CN115866001A - 一种建筑智能设备集成与协同控制系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能建筑领域，具体涉及一种建筑智能设备集成与协同控制系统及其构建方法，包括：边缘计算设备包括管理模块和主数据库，主数据库集合各管理模块对应数据库的数据存储与管理服务、以及边缘计算设备自身服务缓存数据；集成网关包括有线式集成网关和无线式集成网关；有线式集成网关包括有线上行接入模块、逻辑处理模块和有线下行接入模块；无线式集成网关包括无线上行接入模块、逻辑处理模块和无线下行接入模块；智能设包括感知控制设备和机电设备；边缘计算设备通过汇聚交换机、二级交换机连接集成网关，集成网关连接智能设备。

Description

一种建筑智能设备集成与协同控制系统及其构建方法

技术领域

本发明属于智能建筑领域，具体涉及一种建筑智能设备集成与协同控制系统及其构建方法。

背景技术

随着物联网、大数据、人工智能、云计算、数字孪生等新一代信息技术的发展，建筑已朝着具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的“智慧建筑”发展。传统建筑智能化工程，建筑智能设备多单独应用于建筑运行器件的后端、末端设备，现在多采用IBMS系统进行各分系统的集成，以实现建筑各专业的集成化运维管理、

但是，现有的IBMS系统多基于既有的5A系统上的系统集成，依靠各系统的自身能力，IBMS系统通过对各分系统数据采集并依据应用场景进行分析处理，进而下发指令至各分系统，实现建筑多专业、建筑后端到末端的协同，但其在实际使用过程中感知数据采集及指令下发的路径较长，产生延迟；同时当IBMS系统发生故障或宕机时，各分系统的协同控制失效；另在建筑智能系统总体集成方案技术选型时，难以在市面找到能够覆盖建筑后端和末端智能设备进行通用集成网关设备，若选用多套网关设备，会增加集成方案的造价。

发明内容

本发明在于提供一种建筑智能设备集成与协同控制系统及其构建方法，通过设采用通用性的模块化设计的集成网关，对智能设备进行专业化、标准化、精细化运行状态的采集与协同控制，便于实现建筑智能设备集成与协同控制系统的构建，同时集成网关的模块化功能管理，使得在实际应用过程中，能够依据实际应用场景进行成本效益可控性的模块调整，并增强后期使用中的部署改造、提高系统升级时的适应性。

一种建筑智能设备集成与协同控制系统，包括：

边缘计算设备，其包括管理模块和主数据库，主数据库用于集合各管理模块对应数据库的数据存储与管理服务、以及边缘计算设备自身服务缓存数据；

集成网关，其包括有线式集成网关和无线式集成网关；有线式集成网关包括有线上行接入模块、逻辑处理模块和有线下行接入模块；无线式集成网关包括无线上行接入模块、逻辑处理模块和无线下行接入模块；

智能设备，其包括感知控制设备和机电设备；

边缘计算设备通过汇聚交换机、二级交换机连接有线式集成网关或无线式集成网关，有线式集成网关、无线式集成网关分别连接智能设备。

将智能设备通过有线式下行接入模块或无线式下行接入模块连接集成网关，经逻辑处理模块处理后通过有线式上行接入模块或无线式上行接入模块输出，并经二级交换机、汇聚交换机集成至边缘计算设备，实现建筑智能设备集成与协同控制系统的构建；基于建筑空间结构和各类智能设备，结合建筑运维需求，采用通用性的模块化设计的集成网关，对智能设备进行专业化、标准化、精细化运行状态的采集与协同控制，便于实现建筑智能设备集成与协同控制系统的构建，同时集成网关的模块化功能管理，使得在实际应用过程中，能够依据实际应用场景进行成本效益可控性的模块调整，并增强后期使用中的部署改造、提高系统升级时的适应性。

