本发明专利技术提出一种基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统。本发明专利技术利用物联网通信技术，从智能建筑的各类传感器和功能设施等运营设备当中实时监测其状态数据。本发明专利技术进而针对状态数据，根据其采样点的空间分布，采用可视化方式，生成楼宇状态图样，通过该图样来显示整个智能建筑的状态，并且运用图像处理和模式识别技术来快速和定性地分析该图样，实现对楼宇区域性异常的识别监控。
【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统
本专利技术涉及智能建筑技术，尤其涉及一种基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统。
技术介绍
智能建筑是将信息化、物联网化的技术手段运用于建筑物之中，在无人工介入的情况下实现各种建筑功能的优化。智能建筑即包括建筑本体，也涵盖了建筑内部的各类型功能设施。与传统建筑本体及其内部设施相比，智能建筑的本质优势在于：建筑相关多元化数据信息的大规模采集、高效率高智能的数据分析和状况判断、功能设施的远程操作控制、以及以人的体验为最终目标的建筑环境优化。其中，多元化数据的采集、处理、分析和智能判断是实现功能设施操控以及建筑环境状态优化的前提条件。数据是建筑智能化的基础。长时间并且高频率地采集和保存从智能建筑中感知的数据，特别是精细化地采集和保存智能建筑本体及其功能设施全方面、多类型的数据，是实现任何后续的智能分析和调控必需的条件。目前，虽然LEED等建筑标准要求或鼓励长期保存运行数据并将这些数据上报，但仅限于建筑总能耗之类的宏观数据，没有针对建筑内外各个空间位置以及各个类型设施的数据进行全面采集与上传，并且数据记录的频率一般也是长至一天或者一月，由于缺乏详细的高频率的建筑运行历史数据，很多智能化的分析与控制都无从谈起。针对以上问题，近几年新建设的智能建筑一般会设置比较全面的多元化传感器网络以及具有数据通信能力的功能设施，可以实现高密度、高频率的数据采集。特别是随着物联网技术的普及应用，智能建筑中的传感器和功能设施都普遍被纳入到楼宇的物联网体系之中。物联网被称为“物与物的互联网”，是将空间中的每个物品作为网络里面的一个节点，执行数据的采集和收发，从而在空间中形成一个无处不在、无所不包的泛在化的网络，利用该网络实现数据采集、传输、共享，以及下达远程指令对物品进行控制。物联网化虽然便利了智能建筑当中数据的采集与传输，但是，由此产生的一个新问题就是海量化数据给面向智能建筑的数据管理与分析造成了困难。因为大部分智能建筑属于大中型楼宇(比如写字楼、大型商场、住宅楼、体育馆、车站等)，其空间尺度很大，为了保证智能建筑体系在大中型楼宇的正常运营，需要对楼宇内、外的多种类型的环境参数进行采集，包括光照参数、温度参数、湿度参数、噪声参数、烟雾感应、空气颗粒物参数等，这就需要安装大量的各类传感器；同时，楼宇内部还安装大量的功能设施，例如照明灯、消防喷水嘴、空调出风口、空气净化器、自动窗帘，等等。我们将上述传感器和功能设施统称为运营设备。运营设备数量多、种类多、空间位置分散。例如，为了防范火灾而用于监测烟雾的烟雾传感器，每个房间至少有一台，则整个大楼就会有几百台分布在各个房间；同样，为了准确监测楼宇房间的照明，每个房间里面需要安装数个光照传感器，那这个大楼就有成百上千的光照传感器，分散在楼宇的各个地点。可见，在一栋大中型楼宇当中，由每个运营设备构成的数据采样点有成千上万个，其输出的数据量也很大。对这些数量庞大和空间分散的运营设备所产生的数据进行分析和管理是一件非常困难和耗时的工作。传统技术当中，后台对通过物联网获得的各个运营设备的状态数据，都是以表单记录的形式进行汇总，并显示给管理人员。但是，以表单的方式记录和显示全部运营设备的状态很不直观，也不利于对运营设备的状态数据展开有效的分析。目前基于表单的分析方法主要是超阈值报警以及依照编号或设备名的查询，例如如果遇到异常造成某个运营设备的状态数据数值超出了允许的正常范围，则显示弹窗，向管理人员给予报警提示。这种分析手段过于单一，不能真实反映出智能建筑当中各类运营设备的实际状态及其区域性的发展变化态势。而且，由于来源和类型的多样以及标准的不统一，目前智能建筑当中的传感器、功能设施等运营设备缺乏统一的命名和编号规范，运用一般的查询方法或是列表展示方法，都很难在成千上万的采样数据点当中搜寻到所希望的数据点，这极大地增加了人们在管理和分析阶段使用这些数据的难度。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中存在的以上问题，本专利技术提出一种基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统。