方案名称：智能楼宇解决方案

供应商：菲尼克斯电气中国公司

应用时间与行业：2021年 智能建筑行业

方案基本情况：

楼宇管理需要面对方方面面的挑战，不仅是收集数据，还要更好地利用数据做出更好的决策，从而改进楼宇及在其中生活或工作人群的效率。Emalytics智能楼宇系统是一项基于IoT的楼宇自动化，可以无缝集成大量数据类型，可以支持多种应用程序。模块化的概念为每个应用提供了理想的解决方案。支持多种协议：BACnet/IP，Modbus TCP, Modbus RTU, LON, KNX/IP, SNMP, DALI等，支持安全通信。将传统的楼宇技术与物联网相结合，把通过各种方式采集的数据和信号转化成标准化的数据。摆脱了单一建筑控制的方式，Emalytics智能楼宇系统可以进行区域化管理，不同地区不同功能的建筑都可以集成在一个楼宇系统里，即使远在千里之外也可以实现楼宇控制。该系统可以实现经济并且整体的运营管理，即在同一系统中实现建筑和能源管理。通过对符合要求的关键指标进行评估，优化建筑的供应流程。基于IoT和经典通信技术，可以将已有的建筑简单集成到新的管理系统中。开放连接所有楼宇技术标准协议确保了灵活、不过时的建筑管理。

基于IoT的Emalytics智能楼宇系统，采用专用于基础设施、能源以及建筑物自动化应用的IoT模块式控制器，其特点是在硬件和软件内的可升级性和应用无限制范围。不管是建筑物自动化、开发新经营模式、控制联网的不动产、数据中心或基础设施管理，该控制器都能加以控制。该控制器利用Niagara 4框架进行时间优化工程设计，支持楼宇基础设施自动化中使用的所有主要通信协议，在基于Java的Niagara 4框架内规划、工程设计和施工以及可视化，借助自编程功能，轻松扩展Niagara 4框架。

智能楼宇架构

创新亮点与工艺需求：

Emalytics系统的优势

● 降低工程和接线成本

Emalytics智能生态系统在同一平台中集成了楼宇供给技术的管理和运行，以及能源监控的功能。此生态系统可将不同楼宇中的数据点浓缩为标准的信息，从而持续优化过程并实现预防性维护和维修。因此，技术人员无需定期检修设备，设备在出现磨损时即可及时自行上报。

Emalytics系统通过来自菲尼克斯电气公司的基于物联网的ILC 2050 BI控制器接收现场层生成的数据。该Inline控制器通过特定设备专用的Modbus/RTU、LON、KNX、M-Bus、DALI和EnOcean等协议将传统传感器技术和执行器技术结合在一起。为此，该控制器中新增了Inline系列的相应通信模块。基于IP的新型智能设备也可轻松集成到ILC 2050 BI中。然后，该Inline控制器将各种标准格式的数据发送给Emalytics生态系统。通过现场设备集成到基于物联网的控制器中，可显著减少工程和布线时间。

● 优化供能过程

在不同的控制模块内反复创建变量（数据点表）往往耗时耗力。在Emalytics中，只需将楼宇供给系统经记录的标准化数据点定义一次，便可将该数据点转化为可在控制器、服务器、HMI或智能终端中均可调用的数据对象，并在整个系统中进行应用。用于楼宇基础设施的预编程组件库可以集成能实现峰值负载和负载管理轻松编程的功能块，从而将工程成本降至最低。Emalytics生态系统具有提供常用供暖、空调和通风技术的功能库，包括用于构建显示器的相应系统符号。

将数据点和系统参数连接到一起可显著加快系统调试。该生态系统支持Web技术，无论用户通过笔记本电脑、触屏/平板电脑还是智能手机访问系统，都可根据自己的特定需求使用Emalytics系统，使用该楼宇管理系统还可在任何地点控制和监控不同楼宇，并可将现有楼宇轻松集成到该解决方案中。这为操作人员提供了诸多便利，他们可对比不同地点的楼宇，或建立涵盖所有楼宇的通信平台。可根据现有数据改善各楼宇的供能过程。如果将生产厂房的余热和屋顶太阳能电池板系统产生的能量用于办公综合楼的供暖，则相应供暖成本显著降低。

● 为环保做出重要贡献

菲尼克斯电气将整体楼宇系统设计和智能数据使用及现代化自动化技术进行了有机结合，显著降低了楼宇使用中的运行成本。低能耗还可保护环境。楼宇中的空调和百叶窗可根据环境的变化和人们的需求实现智能化按需调节，从而给人们带来更加舒适的体验。

