楼宇自控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及楼宇自动化控制技术领域，具体涉及一种楼宇自控系统及其控制方法。

背景技术

楼宇自控系统是智能建筑的重要组成部分，它涉及到建筑物内部多个设备与系统，从我国楼宇自控系统建设和应用的现状来看，我国智能建筑发展仍处于初始阶段，与国外相比，其应用水平相当低，系统的控制性能还没有得到优化，各系统接口处的系统还没有实现自动化操作，一些偏远地区，甚至还没有实现楼宇自控系统的接通。目前，我国智能建筑工程大部分选择了国外的楼宇化自动化控制品牌，我国自主研发的相关系统存在一定的硬件缺陷，楼宇自控系统对于建筑物内部的自动控制存在盲区，不能够实现对所有运行设备的监控与检测，其检测手段存在不足现象，在进行控制管理中无法消除这些因素的影响，无法达到全面性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够集中统一地控制楼宇状态的楼宇自控系统及其控制方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：楼宇自控系统及其控制方法，包括若干操作元件，每个所述操作元件配设有动作执行机构，所述操作元件连接有配置单元，所述配置单元连接有数据存储单元；

还包括用于给系统供电的供电单元；

用于负责进行系统内部信息通信的通信单元。

所述操作元件包括移动接收终端及移动接收终端连接的若干传感器，所述动作执行机构包括楼宇中实现具体功能的电子设备，楼宇中各类所述电子设备连接传感器。操作元件用于收集楼宇各类电子设备终端的有关信息，如电子设备终端的运行电压、电流、环境及健康状态等。

所述传感器包括照度传感器、温湿度传感器、色温传感器、压力传感器、氧传感器等等。传感器采集相关数据信息发送至移动接收终端，移动接收终端收集数据信息后发送至配置单元进行分析后，向移动接收终端反馈有关决策指令，通过动作执行机构执行相应指令，数据信息存储至数据存储单元中进行存储。

所述数据存储单元包括至少一个本地服务器或web服务器。

所述通信单元包括由各类无线传输模块网络，具体包括通信服务模块、存储服务模块及应用服务模块；

所述通信服务模块用于为各移动接收终端及配置单元等通信、接收或发送数据信息；

所述存储服务模块用于保存各个楼宇电子设备状态数据信息及配置单元的决策指令信息，如照明累积时间、累积功耗、环境温湿度、氧浓度、噪声控制等；

所述应用服务模块直接面向该系统的操作员或管理人员，用于提供各电子设备运行方案的处理、分析及下达等。

所述电子设备包括空调系统、新风系统、热泵系统、冷冻系统、排水系统、给水系统、送风系统、排风系统、电梯系统、照明系统、家电系统和各类现场DDC控制器等。

一种楼宇自控系统控制方法，包括以下步骤：

步骤1：采集有关信息发送至配置单元；

步骤2：配置单元接收运行信息后，根据数据类型进行自动识别存储，通过信息处理后形成决策指令发送至移动终端接收模块；

步骤3：移动终端接收模块接收决策指令配合传感器对动作执行机构进行指令控制；

步骤4：动作执行机构执行决策指令后，将执行结果通过移动终端接收模块反馈至配置单元。

所述步骤1中操作元件采集楼宇各类电子设备的运行电压、电流、环境、健康状态等信息。

所述步骤2中，配置单元接收采集的信息计算楼宇的电能消耗、设备健康状态等数据，配置单元接收的采集信息发送至数据存储单元，通过通信单元发送至web服务器或本地服务器，服务器接收信息后，根据数据类型进行自动识别、存储。

所述电能消耗w的计算公式为w＝pt，p是功率，t是用电时间；

设备健康状态计算步骤如下：

2-1：获取设备预设标准判别参数，给出单元内各电子设备当前运行状态监测情况；

2-2：计算单元设备健康状态，获得各系统的健康状态集合JF1；

2-3：获取系统设备健康状态的综合数据值；

2-4：进行健康状态判断；

当系统设备健康状态的综合数据值ZH或系统健康状态JF低于阈值时，系统设备红色健康预警，跳至步骤2-6，否则系统设备正常；

当系统健康状态JF连续下降次数累计超过3次时，系统设备橙色健康预警，跳至步骤2-6，否则系统设备正常；

当系统健康状态JF单次递减量超过2时，系统设备橙色健康预警，跳至步骤2-6，否则系统设备正常；

2-5：按设备健康状态循环检测频率1Hz跳至步骤2-1继续执行；

2-6：人工确认报警判定并进行复位至第一步中继续执行监测。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明主要应用在各类智慧楼宇建筑区域，本发明的楼宇自控系统及其控制方法，可集中统一地控制楼宇的状态，实现对楼宇运行异常时的自动报警功能。

