设施云解决方案，解决园区设施管理痛点

Posted 2022-06-23 DS小龙哥

1. 园区设施管理方案适用的场景

园区设施管理方案适用的场景主要有两大类：第一个是大型的楼宇，第二个就是园区。

主要监控的对象就是业界的BA系统；BA系统一般指楼宇设备自控系统。比如：冷热源系统、空调通风系统、风机盘系统、电梯系统、排水系统等系统的一个集成统称。系统主要通过运行状态监控与故障监测，对建筑物内各类设备进行高效率的管理与控制，在提供最佳舒适环境、现代化管理模式的同时，大大降低能量消耗，因此广泛应用于办公、宾馆、医院、商场等建筑中。

BA系统打开后，里面有一些小的子系统；比如：空气调节系统里面就包含AHU，FCU等；排水系统里面就包括像积水井，生活水箱等。整套方案可以实时监控设备的数据，再结合一些优化的配置数据和训练算法，可以做到自动去调节设备的运行状态。

在满足基础业务的同时，可以保证人员的舒适、健康并且节能，比如：暖通空调和照明都可以根据人员的使用情况去调节风量的大小和光的明暗。系统也会针对一些异常的检测数据产生报告。比如：生活水箱的液位检测、出水压力等。

整套方案，这是园区的业务自动化运行，甚至在一些简单的业务场景下，可以达到无人值守的效果。那说到这里，目标就很明确了，就是提高管理效率，降低运营成本和节能减排，为用户创造一个舒心的健康的办公环境和园区环境。

2. 园区设施管理的几个痛点和挑战

下面介绍一下目前园区设施管理的几个痛点和挑战。

2.1 系统割裂、不易部署

本身BA系统的种类就非常多，而且还有很多小的子系统和子设备；再加上大型楼宇的设计都非常复杂，所以在整个系统的建设过程中难度非常大。传统的方案它无法实现无线化，也不能做到快速部署，而且设备的故障节点比较多，各子系统的整合部署对技术的难度要求非常高，成本也十分高。

2.2 运营模式比较落后

传统的运营模式比较落后，大多数还是依靠人工运检，整体的运营质量也都依赖于人员的投入和专业的技能。

2.3 运营低效，能耗浪费

传统的BA系统运营低效，能耗浪费；传统的BA系统大部分仅仅只做到了对设备的监控，但缺乏对数据的分析能力，自然也就无法做到降低设备的能耗。

2.4 系统比较封闭

目前市面上的系统都比较封闭，形成了很多的数据孤岛。都知道西门子这些业界大厂，他们每一家都有自己的技术壁垒，在长期的市场竞争过程当中，他们也都形成了自己的一套体系；所以整个行业都呈现出系统工地数据孤岛的现象。

3. 设施管理方案和传统方案的对比

设施管理方案和传统方案的对比，主要从四个方面来看：应用层、控制层、接入方式和成本对比。

下图里展示了4个方面的对比情况:

在应用层上，传统的BA方案采用的是单机的作业模式，他们的数据不互通，更没有数据的分析能力，部署起来也比较困难的，升级也大多是采用本地的升级模式，比较繁琐。同时，他们的工具和技能也都是私有化的，伙伴无法得到二次开发的能力。那么在这一点上，智慧园区针对伙伴开放了自己的平台和工具能力，伙伴可以根据多业务的场景去扩展很多功能。

同时作为一种云端的产品。智慧园区的方案，支持云端化的部署和在线升级功能，控制层上硬件性能得到了很大的提升，并且扩展了很多的提升。方案也支持第三方的DDC控制器。

从接入方式来看，传统的方式它不仅性能比较差，而且方式比较单一；在这一点上，智慧园区的设施管理方案可以支持多种的接入方式。

比如：RS485的通讯，PLC的通讯、WIFI，还有以太网的方式；整体性能上也得到了大幅度提升。

从成本角度对比，人力投入系统、维保系统维修能源支出，这些成本大约是节省了百分之十五到百分之四十五。

4. 运营模式对比

下面图片里展示的是运营模式上的一个对比。

首先看一下传统模式，传统模式呈现的是一种相对独立的运营方式，人员也都是按照项目的数量去配置的，是一种点对点的配置方式。所以要求人员是需要配备足够，而且对他们的专业技能要求也比较高，这样就造成了资源冗余。而且出现问题的时候，需要有专业的人员到现场去处理问题，在这种模式下没法保障SLA（服务级别协议）；还有一点就是边缘计算能力比较弱，没有数据分析能力无法做到调优控制。

