引言

在廠(chǎng)房、園區(qū)、公共建筑智能化工程實(shí)施階段，很多項(xiàng)目會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)條件有限、多廠(chǎng)家設(shè)備協(xié)議雜亂的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。傳統(tǒng)純?cè)贫斯芸丶軜?gòu)，所有采集、邏輯判斷、設(shè)備聯(lián)動(dòng)全部依賴(lài)上層平臺(tái)下發(fā)指令，一旦網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)抖動(dòng)或者中斷，暖通、照明、排風(fēng)等設(shè)備的聯(lián)動(dòng)邏輯直接失效，給建筑運(yùn)維帶來(lái)較多隱患。

單純依靠云端處理全部業(yè)務(wù)，海量傳感器原始數(shù)據(jù)持續(xù)上傳，會(huì)占用大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)時(shí)控制場(chǎng)景還會(huì)產(chǎn)生明顯傳輸時(shí)延。存量改造項(xiàng)目中原有設(shè)備利舊需求高，大規(guī)模更換硬件會(huì)拉高項(xiàng)目整體投入，工程行業(yè)亟需一套兼顧可靠性、實(shí)時(shí)性與改造成本的技術(shù)路徑，邊緣計(jì)算下沉部署逐步成為樓宇自控項(xiàng)目的重要技術(shù)選擇。

傳統(tǒng)樓宇自控項(xiàng)目現(xiàn)存工程痛點(diǎn)

第一，業(yè)務(wù)運(yùn)行高度依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)。公網(wǎng)或者局域網(wǎng)故障時(shí)，跨子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)失效，例如車(chē)庫(kù)CO超標(biāo)排風(fēng)、溫濕度聯(lián)動(dòng)新風(fēng)、故障就地告警等業(yè)務(wù)無(wú)法正常執(zhí)行，建筑現(xiàn)場(chǎng)失去自主管控能力。

第二，多協(xié)議異構(gòu)設(shè)備接入難度大。現(xiàn)場(chǎng)DDC、PLC、能耗儀表、傳感器、照明控制器來(lái)自不同廠(chǎng)商，通信協(xié)議不統(tǒng)一，各子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，形成數(shù)據(jù)孤島，對(duì)接調(diào)試工作量大。

第三，帶寬資源消耗大。全部原始采集數(shù)據(jù)上傳平臺(tái)，點(diǎn)位規(guī)模較大的園區(qū)項(xiàng)目，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出較高要求，部分老舊建筑現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施條件有限，難以滿(mǎn)足大流量數(shù)據(jù)傳輸。

第四，改造實(shí)施約束較多。存量建筑改造，不能長(zhǎng)時(shí)間中斷建筑正常運(yùn)營(yíng)，業(yè)主普遍希望盡量復(fù)用原有硬件，減少設(shè)備更換、布線(xiàn)施工工作量，縮短現(xiàn)場(chǎng)施工周期。

基于邊緣網(wǎng)關(guān)的云邊協(xié)同整體架構(gòu)

整套架構(gòu)劃分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、邊緣網(wǎng)關(guān)層、上層業(yè)務(wù)平臺(tái)層，實(shí)現(xiàn)“邊緣負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)控制，云端負(fù)責(zé)集中管理分析”的分工模式。陜西觀(guān)智科技在大量樓宇自控、IBMS系統(tǒng)集成工程項(xiàng)目中落地該架構(gòu)，適配新建建筑與存量改造兩類(lèi)場(chǎng)景。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層包含空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)、水泵、智能照明回路、能耗采集儀表、各類(lèi)環(huán)境傳感器，設(shè)備通過(guò)RS485、工業(yè)以太網(wǎng)接入邊緣網(wǎng)關(guān)，原有合格硬件可以保留繼續(xù)使用，不用整體替換。

邊緣網(wǎng)關(guān)作為現(xiàn)場(chǎng)核心業(yè)務(wù)樞紐，兼容BACnet、Modbus等主流工業(yè)協(xié)議，完成協(xié)議解析轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)清洗、本地緩存、邏輯運(yùn)算、跨子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。高實(shí)時(shí)性的控制邏輯全部在網(wǎng)關(guān)本地完成，不需要等待云端下發(fā)指令。網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，只把統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、告警信息、業(yè)務(wù)報(bào)表同步上傳IBMS平臺(tái)，降低帶寬占用。

上層IBMS平臺(tái)承擔(dān)全局業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)多建筑集中可視化展示、能耗統(tǒng)計(jì)分析、運(yùn)維工單管理、歷史數(shù)據(jù)復(fù)盤(pán)，同時(shí)可以向邊緣節(jié)點(diǎn)下發(fā)優(yōu)化策略，完成整體系統(tǒng)調(diào)度。