本专利技术利用物联网通信技术，从智能建筑的各类传感器和功能设施等运营设备当中实时监测其状态数据。本专利技术进而针对状态数据，根据其采样点的空间分布，采用可视化方式，生成楼宇状态图样，通过该图样来显示整个智能建筑的状态，并且运用图像处理和模式识别技术来快速和定性地分析该图样，实现对楼宇区域性异常的识别监控。本专利技术提供了一种基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统，其特征在于，包括：运营设备、数据汇聚节点以及后台数据中心；所述运营设备包括布设在楼宇建筑物内的各种类型的传感器和功能设施；所述传感器用于对多种类型的环境参数进行采集；所述功能设施用于输出自身的工作状态参数；并且每个运营设备作为一个物联网的基础节点，通过无线物联网通信技术连接到数据汇聚节点，将自身获得的状态数据实时上传至数据汇聚节点；所述数据汇聚节点设置于楼宇空间的每个区域，用于与在本区域空间范围内的基础节点基于无线物联网通信技术而建立连接，进而获得本区域空间范围内的各个基础节点上传的状态数据；进行本区域状态数据的汇总和中转，通过物联网技术与后台数据中心建立无线通信链接，将本节点汇聚的状态数据上传至后台数据中心；后台数据中心汇总和存储各个基础节点通过本区域的数据汇聚节点上传的状态数据，并且对状态数据进行监测以及分析，包括：根据基础节点的空间分布，采用可视化方式，生成楼宇状态图样，通过该图样来显示整个智能建筑的状态，并且运用图像处理和模式识别技术来快速和定性地分析该图样，实现对楼宇区域性异常的识别监控。优选的是，所述后台数据中心包括以下模块：原始记录模块、楼宇地图模块、状态数据可视化模块、状态图样合成模块、状态图样识别分析模块、异常报警模块；所述原始记录模块用于对通过数据汇聚节点获得的各个运营设备的状态数据，以表单记录的形式进行汇总，生成原始记录文件；所述楼宇地图模块，生成楼宇X-Y-Z坐标系之下的三维地图图像；所述状态数据可视化模块根据原始记录模块生成的表单记录，将每个时间区段内记录的状态数据转化为X-Y-Z坐标系之下的三维状态可视化图像；状态图样合成模块，将状态数据可视化模块生成的所述该状态可视化图像与楼宇的三维地图图像合成，形成与楼宇空间区域相关联的三维状态图样；状态图样识别分析模块，用于从状态图样合成模块获得所述三维状态图样，将实时获得的三维状态图样与预存的楼宇标准状态模板进行匹配，判断楼宇内任何建筑空间区域的环境状态以及各种功能设施的工作状态；异常报警模块用于在状态图样识别分析模块确定实时的三维状态图样反映的楼宇空间环境状态和工作状态存在区域性异常的情况下，执行异常报警。优选的是，所述原始记录模块所生成的表单记录包括以下字段：ID，表示运营设备的编号；TYPE，表示运营设备的类型；STAT，表示状态数据的数值；KIND，表示状态数据的状态类型；DATE，表示该状态数据的采集日期；TIME，表示该状态数据的采集时间；POS，记录了采集状态数据的运营设备的空间位置坐标(X,Y,Z)，其中Z坐标表示楼层，(X，Y)坐标表示运营设备在该层楼层平面上的分布位置。优选的是，所述状态数据可视化模块根据所述表单记录的PO本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统，其特征在于，包括：运营设备、数据汇聚节点以及后台数据中心；所述运营设备包括布设在楼宇建筑物内的各种类型的传感器和功能设施；所述传感器用于对多种类型的环境参数进行采集；所述功能设施用于输出自身的工作状态参数；并且每个运营设备作为一个物联网的基础节点，通过无线物联网通信技术连接到数据汇聚节点，将自身获得的状态数据实时上传至数据汇聚节点；所述数据汇聚节点设置于楼宇空间的每个区域，用于与在本区域空间范围内的基础节点基于无线物联网通信技术而建立连接，进而获得本区域空间范围内的各个基础节点上传的状态数据；进行本区域状态数据的汇总和中转，通过物联网技术与后台数据中心建立无线通信链接，将本节点汇聚的状态数据上传至后台数据中心；后台数据中心汇总和存储各个基础节点通过本区域的数据汇聚节点上传的状态数据，并且对状态数据进行监测以及分析，包括：根据基础节点的空间分布，采用可视化方式，生成楼宇状态图样，通过该图样来显示整个智能建筑的状态，并且运用图像处理和模式识别技术来快速和定性地分析该图样，实现对楼宇区域性异常的识别监控；其中，所述后台数据中心包括以下模块：原始记录模块、楼宇地图模块、状态数据可视化模块、状态图样合成模块、状态图样识别分析模块、异常报警模块；所述原始记录模块用于对通过数据汇聚节点获得的各个运营设备的状态数据，以表单记录的形式进行汇总，生成原始记录文件；所述原始记录模块所生成的表单记录包括