进一步的，管理模块包括：

建筑空间管理模块，其包括建筑楼栋楼层管理、建筑楼层分区管理；

集成网关管理模块，其包括集成网关自动发现、集成网关拓扑识别、集成网关自动注册、集成网关状态监控；

智能设备管理模块，其包括设备类型管理、机电设备对象管理、感知控制设备对象管理、机电设备与感知控制设备关系管理、设备全局网络拓扑管理、智能设备接口管理；

数据集成管理模块，其包括数据全局策略管理、数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略、网关数据同步全局策略；

协同控制管理模块，其包括协同应用场景管理、协同控制策略、协同控制策略下发；

数据集成服务模块，其包括数据接收服务、数据推送服务、消息队列服务、指令下发服务、集成和设备协同控制策略分发服务、时钟校准服务；

可视化BIM管理模块，其包括建筑结构BIM管理、边缘计算设备BIM管理、集成网关和智能设备BIM管理、边缘计算设备状态监控、集成网关状态监控、智能设备状态监控。

通过模块化的管理模块，实现在边缘计算设备中对智能设备管理、数据集成管理等，进而能够依据实际应用需求进行模块化的策略调整和配置管理，同时通用化的管理模块设置，能够减轻上层建筑智能化集成系统软件的开发工作量，降低系统建设成本。

进一步的，有线上行接入模块支持RJ-45协议，有线下行接入模块支持RJ-45、RS-485、Modbus、BACnet的协议；无线上行接入模块支持RJ-45协议，无线下行接入模块支持Wi-Fi、蓝牙、LoRa、Zigbee的无线协议。

通过设置多种协议，能够消除传统智能设备系统中操作系统和协议的异构性，支持智能设备数据本地计算、服务调度与协同处理，实现低数据延迟和降低控制中心负荷。

进一步的，逻辑处理模块包括智能设备信息、数据集成策略、数据集成服务和协同控制策略；智能设备信息包括智能设备自动发现、智能设备拓扑识别、智能设备自动注册、智能设备状态监控；数据集成策略包括数据采集策略、数据上行策略、数据下行策略、附近网关数据同步策略；数据集成服务包括数据接收服务、数据推送服务、消息队列服务、指令下发服务；协同控制策略包括协同场景配置、协同策略管理、协同策略生成、协同策略发布。

一种建筑智能设备集成与协同控制系统的构建方法，包括如下步骤：

S1：获取建筑结构、集成网关、智能设备相关的基础信息，并分别基于建筑结构进行集成网关管理和智能设备管理；

S2：基于智能设备和在集成工作中应用智能设备进行操作的需求，确定对智能设备的数据采集策略，进行智能设备集成；

S3：基于智能设备和在协同控制工作中应用智能设备进行操作的需求，确定应用智能设备的场景和对应的协同策略实施流程，进行智能设备协同控制；

S4：基于集成网关管理和智能设备管理、智能设备集成、智能设备协同控制，并结合建筑结构BIM模型引擎和可视化引擎，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统。

通过获取建筑结构、集成网关、智能设备相关信息，进行集成网关管理、智能设备管理、智能设备集成、智能设备协同控制，实现通用的建筑智能设备集成与协同控制系统的构建，使其能够通过一套通用的系统，就能够实现硬件接口适配、传输控制协议适配；同时减少上层定制化建筑智能化集成系统软件开发的工作量。

进一步的，S1中，集成网关管理的过程具体包括如下步骤：

S111：基于建筑结构信息，定义建筑空间和功能空间，并依照功能空间最小化原则对建筑结构进行楼栋、楼层、区域的分类管理，建立建筑空间关系；

S112：自动发现有线式集成网关和无线式集成网关，确定并识别已发现的集成网关间的拓扑关系，并自动注册属于同一建筑空间范围内的集成网关，并构建建筑空间与集成网关关联关系，用于集成网关管理。

通过采集同一建筑空间范围内的集成网关管理，使其在某一集成网关临时故障或宕机时，能够依照既定策略快速对建筑范围内的集成网关设备进行数据采集和协同控制，不影响系统的正常工作。