而智慧园区设施管理方案采用的是一种跨区域集中线上的运营模式。云端的管理系统可以对多个区域实现运营，并且采用的是集中配置运营人员的方式提供统一标准的服务。不但保证了服务的质量，而且也实现了人员的成本控制；集中运营可以实现数据的实时在线，并且通过系统的自动分析能力，可以保障问题的及时预判和处理。

5. 园区设施管理方案的整体架构

5.1 整体架构

园区设施管理方案的整体架构，可以把它分为四个层级来看，分别是：端、边、管、云。

5.1.1 端侧

端侧是各种机电设备、传感器和控制器，智慧园区主要采用的是推荐伙伴的产品方式，由伙伴提供产品和维保。
目前端侧的集成方案已经有相对于成熟的BA设备技术方案并且正在推进。如：光伏储能充电桩的集成方案。

5.1.2 边侧

边侧是AR502网关设备，它主要有三个作用。

第一个是区域控制：可以控制器下行逻辑控制器的运行和数据采集动作。

第二个就是物模型的转换功能：那么这里首先要弄清一个概念。从端侧采集上来的数据一般是电器信号或者是就通信协议里的数据报文。但是系统并不认识这些数据，这个时候就需要用边缘网关的物模型转换功能，把采集上来的数据转换成系统可以识别的数据。比如：int类型或者是string 类型等等。

第三个作用就是通过网络与云端连接：完成数据的互通，对上传递采集的数据，对下则可以下发控制命令去控制设备。

5.1.3 网络层

网络层一般分为内网和外网。内网可以采用WIFI、PLC、网线的连接方式。
外网则可以走5G等电信公网。

5.1.4 云端服务

云端提供了基于saas 服务的应用功能，园区把这些功能统一的定义为四大业务功能特性。它们包括设施运营、设施、运维设施监控和设施节能。在saas 服务之上，园区还面向用户提供了集成服务、运维服务和业务运营伙伴可以根据这些打造自己的品牌。

5.2 边侧典型组网

5.2.1 设备接入方式介绍

设备接入流程，首先是端侧的机电设备接入到控制器，然后由边侧的控制器再通过交换机防火墙进入到云端。

这里主要介绍一下端侧的机电设备接入方式；它主要分为两大类，第一个就是通过结点直接接入到DDC逻辑控制器上，然后逻辑控制器接入到AR502再上云。

下面展示的是典型的边侧组网图：

5.2.2 IO口接入

对于IO口的场景，可以通过扩展IOM 的方式把机电设备接上来；原则上一个受控的机电设备只能接在一个DDC上，或者是这个DDC下面扩展到IOM上，然后通过DDC 接入到AR502。

DDC接入到AR502也分为三种方式：第一种方式就是通过PLC 接入；第二种是以太网的方式，通过网线直接连上来；最后一种就是wifi 的形式。

在wifi 的方式下，需要在手机端安装一个APP工具，并且把这个APP工具设置成AR502的同网段，然后通过蓝牙功能匹配到附近的DDC，最后连接到AR502。

5.2.3 通信协议接入

下面是机电设备接入的第二大类方式，就是通过RS485串口线的方式走通讯协议接入。

目前边缘AR502主要支持两种通讯协议： modelbusTCP、modelbusRTU。

如果是针对市场多协议的场景，也可以先通过其他的网关设备进行协议转换，然后再进入AR502。

5.2.4 第三方接入方式

下面张图就是把上面讲到的接入方式展开来讲，跟上面讲到的一样，有很多种方式可以接进来。比如: 以太网方式、wifi的方式，还有PLC电力线的方式，其中也包括通信协议，以RS485的方式接入。

推荐的是以IO口的方式接入到DDC，然后根据实际的场景业务需求去选择到底是以，以太网的方式或者是PLC的方式还是wifi的方式接入。

首先是选择以太网的方式，如果不适合布网线，则选择PLC以电力线的方式接入；如果两者都不适合，则选择wifi的方式。备选方案中，可以通过内置的转换协议接进来，也就是说直接连入AR502这种方式的前提就是机电设备的协议是modelbusTCP 或者是modelbusRTU。

最后是针对市场上的一些私有协议或者非标协议，会采用第三方网关协议转换的方式接进来。

6.设施管理业务的功能特性

下面介绍一下设施管理的四大业务功能特性。

下面这张图是设施管理业务的功能特性全局图：

6.1 设施监控

首先看一下设施监控，设施监控实现了对蓝象设备的集成，并且可以通过可视化的工具对设备进行监控，大大提升了运营人员的管理效率。目前监控的主要对象包括业界的BA系统，后续也会集成,如光伏、储能、充电等系统。