典型行业与市场反馈：

智能楼宇关联系统

● 空气调节系统

HVAC（Heating, Ventilation, Air Conditioning）空气调节系统，包含了温度、湿度、空气清净度以及空气循环的控制系统。利用冷、热水泵，风冷热泵机组，冷却塔，制冷机组，AHU新风机组，变频控制器，冷、热水系统、蓄冷储能系统、空压机组等设备及装置达到空气调节的目的。可以通过采集到的温度、湿度、空气洁净度、风量等实际数据信息，开启或关闭相应的设备及装置达到理想的空气标准。该系统可以包含舒适的变风量新风空调控制系统，可以设定及控制区域控件的温、湿度，根据工作时间调节区域时间计划控制，并且具有历史记录、报警功能、信息记录等功能。在车间、办公室实现温度实时监测，实现各区域环境温度可监、可控、可调，并且更进一步实时监测生产办公区域能耗，采集标准化的数据后，传输至上级管理和运行设备。从而将各种楼宇基础设施连接起来，改善个过程的能源利用效率。

  空气调节系统架构

● 智能照明系统

基于菲尼克斯电气产品技术智能照明控制系统：DALI总线。DALI(Digital Addressable Lighting Interface)数字可寻址照明接口技术，一个根据以上的因素设计及发展出来专门应用在照明的创新技术。可整合至智能楼宇系统中，所有功能均可通过楼宇控制系统界面浏览并进行参数设置。生产厂房的照明也可根据时间表进行按需调节。生产场所和办公室的照明是基于工作时间和换班表。此外，新的楼宇中安装了节能LED灯。这些LED灯配备DALI功能，可根据具体环境情况进行亮度调节。办公室还配有带亮度传感器的EnOcean存在感应探测器。该探测器可确保仅消耗实际所需的能源。

照明强度由DALI协议和EnOcean按钮控制。因此，办公室内的每位员工都可在其工作区根据特定需求调节照明条件。可在办公区域中直接配置或分别读取DALI灯和EnOcean按钮，所以通过控制器可轻松调节照明。百叶窗根据天气预报和太阳位置进行自动调节，也可直接在工作区中控制百叶窗。生产厂房中装有触屏式PC机，可用于直接控制生产场所的照明和查询天气信息。生产员工也可单独调节照明。

  智能照明系统架构

● EnOcean系统/气象站

气象站采集数据将应用于建筑遮阳系统的智能控制，HVAC中央空调系统的控制同时使用气象站采集数据，气象数据采用EnOcean无线传输，EnOcean还将应用于DALI照明系统的控制，以及车间、房间温度、计量数据的采集。同样的，所有信息及数据都会存在于Emalytics生态系统中。

● 能源管理

能源管理是使用系统性和可持续的方式提高能源效率的挑战的方法，是智能化集成系统技术，对绿色建筑内各用能系统的能耗信息予以采集、显示、分析、诊断、维护、控制及优化管理，通过资源整合形成具有实时性、全局性和系统性的能效综合职能管理功能的系统。能效管理系统是一个涵盖面很广的综合性系统，涉及建筑智能化、工业自动化、数据采集分析等多个技术领域。能效管理系统实施的最终目的就是通过智能化系统集成来实现对既有系统的能源消耗进行节约与改善。

Emalytics生态系统将实现采集状态监测与报警、管理、能耗管理与数据报表，显示建筑基本情况。分类分项能耗情况及相关能耗指标显示，形成各监测之路的以上各分类分项能耗逐时原始读数列表，历史记录与趋势分析，故障分析与设备维护管理，以及成本分析等。楼宇控制系统主界面将实时显示能源、气象等信息，可视化的实时水、电、气能耗监测及显示，历史数据记录，能耗数据报表（周、月、年），能耗分析，配电系统的运行监测等。能源管理不仅局限于当前的监控，还需满足未来对能源数据分析和管理，二次深化开发的空间，实现记录、报表等多项功能。通过能源管理来实现建筑与工业设施整体能耗状况的实时监测和细致化管理，实现电力、燃气、水等分类能耗数据和电量各分项能耗数据的透明化，为其他高级应用提供设施各类能耗的全方位实时高精度数据，为用户建筑与工业设施能源系统精细设计和节能改造提供依据，优化能耗成本结构，分析电力、燃气、水等能源供应中断、事故跳闸、故障原因，趋势记录可以帮助优化资源和业务模式规划。

Niagara4的Workbench的功能可以实现历史数据分析等，用户也可以针对楼宇情况做个性化二次开发，将所有采集数据标准化后方便上位显示报表等，也可对能源循环利用做分析。

