楼宇智能管理论文

摘要：利用RFID和无线传感网等技术实现智能楼宇管理的信息化。针对智能楼宇建设的需要，从智能楼宇五大子系统出发，利用物联网中的RFID射频识别、无线传感网等技术展开了全面设计，对整体系统架构进行了论述和分析，完成了现代智能楼宇管理信息化的设计，达到了利用物联网技术提升楼宇管理信息化水平的目标。这一系统得到了实际应用，效果良好，能满足现代楼宇管理的要求。今天小编给大家找来了《楼宇智能管理论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

楼宇智能管理论文 篇1：

楼宇智能用电综合管理系统

摘 要:楼宇智能用电综合管理系统为企业提供一个成熟的、有效的、使用方便的楼宇节能管理信息系统整体管控解决方案;建立一套先进的、可靠的、安全的楼宇节能管理信息系统运行、操作和管理平台。

关键词:楼宇用电 智能用电管理系统

从管理层面看,最大的节电潜力和最大的供、用电系统安全运行保障应来自加强管理。通过加强管理,可避免不必要的浪费,可及时发现设施、设备的安全隐患。

建设楼宇智能用电综合管理系统的基本目的就是要在提高企业运行、管理效率的同时,找到生产工艺能源消耗最佳工艺数据,为企业提供一个成熟的、有效的、使用方便的楼宇节能管理信息系统整体管控解决方案;建立一套先进的、可靠的、安全的楼宇节能管理信息系统 运行、操作和管理平台。

1 楼宇智能用电综合管理系统介绍

楼宇智能电能管理是对智能楼宇的照明、动力、通风、空调、电梯、安防等系统进行协调监控及管理,综合使用智能测量、楼宇配电自动化和分布式能源监控等技术,对用户供能系统、用能设备、楼宇分布式能源、储能设备等进行监控、分析、控制及评估,以用户能源管理为核心,实现合理充分的使用清洁能源,提高用户的能源使用效率。

楼宇智能用電综合管理系统把分散的能源信息(信息孤岛),利用各种能源计量设备(水、汽、风、电、煤、油、液位等计量设备)、无线网络技术、有线网络技术、数据库技术、工业控制技术和计算机软件技术,实现能源信息的统一的汇总、计算、分析,科学得出的节能操作指导报告;科学的挖掘出节能潜力;客观的得出班组和部门的节能绩效考核报告;科学的提供领导决策依据等等。楼宇智能用电综合管理系统根据分析节能成果的数据,实现主观和客观控制的节能,最终帮助企业实现能源管理、节能降耗、降低成本、提高生产效益。

智能测量是对楼宇的用能信息进行实时采集,为其它系统提供基础的信息支撑。楼宇配电自动化系统完成楼宇配电系统的智能开关设备、公共用电设施监测控制、故障自动检测与故障隔离、电能质量控制等,实现楼宇低压回路多电源供电,提高供电的可靠性和停电响应的及时性,满足高质量的用电需求。

2 楼宇智能用电综合管理系统的优点

对比原有的手工管理方式,楼宇智能用电综合管理系统在以下几个方面将具备优势。

(1)实时的用能监控:透过客户端软件提供的楼宇配电系统单线图,可以轻松地查询各台变压器、各个设备的详细情况。通过单线图线路颜色的区分可以得出设备的停止启用状态,通过线路上箭头的流向及闪烁速度的快慢可以了解到电流的大小以及方向。直接双击设备可以得到实时的设备的用电情况,便于管理者直观而轻松的了解当前的用电状况。通过配电系统单线图的看到电能的输入、传输、消耗的全过程,管理者可以安全、高效的管理好楼宇配电网及运行。

(2)直观的历史用能分析:系统平台可以完成各种电参量的数据统计功能(可选择按日、月或年进行统计分析)。可生成历史用能报表,方便用户查询比较。

(3)可对潜在的事故进行预报警和记录,同时可动态实现各种实时电量参数的越限越位报警措施,便于及时应对各种可能的事故和隐患的出现。减少系统运行管理和维护费用,通过对各种电力参数的历史记录,可随时掌握各个时间段的负载特性及负荷变化情况,为系统内优化能耗分配等提供强有力的数据依据。

