李 金 朱澤松 高玉春

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 滁州 239000）

1 智能建筑及物聯(lián)網(wǎng)概述

智能建筑是在原有建筑的基礎(chǔ)上結(jié)合了現(xiàn)代先進(jìn)的信息化技術(shù)，使得建筑更具有人性化，而智能建筑的人性化主要體現(xiàn)在建筑物的功能上。智能建筑的出現(xiàn)，不僅可以通過(guò)各監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑中各設(shè)備的便捷遠(yuǎn)程管控，還為人們提供了更優(yōu)質(zhì)的建筑環(huán)境。

物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生依托于互聯(lián)網(wǎng)和各類傳感裝置，通過(guò)數(shù)據(jù)采集傳遞分析，實(shí)現(xiàn)各類信息的交互。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)為智能建筑的發(fā)展發(fā)揮了積極作用?；谖锫?lián)網(wǎng)背景下的智能建筑已是一種新的趨勢(shì)，智能建筑配電設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互結(jié)合，一方面可以將配電設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)信息通過(guò)傳感器的采集傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)終端設(shè)備；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)著智能建筑的進(jìn)步。

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等新技術(shù)的飛速發(fā)展，進(jìn)一步拓展了智能建筑的發(fā)展空間，推動(dòng)著智能建筑的升級(jí)，依托于新技術(shù)的智能建筑設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為提升設(shè)備管理效率有著重要意義。

2 智能建筑配電設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)

在設(shè)計(jì)配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之前，要事先掌握與配電設(shè)備安全有效運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)要能充分體現(xiàn)配電設(shè)備的異常，并對(duì)配電設(shè)備安全管理提供重要參考依據(jù)。首先，應(yīng)該考慮配電設(shè)備本身的因素。其中，影響配電設(shè)備安全可靠運(yùn)行的組成部件有多個(gè)，那么設(shè)備自身的構(gòu)成部件在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，則是導(dǎo)致設(shè)備異常的原因之一。經(jīng)研究，配電設(shè)備多采用完全封閉的結(jié)構(gòu)，設(shè)備發(fā)生故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的熱量積聚于設(shè)備中，會(huì)導(dǎo)致配電設(shè)備自身的溫度較正常運(yùn)行時(shí)升高。因此，監(jiān)測(cè)溫度的變化對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)提供著主要的依據(jù)。

另外，受配電設(shè)備周圍環(huán)境的影響，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，由于不斷的積污、雨雪天氣等環(huán)境變化，設(shè)備長(zhǎng)期受潮，會(huì)引起配電設(shè)備內(nèi)部電阻大小分布變化，從而導(dǎo)致設(shè)備工作電壓異常。也就是說(shuō)，在配電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，智能建筑配電設(shè)備環(huán)境濕度過(guò)大也會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害。因此，設(shè)備管理人員應(yīng)能監(jiān)測(cè)到設(shè)備運(yùn)行時(shí)配電設(shè)備周圍的環(huán)境濕度。

除此之外，為防止非專業(yè)人員對(duì)配電設(shè)備誤開操作導(dǎo)致觸電傷亡事故的發(fā)生，管理人員對(duì)智能建筑配電設(shè)備進(jìn)行安全管理的過(guò)程中還應(yīng)考慮配電箱柜門誤操作的相關(guān)因素，因此，在對(duì)供配電設(shè)備監(jiān)測(cè)過(guò)程中，應(yīng)考慮能監(jiān)測(cè)到配電箱柜門的開關(guān)狀態(tài)。

所以，在本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中對(duì)配電設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集應(yīng)當(dāng)包含溫度與濕度、柜門開關(guān)狀態(tài)。

3 智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)（ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)）將采集到的溫度、濕度、柜門開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成可以被5G（第五代通信技術(shù)）網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的網(wǎng)關(guān)，此部分是整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與用戶監(jiān)控站PC端通信的關(guān)鍵。最后，通過(guò)服務(wù)器將發(fā)送過(guò)來(lái)的配電設(shè)備環(huán)境信息進(jìn)行整合分析。圖1為基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主體架構(gòu)

3.2 智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

對(duì)于智能建筑而言，整個(gè)智能建筑群的配電設(shè)備通常有多個(gè)，在設(shè)計(jì)配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的時(shí)候需要把這些配電設(shè)備有序的管理起來(lái)，并按照一定的順序進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)定，其中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一臺(tái)供配電設(shè)備。并且在每一個(gè)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)上安裝獨(dú)立的溫濕度傳感裝置，以及柜門開關(guān)狀態(tài)傳感裝置，去實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)配電設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)據(jù)采集。

在溫度傳感裝置的選擇上，應(yīng)盡量選擇精度和可靠性高的溫度傳感器，根據(jù)配電設(shè)備在室外分布較多的特點(diǎn)，本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇MF52D電阻型溫度傳感器，該型號(hào)溫度傳感器工作溫度區(qū)間是-40℃~150℃，溫度范圍跨度大，與配電設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)區(qū)間相匹配。傳感器阻值范圍寬為0.1KΩ~500KΩ，阻值高，精度高，另外防潮濕，絕緣性好，能滿足室外設(shè)備的周圍環(huán)境變化，同時(shí)還具備了體積小，反應(yīng)速度快，能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作的特點(diǎn)，因此，可以滿足智能建筑中室內(nèi)外配電設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)的需求。

在濕度傳感裝置的選擇上，應(yīng)盡量選擇功耗低，可靠性高且體積小巧的濕度傳感裝置。本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇的是DHT11濕度傳感器，其供電電壓3.3~5.5V，功耗較低，精度±5%RH，測(cè)量范圍濕度5%~95%RH，可以滿足智能建筑中室內(nèi)外配電設(shè)備濕度監(jiān)測(cè)的需求。

在柜門開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)上，可以采用磁控開關(guān)型監(jiān)測(cè)裝置，利用干簧技術(shù)，通過(guò)傳感器控制打開或關(guān)閉柜門，可選用霍爾傳感器Si7210。該傳感器靈敏度高，使傳感器能夠在較大氣隙和較小磁體條件下使用，供電電壓1.71V至5.5V，睡眠模式電流消耗低至50mA，功耗低，一般采用電池供電和USB供電。

圖2為溫濕度、柜門開關(guān)狀態(tài)模塊數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)。

圖2 配電設(shè)備終端監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)流程圖

3.3 智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)是由MCU處理器、無(wú)線射頻接口以及5G通信模塊三個(gè)部分組成，通過(guò)這三個(gè)部分可以把終端節(jié)點(diǎn)采集到的智能建筑配電設(shè)備溫度、濕度、柜門開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行幀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)云端服務(wù)器之間的通信，從而把數(shù)據(jù)有效的傳輸至值班室服務(wù)器。圖3為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)智能建筑配電設(shè)備管理的相關(guān)需求，提出了的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑配電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案，該方案通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)可以高效的采集到配電設(shè)備的環(huán)境信息，為配電設(shè)備的安全運(yùn)行和維護(hù)提供有效數(shù)據(jù)，該方案能夠有效解決智能建筑中配電設(shè)備目前的管理問(wèn)題，為配電設(shè)備安全高效管理提供保障，對(duì)于提高供電安全、可靠性具有十分重要的促進(jìn)作用。