2、实现可满足非电子专业人员，实施对楼宇自控系统的各类运行状态的分析、控制和检修操作，相应的过程都会被记录在本地或web服务器中，便于后续专业人员的参考；

3、本发明的实现可集中统一地控制楼宇各类电子设备的运行状态，节省人力成本，提高工作效率。

4、本发明的实现可方便各类楼宇电子设备终端的连接，支持增加或减少部件操作的便捷性，各终端设备的安装或拆卸状态信息都会被实时获取并自动保存，并发送至系统配置单元进行决策分析，可根据不同功能要求实现不同终端设备的自由组合，提高楼宇自控系统的灵活性。

5、本发明的实现可对楼宇各类电子设备终端运行异常时自动报警，做到无死角监控，节省人力成本，异常问题可被实时发现和修正，提高了楼宇管理的效率。

附图说明

图1是实施例3的楼宇自控系统示意图。

图2是实施例4的楼宇自控系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1

楼宇自控系统包括若干操作元件，每个操作元件配设有动作执行机构，操作元件连接有配置单元，配置单元连接有数据存储单元；

还包括用于给系统供电的供电单元；本实施例设置供电单元由市电供电，同时自己带有电池从而可以在没有市电的情况下工作。

用于负责进行系统内部信息通信的通信单元。

操作元件包括移动接收终端及移动接收终端连接的若干传感器，动作执行机构包括楼宇中实现具体功能的电子设备，楼宇中各类电子设备连接传感器。操作元件用于收集楼宇各类电子设备终端的有关信息，如电子设备终端的运行电压、电流、环境及健康状态等。

传感器包括照度传感器、温湿度传感器、色温传感器、压力传感器、氧传感器等等。传感器采集相关数据信息发送至移动接收终端，移动接收终端收集数据信息后发送至配置单元进行分析后，向移动接收终端反馈有关决策指令，通过动作执行机构执行相应指令，数据信息存储至数据存储单元中进行存储。

数据存储单元包括至少一个本地服务器或web服务器。

通信单元包括由各类无线传输模块网络，具体包括通信服务模块、存储服务模块及应用服务模块；

通信服务模块用于为各移动接收终端及配置单元等通信、接收或发送数据信息；

存储服务模块用于保存各个楼宇电子设备状态数据信息及配置单元的决策指令信息，如照明累积时间、累积功耗、环境温湿度、氧浓度、噪声控制等；

应用服务模块直接面向该系统的操作员或管理人员，用于提供各电子设备运行方案的处理、分析及下达等。

电子设备包括空调系统、新风系统、热泵系统、冷冻系统、排水系统、给水系统、送风系统、排风系统、电梯系统、照明系统、家电系统和各类现场DDC控制器等。

实施例2

一种楼宇自控系统控制方法，包括以下步骤：

步骤1：采集有关信息发送至配置单元；

步骤2：配置单元接收运行信息后，根据数据类型进行自动识别存储，通过信息处理后形成决策指令发送至移动终端接收模块；

步骤3：移动终端接收模块接收决策指令配合传感器对动作执行机构进行指令控制；

步骤4：动作执行机构执行决策指令后，将执行结果通过移动终端接收模块反馈至配置单元。

步骤1中操作元件采集楼宇各类电子设备的运行电压、电流、环境、健康状态等信息。

步骤2中，配置单元接收采集的信息计算楼宇的电能消耗、设备健康状态等数据，配置单元接收的采集信息发送至数据存储单元，通过通信单元发送至web服务器或本地服务器，服务器接收信息后，根据数据类型进行自动识别、存储。

电能消耗w的计算公式为w＝pt，p是功率，t是用电时间；

设备健康状态可以作为指导优化电力供应的参考依据，减少电能消耗；有利于排查设备故障，延长设备使用寿命，提高电力供应的经济性；

统计值一般是一段时间内采样的平均值。

设备健康状态计算步骤如下：

以某智能楼宇1个单元设备运行状态数据分析进行说明。

单元内的设备包括空调系统、新风系统、热泵系统、冷却系统、排水系统、给水系统、送风系统、排风系统、电梯系统、照明系统、家电系统等，相应的运行状态判断组件为门阀系统、供电系统等。

