智能楼宇方案

基于LPWAN技术的智能楼宇解决方案

天津中科智城网络科技有限公司

2017年3月

目录

1、方案综述 (3)

2、背景与需求 (3)

3、应用场景 (4)

4、解决方案 (5)

4.1 总体解决方案 (5)

4.2 平台层 (6)

1、云计算平台 (6)

2、物联网平台 (7)

3、运营支撑平台 (7)

4、智能楼宇管理系统 (7)

4.3 LPWAN智能表计系统 (8)

4.4 环境监测系统 (9)

4.5 停车场管理系统 (10)

4.6 智慧消防管理系统 (11)

4.7 智能照明系统 (12)

4.8 智能巡更系统 (13)

4.9 智能门禁系统 (14)

5、客户利益 (15)

1、方案综述

近几年来，随着我国国民经济的持续稳定发展，随着人民群众物质生活水平的不断提高，人们对办公、家居、娱乐等环境的安全性、

舒适性、便捷性、智能化的要求越来越高，这使得建筑楼宇的功能逐

渐发生巨大的改变：从单一的封闭型休息居所转向集休息、娱乐、办

公等为一体的开放式、智能型多功能智能大楼转变。特别是近年来云计算、物联网技术的突飞猛进，智能建筑在人们生活中已成为不可缺少的一部分，并且这方面需求还不断在飞速增长。因此，建筑的自动化、现代化、智能化就成为房地产开发商的一个极具竞争力的卖点。

智能化楼宇，就是综合计算机、信息通信等方面的先进技术，使

建筑物内的电力、照明、防灾、防盗、运输设备等协调工作，实现建

筑物自动化、通信自动化、办公自动化、安全保卫自动化、消防自动

化和绿色环保设计，将这六种功能结合起来的建筑，加上综合布线系统、结构化综合网络系统、智能楼宇综合信息自动化系统，一同构成智能化楼宇。

通过实现建筑设备自动化控制,达到合理利用设备,节省能源、节省人力,确保设备安全运行之目的。但是,现有的系统存在的问题也很多,例如无法满足用户自行维护设备的需要,无法降低系统组建的成本，将无线传感器应用在楼宇自控系统中是非常有意义的。

2、背景与需求

从定义中我们可以看出，智能建筑不仅要实现高效便捷的智能化，还要实现节能环保。智能化只是手段，而保证舒适度不变的前提下实现建筑节能才是最终目的。建筑节能是建筑技术发展的一个方向，也

是节能领域的一个重要的组成部分。世界平均建筑能耗占总能耗的

37％，其中包括采暖、通风、空调、照明在内的民生能耗又占能耗的

80％以上，我国建筑能耗约占全国总能耗的28％，且随着近几年建筑

的不断增多，年增长率高达15％。而我国的采暖空调、照明、配电系

统由于技术、设备落后，能耗巨大。

而部分楼宇缺乏对能耗的统一管理，没有有效的节能措施，导致能耗开销太大，且园区楼宇管理平台智能化程度不高，不能做出很好

的策略，平台开放性不高，不能兼容其他厂家的相关系统，无法集成

各厂家的优势系统。最终导致办公舒适度不高而影响工作效率。

3、应用场景

随着低功耗传感器和云计算的逐渐发展成熟，大量的应用需要低

功耗、远距离、低成本的方案，如智慧消防、智慧抄表、智慧能源中

的应用。以LoRaWAN为代表的LPWAN技术在这三方面的特点正好补齐了

物联网发展中的短板。

智城网络是中国科学院计算技术研究所重点培植的新兴产业公

司。公司专注低功耗广域物联网产品与开发、销售和技术服务，提供LPWAN基站及配套设备、网络设计、部署优化、运维、行业应用等运

营级LPWAN整体解决方案，最大限度的降低客户产品物联网化的成本

和风险。

作为极具创新意识的行业领头人与先行者，智城网络在传统通信

行业和互联网行业中吸取精华——继承了传统通信行业的稳健、朴素；吸取了互联网行业的创新精神和时代感，以及迅速扩张能力和执行力。我们将为您提供一站式的网络建设服务，实现从设备采购到系统安装

再到运维托管、人员培训等项目全程需求。

4、解决方案

4.1 总体解决方案

经过几年的推进，LoRaWAN已成为当前最为普遍应用的物联网专用网络通信技术。就LoRaWAN的部署来说，其产业生态相对成熟，在

大量合作伙伴中已得到验证。智城网络依托天津智慧城市研发中心，

整合城市级物联网应用，包括消防、能源、医疗、环保及城市公共设

施管理等领域，不断为城市生活提供高性价比的低功耗广域网联网接

入服务，目前已经在天津西青区、山东聊城市、山东济宁市等地区进

行了LPWAN网络的覆盖。

智城网络的智能建筑解决方案是基于云计算平台、物联网平台、

运营管理系统为基础的解决方案，比传统解决方案有多方面的优势，

尤其适用于大型、具备一定规模的建筑群。智能建筑方案运用了当前最先进的云计算和物联网技术，对软硬件资源进行了云化处理，提供了各系统互通互联的接口，使第三方应用能快速的部署，降低了建筑智能化集成复杂度，让业主享受到优质的智能建筑平台。智城网络的智能楼宇解决方案的架构如下图：