进一步的，S1中，智能设备管理的过程具体包括如下步骤：

S121：基于集成网关信息和智能设备信息，自动发现属于同一建筑空间范围内的智能设备，对其进行拓扑识别及自动注册，并与集成网关相关联；

S122：提取智能设备数据相关联的驱动程序，建立每个智能设备的功能设备对象或功能设备对象堆栈的功能设备对象，并与对应的智能设备的接口自动关联；

S123：依据建筑空间和功能空间关系，将属于同一功能空间范围内的智能设备进行关系关联，并辅以人工调整修正，构建机电设备及感知控制设备关联关系，用于智能设备管理。

进一步的，S2中，智能设备集成的过程具体包括如下步骤：

S21：在消息队列信息服务管理器中设置消息队列策略，管理数据推送服务和指令下发服务；

S22：依据功能空间和需求配置，分别设置智能设备数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略，并基于消息队列策略利用数据推送服务和指令下发服务将预先设置的数据下行策略的控制指令下发至智能设备中；

S23：基于数据采集策略、数据上行策略，并利用数据接收服务接收消息队列服务信息和智能设备信息；

S24：建立数据网关全局同步策略，优先选择附近或空闲的集成网关进行数据同步，用于智能设备集成。

通过设置智能设备的数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略和数据网关全局同步策略，集成建筑范围内的集成网关设备，使得其能够在某个集成网关设备临时故障或宕机时，能够依照已设置的既定策略、以及选取附近的其他集成网关设备进行数据采集，不影响系统后续工作。

进一步的，S3中，智能设备协同控制的过程具体包括如下步骤：

S31：通过协同应用场景管理，人工调整建筑空间范围内智能设备运行参数及策略；

S32：量化并依据自动计算结果分析新的协同控制策略，对于可发布的协同策略进行协同控制策略下发，并利用指令下发服务下发至智能设备；

S33：依据策略发布引擎，进行协同控制策略功能服务调度，并依据数据网关全局同步策略自动选择集成网关进行本地控制逻辑的运行与更新，用于智能设备协同控制。

通过协同控制智能设备，使得发生单个集成网关临时故障或宕机时，附近集成网关设备能够接管，不影响系统后续工作。

进一步的，S4中，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统时，S4中，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统时，基于BIM轻量化三维引擎，对建筑结构、边缘计算设备、集成网关和智能设备的静态BIM模型进行组织管理，并分别获取边缘计算设备、集成网关、智能设备的动态运行状态数据，将静态BIM模型数据与动态运行状态数据进行时空融合，用于集成网关、智能设备以及边缘计算设备自身的可视化监控和管理。

利用BIM轻量化三维引擎，实现集成网关、智能设备以及边缘计算设备自身的可视化监控，进而实现智能设备集成与协同控制的可视化管理。

本发明的有益效果为：

1、本发明中的智能设备的集成与协同控制系统，其将智能设备通过有线式下行接入模块或无线式下行接入模块连接集成网关，经逻辑处理模块处理后通过有线式上行接入模块或无线式上行接入模块输出，并经二级交换机、汇聚交换机集成至边缘计算设备，实现建筑智能设备集成与协同控制系统的构建；基于建筑空间结构和各类智能设备，结合建筑运维需求，采用通用性的模块化设计的集成网关，对智能设备进行专业化、标准化、精细化运行状态的采集与协同控制，便于实现建筑智能设备集成与协同控制系统的构建，同时集成网关的模块化功能管理，使得在实际应用过程中，能够依据实际应用场景进行成本效益可控性的模块调整，并增强后期使用中的部署改造、提高系统升级时的适应性。

2、本发明中的智能设备的集成与协同控制系统的构建方法，其通过获取建筑结构、集成网关、智能设备相关信息，进行集成网关管理、智能设备管理、智能设备集成、智能设备协同控制，实现通用的建筑智能设备集成与协同控制系统的构建，使其能够通过一套通用的系统，就能够实现硬件接口适配、传输控制协议适配；同时减少上层定制化建筑智能化集成系统软件开发的工作量。

