智能管理环境信息原理及方法

董飞翔，张 军

（长安大学电子与控制工程学院，陕西西安 710064）

作者简介：董飞翔（1993－），男，长安大学电子与控制工程学院硕士研究生，检测技术与自动化专业。

张 军（1991－），男，长安大学电子与控制工程学院硕士研究生，检测技术与自动化专业。

摘 要：建筑智能管理环境是建筑智能环境里人工智能环境的一个重要组成部分，它由建筑内各种智能化系统的搭建所产生，包括对建筑设备的管理、对建筑内各种能源的管理以及对各个子系统的集成化管理。在对建筑智能管理环境的研究中，基于信息理论的基本原理（信息获取、传递、认知、处理、思维、施效、组织等），从信息流的角度出发，建立信息模型，并对其进行实现是一种非常重要的方法。

关键词：建筑智能管理环境；信息理论；信息过程模型

Abstract：Building intelligent management environment is a branch of artificial intelligence environment which belongs to ar－chitectural intelligent environment，it is produced through a variety of intelligent building systems in the building，including the management of construction equipment within the building as well as a variety of energy management and the integrated management for each subsystem．Based on the basic principles of information theory（information acquisition，transfer， awareness，treatment，thinking，Shi efficiency，organization，etc．），from the perspective of the flow of information，estab－lish the information model，and its carried out to achieve is a very important way In the research of building intelligent man－agement of the environment．

Key words：Building intelligent management environment；Information Theory；Information process model

1 总体信息过程模型的构建

建筑智能环境要素包含智能热湿环境、智能光环境、智能声环境、智能气环境等智能物理环境和智能安全环境、智能办公环境、信息通信环境和智能管理环境等智能人工环境，其中，智能管理环境包括建筑设备管理、能源管理和集成管理等方面。

在对建筑智能管理环境的研究中，三论中的信息论是其中一条重要的途径，信息论是从系统中信息流的流动出发，忽略复杂的外部机制，关注信息在系统中的流动，包括信息的获取、传递、处理、再生、施效、组织等，信息全过程模型如图1．1所示：

2 建筑设备管理信息过程的构建与实现

建筑设备管理系统（BMS）是对建筑设备监控系统和公共完全系统等实施综合管理的系统。其中对照明设备的管理实现了对物理环境智能要素中智能光环境的控制，对空调与通风设备的管理则与智能气环境相关，包括对能源的管理都是通过BMS实现的，在此处所研究的设备管理只针对与对建筑设备运行状态，启停次数，故障／维修的管理，其中各类设备信息的获取、存储、记录以及在计算机上使用管理软件对设备状态进行监测都与信息理论基本原理的各个环节相对应。

图1．1 信息全过程模型

图2．1 建筑设备管理系统结构

1）信息获取：建筑设备管理中所涉及的信息包括：设备基本信息（设备名称、型号、出厂日期、额定功率等），运行信息（累计运行时间、运行状态、启停次数），故障／维修信息（故障类型、故障时间、维修时间、累计维修次数）等。

2）信息传递：传感器、变送器产生的标准的电信号通过点对点的传递输入现场控制器（DDC）中，每一个输入口对应不同的检测装置，当某一输入口有信号输入时就可以判定为对应检测装置动作，也就可以获取到准确的信息；现场控制器采用现场总线将和通信适配器接入以太网将信息传入管理计算机中。

3）信息处理：标准的电信号送入现场控制设备中，由预先在计算机上编好的程序经行处理，产生对应的智能策略输入到设备上对设备进行控制，另外将输入端口的信号状态及变化传输到计算机中，用于监控管理。

4）信息施效：设备管理中的信息施效主要是在计算机中利用管理软件对设备进行集中管理。包括对设备运行状态的监测，对故障的报警，并将各种运行状态，维修状态记录到数据库中。

5）信息组织：对整个设备管理系统进行优化，使其更加节能、高效和环保。

对信息过程模型的实现是通过Lab VIEW软件的模拟仿真来实现的，Lab VIEW编程的核心是“数据流”，程序可以通过数据的流动直观的反映出信息流的传递。仿真前面板和程序框图如下图所示：

