一种智能楼宇立体化控制系统及方法与流程

本发明属于信息技术领域，尤其涉及一种智能楼宇立体化控制系统及方法。

背景技术：

智能楼宇是对建筑物进行楼宇自动化、安防自动化、消防自动化和能耗管理自动化等的管理，在传统建筑物管理的基础上发展而来，随着城市化规模的不断推进，大型楼宇数量的不断增多，智能楼宇越来越成为一种楼宇管理的重要手段。

现有的智能楼宇解决方案中，大多采用“小型传感器+网络+总控制器”的模式，信息的管理和决策均由总控制器进行，是一种自上而下的粗放式控制系统，无法根据楼宇的外部环境或微小的突发状况做出及时反应。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种智能楼宇立体化控制系统及方法，采用立体化的控制结构，形成一种自下而上的多方位楼宇控制系统，解决了智能楼宇应对突发状况不及时的问题。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种智能楼宇立体化控制系统，包括传感触发模块、传感处理模块、自组网模块、自动化处理模块和中央处理模块；其中，

传感触发模块：与传感处理模块相连接，采用极低功耗和微型化的特定传感器硬件设计，包括人体入座感知技术、适度温度感应技术、超低功耗组网等关键技术，保证对楼宇中每个角落的触发感知。面向通用设备和传感器的硬件平台，可支持220V强电、并且具备长期安全应用的能力，对外的数据接口包括0-10v、4-20mA、RS232/485、CAN总线、GPIO等。

传感处理模块：按3-5m直径的圆形范围将整个楼宇分为多个处理域T_i(i>0)，每个处理域配备一个域处理器，其功能为接收处理域内触发传感器得到的信息、快速处理信息及和中央处理器进行通信；

自组网模块：各处理域通过基于准确时间同步的时分技术，组成全网精准同步的网状网络，数据包能通过其它域控制器进行数据转发和接力式传递，各个域处理器在低功耗的睡眠期间能够定时唤醒，从而实现在线时的快速数据传递及无线网络的通信，整个网络的建立和维护过程均自主完成。另外，网关技术在支持ZigBee技术的基础上，同时支持以太网技术、Wi-Fi技术以及3G、4G等移动通信技术。组网完成后可以方便地进行域处理器之间以及域处理器与中央处理器之间的数据交互。

自动化处理模块：域处理器完成传感信息的快速判断后(或由中央处理器完成并下达域处理器)，由域处理器对楼内自动处理装置进行参数修改等相关操作。自动处理装置包括调节器、调节阀等对楼宇内部光暗、温度、湿度等进行调节的部件。

中央处理模块：当各域处理器面对复杂的传感信息短时间内无法得到处理方案时，域处理器将传感信息发送中央处理器，中央处理器根据历史数据判断楼宇某一区域的实时状态，并将处理数据发送回对应域处理器，该域处理器根据处理数据进行自动化管理，并缓存该处理方案，当面对相同或相似的传感信息时进行快速处理。

更进一步的，所述的域处理器配置很低，仅负责对各传感信息进行简单快速的处理和与中央处理器及各传感器进行数据交换。

本发明所述的智能楼宇立体化控制系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)、放置智能楼宇相关设施、形成处理域并配置各设施参数；

101、在楼宇各房间、角落布置触发传感器；采用极低功耗和微型化的特定传感器硬件设计，包括人体入座感知技术、温湿度感应技术、超低功耗组网等关键技术，保证对楼宇中每个角落的感知。

102、楼宇自动化装置改造；

使用调节器和调节阀一些相关装置，将楼宇内部的灯光、窗帘和消防阀这些相关的控制设备改装为自动化装置；

103、形成处理域，并配置域处理器

以3-5m为直径将楼宇分为多个处理域，处理域间有重叠的部分，保证楼宇无死角；每个处理域配备1个域处理器进行域内触发传感数据的收集、简单处理以及对外数据交换；

104、配置域处理器对自动化装置的控制参数

根据各域内不同的自动化装置参数，配置域处理器的参数，以保证域处理器对域内各自动化装置的精准控制；

(2)、各域处理器和中央处理器构建自组网络

各个处理域通过基于准确时钟同步的时分技术，组成全网精准同步的网状网络，数据包能通过其它域处理器进行数据转发和接力式传递，各个域处理器在低功耗的睡眠期间能够定时唤醒，从而实现在线时的快速数据传递及无线网络的通信；整个网络的建立和维护过程均自主完成。另外，网关技术在支持ZigBee技术的基础上，同时支持以太网技术、Wi-Fi技术以及3G、4G等移动通信技术。

(3)、域处理器接收并处理域内触发传感器的信息，得到处理数据

301、由各域内多个触发传感器感应光暗、湿度、温度这些相关参数，并发送给域处理器，域处理器处理某一传感信息时，首先将自身计时器T_i(t)置于0并持续计时；

302、域处理器将参数进行简单处理；对于较为简单的传感信息，域处理器可以在极短时间内做出分级等处理方案。

303、若域处理器在时间m内无法做出简单处理判断，此时域处理器将传感数据发送给中央处理器进行诊断，由中央处理器得到处理方案并下发域处理器，当发生需要进行跨域处理的情形时，由中央处理器协调，相关域处理器配合处理；

304、域处理器的学习机制：域处理器得到中央处理器的处理方案后将该方案写入自身缓存中，当得到的触发传感器信息与此次处理过程的传感信息相同或相似时，能够以在极短时间内做出处理；