附图说明

图1为实施例1中智能设备的集成与协同控制系统的结构示意图；

图2为实施例2中智能设备的集成与协同控制系统构建方法的流程示意图；

图3为实施例3中智能设备的集成与协同控制系统构建方法的具体流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1所示的是一种智能设备的集成与协同控制系统，包括边缘计算设备、集成网关和智能设备，边缘计算设备通过汇聚交换机、二级交换机连接有线式集成网关或无线式集成网关，有线式集成网关、无线式集成网关分别连接智能设备；将智能设备通过有线式下行接入模块或无线式下行接入模块连接集成网关，经逻辑处理模块处理后通过有线式上行接入模块或无线式上行接入模块输出，并经二级交换机、汇聚交换机集成至边缘计算设备，实现建筑智能设备集成与协同控制系统的构建；基于建筑空间结构和各类智能设备，结合建筑运维需求，采用通用性的模块化设计的集成网关，对智能设备进行专业化、标准化、精细化运行状态的采集与协同控制，便于实现建筑智能设备集成与协同控制系统的构建，同时集成网关的模块化功能管理，使得在实际应用过程中，能够依据实际应用场景进行成本效益可控性的模块调整，并增强后期使用中的部署改造、提高系统升级时的适应性。

具体来说，边缘计算设备包括：

管理模块，其用于实现智能设备的模块化管理；管理模块具体包括：

建筑空间管理模块，其包括建筑楼栋楼层管理、建筑楼层分区管理；

集成网关管理模块，其包括集成网关自动发现、集成网关拓扑识别、集成网关自动注册、集成网关状态监控；

智能设备管理模块，其包括设备类型管理、机电设备对象管理、感知控制设备对象管理、机电设备与感知控制设备关系管理、设备全局网络拓扑管理、智能设备接口管理；

数据集成管理模块，其包括数据全局策略管理、数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略、网关数据同步全局策略；

协同控制管理模块，其包括协同应用场景管理、协同控制策略、协同控制策略下发；

数据集成服务模块，其包括数据接收服务、数据推送服务、指令下发服务、消息队列服务、集成和设备协同控制策略分发服务、时钟校准服务；

可视化BIM管理模块，其包括建筑结构BIM管理、边缘计算设备BIM管理、集成网关和智能设备BIM管理、边缘计算设备状态监控、集成网关状态监控、智能设备状态监控。

在本实施例中，边缘计算设备与上层建筑智能化集成系统软件连接。

通过模块化的管理模块，实现在边缘计算设备中对智能设备管理、数据集成管理等，进而能够依据实际应用需求进行模块化的策略调整和配置管理，同时通用化的管理模块设置，能够减轻上层建筑智能化集成系统软件的开发工作量，降低系统建设成本。

主数据库，其用于集合各管理模块对应数据库的数据存储与管理服务、以及边缘计算设备自身服务缓存数据。

具体来说，集成网关，包括：

有线式集成网关，其包括有线上行接入模块、逻辑处理模块和有线下行接入模块；

无线式集成网关，其包括无线上行接入模块、逻辑处理模块和无线下行接入模块；

其中，有线上行接入模块支持RJ-45协议，有线下行接入模块支持RJ-45、RS-485、Modbus、BACnet的协议；无线上行接入模块支持RJ-45协议，无线下行接入模块支持Wi-Fi、蓝牙、LoRa、Zigbee的无线协议；通过设置多种协议，能够消除传统智能设备系统中操作系统和协议的异构性，支持智能设备数据本地计算、服务调度与协同处理，实现低数据延迟和降低控制中心负荷。

需要说明的是，有线上行接入模块、有线下行接入模块、无线上行接入模块、无线下行接入模块中均可增添可插拔可扩展模块，用以适应多种协议。

其中，逻辑处理模块包括智能设备信息、数据集成策略、数据集成服务和协同控制策略；智能设备信息包括智能设备自动发现、智能设备拓扑识别、智能设备自动注册、智能设备状态监控；数据集成策略包括数据采集策略、数据上行策略、数据下行策略、附近网关数据同步策略；数据集成服务包括数据接收服务、数据推送服务、消息队列服务、指令下发服务；协同控制策略包括协同场景配置、协同策略管理、协同策略生成、协同策略发布。