能源数据分析管理记录和报表

● 光伏发电系统

光伏发电系统是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行。跟踪系统可以使发电效率达到最佳状态。由于相对于某一固定地点的太阳能光伏发电系统来说，一年四季每天的太阳光照角度时时刻刻都在变化，只有太阳电池板能够时刻针对太阳，才能达到最佳发电效率。将一年中每个时刻的太阳位置存储到Emalytics系统中，靠计算太阳位置以实现跟踪。或通过检测光照强度计算电池板移动的角度最终太阳位置。用最低的能耗得到最佳的效率，最大程度上发挥光伏发电系统的作用。

● 充电桩

电动汽车的快速发展意味着充电桩的需求快速增大。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规和快速充电两种充电方式。人们可以使用特定充电卡在充电桩提供的交互界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作。充电桩显示屏也可显示充电量、费用、充电时间等数据。可将互联网智能交流充电桩及直流充电桩接入能源管理系统。将电池及光伏发电结合起来，还可以进一步降低成本。

图8  光伏发电系统和电动汽车充电站示意图

● 安防监控系统

视频联网监控管理以网络为纽带，综合全面的使用数字视频处理技术、自动控制、网络传输技术等，基于统一规范整合接入各类视频监控设备，实现跨地区、跨部门视频图像信息资源的整合共享和互联互通互控，便于快速查询记录。现代安防监控设备均多为微电子化产品，这些监控设备具有高密度、高速度、低电压、低功耗等性能。因安防监控电子设备的精密, 耐过电压能力下降, 其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感, 使得监控系统设备极易遭雷击过电压破坏, 造成整个监控系统瘫痪。 在此基础上，选用合适的防雷保护装置，研究和探讨合理的信号、电源线路布线，明确屏蔽及接地方式可给出准确的、系统的防雷解决方案。在保证建筑安全的同时，保证安防监控系统本身的安全防护。

● 门禁管理系统

门禁管理系统控制人员出入，还可以控制人员在建筑内及敏感区域的行为并准确记录和统计管理数据。通过在楼门口、电梯处设置门禁控制器，密码键盘器或生物识别等达到管理门开启关闭的作用，确保授权人员的自由出入，限制未授权人员进入。出入监控信息可以生成报表等，并且可以连接办公管系统考勤记录，异常情况下可以实现触发报警，如监控到非法入侵、门超时未关等。门禁系统数据信息也都将集成到Emalytics生态系统中，若系统中触发火灾报警等重大报警，门禁系统需做出迅速反应，不得阻止人员迅速撤离，已减小突发事件所带来的伤害。

 门禁管理系统示意图

● 实际应用

菲尼克斯公司新基地项目就采用这套基于IoT的Emalytics智能楼宇自控系统。该项目建筑占地面积约为42028平方米，厂房面积为33955.07平方米，餐厅和宿舍面积为7753.42平方米，门卫面积为195.02平方米，自行车棚面积为125平方米。新基地智能楼宇项目包含几个主要的组成部分：能源管理和供配电系统，HVAC暖通空调系统，智能照明系统，EnOcean系统气象站，监控和安防系统，500KW太阳能光伏发电系统，门禁管理系统，智能遮阳百叶和充电桩等。其中，供配电系统由4台1600KVA变压器和10KV双回路供电系统组成。HVAC暖通空调系统包含16台AHU新风机组，7台风冷热泵机组，2台制冷机组和6片区风机盘管。充电桩包含3台30KW直流和7台6KW交流，详情如图10所示。

菲尼克斯公司新基地项目基本信息

新基地项目是基于物联网技术在楼宇自控系中的应用，将传统的BAS（楼宇自动化）系统延伸至Internet，Web数据库与互联网技术的相结合，实现了远程数据服务信息从静态向动态的转变，真正做到了局域和远程信息的实时监控，实现了建筑楼宇设备的信息交互、综合与共享，使得建筑管理人员即便在千里之外也可完成职责，可以满足未来多基地以及与德国公司的一体化管理。

企业优势与智能战略：

自2014年菲尼克斯电气中国公司正式发布智能战略，成立菲尼克斯电气智能战略推进联盟以来，一直积极地推动并联合与产业相关的政府部门、科研院所、优秀企业代表等，致力于建立真正全连接的产业生态，将拥有工业文明共同理念的参与者联合起来，成为未来整个自动化产业、制造业和工业文明的产业生态建设的驱动者和践行者。凭借着工业技术、信息技术和智能技术三重IT融合的竞争力，面对国内快速增长的智能制造领域市场需求，菲尼克斯电气于今年正式成立菲尼克斯（南京）智能制造技术工程有限公司。公司进一步整合集团和中国公司在智能业务运营、智能技术与工程、智能解决方案设计制造、制造执行系统与信息技术集成等智能制造领域多个技术板块的智能竞争力，构建安全可靠、智能互联的系统和解决方案，打造面向未来的绿色“智”造系统。