(4)、域处理器对自动化装置的控制

域处理器得到处理方案后，根据设定的自动化装置参数对相应自动化装置进行控制，实现楼宇的自动化实时控制。

本发明的有益效果为：

(1)通过立体化的域处理器与中央处理器，实现对楼宇各个位置的实时掌控；

(2)通过对楼宇控制装置的改造及信息的实时处理，实现楼宇的自动化控制；

(3)域处理器的自主学习功能，使得该系统应用时间越长，其对楼宇控制反应时间越短。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。

本例中对大楼A运用本发明的立体化控制系统，针对大楼A的结构最复杂的B层进行说明(其余楼层步骤相似)，B层办公室配有烟雾报警器、空气加湿器等设施。

本发明提出的智能楼宇立体化控制方法，如图2所示，其在实例中按如下步骤：

1、放置智能楼宇相关设施、形成处理域并配置各设施参数

101、在楼宇各房间、角落布置触发传感器

采用极低功耗和微型化的特定传感器硬件设计，包括人体入座感知技术、温湿度感应技术、超低功耗组网等关键技术，保证对楼宇中每个角落的感知。

102、楼宇自动化装置改造

使用调节器、调节阀等装置，将楼宇内部的灯光、窗帘、消防阀等控制设备改装为自动化装置。

103、形成处理域，并配置域处理器

以3-5m为直径将楼宇分为多个处理域，可以有重叠的部分，保证楼宇无死角。每个处理域配备1个域处理器进行域内触发传感数据的收集、简单处理以及对外数据交换。

104、配置域处理器对自动化装置的控制参数

根据各域内不同的自动化装置参数，配置域处理器的参数，以保证域处理器对域内各自动化装置的精准控制。

2、各域处理器和中央处理器构建自组网络

各个处理域通过基于准确时钟同步的时分技术，组成全网精准同步的网状网络，数据包能通过其它域处理器进行数据转发和接力式传递，各个域处理器在低功耗的睡眠期间能够定时唤醒，从而实现在线时的快速数据传递及无线网络的通信，整个网络的建立和维护过程均自主完成。另外，网关技术在支持ZigBee技术的基础上，同时支持以太网技术、Wi-Fi技术以及3G、4G等移动通信技术。

3、域处理器接收并处理域内触发传感器的信息，得到处理数据

301、由各域内多个触发传感器感应光暗、湿度、温度等参数，并发送给域处理器。域处理器处理某一传感信息时，首先将自身计时器T_i(t)置于0并持续计时。

302、域处理器将参数进行简单处理。对于较为简单的传感信息，域处理器可以在极短时间内做出分级等处理方案。如室内光线强度分为三级，当光强在150－1000Lux时设为正常状态，低于150Lux或高于1000Lux为较弱光或强光状态，域处理器可以根据分级控制室内灯光或窗帘的自动化装置进行调节。

303、若域处理器在时间m＝5s内无法做出简单处理判断，此时域处理器将传感数据发送给中央处理器进行诊断，由中央处理器得到处理方案并下发域处理器。如当室内光线强度远高于1000Lux时，域处理器无法根据简单分级判断为强光状态，所以将该传感信息发送给中央处理器，中央处理器根据历史数据比对做出更为恰当的判断，并将处理信息发送给域处理器，由域处理器控制灯光或窗帘自动化装置进行处理。当发生需要进行跨域处理的情形时，由中央处理器协调，相关域处理器配合处理。

304、域处理器的学习机制。域处理器得到中央处理器的处理方案后将该方案写入自身缓存中，当得到的触发传感器信息与此次处理过程的传感信息相同或相似时，可以在极短时间内做出处理。

4、域处理器对自动化装置的控制

域处理器在收到中央处理器的控制数据后，根据设定的自动化装置参数对相应自动化装置进行控制，实现楼宇的自动化实时控制。

本发明提出的智能楼宇立体化控制系统，如图1所示，在实例中应用如下：

1、传感触发模块：采用极低功耗和微型化的特定传感器硬件设计，包括人体入座感知技术、适度温度感应技术、超低功耗组网等关键技术，保证对楼宇中每个角落的触发感知。面向通用设备和传感器的硬件平台，可支持220V强电、并且具备长期安全应用的能力，对外的数据接口包括0-10v、4-20mA、RS232/485、CAN总线、GPIO等。

2、传感处理模块：按3-5m直径的圆形范围将整个楼宇分为多个处理域T_i(i>0)，每个处理域设置一个域处理器，用以处理域内多个触发传感器所接收到的信息。此域处理器配置很低，仅负责对各传感信息进行初步处理和与中央处理器及各传感器的数据交换。实例中域处理器采用PowerPC处理器。

3、自组网模块：各个处理域通过基于准确时间同步的时分技术，组成全网精准同步的网状网络，数据包能通过其它域控制器进行数据转发和接力式传递，各个域处理器在低功耗的睡眠期间能够定时唤醒，从而实现在线时的快速数据传递及无线网络的通信，整个网络的建立和维护过程均自主完成。另外，网关技术在支持ZigBee技术的基础上，同时支持以太网技术、Wi-Fi技术以及3G、4G等移动通信技术。组网完成后可以方便地进行域处理器T_i之间以及域处理器T_i与中央处理器T之间的数据交互。

4、自动化处理模块：域处理器完成传感信息的快速判断后(或由中央处理器完成并下达域处理器)，由域处理器对楼内自动处理装置进行参数修改等相关操作。自动处理装置包括调节器、调节阀等对楼宇内部光暗、温度、湿度等进行调节的部件。

5、中央处理模块：当各域处理器面对复杂的传感信息短时间内无法得到处理方案时，域处理器将传感信息发送中央处理器T，中央处理器根据历史数据判断楼宇某一区域的实时状态，并将处理数据发送回对应域处理器，该域处理器根据处理数据进行自动化管理，并缓存该处理方案，当面对相同或相似的传感信息时进行快速处理。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。