CN110855743B - 基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，监控部分涉及的子系统包括中央空调系统、新风系统、防排烟系统、排污系统、生活水系统、电梯系统、照明系统、安防系统、消防系统、能源管理系统等。智能计算部分包括边缘计算模块、雾计算模块和云计算模块。云端发布基于云平台发布智能计算结果，供用户选择使用。本发明将单个楼宇多目标多维度诉求整合，利用物联网和互联网技术进行数据收集和传输，实现数据互联互通，进行局部优化控制，同时系统将不同楼宇原始数据上传到云端；云端对多个智慧楼宇原始数据进行管理并进行云计算，实现知识获取，并将发现的知识通过云平台进行发布，对各楼宇的控制提供指导，从而实现对楼宇智慧运维管理。

Description

基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统

所属技术领域

本发明涉及一种智慧楼宇运维系统，尤其涉及一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，属于智慧楼宇与智能计算领域。

背景技术

国内大量公共建筑、宾馆、医院、写字楼等的关键设备基本实现了自动化控制，一些甚至实施了楼宇智能化。为了实现楼宇中的中央空调远程监控，专利CN108444056A提出了一种基于云平台的智能化中央空调监控系统及其监控方法。为了收集楼宇的基础数据，CN106203784A提出了一种基于BIM的智慧楼宇系统及其管理方法；专利CN206563980U提出了智慧楼宇综合管理平台。为了实现对暖通空调系统的运维管理，专利CN109086895A提出了一种用于暖通空调系统的运维管理系统及方法。上述专利从楼宇的业务管理、自动控制、数据采集和设备运维等不同角度分别提出了智能楼宇的局部解决方案，但是这些管理方法和控制系统只是对楼宇的单一目标提出解决方案，单个楼宇设备中的数据不能实现互联互通和协调控制，导致顾此失彼，不能同时满足单个楼宇多目标多诉求的现实需求。对于多个楼宇的之间的运行原始数据的统一收集和管理更是望尘莫及。基于此，如何应用当今的新技术和新方法，实现一种满足单楼宇多目标多维度诉求的智慧楼宇远程运维、多楼宇运行原始数据的收集和管理、进行数据挖掘和知识发现，进而知识共享的需求成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决当下智慧楼宇建设中的多目标多维度诉求、数据挖掘、知识共享等问题，从而提出一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统。其中系统的多目标包括舒适性、运行节能、易于操作、易于维护、系统响应的高效性等。多维度主要表现在舒适度衡量、系统节能控制、系统远端运行状态监测、设备故障诊断与自恢复、管控实时化、可视化、单栋楼宇与楼宇群间的数据共享、数据挖掘等方面。通过对现场各系统设备以及工艺状态的数据采集，经由智能计算模块进行数据处理，达到子系统局部优化和楼宇整体优化相结合的运行效果，从而在满足上述智慧楼宇的多目标多维度诉求的同时，保障楼宇中各子系统设备的互联互通、协调运行。

为了达到上述目标，系统利用物联网(IoT)和互联网技术相结合的方式进行数据收集和传输，对不同的数据进行分类分层管理，满足现场运行系统的实时监测与控制、运转设备的故障诊断与预测、云平台的数据管理、数据挖掘和知识发现，从而实现对楼宇的智慧管理和有效的远程运维管理。

本发明的目的，将通过下述技术方案予以实现：

一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，包括硬件网络和软件两个部分。其中硬件网络由智能末端设备、网络传输设备和应用决策平台设备组成，为整个系统的运行提供支撑平台。软件由监控系统、智能计算系统和云端发布系统三个部分组成。其特征在于监控系统实现对楼宇设备的实时监控与数据采集,为智能计算提供原始数据来源；智能计算系统对监控系统采集的原始数据进行分类处理及优化计算，所获得的结果反馈至监控系统实现对楼宇设备的智能控制，同时将原始数据上传到云端；云端发布系统则是对多个智慧楼宇的海量原始数据进行管理并且进行云计算，实现知识获取，并将发现的知识通过云平台进行发布，达到知识共享的目的。其中，

