智慧楼宇物联网项目建设实施方案.docx
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智慧楼宇物联网项目建设实施方案
智慧楼宇物联网
项目建设实施方案
1.项目背景和需求
1.1.概述
1.2.项目背景
1.3.智慧楼宇物联网建设项目需求
1.3.1.楼宇电子信息企业的孵化需要一张CLAA物联网
如上所述,目前楼宇电子信息、软件开发、自动化设备企业数量占比已超8成。
而物联网正是全球电子信息创业的下一个风口,根据全球权威资讯机构报告,到2021年全球物联网连接数将超过160亿,将带来数万亿计的产业规模,而目前基于非授权频段的开放的LoRa技术则是低功耗物联网中的最大阵营,由中兴通讯等单位共同发起的中国LoRa应用联盟(ChinaLoRaApplicationAlliance)下面简称CLAA,建立了一个标准而开放的技术架构,CLAAOPENSTACK为众多的电子信息创业者提供了更加便捷的应用开发平台。
因此建设一张可靠的CLAA物联网,作为网络基础设施。
让楼宇企业和创业者基于CLAA网络开发各种物联网应用和传感终端产品。
可以吸引更多的楼宇创业者参与到物联网创业的大潮流中,提升创业企业的技术规格,提高整个楼宇企业的竞争力,并吸引到更多的创业企业入驻。
同时,可基于CLAA的基础网络,在楼宇内形成物联网企业生态链,吸引中国LoRa应用联盟企业入驻楼宇,提升楼宇租金水平。
智慧楼宇作为5A级写字楼的综合智慧楼宇,已经建设了部分楼宇设备自动化系统、安防系统自动化系统、车牌识别道闸系统、火灾自动报警和消防联动控制系统等“半智慧系统”,但同时也还有一些需要完善的地方:
1.3.2.需要物业的集中式管理平台
各个系统独立运行,由各个专业部门分别管理,无法实现有效的互通和联动,同时无法给楼宇领导一个整体的呈现,楼宇领导只能通过召集各部门开会才能非实时地了解楼宇运行的情况,造成“被动式管理”和“汇报式管理”。
无法及时准确得到第一手关键信息,实现“主动式管理”和关键问题的及时处理。
1.3.3.远程无线抄表需求
智慧楼宇(含8栋)一共1300个水表,131个水表目前还是人工抄表方式实现数据采集,每个月要至少5个员工耗费3天来从事抄表工作,每年单抄表的人工成本就将近40万元,加上漏水漏电,电业局错抄多抄,每年的管理成本将多达百万。
因此,亟需一套稳定的无线抄表系统来取代人工,并实时根据表计数据的变化来及时排查漏水漏电和错抄情况,降低管理成本。
1.3.4.路灯无线控制需求
楼宇内数千盏路灯和公共照明目前都是使用集中式开关统一管理,需要专门的人员对开关进行操作,同时路灯还是使用的日光灯,能耗大,无法进行亮度调节。
照成能耗和人工的大量浪费。
因此需要一套智能灯控系统,可帮助管理人员在手机端和PC端远程监测路灯状态,同时实现远程或定时自动开关,
1.3.5.无线停车场管理需求
楼宇停车场目前已经有车牌识别系统和道闸系统,但具体的车位数量和车位使用率无法准确统计。
随着大量人员车辆的出入,逐渐也出现了停车管理难的隐患。
停车位完全由人工管理,效率低成本高,有限的停车位在遇到车辆进出高峰期时,人工管理手段将显得捉襟见肘。
车主驾车无法准确掌握停车场空余车位信息、也无法准确找到停车位,导致很多车主随意将车辆停在公共道路旁造成拥堵;遇到高峰时期车辆在找车位排队的过程中加剧了道路拥堵和尾气排放。
主管部门因无法准确掌握停车位的使用情况,所以无法及时调度车辆,更无法从停车场的车位使用历史数据中发掘出宝贵经验从而制订改进管理措施。
需要配置一套车位检测地磁传感器来进行精细化管理
1.3.6.空调远程控制需求
目前公共区域有分体式空调31台、配电房和各办公室有20台左右的立式空调,都无法进行远程无线监控运行状态及开关控制,而在整个楼宇的日常能耗占比中,通常空调能耗高达65%,照明等电力设备能耗占了25%,在日常工作中存在着下班人走后空调和电灯依然开启、白天无人区域空调电灯开启、空调温度过低、专人巡查管理成本高等问题。
