基于物联网的智能楼宇Web管理系统的管理模式探讨

　　摘要：智能楼宇是物联网技术未来应用的一个重要领域，为了克服传统建筑分散、管理方式独立所带来的耗时、耗力问题，满足用户的多样化需求，对现有的物业管理、一卡通管理、办公自动化、建筑设备自动化等独立的系统进行整合，通过建立一个满足需求、易于使用的Web管理系统实现集中管理和协同工作的目的。基于B/W/D三层架构，针对系统管理、面向设备管理和用户管理，设计并实现基于物联网的智能楼宇Web管理系统，满足在新的形势下对建筑进行智能管理的要求和用户的需要，提高建筑智能化水平，完善智能建筑管理模式，实现楼宇内部管理工作的网络化、自动化、数字化。

　　关键词：物业管理； 智能楼宇； 物联网； Web管理系统； B/W/D三层架构； 办公自动化； 建筑智能化；

　　Abstract:Intelligent building is an important field in the future application of the Internet of things technology.In order to overcome the problems of time and strength waste incurred by the traditionally scattered architecture and the mode of separate management and to meet the diversified needs of customers,the separate systems such as existing system of property management,smartcard management,office automation,building automation are integrated,the centralized management and collaborative work objective are realized through the establishment of the Web management system of meeting the demand and using easily. Based on the three layer architectures of B / W / D,in viewof the system management,the equipment management and user management,Web management system of intelligent building based on Internet of things is designed and implemented,to meet the needs of intelligent management requirements of building in the newsituation and the users,to improve the level of intelligent building,to perfect the intelligent building management mode,and to realize the building internal management network,automation,and digitization.

　　Keyword:property management; intelligent building; Internet of things; Web management system; three layer architectures of B/W/D; office automation; building intelligence;

目录

　　一、 智能楼宇的概念及发展趋势…………………………………………………………1

　　二、IBWMS设计和实现的战略目标…………………………………………………………2

　　三、IBWMS功能需求分析人…………………………………………………………3

　　1.面向设备管理模块…………………………………………………………4

　　2.面向用户管理模块…………………………………………………………4

　　3.系统管理模块：…………………………………………………………4

　　4.功能分析…………………………………………………………4

　　四、IBWMS软件框架设计…………………………………………………………5

　　五、IBWMS硬件网络配置及运作流程…………………………………………………………6

　　六、结论…………………………………………………………7

　　参考文献…………………………………………………………8

　　互联网的发展使得地球成为村庄。虽然依靠通讯信息技术缩短了时空带给人们的隔阂，营造了信息交流无障碍的虚拟环境，但是物与物之间的物理关系却并未产生本质上的改变。无论互联网发展到什么程度，最终与人息息相关的仍然是实际物体。物联网就是借助互联网将实际物体包括人进行相互连接，基于全球定位、射频识别、激光扫描、红外感应等高端技术，设定共同遵守的协议和规范，进行信息的交换和传递，最终实现对人和物的管理和控制[1].物联网实现的环节包括基于RFID实现标识、基于传感器实现感知、基于智能芯片实现处理和基于互联网实现信息传递[2].其中，信息传递是人机交互实现控制与管理的前提和基础。简洁全面的控制管理应用系统能够达到事半功倍的效果。

　　一、智能楼宇的概念及发展趋势

　　智能楼宇是物联网发展的一个重要领域[3],未来建筑行业的发展趋势是提高建筑的信息化、绿色化、智能化和自动化水平，对建筑物的结构、系统、服务和管理[4]四个基本要素进行优化组合，提供高效、舒适、安全、方便的环境，使得人们的工作效率、管理水平、生活质量以及城市信息化建设水平大大提高，同时也促进了物联网产业化发展。

　　随着我国城镇化的不断发展，各种建筑、小区、楼宇的管理成为现代社会社区物业服务急需解决的核心问题之一。智能楼宇成为城市或地区科学技术和经济水平现代化程度综合体现的重要标志。它是信息时代计算机应用科学的必然产物，是现代高科技与建筑的完美融合，是多学科、高新技术的有机集成[5].随着科技的发展不断完善，其含义一般被认为是利用系统集成方法，将计算机技术、通讯技术、信息技术和建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其建筑的优化组合[6],所获得的投资合理、适合信息社会要求并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。大量高新技术被应用其中，可视电视、多媒体技术、智能保安与环境控制、信息高速公路、能量无管线传输等最尖端的高科技也在智能建筑中发挥着巨大的优势[7].

