CN210839646U - 一种基于bim技术的智能数字化楼宇自控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，包括：设备服务层、网络控制层和设备应用层；所述设备服务层包括协同工作站和用户设备端；所述协同工作站与所述用户设备端双向通信；所述网络控制层包括：BA客户端、BA服务器、BA网络控制器和局域网监控中心；所述BA客户端、所述BA服务器、所述BA网络控制器均与所述局域网监控中心连接；所述协同工作站与所述局域网监控中心对接；所述BA网络控制器与所述设备应用层的子系统进行控制。本实用新型提供了提出一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，以实现对楼宇的智能监控管理，提高管理效率。

Description

一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统

技术领域

本实用新型涉及信息管理技术领域，更具体的说是涉及一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统。

背景技术

近年来，BIM技术在国内建筑行业得到了广泛的应用，特别是在设计、施工阶段，BIM技术的使用得到了包括业主、设计院、施工总包在内的项目各参与方的一致肯定，产生了巨大的经济效益。但BIM技术的价值并不仅仅局限于建筑的设计与施工阶段，在楼宇自控阶段，BIM同样能产生极其巨大的价值。楼宇自动控制系统(简称：楼控系统)对建筑的节能效果起到了至关重要的影响。设计楼宇自动化系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段，对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效、有序的状态下运行，在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务。

BIM模型中包含的丰富信息可以为建筑楼宇自动控制决策和实施提供有力的信息支撑。它将原有基于二维的工作全部准化成三维，并在建筑模型中承载所有建筑信息，在设计、实施领域被大量应用。通过高度仿真的三维可视化界面，可使建筑管理更为简便，功能也更为丰富，帮助业主减少建筑的监测维护成本，提升管理效率。并且利用BIM的三维可视化模型，将分散于各个专业的材料、设备等信息进行整合，为BIM技术应用于后期的物业管理垫定了良好基础。通过引入综合智能建筑运维系统与BIM模型的结合，从而达到高效综合管理。但是现有的基于BIM技术的数字化楼宇自控系统仍不完善。目前主流的楼控系统，主要依赖人工专家制定的辅助设备的优化控制策略，调控有关设备的运行，实现设备节能。该类方法，在实际应用当中，有以下缺陷：

1.成本高：聘请有经验的监测员，费用高。比如为了达到所要求的节能效率，楼控系统控制策略的制定、及其调试周期可能较长，导致实际的人工成本在节能项目的成本里占比很高；另外，当前的楼宇自动监测系统主要采用有线系统，存在资源耗费大、扩展性差、维护资金高和线路故障导致系统瘫痪带来的成本问题。

2.节能效果不稳定：往往忽略了楼宇内的人员分布、人体舒适度、外部环境、能源价格变动等因素对建筑能耗的影响。另外，人工专家推导的控制规则，受个人经验影响，可能不是最节能的控制策略；

3.通用性差：不同楼宇项目，一般需要重新聘请相关方面的专家优化其楼控系统的控制策略；相关人员的管理程度不够，当人们离开时，就丧失了对居所的管理和监控，从而增加了安全隐患，若此时出现意外等情况的发生，因无法第一时间得知信息而错过了减少损失的机会。

4.被动管理：如何架设故障发生的次数，缩短故障修复所用时间，这是长期以来建筑运维工作考虑解决的问题。传统的建筑运维工作，监测人员一般是被动等待用户报告设备故障，然后再进行处理，缺少主动机制，缺乏故障处理流程管理，时效性差，造成设施运行可靠性降低。

因此，提供一种实现对楼宇的智能监控管理，提高管理效率的基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了提出一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，以实现对楼宇的智能监控管理，提高管理效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，包括：设备服务层、网络控制层和设备应用层；所述设备服务层包括协同工作站和用户设备端；所述协同工作站与所述用户设备端双向通信；所述网络控制层包括：BA客户端、BA服务器、BA网络控制器和局域网监控中心；所述BA客户端、所述BA服务器、所述BA网络控制器均与所述局域网监控中心连接；所述协同工作站与所述局域网监控中心对接；所述BA网络控制器与所述设备应用层的子系统进行控制。

优选的，在上述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统中，所述协同工作站通过无线方式与所述局域网监控中心连接。