图2．2 设备管理仿真前面板

图2．3 设备管理程序框图

3 建筑能源管理信息过程模型的构建与实现

建筑能源管理主要指自动进行对水、电、气等的计量与收费，自动提供最佳能源控制策略，自动监测、控制设备的用电量以节约电能，实现能源管理自动化。能源管理主要是通过建筑能耗监测管理系统实现的，系统通过对建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段采集能耗数据，实现建筑能耗数据的在线实时监测，动态分析以及能效测评功能。基于信息理论基本原理构建建筑能源管理信息过程模型如下图3．1所示：

图3．1 建筑能源管理信息过程模型

1）信息获取：包括对建筑物基本信息和分类分项能耗信息的获取。建筑物基本信息包括建筑名称、建筑地址、建筑层数、建筑总面积、空调面积、建筑结构形式、建筑外墙保温形式；分类能耗数据包括：电、水、燃气、集中供热、集中供冷、其他能源等；分项能耗数据包括：照明插座用电、空调用电、动力用电等。能耗监测系统的现场部分主要将数据采集器和各计量设备、智能水表、智能电表通过485接口相连，实现数据采集、存储、数据远传等功能。

2）信息传递：通过综合布线，将分散在各处的计量设备连接起来，将数据传输到计算机中，并连接至以太网，实现远程抄表。建筑能耗数据传输结构如图3．2所示：

3）信息处理：主要是对建筑物能耗数据的分析，包括对数据的拆分，分类分项的计量，自动计算水、电、天然气等的用量，应缴费用，生成报表，并通过对能耗数据的拆分和挖掘，找出建筑能耗不合理的地方，为建筑的节能降耗提供依据。

图3．2 建筑能耗数据传输结构

4）信息施效：信息施效在建筑能耗监测管理系统中主要表现在设计监测管理软件，对建筑能耗实施实时监测、能耗展示，能效评测能耗预警和报警等方面。

4 智能化集成系统管理信息过程的构建与实现

系统集成是将智能建筑内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起，以实现信息综合、资源共享。智能化集成系统不仅要满足建筑物的使用功能，更要在实现子系统功能的基础上，优化各子系统的运行，实现子系统与子系统之间高效的联动，并且要采用计算机管理软件与上位机服务器，实现对各子系统集中监视和管理，将各子系统的信息统一存储、显示和管理在同一平台上，使管理人员便于获取建筑的各类信息，及时做出正确的判断和决策。集成管理是通过智能建筑综合管理系统（IBMS）来实现的， IBMS是一个一体化的集成监控和管理的实时系统，是通过统一的信息平台将不同功能的建筑智能化系统集成。建立智能化集成管理信息过程模型如下：

图4．1 智能化集成管理信息过程模型

1）信息获取：获取子系统的信息，如空调、电梯等设备的运行状态，大楼的用电、用水、通风和照明情况，安保、巡更的布防状况，消防系统的烟感、温感的状态，停车场的车位数量，这些信息大多由前端探测器通过敏感元件和变换元件将非电量的信号装换为标准电信号来获取。

2）信息传递：通过现场智能控制器获取各类设备的信息，通过综合布线系统将各类信息传递到现场控制器、报警控制器中，并通过网络共享远距离传输。

3）信息处理：对信息进行识别、分类，提取信息特征，识别报警信号的类型、ID、传输网关等信息，确认报警是否发生

4）信息施效：在智能化集成系统中，对信息的施效一方面体现在在一个界面上集中监视和管理各子系统的运行状态，用颜色、声音等方式标识各种异常情况，同时记录当时情况，对子系统设备的使用记录、故障记录、维修记录，形成相应的报表；另一方面则是对设备的联动控制和优化管理。

5）信息组织：系统集成本身就是一种总体优化设计，其目的是把原来相互独立的系统有机的集成至一个统一环境之中，将原来相对独立的资源、功能和信息等集合到一个相互关联、协调和统一的集成系统中，从更高的层次协调管理各子系统之间的关系提高服务和管理的效率，提高对突发事件的响应能力。

5 结语

本论文重点研究智能管理环境的信息原理及其方法，将信息理论与建筑智能管理环境相结合，基于信息理论的基本原理（信息获取、传递、认知、处理、思维、施效、组织等）分析、认识建筑智能管理环境的复杂工作机制，建立起了总体以及各子系统的信息过程模型，并应用软件对模型进行了实现，演示信息过程，反映出模型中各个环节应满足的要求和各环节之间的逻辑关系。

参考文献

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