智慧楼宇一直致力于打造节能低碳生态楼宇。
需要部署一套CLAA空调控制系统,来科学、高效率、低成本的进行能耗管理,精确掌握用电情况,降低能源浪费。
1.3.7.消防管理需求
楼宇在各个区域、配电房和机房,配置了动力、环境、配电、空调、消防、安防等子系统,一旦各子系统设备出现故障或发生火灾等,将造成不可估量的经济损失和社会影响,目前楼宇监控室内已经部署了火灾联动报警系统,但只有在监控室内的值班人员才能发现和处理,如果值班人员打瞌睡或脱岗,火灾将得不到及时处理。
因此可布置一套CLAA烟感系统,管理人员可以随时随地通过手机监控火警情况,掌握实时及历史监测数据,防患于未然。
1.3.8.重要设备设施管理需求
目前楼宇内的中央空调、电梯等重要设施的运行状态信息都是通过485总线传输到专业公司的管理系统,楼宇管理者基本无法获取这些重要设施的运行状态信息。
可部署一套485转CLAA控制系统,对这些重要设施的运行状态进行集中控制,对关键数据推送楼宇管理人员手机,及时掌握设备运行状况。
1.3.9.楼宇结构健康安全监测需求
智慧楼宇附近楼宇密集,同时住宅和写字楼下面皆是贯通的地下通道,可能造成楼体地基受力不均匀。
任何一栋楼的沉降或振动超标,皆可能造成整个楼宇建筑物的结构风险。
故可以在每栋楼宇布置一套CLAA沉降和振动监测系统,实时监测的同时,可积累楼宇结构健康状况的历史性数据,为工程维护和维修提供数字化的科学依据。
1.4.采用物联网技术做为解决手段的必要性
虽然智慧楼宇现有的信息化建设取得了快速的进步,但信息化手段主要偏重于通信网络设施和IT应用系统,如骨干光网络、语音通信系统、集群通信系统等。
但现有的技术手段还不具备成为城市“神经末梢”的低成本、高可靠性信息化能力。
因此,可适应楼宇强渗透、成本低、耗能低、自主可控的CLAA无线物联网技术,成为了提升楼宇管理水平、安全水平的不二选择。
基于以上原因,智慧楼宇计划建设一张能独立可控、深度覆盖、低功耗、低成本的无线物联网。
1.4.1.成熟物联网技术制式的选择分析
基于分布在智慧楼宇里“神经末梢”传感器数量多、位置分散、供电困难、网络覆盖广的现状,同时考虑到所建设的物联网在未来能够持续发展,需要采用一种技术成熟度高、产业链健全的物联网技术作为本项目的建设方案。
以下对目前市场上存在的多种技术手段进行分析,并找到最合适智慧楼宇的物联网技术制式。
无线通信技术经过多年发展,技术制式上有短距离通信技术(如WiFi、蓝牙、Zigbee),长距离通信技术(GSM/3G/4G),但都不是针对低成本低ARPU值的物联网需求所设计的,无法满足低成本、低功耗、广覆盖的的需求。
目前国际上真正意义的可商用城市级物联网技术统称LPWAN(低功耗广域物联网),分别有LoRa、NB-IoT、SIGFOX、RPMA四种技术制式。
LPWAN相比于传统的无线通信技术,主要优点在于信号覆盖好、传感器耗电低。
下图是几种无线技术的分析对比图,从中可见,LPWAN是最适合城市级物联网建设需求的。
LPWAN是城市级广域物联网技术
ZigBee是局域物联网技术
3G/4G/5G是城市级宽带网络技术
WiFi是局域网无线宽带技术
LPWAN是城市级物联网技术,覆盖范围最大,功耗最低,费用最低,包括主流的LoRa、NBIoT等。
ZigBee是家庭物联网技术,覆盖小、功耗小、价格高
3G/4G/5G是运营商城市级技术,带宽高、功耗大、覆盖好、造价极高。
适用于人与人、人与物通信。
WiFi是局域网无线宽带技术,带宽高,覆盖小,造价低。
适用于人与人、人与物通信。
而在LPWAN中的四种技术制式LoRa、NB-IoT、SIGFOX、RPMA里,在国内商用成熟度、产业链健全度、建设成本、技术成熟度等几个方面,LoRa技术是目前最适合智慧楼宇物联网建设的技术,下图是四种LPWAN技术制式的多维度分析对比表:
可见,LoRa技术在传感器功耗、成本、商用成熟度上都优于其他几种技术制式。