邊緣側(cè)本地自治核心工程能力

1、斷網(wǎng)條件下業(yè)務(wù)持續(xù)運(yùn)行

網(wǎng)絡(luò)發(fā)生斷開(kāi)故障，邊緣網(wǎng)關(guān)內(nèi)部存儲(chǔ)預(yù)設(shè)控制邏輯，依舊獨(dú)立完成設(shè)備聯(lián)動(dòng)、閾值告警、邏輯調(diào)度。車(chē)庫(kù)一氧化碳濃度聯(lián)動(dòng)排風(fēng)、感應(yīng)信號(hào)聯(lián)動(dòng)照明回路、機(jī)組故障就地報(bào)警等業(yè)務(wù)不受網(wǎng)絡(luò)影響。網(wǎng)絡(luò)鏈路恢復(fù)之后，網(wǎng)關(guān)自動(dòng)補(bǔ)傳斷網(wǎng)期間緩存的歷史數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)完整性。

2、低時(shí)延本地設(shè)備聯(lián)動(dòng)

暖通設(shè)備調(diào)節(jié)、環(huán)境參數(shù)聯(lián)動(dòng)、故障保護(hù)等對(duì)響應(yīng)速度有要求的業(yè)務(wù)，全部在邊緣側(cè)執(zhí)行，省去云端往返傳輸帶來(lái)的時(shí)延，保障機(jī)電設(shè)備運(yùn)行安全，適合廠(chǎng)房、公共建筑等對(duì)設(shè)備可靠性要求較高的場(chǎng)景。

3、異構(gòu)子系統(tǒng)快速接入適配

面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)新舊設(shè)備混雜的現(xiàn)狀，邊緣網(wǎng)關(guān)提供協(xié)議解析與二次開(kāi)發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)暖通、照明、供配電、環(huán)境監(jiān)測(cè)多套子系統(tǒng)統(tǒng)一接入，打通不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)壁壘，降低改造階段硬件更換投入。

4、本地?cái)?shù)據(jù)緩存與數(shù)據(jù)隔離

建筑運(yùn)行原始數(shù)據(jù)優(yōu)先在現(xiàn)場(chǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)緩存處理，按需向上報(bào)送，減少原始運(yùn)行數(shù)據(jù)向外傳輸，滿(mǎn)足廠(chǎng)區(qū)、重點(diǎn)公共建筑的數(shù)據(jù)安全管控訴求。

工程落地實(shí)施關(guān)鍵要點(diǎn)

第一，前期梳理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備清單、點(diǎn)位數(shù)量、通信協(xié)議，合理選擇邊緣網(wǎng)關(guān)硬件的算力、串口、網(wǎng)口資源，規(guī)避后期點(diǎn)位溢出問(wèn)題。

第二，做好業(yè)務(wù)邏輯劃分，明確哪些聯(lián)動(dòng)邏輯需要在邊緣本地執(zhí)行，哪些統(tǒng)計(jì)分析業(yè)務(wù)交由云端平臺(tái)處理，做好任務(wù)分工。

第三，配置網(wǎng)關(guān)本地?cái)?shù)據(jù)備份策略，保障網(wǎng)絡(luò)中斷過(guò)程中采集數(shù)據(jù)不丟失。

第四，做好邊緣節(jié)點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限管控，完善賬號(hào)、訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限設(shè)置，提升現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)。

第五，項(xiàng)目調(diào)試階段完成斷網(wǎng)模擬測(cè)試，驗(yàn)證斷網(wǎng)狀態(tài)下聯(lián)動(dòng)、告警、緩存補(bǔ)傳整套流程，確保上線(xiàn)之后穩(wěn)定運(yùn)行。

陜西觀(guān)智科技可提供邊緣網(wǎng)關(guān)部署、協(xié)議調(diào)試、邏輯編程、IBMS平臺(tái)對(duì)接整套集成服務(wù)，結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)條件、設(shè)備現(xiàn)狀輸出適配的實(shí)施方案。

結(jié)語(yǔ)

建筑智能化項(xiàng)目對(duì)系統(tǒng)可靠性、實(shí)時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定性要求持續(xù)提升，純?cè)贫思軜?gòu)已經(jīng)難以適配全部工程場(chǎng)景。邊緣計(jì)算與樓宇自控相結(jié)合的云邊協(xié)同方案，兼顧存量利舊改造、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性、系統(tǒng)可拓展性，為園區(qū)、工廠(chǎng)、公共建筑智能化項(xiàng)目提供一條可行的工程實(shí)現(xiàn)路徑。