　　智能楼宇研究的重点之一是如何进行高效统一集成化管理[8].基于互联网、无线蓝牙等网络通讯技术，在楼宇的各个区域部署可以进行信息数据互联互通的传感器设备，通过实现图形化用户界面的客户端操作接口来实现对楼宇的安全监控、消防报警、物业管理等功能。通过客户端操作接口，还可以对管理人员、住户、商户、写字楼办公人员等实现统一管理[9]、实时在线监控、识别、联动报警、指挥调度、远程管理、决策支持等控制功能。

　　基于物联网的智能楼宇借助Web技术提供在线图形化用户界面的客户端操作平台，即物联网智能楼宇Web管理系统（Intelligent Building Web Management System,以下简称IBWMS），利用该系统进行管理可达到最优的效果。

　　二、IBWMS设计和实现的战略目标

　　基于物联网的IBWMS应用环境复杂多变，需要满足不同人群的各种需求，因此，制定正确的战略目标可以指导开发过程并提高工作效率。

　　IBWMS应该具备开放性[10].遵循主流技术标准和网络协议，使其能够与其他系统具备交互操作性，互联网和企业内部网以浏览器为主要方式实现监控管理等操作。

　　IBWMS应该具备可扩展性。软件采取模块化方式开发，可重用。

　　IBWMS应该具备安全性。该系统基于安全协议，具有完善的安全管理策略、使用系统的安全等级制度以及防火墙和网络管理日志等。

　　IBWMS应该具备可靠性和容错性。该系统在硬件配置和软件管理两方面实现不间断正常运行，具备延时处理故障、热备份等功能，从而能够应对突发事件。

　　IBWMS应该具备友好性。终端用户操作不必或者只要简单培训即可实现，有益于推广。

　　三、IBWMS功能需求分析

　　楼宇管理的内容复杂多样，通常情况下包括暖通空调设备管理、智能照明系统管理、供电设备管理、电梯和自动化扶梯管理、入侵报警集成系统管理、闭路电视监控系统管理、门禁巡更系统管理、火灾报警和消防联动管理、客户和房产信息管理、客户缴费支付管理、保洁管理、一卡通信息管理等内容[11].

　　IBWMS可分为三大模块：系统管理模块、面向设备管理模块和面向用户管理模块。各模块由子模块组成，在相应的应用领域保障各项功能的实现，其总体功能结构和各模块功能结构如图1所示。

　　图1 物联网智能楼宇Web管理系统功能模块构成

　　1. 面向设备管理模块

　　建筑设备自动化管理通过广泛分布的传感器监控建筑内外多种设备，将运行信息反馈给智能分析系统后传递给Web平台，管理人员对大楼内的公共设施进行管理，包括给排水设备运行报警信息、暖通空调设备运行报警信息、供配电系统运行信息等。

　　安全防范系统模块是智能建筑安全要求的必备功能，IBWMS应能够实时对入侵报警系统进行管理，实现对楼宇小区24小时无缝视频监控管理，对出入口（门禁）系统进行监控管理。管理人员可以通过Web平台实时监控大楼安全，包括重要房间、走廊过道、电梯扶梯、卫生间、停车场、小区室外道路等。

　　报警信息、智能照明系统运行报警信息、电梯和自动扶梯运行报警信息等消防报警系统基于建筑各个楼层和房屋温度、湿度、烟雾和视频实时监控并将信息返回到IBWMS,可以向管理人员报警，在最短时间内向公安局、消防队发布联动报警，甚至与其他智能化系统全面联动（如公共广播及应急广播系统）。通过IBWMS可以及时了解火灾情况并向住户通报火情，还可以在线采取措施操作自动化消防设备扑灭火灾。

　　2. 面向用户管理模块

　　物业管理系统为各种用户包括住户、商户、办公用户提供登录IBWMS的入口，并提供查询大楼内房产信息、在线缴费、申请客户服务等功能。工作人员可以在线发布大楼活动、物业公告、故障报警、火灾报警等，接收到用户客服信息后可以安排物业员工、维修人员、保洁环卫人员进行工作。

　　办公自动化系统主要包括两个部分：个人事务处理模块和公共信息管理模块。个人事务处理模块存放和处理个人相关的文件资料和信息，其他人无法访问。公共信息管理模块用于写字楼企业发布通知、通告、政策法规、岗位规章制度及其他公众信息，只有相关权限的人才能建立、查看或修改。

　　一卡通管理系统使得用户可以在线进行一卡通充值，查询一卡通消费记录，办理、注销一卡通业务等。管理人员可以管理用户身份和权限，管理用户缴费信息，协助用户办理业务。

　　3. 系统管理模块

　　基于物联网的IBWMS从使用者的角度进行划分，可以把用户包括工作人员、系统管理员、普通用户（包括住户、商户和写字楼用户等）分组为住户、商户、办公人员、后台管理员、前台管理员、社区管理员和安全管理员7种。不同分组的用户操作和数据库访问权限不同，系统管理员可以灵活设置各组别各用户的权限。系统管理员对系统拥有最高的权限，可以操作管理楼宇设备、查询历史记录、对用户认证授权、维护系统和数据库等。社区管理员和安全管理员分别管理面向用户和面向设备的业务，减轻工作压力，使维护更简单、高效。普通用户可以完成查询个人信息、在线缴费支付、查询公告新闻、申请客户服务等基础服务。针对住户、商户、写字楼办公用户还可提供个性化的功能和服务。

