传输模组，包括发射模块和接收模块。所述发射模块主要用于接收现场被控设备数字量的状态，使用无线传输技术，将该部分信息发送给所述接收模块；更优选的，所述接收模块将该部分编译为模拟量输出，使用电压/电流的传统变送方式将信息传达给第三方控制设备；更优选的，第三方控制设备经过解码，解析出内置相应数字量的状态(开启/闭合)；更优选的，该部分信息可供第三方控制设备正常使用。
49.在一些优选的实施方案中，所述现场无线传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、二氧化碳感应器中的一种或多种。所述现场无线传感器是一种采用电池供电的现场微量信息监测设备，并使用物联网技术将采集到的的信息无线传输给所述边缘控制器(网关)；更优选的，该部分信息用来参与现场被控设备的逻辑联动，pid调节等控制操作；更优选的，该部分信息用于云平台进行存储，分析，展示作用。
50.在一些优选的实施方案中，所述现场智能无线断路器与被控机电设备的供电回路连接。所述现场智能无线断路器控制机电设备的供电回路通断；更优选的，所述现场智能无线断路器采集环境信息并传输相应指令给被控电路；更优选的，所述现场智能无线断路器将上述信息上传所述边缘控制器；更优选的，所述现场智能无线断路器接收所述边缘控制器的指令并传输给受控电路。
51.在一些优选的实施方案中，所述分体空调无线控制器连接分体空调，所述中央空调无线温控器连接中央空调。所述分体空调无线控制器主要用于采集相应分体空调信息(状态、设定温度、电量等)，接收并传输相应指令(启停、温度调节等)给被控设备(分体空调)；更优选的，所述分体空调无线控制器可通过无线传输，将信号传输至所述现场边缘控制器，更优选的，该部分信息将上传至云端。
52.更优选的，所述中央空调无线温控器采集相应信息(现场温度、设定温度等)，接收并传输相应指令(末端风机高中低速调节、冷热水阀开关、温度调节等)给被控设备(中央空调)；更优选的，所述现场中央空调温控器可通过无线传输，将信号传输至所述边缘控制器，更优选的，该部分信息将上传至云端。
53.在一些优选的实施方案中，设置有现场供电模块，所述现场供电模块连接所述边缘控制器、现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组。所述现场供电模块将现场输入常用电源(220v ac 50hz)，经整流、变压后，转换为直流低压电源(24v dc)，以供所述现场供电模块连接所述边缘控制器、现场无线输入/输出控制
模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组使用。更优选的，所述现场供电模块同时提供一组交流低压电源(24v ac 50hz)，以供现场被控设备(水阀/风阀等)使用。
54.在一些优选的实施方式中，所述无线远传电表采集电表的相应信息(电压，电流，频率，有功功率，无功功率等)；更优选的，该部分信息将上传所述边缘控制器；进一步的，该部分信息将上传至云端。
55.在一些优选的实施方式中，所述无线远传水表采集水表的真实读数，更优选的，所述现场远传水表可通过无线传输，将信号传输至所述边缘控制器；进一步的，该部分信息将上传至云端。
56.实施例
57.以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
58.在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
59.根据图3提供的一种无线物联网智能楼宇管理控制系统，包括边缘控制器、云平台管理系统、现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组、现场无线传感器、现场智能无线断路器、分体空调无线控制器、中央空调无线温控器、无线远传电表、无线远传水表；所述边缘控制器通过有线和/或无线方式与所述现场无线输入/输出控制模块、现场无线协议转换模块、现场远程i/o无线传输模组、现场无线传感器、现场智能无线断路器、分体空调无线控制器、中央空调无线温控器、无线远传电表、无线远传水表连接；所述边缘控制器和所述云平台管理系统连接。
60.所述现场无线输入/输出控制模块为iom
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8di物联网数据采集装置，所述无线传感器包括ahu回风温度检测装置和ahu回风湿度检测装置。
61.所述云平台管理系统，用于接受所述边缘控制器收集的被控设备各项数据(ahu回风温度，ahu回风湿度，ahu新风温度，ahu新风湿度，ahu送风温度，ahu送风湿度，水阀开度，变频器频率，ahu运行状态，ahu手自动状态，ahu故障状态，等等)，并直观、图形化的在软件平台上进行展示。在云平台管理系统进行被控设备的各项设定(温度，开关机，模式，水阀开度调节等)操作；所述云平台管理系统对被控设备的控制动作及控制逻辑进行相应的策略操作(定时开关机/根据室外环境设定运行模式，根据天气情况进行温度设定)；结合能耗统计功能，所述云平台管理系统实现对被控设备各项数据的统计，历史数据趋势展示；所述云平台管理系统实现对被控设备运行时间统计，运行状态统计；所述云平台管理系统实现对设备故障的实时统计和定位分析；所述云平台管理系统实现对设备定时维保的短信通知与提醒，以及对维保公司的评估。
62.所述云平台管理系统，经由所述边缘控制器通过ahu回风温度检测装置和ahu回风湿度检测装置收集的ahu送风温度，ahu送风湿度；所述云平台管理系统经由所述边缘控制器通过iom