6.2 设施运维

设施运维则是从管者看控四个方面整体的展现的业务的工作情况可以保障设备的稳定、可靠、高效的运行。

设备管理中则提供了列表和平面图的方式，可以快速的定位设备，并且发现问题和解决问题。
定时任务这一块则基于日历和场景的管理，可以以日和时的维度灵活的配置定时方案。

故障诊断则是一种跨设备的告警方案，其中包括了告警、合并告警抑制等功能。

故障诊断面向用户提供了可配置的功能，用户可以根据自身的专业知识和从业经验，扩展多业务的告警场景。

6.3 设备节能

设施节能是针对楼宇建筑能耗最大的三个场景，冷站、空调和照明进行数据智能分析和控制。

6.4 设施运营

最后的设施运营，它提供的看板功能，其中包括了告警列表、工单列表。可以详细的查看告警和工单的类型等信息。

还可以通过看板查看BA设备的整体运行情况。统计分析则是对设备的运行使用率健康度进行分析，并呈现对应的分析图表。

7. 相对于传统方案的优势

下面看一下功能特性相对于传统的方案都有哪些优势。

7.1 设施监控

首先，设施监控从接入角度来看，它提供了一种标准的接入方式，就是基于园区的link 方案构建的控制器和边缘计算器设备，实现了机电设备的统一接入和统一管控；而传统的接入技术标准差异非常大，交付成本也非常高。并且传统的方案在组网部署方面也存在软件的重复建设，建设和维护成本极高。

园区采用了统一接入、统一走网、统一应用的方案，降低了集成的难度和成本，也降低了管理和运营的成本，使整体的系统建设成本降低了百分之三十。

7.2 设备运维

再来看一下设施运维方面。设施管理提供了平面图、组态等可视化的管理工具，大幅的提高了人员的运维效率。

先看一下右边的平面图，它展示了建筑的整体空间。可以根据设备的具体位置，把设备绑定到平面图的任意位置。并且还可以根据颜色和实时数据查看设备的最新状态，极大的方便了运维人员快速定位的问题；而传统的方案采用了多页面的方式，出现问题时，定位效率非常低。

7.3 设备节能

设施节能则借助了BU 和DU 的能力。首先它会去完成数据采集，并且把数据展示在大厅，这些数据的指标包括了空气的温度、湿度和PM2.5以及设备的实时数据，然后再结合AI训练算法。

其实这种AI训练算法是根据设备的历史运行状态和一些项目的经验做出的数据分析；基于这种训练算法，最终做出了节能策略，以及自动运行。

这里举一个例子：系统会根据当前的温度，并且结合出水和进水的温度以及冷机的负载情况做出加机或者减机的策略。

在能耗统计分析方面，系统也会根据年月日的维度统计分析能耗的具体情况，并且通过不同维度进行对比。

7.4 设备运营

最后看一下设备运营，智慧园区采用的是一种跨区域集中线上的运营模式，集中配置运营人员提供一种统一标准服务。现在在做的包括深圳、北京、青岛的项目，也都是采用了这种运营模式。

首先看一下统一应用方面，可以通过分权分域的方案，实现跨地区多园区的接入方案和管控；环境适配方面，可以通过专网公网多网络环境接入设备；至于运营场地方面，则可以集中办公场地，节省物理空间，运营人员也可以集中配置，减少运营人力，提升运营效率。

在这种运营方式下，可以节省百分之六十的运营人力和百分之七十的物理空间。

8. 管理方案的几个案例

8.1 北京丽泽soho项目

这个是北京丽泽soho的项目，先看一下它的规模；它是一栋三十八层的现代化办公大楼，拥有四千+的人员，办公区包括了一千七百九十二台空调和四百五十九路照明。设施管理系统已经对这些所有的设备进行了监测和远程控制，并且根据他们的员工工作时间制定了不同模式的时间表，比如：日历加周循环的上班模式，还有例如节假日的模式、月末周六上班的模式。

通过这些时间表可以自动化的控制整栋楼的空调和照明设备，节省了人力，降低了能耗。

8.2 北京当代项目

针对北京当代的项目，打造了舒适、健康、节能的住宅环境。

可以看到它整个的建筑面积多达十六万平方米，空调面积则有十四万平方米，其中商用部分就有一万七千零六平方米。这些所有的空间都依赖于云端强大的计算分析能力和AI算法，全部做到了恒温恒湿的效果。