通过模块化的逻辑处理、上行及下行的功能模块，使得能够依据实际应用场景进行成本效益可控性的模块调整，并增强后期使用中的部署改造、系统升级时的适应性。

具体来说，智能设备，其包括感知控制设备和机电设备；

需要说明的是，本实施例中所涉及的智能设备中，感知控制设备包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流速传感器、人感传感器等多种感知传感器；机电设备包括冷热源、空调、送排风等多种建筑机电设备；与此同时，本实施例中所涉及的集成网关相关设备中，包括末端照明控制器、末端空调控制器、压差调节阀、流量控制器等多种控制传感器，其采用有线式或无线式的方式，通过通用的智能设备、集成网关，实现硬件接口适配、传输控制协议适配。

实施例2

图2所示的是实施例1中智能设备的集成与协同控制系统的构建方法，通过获取建筑结构、集成网关、智能设备相关信息，进行集成网关管理、智能设备管理、智能设备集成、智能设备协同控制，实现通用的建筑智能设备集成与协同控制系统的构建，使其能够通过一套通用的系统，就能够实现硬件接口适配、传输控制协议适配；同时减少上层定制化建筑智能化集成系统软件开发的工作量；具体包括如下步骤：

S1：获取建筑结构、集成网关、智能设备相关的基础信息，并分别基于建筑结构进行集成网关管理和智能设备管理；

S2：基于智能设备和在集成工作中应用智能设备进行操作的需求，确定对智能设备的数据采集策略，进行智能设备集成；

S3：基于智能设备和在协同控制工作中应用智能设备进行操作的需求，确定应用智能设备的场景和对应的协同策略实施流程，进行智能设备协同控制；

S4：基于集成网关管理和智能设备管理、智能设备集成、智能设备协同控制，并结合建筑结构BIM模型引擎和可视化引擎，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统。

在本实施例中，S1中，集成网关管理的过程具体包括如下步骤：

S111：基于建筑结构信息，定义建筑空间和功能空间，并依照功能空间最小化原则对建筑结构进行楼栋、楼层、区域的分类管理，建立建筑空间关系；

S112：自动发现有线式集成网关和无线式集成网关，确定并识别已发现的集成网关间的拓扑关系，并自动注册属于同一建筑空间范围内的集成网关，并构建建筑空间与集成网关关联关系，用于集成网关管理。

通过采集同一建筑空间范围内的集成网关管理，使其在某一集成网关临时故障或宕机时，能够依照既定策略快速对建筑范围内的集成网关设备进行数据采集和协同控制，不影响系统的正常工作。

在本实施例中，S1中，智能设备管理的过程具体包括如下步骤：

S121：基于集成网关信息和智能设备信息，自动发现属于同一建筑空间范围内的智能设备，对其进行拓扑识别及自动注册，并与集成网关相关联；

S122：提取智能设备数据相关联的驱动程序，建立每个智能设备的功能设备对象或功能设备对象堆栈的功能设备对象，并与对应的智能设备的接口自动关联；

S123：依据建筑空间和功能空间关系，将属于同一功能空间范围内的智能设备进行关系关联，并辅以人工调整修正，构建机电设备及感知控制设备关联关系，用于智能设备管理。

在本实施例中，S2中，智能设备集成的过程具体包括如下步骤：

S21：在消息队列信息服务管理器中设置消息队列策略，管理数据推送服务和指令下发服务；

S22：依据功能空间和需求配置，分别设置智能设备数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略，并基于消息队列策略利用数据推送服务和指令下发服务将预先设置的数据下行策略的控制指令下发至智能设备中；

S23：基于数据采集策略、数据上行策略，并利用数据接收服务接收消息队列服务信息和智能设备信息；

S24：建立数据网关全局同步策略，优先选择附近或空闲的集成网关进行数据同步，用于智能设备集成。

通过设置智能设备的数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略和数据网关全局同步策略，集成建筑范围内的集成网关设备，使得其能够在某个集成网关设备临时故障或宕机时，能够依照已设置的既定策略、以及选取附近的其他集成网关设备进行数据采集，不影响系统后续工作。