(4)快速、准确掌握楼宇供配电系统的运行情况、门禁信号、远程录波(异常录波、电能质量录波、波形召测)、电能质量,如谐波的分析、电压电流的不平衡度、电压波动与闪变、供电可靠性、断流断压起止时间及持续时间等,管理软件除具备一般的数据查询记录外,还提供大量的统计分析工具,帮助企业实现可靠性统计、电能质量合格率统计、各类越限报警、故障追溯、偷盗预警等。

3 楼宇智能用电综合管理系统的结构

智能楼宇电能管理系统由电信息采集单元、网络、监控服务器及Web服务器等主要部分构成。系统采用三层结构,具有丰富的实时数据采集、定时召测电信息采集单元数据功能和分析统计及报警功能。

智能楼宇电能管理系统设计采用分层分布式结构,系统自上而下共分三层:监控管理层、通信层、现场设备层。

在系统的分层结构中,监控管理层通过Web访问用电综合管理系统,实现各个电信息采集单元的数据查询和统计功能,并可为用户输出各种类型的报表。

通信层将完成现场设备层和监控管理层之间的网络连接,实现设备层和监控管理层之间通讯数据的上行和下达。同时数据采集服务器本身具备实时数据采集功能,采集数据通过公网上传至数据服务器,实现各种数据处理。

现场设备层是指分布于高低压配电柜中的各类信息采集终端等设备。低压配电综合智能管理系统的现场设备层是整个系统的硬件支撑平台,是整个系统的数据源,设计清晰合理的现场设备层是低压配电综合智能管理系统实现的基础。各装置、仪表和模块之间相对独立,各自完成测量、监测、通讯等功能。

4 结语

楼宇智能用电综合管理系统的应用,正是用电管理者能用来全面、实时、连续、准确地掌握企业供、用电信息及对信息自动进行分析统计的强有力的智能化工具,该系统的应用将在节电、降低用电费用和确保供、用电系统、设备安全运行和用电管理和节电方面的信息化建设工作发挥重要作用。

参考文献

[1] 朱冰若.智能用电能量管理系统设计与实现[J].华东电力,2010.

[2] 吴疆.浅谈对智能电网若干基础性问题的思考[J].

作者：张建华

楼宇智能管理论文 篇2：

智能楼宇管理系统的设计与实现

摘要：利用RFID和无线传感网等技术实现智能楼宇管理的信息化。针对智能楼宇建设的需要，从智能楼宇五大子系统出发，利用物联网中的RFID射频识别、无线传感网等技术展开了全面设计， 对整体系统架构进行了论述和分析，完成了现代智能楼宇管理信息化的设计，达到了利用物联网技术提升楼宇管理信息化水平的目标。这一系统得到了实际应用，效果良好，能满足现代楼宇管理的要求。

关键词：物联网技术；智能楼宇；信息化管理

“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。物联网技术的应用现在已在各个领域推动着产业的升级。物联网技术是一集多专业交叉复合的技术，核心技术主要包括传感器、无线传感网、射频识别、智能处理等技术。目前在现代物流、智能交通、智慧农业等领域得到广泛应用，并产生了巨大的效益。

智能楼宇系指利用系统集成方法，将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑技术有机结合，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与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。随着物联网概念的出现，物联网技术渗透到了各行各业，推动着对传统产业的技术升级和改造。借助物联网技术提升智能楼宇建设也是发展的必然。

经过物联网技术的升级改造，智能楼宇将有以下四大特性： 智能化，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具。信息化，提供全方位的信息交换功能，帮助楼宇内单位与外部保持信息交流畅通。可视化，将室内二氧化碳浓度、煤气浓度、光照、温度等不可见状态通过数据可视化的形式清晰明了的呈现给用户，给用户对楼宇内状态以更加直观的感受。人性化，强调人的主观能动性，重视人与环境的协调，使用户能随时、随地、随心的控制楼宇内生活工作环境。

1系统主要功能和架构

1.1主要功能

基于物联网的智能楼宇管理系统主要有：楼宇人员管理追踪和人员室内定位系统、楼宇设备智能控制系统、楼宇环境智能控制系统、智能无线视频实时控制系统、智能楼宇停车定位及引导系统等五大部分组成。