在运营效率这一块直接提升了百分之三十，综合能效则降低了百分之十五。

8.3 深圳世贸改造项目

这是深圳世贸的项目，它是属于旧改项目，主要改造的系统有冷源系统、空调系统、新风系统。

在改造之前，这些系统都属于一个割裂的状态，没有一个统一的管理系统，并且设备比较老旧，无法进行监控，每天都需要耗费大量的人力物力、挨个去查看设备的状态。

改造之后可以通过设施管理运营中心对设备进行集中的控制，提升了运营效率和运维效率。同时，系统还可以对这些老旧的设备进行实时数据分析。

9. 设施云的功能

下面以交付人员的视角分享设施云的功能。 主要分为三大功能，机电设备注册、逻辑编排、组态定制。

9.1 机电设备注册

对于机电设备注册saas 应用的可配置点，可以针对配置点进行业务配置。

比如：系统参数配置、空间配置、组织配置、角色权限配置、设备基础配置等。

这部分配置完成了基础的设备注册、蓝牙设备接入以及云端、边侧、端测数据互通的能力。

9.2 设施控制逻辑可定制

基于项目实际的机电设施，通过系统提供的定制工具进行设施控制逻辑的定制，然后将定制的控制逻辑文件导入平台，并下发到逻辑控制器，从而实现实现点位信息的采集和逻辑控制。

这里简单介绍一下新型工具和传统的工具的差异。

主要有三点：

第一点，开发方式上由原来单机版变成在线协同版，可以及时获取最新的工具能力，支持多人协同开发。

第二点，开发模式上，新型工具支持子程序方式，方便程序复用，由原来的面向单项目单设备的点位进行控制，变成面向场景的多设备联动控制。

第三点，开发体验上传统工具界面简陋，全手工操作，依赖人员熟练度。新型工具提供了现代化操作体验，支持云端开发，边端发布部署，一键完成。

9.3 组态定制

设置组态可定制基于项目实际，机电设施通过系统提供的定制工具进行组态页面定制。
然后将定制的组态页面与机电设备绑定，最终对设备进行监控。

10. 介绍AppCube中设备具体配置过程

接下来在具体的页面中介绍机电设备的注册及相关的信息配置。

首先需要在AppCube 的设备BU中配置相应的设备规格。

这里排风机为例，进入设备BO中。

选择相应的设备规格。

查看排风机的点位信息是否存在，若不存在或不匹配，则需要在设备规格定义中新建设备。配置完bo 之后，才能在智慧园区运营中心的设施信息管理中查找到相应的设备类型。

接下来就是配置空间节点，切换到智慧园区运营中心，进入目录、系统管理、主数据管理、空间主数据。

实际项目中存在不同的园区楼栋，而设备也可能归属于不同的地理位置。因此可以在系统中配置多个空间节点，并在不同的节点下注册机电设备。通过空间节点可以做到设备之间的隔离，方便管理。

操作人员可以通过右上角的区域选择来切换空间节点，查看相应的设备。

配置完空间节点之后，还需要对组织节点进行配置，组织需要拥有空间节点的访问权限，就必须与空间节点绑定；

通过新增按钮，可以完成组织与空间的绑定；最后，需要创建操作员，并为操作员添加已创建的组织。

当操作员组织空间完成绑定关系之后，操作员就可以在拥有权限的空间下查看到自己配置的设备信息了。

完成空间组织操作员的配置后，需要在开局中对设备基础进行配置。

首先创建一个项目。在弹出的窗口中，根据实际信息配置、项目名称、图片以及监控类型。

控件完成之后，点击进入对需要控制的设备进行相关配置。

在配置之前需要到项目实地公开收集设备信息，并根据收集的信息填写设备信息表和配盘表。平台提供了这些表格的模板下载，填写完之后先批量导入设备信息表，并完成设备注册。

接下来点击配盘表页签，套件盘号列表；然后批量导入配盘表，为已注册成功的设备配置控制和监听的点位信息。

设备信息表和配置表配置成功之后，需要创建场景导入，提前定制控制逻辑文件；控制逻辑文件需要根据机电设备的原理图和具体的业务需求逻辑，在开发平台定制。

设备在不同的业务场景下会执行不同的操作命令。因此需要根据业务的流程，对设备的属性点进行相关的逻辑配置。首先，进入MessageFlow，并创建空白页面进行控制逻辑配置。

在开发环境中，控制逻辑的配置简单且直观，使用拖拉拽的方式便可以完成。

以排风机为例，当一氧化碳浓度大于30PPM时，启动排风机小于20PPM时关闭排风机。

首先，需要将一氧化碳作为输入参数拖入画布中。然后将大于比较和小于比较的节点图纸画布，并用输入节点连接做比较。其中，input 1为设备的传入数值，input 2为需要比较的数值，通过比较得出结论。