监控系统负责对楼宇设备系统进行数据采集和实时控制，以及对楼宇单元设备及运行系统进行健康状况评估；

智能计算系统负责数据处理和优化计算，智能计算系统包括分层次的三个计算模块，即边缘计算模块、雾计算模块和云计算模块；

云端发布系统是基于对多个智慧楼宇运行产生的原始数据进行收集，进行海量数据的管理，并进行数据挖掘，获取知识，进行发布，供用户选择使用。

优选本发明基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，监控系统采集各系统的相应参数，对中央空调系统、供暖系统、新风系统、防排烟系统、排污系统、生活水系统、电梯系统、照明系统、安防系统、消防系统、能源管理系统进行信息监测；监控系统完成数据采集和实时控制，相应的采集参数包括：温度、湿度、压力、流量、频率、振幅、电量、水量、电流、电压、二氧化碳浓度。

优选监控系统的现场控制器包括PLC控制柜、DDC控制柜、阀门控制柜、新风系统控制柜。

优选监控系统的无线或者有线传输网络和相关设备，包括现场总线控制网络、IoT网络、因特网络、路由器、集线器。

优选监控系统的现场控制用工控机，实时采集系统运行的工艺数据和故障诊断数据，并现场保存，同时按照预设时段上传相关数据包至数据云平台。

优选边缘计算模块，根据现场相关设备的运行状况以及系统的运行参数，通过边缘计算，快速评判设备的健康状况和系统运行参数与目标参数的偏离度，及时故障报警和预警，对运行参数实时纠偏，若偏离值超出设定阈值，则自动处理，并将处理结果通过网络传输给远程监控系统或者移动终端设备。

优选雾计算模块，放在包括IoT设备的局域网里面，网络内的IoT网关，将多种来源的信息收集到网关里，实现对局域网内的各运行系统进行优化计算，智能群控，并将雾计算后的结果，在局域网内将目标控制数据发送回需要该数据的设备。

优选云计算模块，将不同楼宇的运行参数在设定的时间周期内自动上传到云端数据库，在云平台上实现多楼宇设备的互联互通；同时在云平台上开发多功能的数据挖掘引擎，在预设的时刻启动工作，将数据挖掘的结果和获取的知识通过APP或者WEB的形式展示给终端客户，达到利用大数据、服务多用户的目的。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.与传统的智慧楼宇系统相比，本发明智慧楼宇远程运维系统不仅具有传统智慧楼宇系统的局部控制与管理功能，而且从系统层面对各分散的系统进行集成整合，实现楼宇系统的互联互通，使其成为一个完备的系统，有利于数据的收集与传输，也便于系统的协调和管理，为系统的智能计算创造了条件。

2.本发明智慧楼宇远程运维系统所具有的智能计算系统，在不同层面分别采用边缘计算、雾计算和云计算，实现对单元设备、局部系统和整个系统的智能控制。

3.布置在云平台上的云计算，能够实现不同区域、不同楼宇的数据统一管理和数据挖掘，通过智能计算和深度学习，进行知识获取，从而指导其所辖各子系统的控制和管理。

附图说明

图1为基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统的系统架构图

图2为基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统的硬件布置图

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，包括软件和硬件网络两个部分。其中软件由监控系统、智能计算系统和云端发布系统三个部分组成；硬件网络由智能末端设备、网络传输设备和应用决策平台设备组成。

如图1所示，本发明一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，软件包括监控系统、智能计算系统和云端发布系统三个部分。

监控系统负责对楼宇设备系统进行数据采集和实时控制，以及对楼宇设备系统进行健康状况评估。监控系统对中央空调系统、供暖系统、新风系统、防排烟系统、排污系统、生活水系统、电梯系统、照明系统、安防系统、消防系统、能源管理系统进行信息监测；监控系统完成数据采集和实时控制，相应的采集参数包括：温度、湿度、压力、流量、频率、振幅、电量、水量、电流、电压、二氧化碳浓度；采用的传感器包括有线传感器和无线传感器，采用温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器、振幅传感器、二氧化碳浓度传感器；监控系统的现场控制器包括：PLC控制柜、DDC控制柜、阀门控制柜、新风系统控制柜；涉及的传输网络和相关设备包括现场总线控制网络、IoT网络、因特网络、路由器、集线器，以及现场工控机。

