调查研究

智慧建筑及其进路之无线篇——智能化设施部署轻量化无线化

发布时间:2020-03-30 点击数: 584

    在智慧建筑的相关工程实践当中,以BATJ互联网巨头为先导,以ICT技术及物联网理念重构传统建筑智能化系统的革新运动正如火如荼。既有建筑的智能化升级改造市场巨大,装配式建筑、智慧绿色建筑的建设是大势所趋。对智慧建筑而言,为实现安全、舒适、绿色、高效等预期效果,其内部的智能化子系统往往达到二三十个之多,各系统末端设备点位在建筑内分布极广、数量庞大、管理困难。而智能化有线终端的部署都涉及到布管布线问题,既费料费工又与其他工种存在众多的交界面,施工周期长、施工难度大。

    本文探讨传统智能化系统部署的轻量化与无线化,以减少弱电线缆和管、槽的使用量,降低弱电桥架的规格,在简化接入的同时降低成本、减少施工量。文中将具体探讨各子系统终端设备的信号传输、供电、安装部署三方面问题,力争实现智能化系统轻量化、无线化、易配置、低运营管理费用的总体目标。

    应用场景:新建建筑;装配式建筑、绿色建筑;既有建筑智能化升级改造;保留装修面的局部改造、集中商业/租赁办公等调整比较频繁的空间;会展设施、会议中心等需要快速灵活部署的场所。

    一、方法论 

    1.ERRC模型

     ERRC模型是系统性创新模型中最为常用的一种方法,其特点在于持续性创新,也就是基于已有的行业规范,行业特点,发现目前存在的问题,消除(Eliminate)一部分,降低(Reduce)一部分,提升(Raise)一部分,创造(Create)一部分。我们如何消除目前方案中存在的比较严重的问题,比如如何降低单点故障点数量?尽可能的减少串行总线的应用;创新方面比如基于Lora的开门按钮、基于Lora技术的各种传感器和控制器等等。这些都是我们在设计、思考期间贯彻始终的原则和方法论。

    2.六顶思考帽

    六顶思考帽是英国学者爱德华.德博诺(Edward de Bono)博士开发的一种思维训练模型,或者说是一个全面思考问题的模型,它提供了“平行思维”的工具,避免将时间浪费在互相争执上,强调的是“能够成为什么”,而非“本身是什么”。六顶帽子模型可以帮助我们从多个角度换位思考,快速找到问题,分析问题,并提出切实可行的解决问题的方案,并快速的评估方案的优缺点和可行性。比如说对每个系统每个终端的部署方案我们都要推敲其可靠性、先进性、经济性、实用性、稳定性和可扩展性,结合场景、结合工程实践、结合建设方痛点、结合用户反馈去考量和改进。

    二、总体思路

    1) 在高层建筑物中,承重墙中存在大量的钢筋、防火门基本都是厚重的金属门,对无线信号屏蔽和吸收作用较大。在这种场景下,使用WiFi、Bluetooth、zigbee、ZWave等工作频段在2.4G的无线连接技术基本不可行,因为2.4G频段的穿墙及绕射能力太差,丢包比较多、连接信号中断的情况也较多。而Lora无线扩频技术(类似于CDMA调制技术)具备超高信号接收灵敏度,通讯距离和覆盖面积远超传统的GFSK、FSK调制,其通讯模块的低功耗设计,保障了末端设备运行的节能、长寿命。在智能建筑工程实践中,Lora的综合性能远远优于WiFi、Bluetooth、Zigbee、Zwave、Zeta等技术(详见附件1),Lora方案的短板仅是对移动性的支持不足。

    2) 而同样名声大噪的物联网名角NB-lOT(5G概念)与Lora比较而言则是叫好不叫座,其在国内的发展现状是缺乏一个统一的开放产业平台,同时标准、芯片、网络和相关的应用层厂商以中小企业为主,NB-lOT联盟的实力还有待壮大、其生态圈待完善。最关键问题是每个NB-lOT终端都需要向运营商申办sim卡,月租费日积月累将会是笔可观的运营成本(值得注意的是,NB-lOT终端的数据是先经公网后入用户的,所有NB-lOT物联网的数据运营商理论上都可以获取和留存)。其突出优势在于对移动性的支持。预计伴随产品的成熟和资费的降低,NB-lOT在室外场景的应用将会盛行。

    3) 因此,在楼宇中,对于小数据量、低能耗、相对长距离的定时发送或触发类数据场景,宜统一采用Lora物联网技术。该技术的特点为大容量(单个网关容量500+)、低能耗、低带宽、高可靠、星型拓扑、有较强绕射能力和穿墙能力。同时具备前向纠错的编解码和调制解调能力,因此,可在水电表抄表、智能照明控制、传感器、车位引导显示屏等应用领域,替代传统方案中的基于RS485或KNX总线协议的有线传输方案。

    4) 对于相对大数据量,短距离(50米以内)的数据传输的场景,宜统一采用WiFi组网(使用隐藏SSID的专用WiFi模式),以减少配线间接入交换机数量、减少网线和管、槽的使用量,在简化接入同时降低成本、减少施工量,适用于门禁、电子水牌,信息发布、具备H.265+的无线摄像机、车牌识别摄像机、电梯轿厢屏幕等的终端数据传输。


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