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          調查研究

          智慧建筑及其進路之無線篇——智能化設施部署輕量化無線化

          發布時間:2020-03-30 點擊數: 1025

              在智慧建筑的相關工程實踐當中,以BATJ互聯網巨頭為先導,以ICT技術及物聯網理念重構傳統建筑智能化系統的革新運動正如火如荼。既有建筑的智能化升級改造市場巨大,裝配式建筑、智慧綠色建筑的建設是大勢所趨。對智慧建筑而言,為實現安全、舒適、綠色、高效等預期效果,其內部的智能化子系統往往達到二三十個之多,各系統末端設備點位在建筑內分布極廣、數量龐大、管理困難。而智能化有線終端的部署都涉及到布管布線問題,既費料費工又與其他工種存在眾多的交界面,施工周期長、施工難度大。

              本文探討傳統智能化系統部署的輕量化與無線化,以減少弱電線纜和管、槽的使用量,降低弱電橋架的規格,在簡化接入的同時降低成本、減少施工量。文中將具體探討各子系統終端設備的信號傳輸、供電、安裝部署三方面問題,力爭實現智能化系統輕量化、無線化、易配置、低運營管理費用的總體目標。

              應用場景:新建建筑;裝配式建筑、綠色建筑;既有建筑智能化升級改造;保留裝修面的局部改造、集中商業/租賃辦公等調整比較頻繁的空間;會展設施、會議中心等需要快速靈活部署的場所。

              一、方法論 

              1.ERRC模型

               ERRC模型是系統性創新模型中最為常用的一種方法,其特點在于持續性創新,也就是基于已有的行業規范,行業特點,發現目前存在的問題,消除(Eliminate)一部分,降低(Reduce)一部分,提升(Raise)一部分,創造(Create)一部分。我們如何消除目前方案中存在的比較嚴重的問題,比如如何降低單點故障點數量?盡可能的減少串行總線的應用;創新方面比如基于Lora的開門按鈕、基于Lora技術的各種傳感器和控制器等等。這些都是我們在設計、思考期間貫徹始終的原則和方法論。

              2.六頂思考帽

              六頂思考帽是英國學者愛德華.德博諾(Edward de Bono)博士開發的一種思維訓練模型,或者說是一個全面思考問題的模型,它提供了“平行思維”的工具,避免將時間浪費在互相爭執上,強調的是“能夠成為什么”,而非“本身是什么”。六頂帽子模型可以幫助我們從多個角度換位思考,快速找到問題,分析問題,并提出切實可行的解決問題的方案,并快速的評估方案的優缺點和可行性。比如說對每個系統每個終端的部署方案我們都要推敲其可靠性、先進性、經濟性、實用性、穩定性和可擴展性,結合場景、結合工程實踐、結合建設方痛點、結合用戶反饋去考量和改進。

              二、總體思路

              1) 在高層建筑物中,承重墻中存在大量的鋼筋、防火門基本都是厚重的金屬門,對無線信號屏蔽和吸收作用較大。在這種場景下,使用WiFi、Bluetooth、zigbee、ZWave等工作頻段在2.4G的無線連接技術基本不可行,因為2.4G頻段的穿墻及繞射能力太差,丟包比較多、連接信號中斷的情況也較多。而Lora無線擴頻技術(類似于CDMA調制技術)具備超高信號接收靈敏度,通訊距離和覆蓋面積遠超傳統的GFSK、FSK調制,其通訊模塊的低功耗設計,保障了末端設備運行的節能、長壽命。在智能建筑工程實踐中,Lora的綜合性能遠遠優于WiFi、Bluetooth、Zigbee、Zwave、Zeta等技術(詳見附件1),Lora方案的短板僅是對移動性的支持不足。

              2) 而同樣名聲大噪的物聯網名角NB-lOT(5G概念)與Lora比較而言則是叫好不叫座,其在國內的發展現狀是缺乏一個統一的開放產業平臺,同時標準、芯片、網絡和相關的應用層廠商以中小企業為主,NB-lOT聯盟的實力還有待壯大、其生態圈待完善。最關鍵問題是每個NB-lOT終端都需要向運營商申辦sim卡,月租費日積月累將會是筆可觀的運營成本(值得注意的是,NB-lOT終端的數據是先經公網后入用戶的,所有NB-lOT物聯網的數據運營商理論上都可以獲取和留存)。其突出優勢在于對移動性的支持。預計伴隨產品的成熟和資費的降低,NB-lOT在室外場景的應用將會盛行。

              3) 因此,在樓宇中,對于小數據量、低能耗、相對長距離的定時發送或觸發類數據場景,宜統一采用Lora物聯網技術。該技術的特點為大容量(單個網關容量500+)、低能耗、低帶寬、高可靠、星型拓撲、有較強繞射能力和穿墻能力。同時具備前向糾錯的編解碼和調制解調能力,因此,可在水電表抄表、智能照明控制、傳感器、車位引導顯示屏等應用領域,替代傳統方案中的基于RS485或KNX總線協議的有線傳輸方案。

              4) 對于相對大數據量,短距離(50米以內)的數據傳輸的場景,宜統一采用WiFi組網(使用隱藏SSID的專用WiFi模式),以減少配線間接入交換機數量、減少網線和管、槽的使用量,在簡化接入同時降低成本、減少施工量,適用于門禁、電子水牌,信息發布、具備H.265+的無線攝像機、車牌識別攝像機、電梯轎廂屏幕等的終端數據傳輸。


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