1） 室内环境监测。监测室内的有毒气体浓度、二氧化碳浓度、湿度、温度、光照强度等环境指标，并能实时的将这些数据以可视化的方式展示给用户。

2） 数据收集及保存。将室内布置的各种传感器收集到的数据和各个智能设备自身的数据上传到后台数据中心存储备份。

3） 智能用户控制。通过智能手机等移动终端在室外通过网络远程控制的方式来操纵室中的各种智能设备，比如控制空调的温度、窗帘的开合、灯光的亮灭等。

4） 智能感知控制。根据室内感知到的数据，同时根据用户的当前位置和状态，智能地控制室内各种设备，调节室内环境达到用户最舒适、便捷、安全的要求。

5） 智能安防系统。智能楼宇提供自动分级安防模块，根据用户的当前位置和活动状态，提供不同安全等级的安防服务，达到节能、安全两不误。

6） 智能停车系统。廉价、小巧、低功耗的无线传感节点（如无线弱磁传感节点、无线超声波测距节点、无线红外节点等）作为基本感知节点，通过大规模布设，达到全方位、全天候精准检测车位使用情况；信息可通过网络发布至电子路牌、电脑、智能手机等联网终端，扩大应用领域，可为不同层次用户提供优质车位信息服务。

1.2系统总体架构

基于物联网的智能楼宇在技术层面分为五个层次：感知层、接入层、网络层、支持层和应用层。

感知层：为智能楼宇提供最基础最底层的数据感知功能，让智能楼宇能够“感觉到”室内的点点滴滴。

接入层：通过不同传输协议，实现终端机顶盒与各用户终端（手机、平板等）、智能楼宇感知设备和智能设备的数据传输。接入层终端通过了楼宇网关（Web 方式）与网络层实现互联。

网络层：通过因特网，网络层为智能楼宇、支持层数据中心以及第三方（如医疗机构、安保机构等）进行互联，允许各方进行数据交互。

支持层：为智能楼宇提供数据统一的数据保存功能， 为后续的数据共享和应用提供实时和历史数据。

应用层：为用户提供简洁易用、美观可视、随时随地的用户应用，结合用户控制和智能控制，为用户提供舒适、健康、人性、安全的生活。

2楼宇人员管理追踪和人员室内定位系统

本系统包括以下主要功能模块：人员出入管理系统，办公人员定位系统、访客管理系统等。

2.1人员出入管理系统

在楼宇入口处设置开放式通道，每一个进入楼宇的人员必须佩带无线胸卡才能通过，每个卡上可以设置各持卡人的身份信息，当持卡人通过通道时就会在相应的显示器中列出进入楼宇区域人员的欢迎信息，无需停留，自动识别人员，快速而且智能化。如果有非法人员进入楼宇区域，此通道会自动报警，有效阻止非授权人员进入，提高楼宇区域的安全性。在楼宇区域的电梯口及楼梯口处设置隐藏式通道，如果有非法人员或外来人员未经登记的进入楼层通道后，此通道会自动报警，有效阻止非授权人员进入。

该系统主要由天线、读写器、声光指示模块、红外模块和用户身份识别卡（电子标签）等部分组成。可快速识别用户佩戴的身份识别卡，同时判断该用户的进出情况，当无卡用户通过时可发出声光报警；身份识别卡由专用发卡器写入个人信息。发卡器是一款桌面式RFID读写器，可读写符合ISO/IEC15693国际标准的射频卡及ISO/IEC14443 type A类卡，通过网络与楼宇管理中心联接，主要用于发卡操作。

2.2访客管理系统

该系统能够代替传统的手写来访登记，实现访客登记、管理一体化，达到“数字化登记、网络化办公、安全化管理”的效果，和开放式门禁、通道控制等系统集成后，完成人员进出管理、员工考勤及一卡通的全面解决方案。通过发卡器临时发放 ID 卡后，访客就可以通过出入通道到相关楼层访问楼宇内人员，如果该访客到达非指定楼层时系统即进行报警，让保安人员能够实时了解该人员的动态，保证楼宇财产的安全。

2.3人员定位系统

定位技术是比较复杂的技术。RFID射频识别技术本身具有一定的目标定位能力，但是这种方式很难做到实用性。主动式 RFID 定位技术定位准确，通信距离长，因此采用主动RFID 标签，结合 “信号指纹”的方法来实现对人员定位功能。系统由主动式RFID标签、天线、RFID阅读器和相应的软件组成。