‑
8di物联网数据采集装置收集的设备状态(集水井高液位，集水井低液位，1#潜污泵运行状态，1#潜污泵故障状态，2#潜污泵运行状态，2#潜污泵故障状态)；所述云平台管理系统经由所述边缘控制器通过所述智能无线断路器收集的设备信息(照明回路的通断状态，电压/电流的实时信息)；所述云平台管理系统经由所述边缘控制器通过所述无线分体空调控制器收集的分体空调的状态(温度，模式，摆风)；所述云平台管理系统经由所述边缘
控制器通过所述无线中央空调温控器收集的风机盘管的信息(水阀状态，风速，模式)；所述云平台管理系统，经由所述边缘控制器通过所述无线远传电表收集的电路信息(电压，电流，频率)；所述云平台管理系统经由所述边缘控制器通过所述无线远传电表收集的水表信息(水表实时读数)；
63.所述边缘控制器，用于被控设备各项数据(ahu回风温度，ahu回风湿度，ahu新风温度，ahu新风湿度，ahu送风温度，ahu送风湿度，水阀开度，变频器频率，ahu运行状态，ahu手自动状态，ahu故障状态，等等)的收集，并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；
64.所述边缘控制器通过ahu回风温度检测装置和ahu回风湿度检测装置收集的ahu送风温度，ahu送风湿度；并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；所述边缘控制器通过所述iom
‑
8di物联网数据采集装置收集的设备状态(集水井高液位，集水井低液位，1#潜污泵运行状态，1#潜污泵故障状态，2#潜污泵运行状态，2#潜污泵故障状态)并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；所述边缘控制器通过所述智能无线断路器收集的设备信息(照明回路的通断状态，电压/电流的实时信息)；并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；所述边缘控制器通过所述无线分体空调控制器收集的分体空调的状态(温度，模式，摆风)并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；进一步的，所述边缘控制器通过所述无线中央空调温控器收集的风机盘管的信息(水阀状态，风速，模式)；并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；所述边缘控制器通过所述无线远传电表收集的电路信息(电压，电流，频率)；并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；所述边缘控制器通过所述无线远传电表收集的水表信息(水表实时读数)；并将该部分数据通过lan和或4g上传至所述云平台管理系统；
65.所述边缘控制器，通过内置可编程程序，根据各种外部(设备运行状态，温湿度检测，水阀开度)信息及内部(来自所述云平台管理系统的各种指令)信息，经过内部计算及逻辑判断，输出相应信号去控制被控设备(ahu风机的启停，水阀开度调节，风阀开度调节)的各项动作；
66.所述无线传感器，包括ahu回风温度检测装置和ahu回风湿度检测装置，用于检测现场微量信息(ahu回风温度、ahu回风湿度)，并经内部程序编程处理后，经无线传输，将相关信息传输至所述边缘控制器，用作进一步处理使用；
67.所述现场无线输入/输出控制模块，为iom
‑
8di物联网数据采集装置，用于通过有线连接相关设备的电路，收集所连接的设备状态(集水井高液位，集水井低液位，1#潜污泵运行状态，1#潜污泵故障状态，2#潜污泵运行状态，2#潜污泵故障状态)，经内部程序编程处理后，经无线传输，将相关信息传输至所述边缘控制器，用作进一步处理使用；
68.所述智能无线断路器，用于通过有线连接相关设备的电路，收集所连接的设备状态收集的设备信息(照明回路的通断状态，电压/电流的实时信息)；进一步的，经内部程序编程处理后，经无线传输，将相关信息传输至所述边缘控制器，用作进一步处理使用；
69.所述无线分体空调控制器，用于收集连接的分体空调的状态(温度，模式，摆风)，经内部程序编程处理后，经无线传输，将相关信息传输至所述边缘控制器，用作进一步处理使用；所述无线分体空调控制器接受来自所述边缘控制器的各项指令；所述无线分体空调
控制器按照内置程序进行对所连接的分体空调进行对应的控制操作；
70.所述无线中央空调温控器，用于收集所连接风机盘管的状态(温度，模式，风速)，经内部程序编程处理后，经无线传输，将相关信息传输至所述边缘控制器，用作进一步处理使用。所述无线中央空调温控器接受来自所述边缘控制器的各项指令；无线中央空调温控器按照内置程序进行对所连接的风机盘管进行对应的控制操作；
71.所述无线远传电表，用过通过连接相应电路和/或通过外置ct，收集所连电路各项信息(电压，电流，频率)；收集所连接的设备状态收集的设备信息(电压，电流，频率)；经内部程序编程处理后，经无线传输，将相关信息传输至所述边缘控制器，用作进一步处理使用；
72.所述无线远传电表，用于收集所对应的水表信息(水表实时读数)；进一步的，收集所连接的水表的状态(水表度数)；进一步的，经内部程序编程处理后，经无线传输，将相关信息传输至所述边缘控制器，用作进一步处理使用。
73.最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。