在本实施例中，S3中，智能设备协同控制的过程具体包括如下步骤：

S31：通过协同应用场景管理，人工调整建筑空间范围内智能设备运行参数及策略；

S32：量化并依据自动计算结果分析新的协同控制策略，对于可发布的协同策略进行协同控制策略下发，并利用指令下发服务下发至智能设备；

S33：依据策略发布引擎，进行协同策略功能服务调度，并依据数据网关全局同步策略自动选择集成网关进行本地控制逻辑的运行与更新，用于智能设备协同控制。

通过协同控制智能设备，使得发生单个集成网关临时故障或宕机时，附近集成网关设备能够接管，不影响系统后续工作。

在本实施例中，S4中，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统时，S4中，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统时，基于BIM轻量化三维引擎，对建筑结构、边缘计算设备、集成网关和智能设备的静态BIM模型进行组织管理，并分别获取边缘计算设备、集成网关、智能设备的动态运行状态数据，将静态BIM模型数据与动态运行状态数据进行时空融合，用于集成网关、智能设备以及边缘计算设备自身的可视化监控和管理。

利用BIM轻量化三维引擎，实现集成网关、智能设备以及边缘计算设备自身的可视化监控，进而实现智能设备集成与协同控制的可视化管理。

实施例3

如图3所示，在本实施例中，提供另一种指智能设备的集成与协同控制系统的构建方法的流程示意图，所述方法具体包括：

T1：利用边缘计算设备中建筑空间管理模块在建筑结构中建立建筑空间关系；

T11：依照功能最小化原则，对建筑结构的楼栋、楼层、区域进行分类管理，建立

建筑空间关系；

T2：利用边缘计算设备中集成网关管理模块对建筑空间范围内的集成网关进行管理；

T21：基于建筑结构的不同楼栋、楼层、区域，自动发现建筑结构中的有线式集成网关和无线式集成网关，对已发现的集成网关进行拓扑关系识别，并对同一建筑空间范围内的集成网关进行自动注册，关联建筑结构与集成网关；

T3：利用边缘计算设备中智能设备管理模块对对建筑空间范围内的智能设备进行管理；

T31：利用有线式集成网关或无线式集成网关自动发现属于建筑空间范围内的机电设备和感知控制设备，对已发现的机电设备和感知控制设备进行拓扑关系识别，并对其进行自动注册，并与集成网关相关联；

T32：提取机电设备和感知控制设备的数据相关联的驱动程序，建立每个机电设备和感知控制设备的功能设备对象、或每个机电设备和感知控制设备的功能设备对象堆栈的功能设备对象，并与对应的机电设备和感知控制设备的接口自动关联，构建机电设备和感知控制设备的关联关系；

T4：利用边缘计算设备中数据集成管理模块对建筑空间范围内智能设备的数据进行集成；

T41：利用消息队列信息服务器设置消息队列服务策略，管理数据推送服务和指令下发服务；

T42：依据功能空间和需求配置，设置数据采集全局策略，通过有线式集成网关和无线式集成网关，对接机电设备和感知控制设备的数据接收服务接口和数据调用服务接口，采集机电设备和感知控制设备的数据；

T43：依据功能空间和需求配置，设置数据上行全局策略；

T44：依据功能空间和需求配置，设置数据下行全局策略，依据消息队列服务策略通过数据推送服务和指令下发服务将预先设置的数据下行策略的控制指令下发至机电设备和感知控制设备中；