基于“信号指纹”的定位方法具体包括三个方面：部署场地规划，信号指纹库采集，信号指纹匹配。

在基于“信号指纹”的定位方法中，首先要做的便是对部署场地进行规划。即确定每台接收机（天线，RFID阅读器）所处的位置并进行记录。系统在楼宇区域的四周部署信号接收机。部署密度需达到在区域内的任何点发送的信号可以被三个或者三个以上的接收机所接收到的要求。由于每台接收机所覆盖的面积有限，因此可以通过单个接收机所处的位置得到信号源（主动 RFID tag）所处的位置，这个大致的区域被称为母区，例如所在楼层，所属房间等。

在部署接收机之后，需要进行信号指纹的采集（训练阶段）。具体方法是首先对需要定位的区域进行网格化，通常采用1m×1m的区域作为网格的最小单元。之后测量人员佩戴一个 RFID 标签，以网格为单位，在每一个网格中停留一段时间（通常选取 1 分钟）。同时，另外一个工作人员记录下来接收到该标签的信号机的编号，以及这几个信号机接收到该主动式 RFID 标签发出的信号对应的信号强度。处在不同网格中的主动式RFID标签发出的信号会被不同的接收机所接收。并且即使相邻位置处可以被相同的接收机接收到，由于距离这几个接收机的距离发生了变化，因此接收信号会产生衰减。造成在这两个相邻位置处不同接收机测量的信号强度不同。可将不同接收机测量到的主动标签发出信号的信号强度作为该主动标签在该位置处的“指纹”，并存入数据库中。在训练阶段，为了避免接收机异质（不同生产厂家的产品或者相同生产厂家相同产品但是由于生产工艺造成的性质不同）带来的信号不一致，收集指纹时必须过滤噪声并采用连接测量的方式记录所有接收机的信号指纹。在整个信号指纹库采集工作完成之后，系统便可以得到区域任意位置的信号指纹。

在信号指纹匹配阶段（查询阶段），位置服务器首先确定该人员所处的母区，即大致位置。然后根据接收到该标签的接收机编号，以及接收机接收到信号的强度在位置服务数据库中进行匹配。最终返回相应的地理位置信息作为该标签所在的实时位置。在查询阶段，指纹匹配采用带权重的k近邻算法。该方法可以有效的避免异常信号测量值造成的巨大定位误差，提高定位系统的精度和鲁棒性。

3楼宇设备智能控制系统

通过物联网在线控制技术，对楼宇内部的各种设备进行智能控制。通过手机或其他移动智能设备就可以控制各种设备的开启、调整和开闭操作。只需利用智能手机，就能管理控制楼宇内部的各种设备，例如照明、空调、窗帘等（见图1）。管理简单、方便、省时又灵活。

整个系统包括智能窗帘、灯光亮度控制单元、智能开关、空调等的控制单元。这些控制单元对楼宇中常用的电器设备进行监测和控制，并通过无线传感器网络节点与室内主控单元互联互通（主控单元可以是固定的 PC 机也可以是用户手持的 PDA 或手机），形成一个绿色智能的网络，使得用户可以自由操纵室内的各种电器，真正成为生活的主人。

基于物联网的智能楼宇组网采用分层体系架构，同样可以划分为感知层、网络传输层、融合服务层三个层面。

智能楼宇感知层：包括了各种与电器相关的传感器、控制器、执行器及识别装置等，以及有线网络结合无线泛在网络的物理连接。这一层还包括不同接入方式的MAC子层和链路控制子层，对上层网络层提供统一的接口，屏蔽异构网络之间的差异；进行不同形式楼宇通信网络间的MAC协议数据单元（PDU）映射，以支持不同网络间进行方便互通；支持动态智能的有线及多种无线网络的接入及选择。

智能楼宇网络层：主要包括楼宇内部网络和骨干网络接入两个部分。楼宇内部组网支持的有线方式包括：以太网、串行总线USB1.1、USB2.0和IEEE1394等；无线方式包括：无线局域网、蓝牙、红外、Zigbee等。网络接入层通过家庭网关与业务网关，实现不同应用协议规范的互联互通互操作，并与骨干网络实现无缝连接。

智能楼宇服务层：以用户为中心的融合业务层，提供用户接口和不同制式的智能楼宇服务。通过智能楼宇组网多层协作的自适应QoS，自适应匹配异构网络及终端设备，充分保证端到端的媒体、语音等多种业务的服务。