智能计算系统负责现场的实时管控、区域的优化群控和宏观的基于云端数据挖掘的智慧控制，智能计算系统包括分层次的三个计算模块，即边缘计算模块、雾计算模块和云计算模块，具体包括：

1.边缘计算：如图1中的标识1所示，基于现场总线的数据采集与优化控制算法，在控制功能模块中实现，保证控制的实时性，同时对单元设备和功能系统进行快速状态评判并对其进行局部优化。基于智能算法，实现对设备的故障诊断与寿命预测，对其健康状况进行评估。

2.雾计算：如图1中的标识2所示，置于楼宇局域网的控制设备内，通过网络内通讯设备或IoT网关，将多种来源的信息收集到工业计算机，工业计算机实现对局域网内的各运行系统进行优化计算，智能群控，根据楼宇内所包含的多个单元设备的运行状态，智能协调各机组的负荷，均衡运行各个机组并实现节能，同时将雾计算后的结果在局域网内将目标控制数据发送回需要该数据的设备。以楼宇为单位，实现整个楼宇系统的智能群控。在保障楼宇环境舒适性的前提下，使其耗能最少。同时智能调整系统运行目标参数，达到优化系统资源配置，实现健康运行。当整个群控系统出现异常工况而不能自适应调整时，自动反馈给系统操作人员。

3.云计算：如图1中的标识3所示，将不同楼宇的关键运行参数在设定的时间周期内自动上传到云端数据库，在云平台上实现多楼宇设备的互联互通；同时在云平台上开发多功能的数据挖掘引擎，在预设的周期内启动引擎，实现对同类设备的故障类别、发生周期、故障特性进行提取；对同类系统的运行参数、目标参数和优化控制策略进行分析，得到单台设备或者单个系统所不能得到的知识，从而将这些知识通过云平台进行发布，达到指导设备和系统运维的目的。

云端发布，如图1中的标识4所示，主要用于展示云平台的数据挖掘结果。当云平台的智能挖掘引擎对海量数据进行挖掘后，获得对于不同种设备的分类评估，对其健康状况、检修周期、故障特性提取以及获取的剩余寿命进行发布，同时对不同系统的运行参数、优化策略以及群控方法和目标进行挖掘，获得同类系统关键运行参数的统计学规律，并将这些挖掘的知识和专家领域知识通过手机APP或者电脑终端设备以WEB的形式展示给终端客户，客户根据自己的需要来选择使用，从而达到利用大数据、服务多用户的目的。

如图2所示，本发明一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，硬件网络为整个系统的运行提供支撑平台。如图2中的智能末端设备标识5主要包括不同楼宇中的单元机电设备、局部智能传感器网络、局部传输设备以及各种传感器。负责对单元设备的智能控制、数据采集和传输。如图2中的传输网络标识6主要包括路由器、交换器和网线，负责对不同楼宇中的数据进行传输，实现互联互通。如图2中的应用决策平台设备标识7则由功能不同的 PC机或者服务器组成，实现智能运算和决策指导，通过传输网络上传至云端服务器，供用户使用。