　　基本信息管理模块具有对大楼内住户、商户、工作人员、办公企业的信息进行统一管理的功能，包括对用户信息的输入、导入、浏览查询、修改及删除等操作。系统管理员可以管理用户身份认证、用户权限控制、用户注销等。

　　系统维护模块包括数据备份、导入、导出、恢复、清理等功能。系统维护工作由后台管理员来完成，负责对系统的用户进行增、删、改等操作以及对系统数据库进行日常备份和恢复，是系统安全控制的重点。

　　4. 功能分析

　　面向设备的管理模块定义了IBWMS最主要的业务功能，只有合法授权系统管理员才能对该部分进行修改操作，普通用户没有浏览、操作的权限。系统管理员可以在本平台向用户发布故障报警、消防报警、入侵报警，也可以向公安局、消防队发布联动报警信息。用户分组和权限机制保证了系统运行安全、稳定、高效。

　　建筑实现Web平台信息化管理，其目的是实现建筑内部管理工作的信息化、科学化、智能化，方便广大住户、商户、写字楼办公人员全面、及时、有效地了解和掌握物业、房产、安全、一卡通、办公自动化等各种信息，让用户足不出户进行查询、缴费、办理业务、办公等。而建筑管理者可以通过Web管理平台实时监测传感器设备记录的建筑内外的湿度、温度、空气质量等数据，管理暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯等系统，通过入侵防盗、门禁管理、出入口控制、保安巡更、消防报警等系统可以保障建筑内部事务正常运行和所有用户的安全，从整体上降低楼宇管理人员的劳动强度，提升物业、保安人员的工作效率和服务质量。

　　IBWMS的用户可以利用电脑、笔记本、手机、平板电脑等多种终端设备，通过不同的网络接入方式随时随地查询所需信息、办理所需业务，实现高效管理的同时也降低了系统维护、升级和管理的成本和工作量。

　　四、IBWMS软件框架设计

　　以传感器数据采集处理、终端阅读、通信模块等正常工作为前提，进行IBWMS软件框架的结构设计。基于物联网的IBWMS采用三层体系结构框架，包括前端客户机、Web服务器和业务逻辑服务器以及后台数据库服务器。系统的三层软件框架结构解决方案如图2所示。

　　图2 系统软件三层架构

　　基于Asp并参考MVC模式进行Web开发具有控制与视图分离、简化表示层设计开发、降低开发成本[12]等优势。Web浏览器即客户端与Web服务器实现表示层功能。客户端通过浏览器提供与用户交互的接口界面，负责用户输入、接收用户信息并显示结果。

　　应用服务器和业务逻辑服务器运行在商务逻辑层，由多种服务器端的应用程序构成，实现动态数据访问功能，是连接表示层与数据层的桥梁。Web应用服务器采用IIS,业务逻辑处理采用COM+组件。

　　数据层主要负责提供对数据的读取和存储管理工作，利用DBMS系统对数据库进行管理和操作。本系统采用ADO.net技术来连接SQL Server数据库服务器，通过OLE DB技术连接其他文件源数据库。

　　IBWMS使用NET平台，服务器操作系统Windows 2000/2003 Server,Web服务器IIS 6.0,数据库SQL Server 2008.

　　五、IBWMS硬件网络配置及运作流程

　　基于物联网的IBWMS的运行环境由Web服务器、逻辑服务器、数据库服务器和防火墙等组成，系统管理人员（包含物业管理人员、设备自动化管理人员、消防管理人员等）、住户、商户和办公人员使用多种终端通过多种网络连接方式访问该平台。具体配置结构如图3所示。

　　图3 物联网智能楼宇Web管理系统物理配置组成

　　使用Visio工具对基于物联网的IBWMS的操作界面运作流程进行描述，如图4所示。

　　IBWMS提供功能的部分实现界面如图5~7所示。

　　图4 智能楼宇Web管理系统运作流程

　　图5 基本信息管理模块---用户导入功能界面

　　图6 系统维护管理模块---数据备份功能界面

　　图7 建筑设备自动化管理模块---照明管理界面

　　六、结论

　　对基于物联网的智能楼宇系统的Web管理系统进行分析、设计，并获得部分实现。基于Microsoft.net技术从系统总体功能结构、性能需求、功能需求、配置环境等角度进行分析，在此基础上详细设计了系统总体结构和系统框架。该系统从技术角度提高了运行效率，且设计流程更人性化和易于操作。

　　参考文献
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