门阀系统设备不失一般性，包括以下状态数据：门阀运行时间，门阀开启效率。

供电系统设备不失一般性，包括以下状态数据：供电开关异常状态识别。

门阀系统和供电系统在智能楼宇的某单元内，不止一套，不失一般性，可以设置系统数为3。

2-1：获取设备预设标准判别参数，给出单元内各电子设备当前运行状态监测情况；

假设预设判别参数表如下：

当前运行状态监测表如下：

2-2：计算单元设备健康状态，获得各系统的健康状态集合JF1；

设时间增量m＝1，系统MF表示门阀系统，其当前状态统计值MF11＝100；

系统MF的当前状态为最短时运行ZDS11；

同步第一步获取的标准判别参数，获得当前系统MF运行时间YX11步长统计值为10，当前系统开启效率步长BC11统计值为3；

系统MF当前状态监测出现最短时运行越限，则系统MF的当前健康状态MFJ11＝MF11-YX11＝100-10＝90；

同一时刻，系统MF当前状态监测出现最低开启效率越限，则系统MF的当前健康状态MFJ11＝MF11-BC11＝90-3＝87；

新的时间增量m＝m+1＝2；

系统GD表示供电系统，其当状态统计值GD12＝100；

系统GD的当前状态为停机TJ12状态；

同步第一步获取的标准判别参数，获得当前系统GD异常开关量YCK12步长统计值为7；

系统GD当前状态监测出现停机状态越限，则系统GD的当前健康状态GDJ12＝GDJ12-YCK12＝100-7＝93；

获得各系统的健康状态集合JF1＝{87,93}。

2-3：获取系统设备健康状态的综合数据值，

定义其它门阀系统的当前健康状态MFJ21＝90，MFJ31＝103，定义其它供电系统的当前健康状态GD22＝107，GD23＝86。

定义当前系统序号j＝1，获取系统总数XTZ1＝3；

获取第1套系统的健康状态集合JF1＝{87,93}；

第1套系统设备健康状态的综合数据值ZH1＝minF1＝87；

j＝j+1；

获取第2套系统的健康状态集合JF2＝{90,107}；

第2套系统设备健康状态的综合数据值ZH2＝minF2＝90；

j＝j+1；

获取第3套系统的健康状态集合JF2＝{103,86}；

第3套系统设备健康状态的综合数据值ZH3＝minF3＝86；

系统设备健康状态的综合数据值ZH＝{87,90,86}。

2-4：进行健康状态判断；

当系统设备健康状态的综合数据值ZH或系统健康状态JF低于阈值40时，系统设备红色健康预警，跳至步骤2-6，否则系统设备正常；

当系统健康状态JF连续下降次数累计超过3次时，系统设备橙色健康预警，跳至步骤2-6，否则系统设备正常；

当系统健康状态JF单次递减量超过2时，系统设备橙色健康预警，跳至步骤2-6，否则系统设备正常；

2-5：按设备健康状态循环检测频率1Hz跳至步骤2-1继续执行，实现设备健康状态的持续监测；

2-6：人工确认报警判定并进行复位至第一步中继续执行监测。

配置单元计算某一时刻获取的电能消耗信息和设备健康状态信息数据，设备健康状态超出异常阈值，相应的电能消耗数据在同一时间内也会偏离正常阈值。反之，亦是如此。如，电能消耗为0，则对应的供电设备健康状态为停机状态等。再如，某一时刻门阀系统的电能检测值为10°，而设备的标准能耗值为5°，对应的门阀设备健康状态检测门阀开启效率高，则反馈指令调整门阀开启的效率变低。根据判断结果进行相应动作执行机构的决策指令，从而能够实时监控各类电气设备的运行状态，节省电能消耗。

电能消耗超过常规指标，设备健康状态预警，电能消耗与设备健康状态协调判断，通过电能消耗找出异常设备，通过设备健康状态计算，反馈设备异常原因，并发送指令调整设备状态，同时监测电能消耗，验证调整目标是否到位。

实施例3

楼宇自控系统1包括：

参照图1，多个位于楼宇1内的传感器c3、c4、c5、c6等等，

多个位于楼宇1内的电子设备d8、d9、d10、d11等等，

一个移动终端接收设备y13。本地或web服务器f12.