除此以外,据业内数据统计,以中兴通讯等通讯业著名单位发起的中国LoRa应用联盟,打造的LoRa产业链生态圈已有企业1000多家,覆盖网络设备制造、芯片制造、传感器终端制造、行业解决方案提供、咨询规划等上下游众多知名企业。
在智慧楼宇物联网建设运营中,健全的产业生态可帮助智慧楼宇物联网形成良性持续发展,在今后项目的采购、建设、运营、维护等环节,能得到充分的技术保障。
2.智慧楼宇CLAA物联网建设方案
2.1.设计原则
实用性原则:
本系统须完全满足相关国家及行业标准,同时考虑未来发展需求。
稳定性原则:
本系统选用的设备自身须具备高稳定性、高安全性。
易用性原则:
本项目应用系统须采用全中文、图形化软件平台实现整个系统监控管理与维护。
采用稳定易用的硬件和软件,降低对管理人员进行专业知识的培训费用,节省日常频繁地维护费用。
先进性原则:
本项目选用的物联网技术在技术标准、网络结构、监测设备、系统应用、系统管理、系统性能等各个方面须采用目前主流的商用先进技术。
可以适应未来物联网的发展和演进,提供的设备和系统是先进成熟的。
兼容性原则:
本项目选用的技术须具备良好的开放性和兼容性,能够与符合技术标准的多厂商传感器终端、应用系统兼容。
低成本原则:
本项目选用的技术须具备轻量级低成本的特点。
采用非授权频段组网以降低专用无线频段租赁维护费用。
高安全原则:
本项目建设需要以安全为建设根本,在物联网终端、网关、核心网、应用系统间的数据传输需要经过专业的数字加密。
2.2.项目系统网络设计
CLAA无线窄带物联网设计:
整个智慧楼宇无线物联网网络部分的设计,采用标准CLAA技术,使用中国非授权无线频段470MHz~510MHz共40MHz频段进行组网,降低使用成本的同时增强网络覆盖效果。
可选择2种方式:
1、使用已有LORA物联网运营商腾讯的网关采集数据,按终端点数向腾讯支付网络服务费;2、自行采购并部署3台CLAA网关(其中1台用以地上覆盖,1台用于地下室覆盖,1台用以补盲覆盖),实现对大厦的无缝覆盖,通过提高网关安装高度的方式扩大网关的无线覆盖范围,实现对网关所属陆地区域的无线覆盖,实际的网关安装位置可通过实地踏勘、网络信号测试后做最终确定。
为保证网络覆盖效果,根据业内设计规划经验,无线信号需要在覆盖区域内达到不低于-142dBm的信号强度。
同时为了项目建成后便于维护管理,网关设备应具备远程维护升级、就近可利用手机WiFi或蓝牙连接维护的能力。
宽带视觉物联网设计:
基于物业现有视频摄像头采集的图像,包括环境、人脸、人群、行为分析,对于现有摄像头未能监控到的重点区域,增加高清摄像头,与窄带物联网采集到的信息进行联动,对窄带物联网的报警信息进行验证。
同时利用腾讯云智能图像服务,对可疑人员预警,异常人员聚集,垃圾满溢,火警,异常环境变化进行智能分析确认,减少误报漏报。
具体实施:
1、将现有视频监控系统接入大厦物联网平台,部署腾讯云智能图像服务软件,同时在国际中心一楼大厅各入口,咖啡厅,和建筑物四角增加高清摄像头10台,其余41层标准楼层各增加部署2台高清摄像头,共计92台。
最终实现宽窄一体,分层监测,互为验证的的楼宇物联网系统。
物联网无线频段规划:
无线网关与传感器终端的数据收发采用非授权频段,在此频段上可能会遇到无线干扰,因此频段规划上需要网关和终端具备470M~510MHz宽频段上的适应能力,网关可同时工作在470M~510MHz内的多个子频段上,而终端也可在当前工作频段遇到干扰时调频到其他子频段进行数据收发。
应用系统设计:
应用系统做为用户日常使用频率最高的工具,需要具备良好的易用性、实用性。
在设计上应体现以人为本,以提升政府精细化服务水平、提升智能化管理能力为目标。
结合第一章中所描述的各应用子系统,建设一套集可视化监测数据图表、能耗管
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- 智慧 楼宇 联网 项目 建设 实施方案