4楼宇环境智能控制系统

室内环境监测系统主要用于室内环境等相关监控。可以监控的参数有温、湿度，光照，粉尘，辐射、二氧化碳等。

环境感知系统包括以下四大部分：信息采集（节点），用于感知数据获取，传输；网关（节点），用于区域数据收集，互联网接入，区域内系统配置；数据中心，用于据处理、存储；移动智能设备用户接口，用于用户查看信息，用户与系统交互。系统框架如图2所示。图2系统框架

系统的核心模块是智能感知节点（网关）。无线传感器网络节点采用低功耗ZigBee无线射频芯片及16位RISC 指令集MCU和多种类型的传感器组成。MCU采用TI MSP430F1611，具有48kB ROM、10kB RAM、1MB Flash。 射频芯片采用TI CC2420，利用2.4～ 2.483 5 GHz 频段，实现250 Kbps通信速率，室内40 m左右，室外100 m左右的通信距离。

通过智能感知节点获取的各类信息，经无线传感网络汇聚进入网关，通过网络进入楼宇信息管理中心，并得到基于WEB 的数据服务（感知服务）。

5智能无线视频实时控制

利用无线智能摄像头、智能视频数据分析处理技术和智能终端信息系统实现无间断的视频监控和事件监测、报警，同时让各类移动终端能实时获取到视频数据和事件通知。其功能服务模块可分为以下两个：

1） 全天视频监控；

2） 智能视频数据中心；

无线视频监控设备，方便地提供不间断视频监控。所有感知和监控数据通过AP汇聚到楼宇管理信息中心，在信息中心对监控信息进行实时显示、智能分析、事件记录、报警，并为各种终端（PC，移动智能终端，手持设备等）提供实时数据服务；所有视频数据经过处理后都将在信息中心进行存档，并提供快捷历史数据查询。智能移动设备和无线手持终端可以接入访问任何智能摄像头数据，查看传感器感知数据。

6智能楼宇停车定位及引导

随着汽车保有量的迅速增加，而车位规划滞后与机动车数量急剧增加的矛盾日益严重，停车位的有效管理及使用与人们的日常生活息息相关。传统的人工管理不仅成本高，而且管理效果及质量却并不突出。采用无线传感网络技术来实现智能化的停车位监控系统，将极大提高车位的利用率和管理质量。

停车位监控系统由HMC5883L三轴磁阻传感器、低功耗ZigBee无线射频芯片及16位RISC 指令集MCU组成。MCU采用TI MSP430F5137，具有32KB ROM、4KB RAM、1MB Flash，射频芯片采用TI CC1100，利用433 MHz ～ 915 MHz 频段，实现500 ～ 600 m（户外）通信距离。通过检测车辆引起地磁的微弱变化实现停车位的实时监控。监控设备不仅检测当前状态下该停车位是否有车辆停泊，还会与周围停车位的监控设备共享数据，利用无线传感网的定位技术实现高准确度的监控和车辆在停车场行驶过程中的路径跟踪，从而达到最优化的车位选择及车辆引导。通过监控设备还可以获取车辆进出时间和车辆停泊时间，为收费提供依据。

7结束语

物联网技术在国家大力推动下发展迅速，而且在各行各业得到了应用。智能楼宇在近些年来得以较快发展。物联网技术与智能楼宇的结合，必定将加快智能楼宇的发展，同时也推动物联网技术本身的进步。本系统已在智能楼宇信息化中得到了应用，效果良好。

参考文献：

[1]刘云浩.物联网导论[M]. 北京：科学出版社， 2013：81-88.

[2]丁 远.基于物联网智能停车管理系统的应用研究[J]. 广西轻工业， 2012 （3）：65-66.

[3]牛建伟.一种基于Wi-Fi信号指纹的楼宇内定位算法[J]. 计算机应用与发展， 2013 （3）：568-577.

[4]隋玉亮.基于无线感知反应网络的智能楼宇管理平台的设计与实现[D]. 北京：北京邮电大学， 2011.

[5]孙维明.由MSP430F1611单片机和CC1100无线收发模块构成的无线传感器网络[J].单片机与嵌入式系统应用， 2007（8）：31-34.

[6]王志军.基于物联网技术的智能家居系统的实现研究[D]. 淮南：安徽理工大学，2012.