系统结构拓扑为传感器/电子设备c3/d8、c4/d9、c5/d10、c6/d11，分配网关w21，网关w21上方设置有数据存储器s22、无线传输设备w23和数据采集设备p24。在此，能够分别在各个传感器/电子设备相互之间以及在传感器/电子设备和移动终端设备y13之间实现无线通信连接，x18表征无线通信信道,上述传感器/电子设备的关联逻辑功能，分别存储在数据存储器s22中，移动终端接收设备y13读取、更新上述信息并上传至配置单元的中央处理器。

实施例4

楼宇自控系统2包括：

参照图2，系统包括多个位于楼宇2内的传感器c3、c4、c5、c6等等；

多个位于楼宇2内的电子设备d8、d9、d10、d11等等，

本地或web服务器f15

数据存储器s16，

移动终端接收设备y13。

在本地或web服务器f15和另一侧电子设备之间的通信以x20表征的网络连接(如wifi或蓝牙)来进行，传感器c3、c4、c5、c6和电子设备d8、d9、d10、d11以x21表示的网关进行数据关联，本地或web服务器f15和移动终端接收设备y13之间的通信通过无线连接x18来进行，本地或web服务器f15配备有无线传输设备w17。

例如以下可被设置为楼宇自控系统1、2的电子设备终端8、9、10、11：

用于控制灯光的开关及其设备，

用于关闭/打开窗帘的开关及其设备，

用于调光的开关及其设备。

在操纵调光开关的情况下，实现所期望的灯光场景，这些开关及其设备可以任意方式彼此关联。

分别分配给电子设备d8或d9或d10或d11的传感器c3或c4或c5或c6，从而即使在数据存储器s16上没有这些关联的情况下，也可由所分配传感器执行对电子设备的期望影响(如接通、断开、调光)。在实际应用的楼宇自控系统1、2中，设置了多个另外的传感器/电子设备搭配组合。

移动终端接收设备y13(如手机、平板等)用于对楼宇自控系统1、2进行配置、编程、参数化和改变，并且可用于以所期望的方式和方法操作传感器c3、c4、c5、c6/电子设备d8、d9、d10、d11。本地或web服务器f15具有自动数据保护功能。

借助逻辑功能，传感器c3、c4、c5、c6和执行器d8、d9、d10、d11,若以“如果-那么-决定”的形式彼此相互关联。实施例的楼宇自控系统1、2将这些逻辑功能转移到传感器/电子设备或本地或web服务器12上，由此产生以下优点：

楼宇自控系统1、2的这些逻辑功能进行配置、参数化和改变可以借助移动终端接收设备y13来进行，从而不必由电子专业人员在现场对该编程设备进行编程。能够实现楼宇自控系统1、2的事件“传感器/电子设备”，在数据存储器s16或s 22上的自动记录，其具有随后分析和/或图形事件再现的可能性。如，当在具有数据存储器s16的能备份的本地或web服务器f15上存贮这些逻辑功能时，实现自动数据保护。通过本地或web服务器f15的互联网接入，能够可选地使基于互联网的信息并入到楼宇自控系统2的逻辑功能中，同样通过本地或web服务器f15的互联网接入，还在楼宇外部得到楼宇自控系统2的传感器信息的使用可能性。通过有互联网能力的设备(如手机、平板PC等)，得到对该楼宇的楼宇自控系统1、2的简单访问以及对其电子设备终端由其传感器和电子设备代表的简单操作。

由本发明楼宇自控系统1、2相关的优势工作能力：

在楼宇中安装传感器c3、c4、c5、c6和电子设备d8、d9、d10、d11，以及输入包括传感器c3、c4、c5、c6和执行器d8、d9、d10、d11之间的关联的逻辑功能不再必须强制性地由电子专业人员或唯一的专业公司来实施，而是可彼此无关地执行。这些逻辑关联、即包括这些传感器和电子设备彼此相互的关联的逻辑功能的建立，也可以由最终客户/房主自身进行。如可进行传感器和/或电子设备的改变安装，传感器和/或电子设备在之后的时刻才在逻辑上关联。

此外，可简单地以任意的传感器/电子设备组合来应用(“复制”)过去建立的逻辑功能。同样可能的是，为逻辑功能分配任意数量的传感器/电子设备。多个传感器和/或电子设备可结合成一组并且共同被远程控制。最后，逻辑功能本身可以任意级联。传感器c3、c4、c5、c6和执行器d8、d9、d10、d11的基本功能和包括这些设备之间的关联的逻辑功能不仅可供移动终端接收设备y13使用，而且可供传感器/电子设备使用，而且本地或web服务器f15使用，并因此可供网络使用。在网络故障和/或移动终端接收设备y13不存在的情况下，每个传感器c3、c4、c5、c6上的基本功能可供使用，这些基本功能随后由电子设备d8、d9、d10、d11直接执行。

本发明可实现对楼宇各类电子设备终端的统一控制、管理，可以对灯具实现单点及分组控制、实现楼宇运行信息的查询、统计等功能，楼宇各类电子设备终端按照中央处理器的决策指令运行，中央处理器实时获取楼宇各类电子设备终端的状态信息、消耗电量，楼宇各类电子设备终端集成有红外、微波、光感、压力、声音、气体等传感器功能。