• 方案介绍

至周科技与清华同衡环科合作打造的”室内环境治理解决方案”通过物联网技术对环境监测、净化、新风、照明等设备进行管理和控制，结合云计算、边缘计算技术，在室内环境中采集光、Co2、温湿度、PM2.5等环境参数，由业务平台进行大数据分析并形成策略及时调节光环境、空调、新风等设施工作状态来获得最适合人体健康的室内环境状态。

方案从整体架构上可以分为三个层面，即：平台层、IoT网络层及智能设施层。

1. 平台层负责海量环境数据的存储、处理及分析，同时通过智能环境调优规则引擎针对不同室内环境的IEQ作出反馈并控制智能设施完成参数调优。同时平台层也提供了面向多租户的环境及环境设备管理前端界面，实现室内环境的可视化管理。
2. IoT网络层负责传感器的数据承载，可以通过Zigbee自组网的方式完成传感及控制数据的传输，也可以通过Wi-Fi与现有的网络基础架构融合，利用已有的园区网络进行传输。由于室内无线环境部署的复杂性，在组网方面还可以通过Zigbee及Wi-Fi融合的方式满足不同区域的灵活部署。
3. 智能设施层是环境治理的执行环节，通过对室内环境的实时监测，能够精准的对IAQ及热环境进行综合评估，并精准的对智能净化及新风系统进行控制，以最合理的能耗代价保持室内空气环境的舒适度。另一方面，智能照明则通过全球日光追踪系统以及室外光照的变化情况针对室内照明进行照度及色温的实时控制，确保室内光环境在不同时段下匹配工作、学习人员的生物时钟以达到最佳的工作及学习效率并有助于保护视力的健康。

下面是三种不同的IoT网络部署场景的分别说明：

• 场景分析

      1. Zigbee自组网络场景

该场景架构中，所有智能环境设备包括环境监测、净化、新风、照明设备及智能控制面板均通过Zigbee网络进行状态及控制数据的承载，Zigbee网络可以通过网状组网及星状组网的方式进行互联。在网状组网的模式下，智能设施可以利用周边信号较好的智能设备进行数据路由，以多跳的方式实现复杂室内无线环境下的数据传输。

Zigbee网关则作为IoT网络与IP网络的中继节点，负责终结Zigbee网络，同时将智能设备、智能控制面板的数据封装在HTTPS的报文中通过IP网络转发到云端的EaaS平台上。

智能控制面板则负责区域内环境的控制和可视化，用户可以通过面板选择云端下发的场景对室内空气、光照及第三方环境设施进行控制。控制指令则通过Zigbee网络直接发送给面板所覆盖区域内的相关智能设备。

智能净化/新风系统可以灵活适应改造场景及新建场景，改造场景下可通过独立的控制单元控制及区域内环境传感器配合可以和现有的新风及空调系统联动，实现在室内外温差较大情况下新风量、温湿度及能耗的平衡。新建场景下，控制单元内置在智能新风/净化设备内部，设备通过RS485连接外置的环境传感器，对环境温湿度及IAQ进行实时监控并控制新风/净化设备的运行。

智能照明系统的控制单元可以通过环境平台侧的全球日光追踪系统、气象数据及室内光环境对LED进行节律控制，确保不同的区域、不同的气息条件、不同室内环境下都能够获得自然的光环境体验。

      2. Wi-Fi基础架构场景

该架构中所有智能环境设备包括环境监测、净化、新风、照明设备及智能控制面板均通过Wi-Fi网络进行状态及控制数据的承载。WiFi接入点负责所有具备Wi-Fi接入能力的智能设备的数据通讯，每一个智能设备均通过动态PSK与物联网Wi-Fi接入节点建立关联，并对动态获得的IP进行绑定，实现与网关及EaaS平台的数据交互。

IoT边缘计算网关基于微服务架构，提供以下几方面能力：

1. 与云端协同负责本地IoT网络的管理及控制，在云端不可达时可以独立进行本地网络管控；
2. 与云端协同负责智能化设备的本地管理及控制，在云端不可达时可以基于本地的控制策略及算法对设备进行离线控制；
3. 提供丰富的环境微服务，包括定位、视频分析、环境边缘AI等模块；

由于IoT边缘计算网关在整体方案中所处的关键位置，高可靠部署十分关键。可通过同时部署两台IoT边缘计算网关组成的HA集群，以确保在一台设备出现问题的情况下，针对有状态和无状态业务的平滑切换。

在此部署场景下智能控制面板、智能净化/新风设备、智能照明设备均通过Wi-Fi完成网络接入。

      3. 混合部署IoT网络场景

部分复杂的室内无线场景下，区域内Wi-Fi可能因为干扰问题或信号衰减问题无法全面覆盖，针对此类场景可采用Wi-Fi和Zigbee的混合部署模式，末端智能设备可以通过Zigbee实现网状或星状组网，并由IoT中继终结Zigbee网络，同时将智能设备、智能控制面板的数据通过Wi-Fi 接入点转发至IoT边缘计算网关进行处理。