[7]唐俊杰.基于楼宇自动化系统的嵌入式网关设计与开发[D]. 上海：上海交通大学，2009.

[8]张利峰.基于物联网的智能家居示范系统设计[J].金陵科技学院学报，2012 （4）：16-21.

[9]郭健峰.浅谈高校图书馆建筑智能化[J].中国电子商务，2011（1）：15-17.

（责任编辑：何学华 吴晓红）

作者：张新

楼宇智能管理论文 篇3：

基于多传感器融合的智能楼宇管理系统设计

摘  要：为了对楼宇建筑中众多的房间进行高效、智能地管理，方便楼层管理人员实时了解楼宇的各项数据进行管理维护.本系统通过结合温湿度、光照强度、粉尘浓度、电流电压检测等多个传感器对建筑进行数据的收集，通过主系统和多个子系统的设计模式进行管理控制，系统之间通过ZigBee无线模块进行数据通信，同时上报数据信息到云端，实现在手机APP上查看建筑的各项信息。在楼宇智能化管理中，以教学楼的管理最为典型，因此本文以教学楼管理系统的设计为例，论证多传感器融合技术在楼宇智能化管理中的应用。

关键词：ZigBee;多传感器;楼宇智能化管理;物联网

0 引言

当前国内外在智能教学楼管理系统这个课题的研究上还有很大的发展空间.虽然“智慧教室”概念的提出较早，但在“智能教学楼”的方面上却少有人涉足，人们大多注重对一两个教室的智能化管理而缺乏对众多教室像教学楼这样的建筑的智能化管理，所以像教学楼管理系统这样的楼宇智能化管理系统课题还有很大的研究发展空间.因此本文将以教学楼这一典型建筑的智能化管理系统作为多传感器融合的楼宇智能化管理技术的应用.

1 系统设计方案

在楼宇建筑的管理系统设计中需要考虑设备管理与维护，实时地了解建筑所使用的设备的情况，尤其是建筑中日常运行的设备，需要及时地进行检修以及相关的维护.远程监控管理也成为楼宇管理系统的重要组成功能.安防管理更是不可缺失的功能，该功能在教学楼管理上可以体现为学生的考勤功能，教室实时人数的检测.综上，教学楼管理系统设计采用在每间教室设置一个子系统，设置教学楼一个主系统的设计模式，子系统负责收集教室的环境数据，分析数据执行自动指令，并通过ZigBee无线通信模块将数据传输到主系统，主系统通过WiFi模块上传到云端实现在手机上查看数据信息.这样的设计模块在出现断网也能使管理系统能在本地进行独立运行，摆脱了对网络的依赖.

2 多传感器融合

系统的智能化管理离不开对数据的分析处理。因此收集到的数据的多元和准确率尤为重要，故该系统采用多传感器融合的形式来进行数据的收集分析。下面是部分传感器的应用设计。

2.1  ZigBee模块

ZigBee是一种具有远程监控、控制和传感器网络的通信技术.是一种更高效、更经济的无线网络解决方案.能够符合现在大多数无线通信组网产品对功耗低、安全性、数据传输可靠性以及数据传输速率的要求.因此ZigBee协议标准在现有消费类电子产品和通信设备尤其是自动化控制领域均有广泛的应用.

2.2 粉尘浓度传感器

为了实现对教室的空气质量数据的检测，本系统使用GP2Y1014AUOF粉尘传感器来收集该数据指标.粉尘灰尘传感器的工作原理里面孔洞的兩侧分别设置了红外发光二极管用于发射红外线和用于接收红外线的光电晶体管，即该传感器是基于光学检测原理的模块.当气体从传感器中间的孔洞自由流过时，检测发射的LED光线在空气中的灰尘等颗粒折射后的光线情况，从而确定灰尘等小颗粒的含量.