图智能楼宇总体架构

智城网络的智能化管理系统将弱电系统进行集成，在任意地点、任意时间、一个平台上集中进行监控、控制和管理，以保障楼宇建筑的安全、绿色、高效运营。

图智城网络智能化管理平台

4.2 平台层

1、云计算平台

智城网络PaaS云平台构建于云基础设施IaaS层之上，并为SaaS 云应用提供基础支撑。它由设备接入能力平台、大数据能力平台、用

户能力平台、企业监控能力平台、运维监控能力平台、开放应用能力

平台六大部分构成。

2、物联网平台

物联网(M2M)平台包括了终端服务、应用服务、定制业务等模块，集成了运营支撑、网络接入等模块，对外提供了管理门户和应用使用门户，并且为第三方提供了应用集成接口。通过此平台可以快速、便

捷的应用于交通、物流、节能、环保、安防、建筑等各个领域的物联

网应用。

3、运营支撑平台

智城网络运营支撑平台其目标是为智能建筑应用提供运营支撑、

自动化运维以及流程维护等支持。运营支撑系统主要提供机房管理、

网络管理、资源管理、运维管理、运营管理等方面的内容。能够提供

云服务业务包括：主机托管、服务器租用、带宽出租、存储租赁、虚

拟主机、弹性块存储、云盘、虚拟桌面、数据备份（其中包括远程容

灾备份、网络数据镜像和远程镜像磁盘）、负载均衡、系统安全（包

括软硬件防火墙以及入侵监测）、监测（包括设备监测、网络监控和

流量统计）等服务。

4、智能楼宇管理系统

大楼是一个高档智能化的办公区。利用系统集成方法，将现代计算机技术、现代通信技术和现代控制技术在现代办公区平台上作有机

的优化组合，为现代管理体系发展的需要，实现平安和谐的办公区环

境。

随着现代通信技术、现代计算机技术、现代控制技术的飞速发展，大型办公区中的各个子系统向着大规模、分散控制、集中管理的方向发展，这对于子系统间信息传递速率和共享程度提出了很高的要求。

另外，由于语音、数据、视频及控制等各类信号的传输线缆大量的敷设，智能化子系统众多，给管理工作带来了极大的不便，所有这一切

都对智能建筑的发展提出了新的挑战。

智能化集成的最终目标是搭建数据整合平台，采用基于智能化集成数控平台技术架构。技术架构采用了平台化的设计思路，先进的流程优化技术。平台从各个智能化系统独立的数据库中进行数据抽取、

转换、集成、装载等数据整合以及数据的更新和校验，实现了将不同

功能的建筑智能化系统，通过统一的信息标准平台实现集成，以形成具有信息汇聚、资源共享以及优化管理等综合功能的系统。利用现代网络信息技术和集成技术将各智能化子系统予以有机的整合后，为办公区内的信息业务处理提供多种高效、跨系统的联动管理功能，实现真正的数字化、智能化办公区管理。

4.3 LPWAN智能表计系统

针对大楼不同的室内外环境和设备使用情况，我们制定的控制策略基于舒适性和节能的双重考虑，不仅实现对大楼内的各种机电设备的控制，并依据它们之间内在的联系，实现对整个系统的连锁控制。

另外，如果楼宇自动化系统能够通过通讯接口的方式从水、电计量系统取得设备的能耗统计数据并进行各种分析与处理，就能够优化系统的控制参数、制定维护计划，使大楼机电设备在稳定工作的基础上，

最大限度的节省能源，降低大楼后期运行和维护成本。

基于LoRaWAN技术的无线系统提供的无线抄表系统能真正保证数

据可靠、完整、安全和及时的传输。LoRaWAN基站覆盖范围广，单基站最多可带几千终端，基站摊到每路监控通道的费用很少。在楼宇建筑中，每个水、电、气表安装后，不需要任何额外的布线和设置，表计