以下字段：ID，表示运营设备的编号；TYPE，表示运营设备的类型；STAT，表示状态数据的数值；KIND，表示状态数据的状态类型；DATE，表示该状态数据的采集日期；TIME，表示该状态数据的采集时间；POS，记录了采集状态数据的运营设备的空间位置坐标(X，Y，Z)，其中Z坐标表示楼层，(X，Y)坐标表示运营设备在该层楼层平面上的分布位置；所述楼宇地图模块，生成楼宇X‑Y‑Z坐标系之下的三维地图图像；所述状态数据可视化模块根据所述表单记录的POS字段的空间位置坐标(X，Y，Z)，将每个记录映射为X‑Y‑Z坐标系下的一个像素点；并且将每个记录的STAT值转化为该像素点的亮度值或颜色值，从而将任何一个时间区段内所记录的某一个状态类型的全部状态数据表示为一个三维状态可视化图像；状态图样合成模块，将状态数据可视化模块生成的所述三维状态可视化图像与楼宇的三维地图图像合成，形成与楼宇空间区域相关联的三维状态图样；状态图样识别分析模块，用于从状态图样合成模块获得所述三维状态图样，将实时获得的三维状态图样与预存的楼宇标准状态模板进行匹配，判断楼宇内任何建筑空间区域的环境状态以及各种功能设施的工作状态；异常报警模块用于在状态图样识别分析模块确定实时的三维状态图样反映的楼宇空间环境状态和工作状态存在区域性异常的情况下，执行异常报警。...
【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统，其特征在于，包括：运营设备、数据汇聚节点以及后台数据中心；所述运营设备包括布设在楼宇建筑物内的各种类型的传感器和功能设施；所述传感器用于对多种类型的环境参数进行采集；所述功能设施用于输出自身的工作状态参数；并且每个运营设备作为一个物联网的基础节点，通过无线物联网通信技术连接到数据汇聚节点，将自身获得的状态数据实时上传至数据汇聚节点；所述数据汇聚节点设置于楼宇空间的每个区域，用于与在本区域空间范围内的基础节点基于无线物联网通信技术而建立连接，进而获得本区域空间范围内的各个基础节点上传的状态数据；进行本区域状态数据的汇总和中转，通过物联网技术与后台数据中心建立无线通信链接，将本节点汇聚的状态数据上传至后台数据中心；后台数据中心汇总和存储各个基础节点通过本区域的数据汇聚节点上传的状态数据，并且对状态数据进行监测以及分析，包括：根据基础节点的空间分布，采用可视化方式，生成楼宇状态图样，通过该图样来显示整个智能建筑的状态，并且运用图像处理和模式识别技术来快速和定性地分析该图样，实现对楼宇区域性异常的识别监控；其中，所述后台数据中心包括以下模块：原始记录模块、楼宇地图模块、状态数据可视化模块、状态图样合成模块、状态图样识别分析模块、异常报警模块；所述原始记录模块用于对通过数据汇聚节点获得的各个运营设备的状态数据，以表单记录的形式进行汇总，生成原始记录文件；所述原始记录模块所生成的表单记录包括以下字段：ID，表示运营设备的编号；TYPE，表示运营设备的类型；STAT，表示状态数据的数值；KIND，表示状态数据的状态类型；DATE，表示该状态数据的采集日期；TIME，表示该状态数据的采集时间；POS，记录了采集状态数据的运营设备的空间位置坐标(X，Y，Z)，其中Z坐标表示楼层，(X，Y)坐标表示运营设备在该层楼层平面上的分布位置；所述楼宇地图模块，生成楼宇X-Y-Z坐标系之下的三维地图图像；所述状态数据可视化模块根据所述表单记录的POS字段的空间位置坐标(X，Y，Z)，将每个记录映射为X-Y-Z坐标系下的一个像素点；并且将每个记录的STAT值转化为该像素点的亮度值或颜色值，从而将任何一个时间区段内所记录的某一个状态类型的全部状态数据表示为一个三维状态可视化图像；状态图样合成模块，将状态数据可视化模块生成的所述三维状态可视化图像与楼宇的三维地图图像合成，形成与楼宇空间区域相关联的三维状态图样；状态图样识别分析模块，用于从状态图样合成模块获得所述三维状态图样，将实时获得的三维状态图样与预存的楼宇标准状态模板进行匹配，判断楼宇内任何建筑空间区域的环境状态以及各种功能设施的工作状态；异常报警模块用于在状态图样识别分析模块确定实时的三维状态图样反映的楼宇空间环境状态和工作状态存在区域性异常的情况下，执行异常报警。2.根据权利要求1所述的基于物联网的楼宇运营设备状态监测与可视化分析系统，其特征在于，所述状态图样合成模块调用楼...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦俊一，
申请(专利权)人：特斯联北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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