T45：利用数据接收服务接收消息队列服务信息、智能设备信息以及数据采集策略和数据上行策略；

T46：建立数据网关全局同步策略，优先选择附近或空闲的集成网关进行数据同步，实现机电设备和感知控制设备的数据集成；

T5：利用边缘计算设备中协同控制管理模块对建筑空间范围内的智能设备进行协同控制；

T51：通过协同应用场景管理，人工调整建筑空间范围内智能设备运行参数及策略，生成新的协同策略；

T52：对新的可发布的协同控制策略依据策略发布引擎进行协同控制策略下发，并依据数据网关全局同步策略，利用有线式集成网关和无线式集成网关对机电设备和感知控制设备进行本地控制逻辑的运行与更新，利用数据接收服务获取新的机电设备和感知控制设备数据，实现对建筑空间范围内的机电设备和感知控制设备进行协同控制；

T6：利用边缘计算设备中可视化BIM管理模块对建筑空间范围内的智能设备进行可视化状态监控和管理；

T61：利用有线式集成网关和无线式集成网关对机电设备和感知控制设备进行状态

监控；

T62：利用边缘计算设备BIM管理对边缘计算设备自身进行状态监控；

T63：通过BIM轻量化三维引擎，分别获取集成网关BIM管理、智能设备BIM管理，并与对应的机电设备和感知控制设备关联，同时对边缘计算设备自身状态进行监控，

实现集成网关和、智能设备以及边缘计算设备自身的可视化状态监控和管理。

T7：基于建筑空间关系，依据机电设备和感知控制设备管理、以及有线式集成网关和无线式集成网关管理，对机电设备和感知控制设备进行数据集成管理、协同控制管理和可视化状态监控和管理，构建通用的智能设备集成与协同控制系统。

依据上述构建通用的智能设备集成与协同控制系统的流程，能够提供完整的协议转化、硬件接口、数据集成、任务调度、协同工作以及可视化管控服务，消除传统智慧楼宇系统中操作系统和协议的异构性，支持智能设备数据本地计算、服务调度与协同处理，实现低数据延迟和降低控制中心负荷。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种建筑智能设备集成与协同控制系统，其特征在于，包括：

边缘计算设备，其包括管理模块和主数据库，主数据库用于集合各管理模块对应数据库的数据存储与管理服务、以及边缘计算设备自身服务缓存数据；

集成网关，其包括有线式集成网关和无线式集成网关；有线式集成网关包括有线上行接入模块、逻辑处理模块和有线下行接入模块；无线式集成网关包括无线上行接入模块、逻辑处理模块和无线下行接入模块；

智能设备，其包括感知控制设备和机电设备；

边缘计算设备通过汇聚交换机、二级交换机连接有线式集成网关或无线式集成网关，有线式集成网关、无线式集成网关分别连接智能设备。

2.根据权利要求1所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统，其特征在于，管理模块包括：

建筑空间管理模块，其包括建筑楼栋楼层管理、建筑楼层分区管理；

集成网关管理模块，其包括集成网关自动发现、集成网关拓扑识别、集成网关自动注册、集成网关状态监控；

智能设备管理模块，其包括设备类型管理、机电设备对象管理、感知控制设备对象管理、机电设备与感知控制设备关系管理、设备全局网络拓扑管理、智能设备接口管理；

数据集成管理模块，其包括数据全局策略管理、数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略、网关数据同步全局策略、数据集成服务管理；

协同控制管理模块，其包括协同应用场景管理、协同控制策略、协同控制策略下发；

数据集成服务模块，其包括数据接收服务、数据推送服务、消息队列服务、指令下发服务、集成和设备协同控制策略分发服务、时钟校准服务；

可视化BIM管理模块，其包括建筑结构BIM管理、边缘计算设备BIM管理、集成网关和智能设备BIM管理、边缘计算设备状态监控、集成网关状态监控、智能设备状态监控。

3.根据权利要求1所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统，其特征在于，有线上行接入模块支持RJ-45协议，有线下行接入模块支持RJ-45、RS-485、Modbus、BACnet的协议；无线上行接入模块支持RJ-45协议，无线下行接入模块支持Wi-Fi、蓝牙、LoRa、Zigbee的无线协议。