优选的，在上述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统中，所述设备应用层的子系统包括：冷源系统、空调系统、给排水系统、送排风系统、变配电系统、照明系统、第三方设备；其中，所述子系统分别与所述BA网络控制器连接。

优选的，在上述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统中，BA服务器通过局域网监控中心与所述设备应用层的子系统的控制装置连接对所述子系统进行实时检测和控制任务。

优选的，在上述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统中，BA客户端自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态，根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态，监测并及时处理各种意外、突发事件。

优选的，在上述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统中，BA网络控制器获取测量的信息，并能将检测到的信息变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制要求。

优选的，在上述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统中，冷源系统包含冷却器、水泵、冷水机组，用于完成制造冷冻水的任务，冷源控制装置通过通讯接口方式读取冷水主机内部参数；

空调系统包含风柜、温度传感器、风机盘管，室外来的新风与室内的一部分回风混合后，经过过滤、加热或制冷处理后送入室内；空调控制装置通过通讯接口方式读取温度数据；

给排水系统包含给水泵、液位开关、排水泵，用于监测水泵状态、故障检查；超高液位报警；超低液位时若水泵有运行状态，则输出报警信号；给排水控制装置将液位数据反馈给BA服务器；

送排风系统包含送排风机、CO传感器、CO2传感器，所述CO传感器和所述CO2传感器在数字接口和通信协议的基础上加装自组网通信模块用于定时启停控制：根据制定的时间表，定时启停设备；并通过传感器监测的CO浓度和CO2浓度自动开启送排风机；

变配电系统包含配电柜、电力采集仪、发电机组，用于实时监控报警、预警功能、剩余电流保护、电压保护、历史记录、在线维护功能；

照明系统包含照明灯具、感应器，用于定时启停控制，根据制定的时间表，定时启停设备；根据室外照度，按需对照明回路进行启停控制。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了基于bim的智能楼宇自控系统的监控和管理工作不但能够更加准确地进行，而且可视化程度也得到了提高，用户能够形象地看到BA系统监控和管理的全部过程，从而及时发现问题，并对出现的问题及时进行调整。而传统的BA系统如果有细节问题，往往要积累到出现明显的故障才会被运维工作人员察觉，而此时的补救措施往往代价很大。另外，本系统通过对能耗的自动监视与控制，能够根据预先设计好的策略自动控制空调、照明等主要耗能设备的工作，从而减少能耗，并能够对无法自动控制与修复的问题通过高亮显示和警报音进行报警，以便维护人员能够第一时间到达现场处理问题。楼宇自控系统能够整合建筑体内设备、人员、事件、技术等关键资源，通过精细化的运维管理，提高工作效率，降低运维成本，延长设备的使用寿命，为用户提供一个安全、高效、舒适、环保的生活或工作环境，充分体现了本发明的“绿色、智慧”的指导思想。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，以实现对楼宇的智能监控管理，提高管理效率。

如图1所示，一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，包括设备服务层、网络控制层和功能应用层，设备服务层、网络控制层和设备应用层；所述设备服务层包括协同工作站和用户设备端；所述协同工作站与所述用户设备端双向通信；所述网络控制层包括：BA客户端、BA服务器、BA网络控制器和局域网监控中心；所述BA客户端、所述BA服务器、所述BA网络控制器均与所述局域网监控中心连接；所述协同工作站与所述局域网监控中心对接；所述BA网络控制器与所述设备应用层的子系统进行控制。

所述设备服务层通过协同工作站与用户设备端双向通信。所述设备服务层的协同工作站通过以太网或无线(WIFI、ZigBee、2G、3G、4G、5G网络中的一种)方式通信连接并传递给网络控制层中的局域网监控中心。局域网监控中心通过与BA系统的对接，实现对不同体系的BIM模型优化和整合，形成没有数据冗余、保证数据完整的多专业复合模型。智能楼宇监控BA系统采集的数据全部以数据库的方式存储和管理。通过对BA系统硬件提供商的调研，获得BA系统对应的数据库结构。在研究上述数据库结构的基础上，结合优化后BIM的模型，将二者进行有机映射与整合，形成中央数据库资源。通过业主运维需求的调研，以及结合电器、暖通、给排水、动力、消防相关专理论，研究对中央数据库资源中的“大数据”应用模式，形成相应智能控制逻辑和算法。集成上述模块形成基于BIM技术的数字化智能楼宇运维管理系统，在本项目中进行应用，获得反馈信息，结合应用中遇到的问题，对系统进行升级与优化，形成一套高度符合用户需求、健壮，并具备大数据处理能力的系统。

