[00148678]建筑电气物联网系统及产业化

1、课题来源与背景 2011年由张桂青教授承担的课题：“建筑用电设备物联网系统平台及应用研究”被山东省科技厅列为山东省科技发展计划项目,项目编号: 2012GGX10120,项目经费：20万元。山东建筑大学联合山东掌控物联网科技有限公司组成攻关课题组,最终完成了“建筑电气物联网系统及产业化”的科技成果。 2、技术原理及性能指标 该项目主要将物联网、云计算和大数据技术应用于建筑领域,致力于下一代建筑智能化产品及云端服务,研制了建筑电气物联网硬件产品、云平台、移动客户端软件,研究了物联网组网及无线自组网技术,提出了智能控制与优化算法,开展了产业化工作并进行了工程示范推广。主要技术原理及性能指标如下： （1）提出了建筑用电设备物联网体系结构：针对建筑用电设备分布与功能特点,提出建筑用电设备物联网拓扑结构及功能结构,分布在各建筑空间的物联网节点负责对建筑空间里的环境模块、用电设备控制模块、人员感测模块等进行无线自组网,无线组网的拓扑结构根据不同需要自动进行选择,实现设备的即插即用,维持网络稳定。采用的拓扑结构不再是传统的建筑设备的纵向结构,而是以建筑空间划分的横向结构,这种改变更利于物业管理和个性化控制。 （2）研制了建筑用电设备物联网系统的系列硬件装置与模块：包括物联网节点、环境模块、设备测控模块、谐波检测模块、离家控制模块等。物联网节点是物联网系统核心,具有网关功能,连接以太网和无线网络,同时具有无线组网功能。环境模块可检测温度、湿度、光照度等环境信息。所研制的用电设备测控模块可实现空调、照明、窗帘等设备启停控制及设备参数设定等功能;结果通过房间控制器上传给服务器,由服务器完成数据的后续处理及Web发布。智能开关和智能插座分别经过了静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌（冲击）抗扰度、耐热和电气强度等性能参数的测试,质量合格。 （3）构建了建筑用电设备物联网云平台,开发平台管理软件和移动客户端软件：采用C#和SQL等开发了基于B/S构架的用电设备物联网系统平台管理软件,实现了Web发布、数据存储、信息甄选、数据查询、转发、打印、图文显示、实时曲线、历史曲线、设备远程测控、设备管理、能源管理与节能优化控制等功能,为整幢建筑或建筑群中的诸多用电设备实现节能控制与运行安全监测提供软件平台。各软件界面显示直观、操作方便,运行稳定可靠。 （4）提出了Spiking神经网络人员信息融合方法：其信息融合模型具有传感神经元、隐含神经元、输出神经元;传感器信号经过频率编码,输入传感神经元;隐含神经元采用一致性编码;输出神经元的脉冲个数代表所在区域的人员数目。该项研究工作解决了Spiking神经网络编码、学习及融合问题。 （5）研究了建筑节能舒适个性化控制理论与方法：针对建筑设备物联网采集的室内的温度、湿度,室外温度、湿度,建筑设备操作记录以及舒适度经验模型,提出利用模糊理论建立舒适度个性控制方法。 3、技术的创造性、先进性 本项目打破传统建筑设备监控系统的纵向结构为横向分布式物联网结构,构建了绿色建筑及社区的物联网系统。建筑用电设备物联网系统平台是将先进控制理论、物联网技术、计算机技术、电子技术等应用到建筑用电设备控制与管理中,旨在研究物联网建筑及其节能关键理论与核心技术,开发集成用电设备控制、Web访问、手机移动访问、用户授权、场景控制、设备管理与建筑运行能耗管控等于一体的物联网建筑和相应建筑智能化产品。本项目具体创新性工作如下： （1）提出了一套切实可行的建筑用电设备物联网体系结构和组网方法; （2）研制了组建建筑用电设备物联网的系列硬件产品; （3）研发了建筑用电设备物联网系统管理软件平台以及手机客户端软件; （4）提出了利用模糊理论建立舒适度个性控制方法。 4、技术的成熟程度、适用范围和安全性 建筑电气物联网系统的网络构架及其软硬件产品都采用专业化的设计和开发,以及严格规范的测试,成熟度高。主要涉及物联网、智能建筑及环保节能等三大行业,都是国家及相对发达省份城市政府重点扶持、引进的重点项目。该项目具有全部自主知识产权,能够打破国外产品在智能建筑、智能酒店和高端家庭智能家居市场的垄断,通过本土化设计、生产、销售和维护,可以更好相应国内市场的需求,在供货周期、维修保养、产品升级、价格成本上具有国外同类产品无可比拟的优势,同时为大批量出口创汇提供了可能。 5、应用情况 该成果目前已在山东黄金山水郡小区44#楼和六期项目、山东建筑大学被动式综合实验楼、潍坊精典集团等进行了示范应用,产生经济效益470多万元。