上面结合附图对本发明实例进行了说明，但本发明不限于上述实例，还可以根据本发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合用于本发明具有基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统的结构和构造原理，都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，主要解决楼宇中的机电设备系统的远程运行控制和远程维护两个部分，其目的是对楼宇中机电设备当前运行的实时数据进行采集并通过包含有智能算法的边缘计算、雾计算和云计算实时优化控制设备的运行，保障系统高效稳定运行，同时，通过对设备的智能诊断，完成对设备的远程维护功能；具体包括硬件网络 和软件两个部分；其中硬件网络由智能末端设备、网络传输设备和应用决策平台设备组成，为整个系统的运行提供支撑平台；软件由监控系统、智能计算系统和云端发布系统三个部分组成；其特征在于监控系统实现对楼宇设备的实时监控与数据采集,就地控制设备的闭环运行，并且为智能计算系统提供原始数据来源；智能计算系统对监控系统采集的原始数据采用边缘计算和雾计算进行分类处理及优化计算，所获得的结果反馈至本地监控系统实现对楼宇设备的智能控制，同时将原始数据上传到云端；云端发布系统则是对多个智慧楼宇的原始数据进行管理并且进行云计算，借助数据挖掘引擎，利用大数据的智能算法获得同类型设备的健康运行参数、同类系统的优化目标控制参数，并将所发现的知识通过云平台进行发布；其中，

监控系统负责对楼宇设备系统进行数据采集和就地实时控制，以及对楼宇单元设备及运行系统进行健康状况评估，并且为智能计算系统提供原始数据来源；

智能计算系统负责数据处理和优化计算，智能计算系统包括分层次的三个计算模块，即边缘计算模块、雾计算模块和云计算模块，其中边缘计算模块和雾计算模块所获得的结果反馈至本地监控系统实现对楼宇设备的智能控制，云计算模块借助数据挖掘引擎，利用大数据的智能算法获得同类型设备的健康运行参数、同类系统的优化目标控制参数，并将所发现的知识通过云平台进行发布，供入网设备使用；

云端发布系统是基于对多个智慧楼宇运行产生的原始数据进行收集，进行海量数据的管理，并进行数据挖掘，获取知识，进行发布，供用户选择使用。

2.根据权利要求1所述基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，硬件网络 由智能末端设备、网络传输设备和应用决策平台设备组成，为整个系统的运行提供支撑平台；其特征在于：

硬件网络平台包括不同楼宇中的单元机电设备、局部智能传感器网络、局部传输设备以及各种传感器；负责对单元设备的智能控制、数据采集和传输；传输网络主要包括路由器、交换器和网线等，负责对不同楼宇中的数据进行传输；应用决策平台设备则由功能不同的PC机或者服务器组成。

3.根据权利要求1所述基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，监控系统对中央空调系统、供暖系统、新风系统、防排烟系统、排污系统、生活水系统、电梯系统、照明系统、安防系统、消防系统、能源管理系统进行监控；其特征在于：

监控系统完成数据采集和实时控制，相应的采集参数包括：温度、湿度、压力、流量、频率、振幅、电量、水量、电流、电压、二氧化碳浓度。

4.根据权利要求1所述基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，边缘计算模块根据现场单元设备和功能系统的相关运行参数进行边缘计算，快速评判设备的健康状况和运行状况，对运行过程中的参数偏离及时纠偏，若超出设定阈值，则自动处理，并将处理结果通过网络 传输给远程监控系统或者移动终端设备，对故障设备或者不健康运行的设备则进行紧急处理或者反馈给设备维护人员。

5.根据权利要求1所述基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，雾计算模块包括单栋楼宇的多机组设备，它们分布在同一个局域网内，通过收集多机组的运行参数进行雾计算，协调各机组的目标参数设置并将相关的结果反馈给所属系统，智能调整各机组的目标参数，进行优化控制，实现楼宇设备的智能群控；对出现系统运行参数偏离目标达到设定阈值的情况，则智能纠偏或者反馈给现场操作人员。

6.根据权利要求1所述基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，云计算模块包括将不同楼宇的运行参数在设定的时间周期内自动上传到云端数据库，在云平台上收集多栋楼宇设备运行的原始数据；同时在云平台上运行多功能的数据挖掘引擎系统，通过智能算法，获得同类型设备的健康运行参数、同类系统的优化目标控制参数，并将相关结果通过用户接口界面发布，供相关终端用户使用。

7.根据权利要求1所述基于数据云平台的智慧楼宇远程运维系统，云端发布部分包括APP客户端和Web客户端，用于对云端数据挖掘的结果进行发布，供相关终端用户使用。

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