2.3  光照强度传感器

选择BH1750FVI光照强度传感器来检测教室的照明情况，从而判断是否需要开灯补充光线.系统选用的光照强度传感器检测范围在1Lux到65535Lux之间，这个宽泛的测量范围已经能满足现在非常多的应用场景，当然也包括本系统的设计.该传感器不仅检测范围大而且检测的分辨率能够达到1Lux的变化幅度.模块与MCU之间的通信方式为IIC串行通信，这种通信方式具备较强的抗干扰能力。

2.4 温湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器拥有较小的体积，消耗的能源和功率都很少适合这种需要长时间运行测量数据的环境，因此与其他同类产品相比拥有较高的性价比。而且测量的温湿度精度满足本系统的功能需求。相对湿度的测量范围为5～95%RH，温度的测量范围为-20～60℃。

2.5 红外反射传感器

本系统使用红外反射传感器来检测学生的出入情况统计当前教室的实时人数情况.该传感器的核心元器件为TCRT5000传感器，具有输出信号分辨率高，波形完成且检测灵敏度可调等特点.

3  系统软件设计

3.1  主系统程序设计

主系统的主要功能是协调各个子系统，下发指令，实现远程监控功能.完成接收子系统数据并分析数据以及连接物联网平台上传数据的功能.因为需要实时接收各个子系统发生来的数据信息，故需要设置缓存区来接收处理数据，采用环形队列数据结构的缓冲区作为主系统的数据缓存区，保证最新接收的数据的完整性.

3.2  子系统程序设计

子系统需要实现的功能是对教室的智能化管理，其中包括对环境数据信息的收集，不同于其他楼宇建筑，教学楼在环境数据上的收集监控较为严格，因此设置了多个传感器进行收集，其中包括粉尘浓度、温湿度、光照强度等，同时需要实现上课考勤功能以及实时的人数检测，能作为教室使用情况的统计，实现教学资源的高效利用.因此系统程序设计上需要完成外设的初始化设置，考勤功能以及自动指令功能，同时与主系统进行实时通信.

4  远程查看功能设计

系统的远程监控功能采用ESP8266 WiFi模块连接网络将教室的数据上传到云平台，实现在手机APP端进行查看教室信息.采用机智云物联网平台，事先进行gizwits协议的移植和调试，在程序中调用其API进行数据上传和指令接收。

手机APP连接设备可以查看主系统上传楼宇建筑信息，如温湿度、粉尘浓度等环境数据和当前实时的人数情况.同时也能在APP上进行指令的下发进行如照明情况设备、空调等的控制.

5  系统测试

以子系统的环境数据信息收集功能和实时人数检测功能作为测试项目.实时人数检测功能是判断两个红外反射传感器的输出电平高低情况，根据获取的电平信号顺序判断人数的增加和减少.使用数组记录不同时刻的电平状态，根据输出的测量结果来看，该模块的响应速度较快，能满足系统功能的演示需求.

通过多次的实地数据测量，本系统对光照强度、环境温湿度等都能稳定的测量，数据精度也满足系统设计要求。

6  结语

本系统提出了一种基于多传感器融合的楼宇智能管理系统设计，并以教学楼这一典型建筑作为论证对象设计了一套教学楼管理系统.实现了多传感器融合技术在楼宇管理中的实际应用场景。基本上能实现对教学众多教室的智能化管理控制.实现了对教室环境数据的收集检测，通过ZigBee无线通信模块实现主机和从机间的数据通信，远程查看设备信息.为楼宇智能化管理提供一种了解决方案.下一步将研究其他具体场景中的多传感器融合管理方案，继续完善系统的设计。

参考文献：

[1] 刘宏明.高校智慧教室建设存在的问题及建议[J].信息与电脑（理论版），2018（23）：219-220.

[2] 李风燕，张婧.智慧教室方案设计概述[J].中国教育技术装备，2019（16）：37-39.

[3] 张烨.高校教学楼节能管理的实践[J].教育现代化，2018，5（33）：225-226.

[4] 王晓燕，余东先.智慧教育体系架构及关键技术研究[J].卫星电视与宽带多媒体，2019（19）：42-44.

[5] 王淑敏.基于大数据融合技术的机器人智能激光定位方法[J].激光杂志，2021，42（05）：112-115.

基金项目：

广东省科技计划项目（2020A1414050060），教育部产学合作协同育人项目（201802048037、201802299045和201901096025） ，校级本科教学质量與教学改革项目（仲教字〔2020〕32号），2020年度校级“十三五”规划教材建设项目（仲教字〔2021〕3号），大学生创新创业训练计划项目（S201911347050、202011347086）.

作者简介：

一作：胡韶东（1998 -），男，广东揭阳人，在读本科生.  *通信作者：郭建军

作者：胡韶东 郭建军 孔镇清