最后投入输出节点，选择排风机的风机启停状态，与其他相关设置属性，并与布尔转枚举节点连接，根据比较结果，控制风机的体型。

配置好控制逻辑之后，点击保存；然后选择调试在逻辑图中进行各项设置的调试工作，确认无误后点击发布。

最后将控制逻辑导出为阶层文件。回到刚才的场景编排页面，按步骤导入控制逻辑文件，定位场景绑定具体的设备。

场景编辑完成之后，点击部署按钮，将控制逻辑下发到逻辑控制器。部署成功后，设备会按照控制逻辑的规则，根据一氧化碳浓度的变化，实时开启或者关闭。

完成控制逻辑的编排之后，需要在界面中对设备的实时状态进行查看；那么接下来便需要对组态页面进行配置。

首先从运行环境应用导航搜索BSproject的应用程序，点击进入组态配置页面。在页面设置中点击小组图标以获得APP修改权限，然后将组态应用需要依赖的资源文件按顺序导入；导入之后就可以在页面中进行组态的配置了。

接着打开需要配置的页面，打开设置勾选缩放和拖移，使页面中的组态工具，支持缩放和拖拽移动。

接下来对组态页面进行配置，以排风机为例，首先需要从组件库中找到通风机组件，并将其拖入画布中。这个组件做页面中具体设备的展示效果。在通风机上点击右键，选择高级设置，弹出高级设置窗口后，在三个不同的意见中对该组件进行相关配置。

此步骤主要用于配置风机的对应规格以及规则设定基础信息选择规格名称来匹配设备规格，然后选择属性名称用于展示该组态设备的不同状态效果，显示设置可以调整风口方向。

也可以通过修改规则，设定风扇的运行和停止状态，接下来将组态表单组件拖入画布中。

该组件用于展示排风机的各项属性信息，点击右键选择高级设置，弹出高级设置窗口后，在三个不同页面中对该组件进行配置，基础信息选择规格名称来匹配设备规格，然后勾选不同的属性，用于在表单组件中进行展示。

接下来选择通用组件库，将设备指令下发组件设备属性详情框、设备组态服务请求三个组件拖入画布并分别进行配置。

设备指令下发组件用于组态图中组件进行指令下发。

设备属性详情框用于展示点击属性按钮时弹出的详情信息。

设备组态服务请求用于组态图数据处理模块接收传输数据。

所有组件都需要在数据一线中将调节器的请求方法一一对应，用于不同类型的接口进行调用。

此时，组态页面已配置完成，点击保存，然后发布就可以在页面中看到最终的效果了。

在通风器的预览页面中记录下左下图的地址、路径。然后进入智慧园区运营中心，选择系统管理、数据配置、设备组态配置。

点击新增设备组态进行配置关联，选择相应的设备类型和实例设备。

并将组态预览地址填入到组态图的地址中，完成组态绑定，绑定之后在设备列表中就可以查看到配置好的排风机了，点击详情按钮查看配置好的组态页面。

那么到此已经把平台测的整个流程演示了一遍。

首先是在AppCube中配置BO，举了一个排风机的例子，检查了它的设备规格和属性。也就是说在后面的操作中也都是按照这种设备规格去操作的。然后在运营平台中做了一些基本配置，包括空间组织人员的配置。接下来又站在了交付人员的角度讲了怎么创建项目，注册机电设备，并且为这些机电设备定制逻辑，最后又定制了组态，并且把这些组态绑定到了已经注册的机电设备上。这个时候就只需要等待端侧的设备接入，把数据传上来，就可以在云端通过组态对设备进行监控了。

11. 总结

如今随着经济的快速发展以及市场竞争加剧，国内大多数工业园区都面临决策经营不到位，以及管理体系不全面等诸多一系列问题。通常体现在基础设备不完善、软件功能不全面、业务应用不够深入、设备维护不及时等问题。然而通过引入智慧园区管理系统这一概念则能够有效改变上述现象。

华为云的智能园区设施管理方案通过平台和应用的边云协同部署，实现建筑和园区的统一运营；通过融合设施管理的专家经验完成故障定界与诊断，实现设备设施的高效运维；通过AI训练和推理完成能效的智能调优，实现建筑和园区的节能减碳；为建筑和园区领域双碳目标的实现提供支撑，助力社会可持续发展，共创行业新价值。

这篇文章里，先介绍了园区设施管理方案适用的场景，目前园区设施管理的几个痛点和挑战；再从各个角度对比了设施管理方案和传统方案的区别；接着介绍了园区设施管理方案的整体架构和目前几个管理方案的实施案例；最后以机电设备-排风机为例，演示了整个设备的注册、绑定、组态定制，发布上线的整体流程。