4.根据权利要求1所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统，其特征在于，逻辑处理模块包括智能设备信息、数据集成策略、数据集成服务和协同控制策略；智能设备信息包括智能设备自动发现、智能设备拓扑识别、智能设备自动注册、智能设备状态监控；数据集成策略包括数据采集策略、数据上行策略、数据下行策略、附近网关数据同步策略；数据集成服务包括数据接收服务、数据推送服务、消息队列服务、指令下发服务；协同控制策略包括协同场景配置、协同策略管理、协同策略生成、协同策略发布。

5.一种建筑智能设备集成与协同控制系统的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取建筑结构、集成网关、智能设备相关的基础信息，并分别基于建筑结构进行集成网关管理和智能设备管理；

S2：基于智能设备和在集成工作中应用智能设备进行操作的需求，确定对智能设备的数据采集策略，进行智能设备集成；

S3：基于智能设备和在协同控制工作中应用智能设备进行操作的需求，确定应用智能设备的场景和对应的协同策略实施流程，进行智能设备协同控制；

S4：基于集成网关管理和智能设备管理、智能设备集成、智能设备协同控制，并结合建筑结构BIM模型引擎和可视化引擎，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统。

6.根据权利要求5所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统的构建方法，其特征在于，S1中，集成网关管理的过程具体包括如下步骤：

S111：基于建筑结构信息，定义建筑空间和功能空间，并依照功能空间最小化原则对建筑结构进行楼栋、楼层、区域的分类管理，建立建筑空间关系；

S112：自动发现有线式集成网关和无线式集成网关，确定并识别已发现的集成网关间的拓扑关系，并自动注册属于同一建筑空间范围内的集成网关，并构建建筑空间与集成网关关联关系，用于集成网关管理。

7.根据权利要求6所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统的构建方法，其特征在于，S1中，智能设备管理的过程具体包括如下步骤：

S121：基于集成网关信息和智能设备信息，自动发现属于同一建筑空间范围内的智能设备，对其进行拓扑识别及自动注册，并与集成网关相关联；

S122：提取智能设备数据相关联的驱动程序，建立每个智能设备的功能设备对象或功能设备对象堆栈的功能设备对象，并与对应的智能设备的接口自动关联；

S123：依据建筑空间和功能空间关系，将属于同一功能空间范围内的智能设备进行关系关联，并辅以人工调整修正，构建机电设备及感知控制设备关联关系，用于智能设备管理。

8.根据权利要求7所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统的构建方法，其特征在于，S2中，智能设备集成的过程具体包括如下步骤：

S21：在消息队列信息服务管理器中设置消息队列策略，管理数据推送服务和指令下发服务；

S22：依据功能空间和需求配置，分别设置智能设备数据采集全局策略、数据上行全局策略、数据下行全局策略，并基于消息队列策略利用数据推送服务和指令下发服务将预先设置的数据下行策略的控制指令下发至智能设备中；

S23：基于数据采集策略、数据上行策略，并利用数据接收服务接收消息队列服务信息和智能设备信息；

S24：建立数据网关全局同步策略，优先选择附近或空闲的集成网关进行数据同步，用于智能设备集成。

9.根据权利要求8所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统的构建方法，其特征在于，S3中，智能设备协同控制的过程具体包括如下步骤：

S31：通过协同应用场景管理，人工调整建筑空间范围内智能设备运行参数及策略；

S32：量化并依据自动计算结果分析新的协同控制策略，对于可发布的协同策略进行协同控制策略下发，并利用指令下发服务下发至智能设备；

S33：依据策略发布引擎，进行协同控制策略功能服务调度，并依据数据网关全局同步策略自动选择集成网关进行本地控制逻辑的运行与更新，用于智能设备协同控制。

10.根据权利要求9所述的一种建筑智能设备集成与协同控制系统的构建方法，其特征在于，S4中，构建可视化的智能设备集成与协同控制系统时，基于BIM轻量化三维引擎，对建筑结构、边缘计算设备、集成网关和智能设备的静态BIM模型进行组织管理，并分别获取边缘计算设备、集成网关、智能设备的动态运行状态数据，将静态BIM模型数据与动态运行状态数据进行时空融合，用于集成网关、智能设备以及边缘计算设备自身的可视化监控和管理。

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