BA系统包括BA客户端、BA服务器与BA网络控制器。其中：

BA服务器的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。

BA客户端用于:(1)自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态；(2)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据；(3)根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态；(4)监测并及时处理各种意外、突发事件；(5)实现对建筑内各种机电设备的统一管理、协调控制；(6)能源管理:水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化；(7)设备管理:包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。

BA网络控制器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。因此传感器的种类和量程选择、安装位置及精度选择正确与否都将影响我们整个系统的合理运行与正确控制。

其中通过冷源系统包含冷却器、水泵、冷水机组，用于完成制造冷冻水的任务，我们称它为中央空调的冷源系统。楼宇自控系统通过通讯接口方式读取冷水主机内部参数。

通过空调系统、给排水系统、变配电系统、照明系统中的传感器检测相对应的数据，传感器通过数据线或者无线网络将数据传输至控制装置中，控制装置通过KNX总线将数据反馈至BA网络控制器进行数据存储与管理；当检测到室内无人时，控制照明灯、空调和电扇停止工作，减少能源的消耗；

通过送排风系统中CO传感器、CO2传感器、粉尘传感器，检测空气质量。传感器将记录空调机组的实时实际功率、送风温度、回风温度及二氧化碳浓度等信息，智能化运维平台自动将数据结合时间轴形成折线分析图供空调系统管理人员使用，定时启停控制空气净化器工作，为用户提供一个健康的工作环境。

还包括手机客户端，楼宇管理者可通过客户端实时查询室内环境，方便及时处理异常。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，其特征在于，包括：设备服务层、网络控制层和设备应用层；所述设备服务层包括协同工作站和用户设备端；所述协同工作站与所述用户设备端双向通信；所述网络控制层包括：BA客户端、BA服务器、BA网络控制器和局域网监控中心；所述BA客户端、所述BA服务器、所述BA网络控制器均与所述局域网监控中心连接；所述协同工作站与所述局域网监控中心对接；所述BA网络控制器与所述设备应用层的子系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，其特征在于，所述协同工作站通过无线方式与所述局域网监控中心连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，其特征在于，所述设备应用层的子系统包括：冷源系统、空调系统、给排水系统、送排风系统、变配电系统、照明系统、第三方设备；其中，所述子系统分别与所述BA网络控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，其特征在于，BA服务器通过局域网监控中心与所述设备应用层的子系统的控制装置连接对所述子系统进行实时检测和控制任务。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，其特征在于，BA客户端自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态，根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态，监测并及时处理意外、突发事件。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，其特征在于，BA网络控制器获取测量的信息，并能将检测到的信息变换成为所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制要求。

7.根据权利要求3所述的一种基于BIM技术的智能数字化楼宇自控系统，其特征在于，冷源系统包含冷却器、水泵、冷水机组，用于完成制造冷冻水的任务，冷源控制装置通过通讯接口方式读取冷水主机内部参数；

空调系统包含风柜、温度传感器、风机盘管，室外来的新风与室内的一部分回风混合后，经过过滤、加热或制冷处理后送入室内；空调控制装置通过通讯接口方式读取温度数据；

给排水系统包含给水泵、液位开关、排水泵，用于监测水泵状态、故障检查；超高液位报警；超低液位时若水泵有运行状态，则输出报警信号；给排水控制装置将液位数据反馈给BA服务器；

送排风系统包含送排风机、CO传感器、CO2传感器，所述CO传感器和所述CO2传感器在数字接口和通信协议的基础上加装自组网通信模块用于定时启停控制：根据制定的时间表，定时启停设备；并通过传感器监测的CO浓度和CO2浓度自动开启送排风机；

变配电系统包含配电柜、电力采集仪、发电机组，用于实时监控报警、预警功能、剩余电流保护、电压保护、历史记录、在线维护功能；

照明系统包含照明灯具、感应器，用于定时启停控制，根据制定的时间表，定时启停设备；根据室外照度，按需对照明回路进行启停控制。

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