中的传感模块自动启动工作。抄表的频率可以自定义，每天、每小时、甚至十几分钟，保证数据的实时性。

图 LPWAN智能表计系统示意图

4.4 环境监测系统

环境监测系统与楼宇自动化系统配合，对大楼内的环境进行有效

的监测，对异常情况进行告警，保证了大楼内部环境的安全与舒适。

环境监控系统适用于大楼内部各个区域的环境(温度、湿度、烟感、

水浸、红外)进行实时监控、统一管理，以保障大楼内部的环境安全

与舒适。环境监控报警系统功能齐全、性能优越、设置方便快捷，以

最经济的方式解决环境监控问题，是环境监控的最佳选择。

图 LPWAN环境监测产品图示

4.5 停车场管理系统

本系统架构在逻辑上系统由后台应用系统和前台应用系统组成，

主要完成车辆出入管理、收费管理、图像识别、车位引导、扩展系统

接入、发卡应用以及信息采集和外设管理。

停车场管理系统在个人用户、住宅小区、大厦、机关单位的应用

越来越普遍。而人们对停车场管理的要求也越来越高，因此智能化停车场管理系统也随之稳步发展，满足人们对停车方便快捷的要求，同时也为物联网智能停车场管理系统提供了更好的解决方案。

Lora 网关终端终端

主机

防火墙

Lora 网关Lora 网关

网络服务器

网络数据库应用数据库应用服务器

地磁探测器

图 LPWAN 智能停车场管理系统

4.6 智慧消防管理系统

针对灭火器、消防栓等消防设备的信息进行采集、统一管理的智能化应用系统，该系统的主要功能是对消防设备的施封、查验（自检、巡检、年检、消防检查）等记录信息进行查询和采集，对消防设备的维护进行管理。

由于在每一个消防器材上都封有

RFID 电子封印，那么每一个设备都有了自己独一无二的“身份”编号，在设备的整个生命周期中，所有的信息都会以这个编码记录，从而实现了管理的数字化。同时，还能够为楼宇内部房间、走廊等区域提供无线烟雾探测器、无线声光报警器等消防预警设备。具有安装便捷、部署周期短、性能稳定等诸多

优势。

图 LPWAN智慧消防管理系统

4.7 智能照明系统

现代建筑中照明系统对于能源的消耗已经高达35%，建筑界已经引入“绿色”照明的概念，其中心思想是最大限度采用自然光源、设置时钟自动控制、采用照度感应和动静传感器等新技术。办公楼不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光污染。

照明已经成为直接影响工作效率的主要因素之一，因此，越来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已成为现代化

建筑的一个重要内容。

图 LPWAN智慧照明系统图示

4.8 智能巡更系统

为了进一步确保智能化楼宇、酒店、学校等企事业单位的财产安全，每个企业都加强了保安巡逻制度的建立和完善，但是仍然无法杜绝保安玩忽职守所造成的财产损失、火灾、用户投诉等现象的频繁发生。如何通过科学有效的技术手段，加强对保安巡逻人员的有效监管是当前管理者不容忽视的重要问题。通常的方法是依靠员工的自觉性，在巡检巡逻的地点上定时签到，以达到管理目的。但是这种方法又不能避免一次多签。作为管理者难以进行有效、公平合理的监督管理，

从而形同虚设。

电子巡更系统完全可以解决这些问题，为管理者提供提高了各类巡逻巡检工作的规范化及科学管理水平。杜绝了对巡逻巡检人员无法科学、准确考核管理的现象，有效地保障了企业井然有序的工作流程，把巡逻人员管理工作落到了实处。把只限于特定时间、地点及人员的考勤范围通过系统的预先设定，可满足各种场合的特殊考勤，方便记

录下工作人员到达巡更点的时间及状态信息。从而达到事半功倍的效果。

图 LPWAN智慧照明系统图示

4.9 智能门禁系统

目前的智能门禁系统大多数是基于有线通信的方式来实现的。众所周知，有线通信具有安全、稳定性好、易于实现等优点;但同时有线通信方式具有初装费用高、施工时间长、无法移动、变更余地小、

维护费用高、覆盖面积小、扩展困难等缺陷。随着通信技术的发展，

无线通信网络进入了一个新的天地。功能强、容易安装、组网灵活、

即插即用的网络连接、可移动性强等优点，使得无线网络提供了不受限制的应用。因此无线射频门禁系统不但能提高安全性和可靠性，而且相对传统的契合性机械装置，无线射频门禁系统磨损消耗少，使用时间长，能有效减少门禁设备的更换，同时具有较低的工作电压和多种工作模式，极大的降低了工作能耗，这些对于当今环保节能的大潮流下，无疑具有重要意义。

图 LPWAN智能门禁系统图示

5、客户利益

智能楼宇解决方案运用先进的云计算、物联网和现代化数字通讯技术，将建筑物的内外结构、环境、应用系统、需求服务和管理等要

素进行优化组合，建造一个多功能，多业务，数字化服务和集中式管

理的现代化高科技楼宇系统。可为用户提供一个高效，安全，舒适，

可靠和便捷的使用环境；为楼宇管理者提供一个易于管理，便于维护和高投资回报的智能楼宇。