智能樓宇管理系統設計研究

摘要：本文簡述了智能樓宇管理系統的設計原理與功能，研究了智能樓宇的發展趨勢，并對智能樓宇各個子系統進行了探討。

關鍵詞：IBMS；智能樓宇；系統集成；軟件平臺

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-6675（2013）15-

一、引言

智能樓宇管理系統（Intelligent Building Management System，IBMS）是通過統一的軟件平臺對建筑物內的設備進行自動控制和管理并對用戶提供信息和通信服務，用戶可以對建筑物的所有空調、給水排水、供配電設備、防火、保安設備等進行綜合監控和協調。IBMS使用戶獲得經濟舒適和高效安全的環境，使現代都市大廈功能產生質的飛躍。

IBMS包含與建筑物自動化、遠程通信、辦公自動化等相關的多個子系統，IBMS通過與各個子系統通訊，取得各種信息，協調子系統運行，并向管理人員提供綜合監控管理平臺，借助于該平臺，管理人員可以方便地了解建筑物內的各種信息，方便直接地控制各種設備運行。

二、智能樓宇的設計原則及功能

IBMS通過軟件接口集成各子系統，通過高速網絡和開放、標準的接口進行各系統間的無縫集成，以達到信息共享及系統之間的聯動，并自動完成數據采集、存儲、分析、報表生成和報表打印工作。

（一）設計原則

IBMS是一個復雜的軟件系統，它可對各弱電子系統進行分散式控制，集中統一管理和監控。而集成后的系統是一個開放系統，不同的子系統和產品間接口和協議具有“互操作性”，同時還能適應發展變化的需要。從軟件工程的角度來說，IBMS的設計必須實現以下目標：

開放性、標準化和結構化、模塊化、互連性、可管理性、先進性、經濟性、高效率、可靠性。

（二）系統功能

1.遠程監控。無論是位于企業局域網的計算機，還是位于廣域網通過寬帶入網的各節點計算機，只要通過互聯網瀏覽器輸入被授權的用戶名和密碼，經過權限認證，即可遠程監控系統。

2.信息發布。由Web服務器發布動態Web網頁和實時信息，IBMS顯示界面可以使用圖表方式呈現，應用圖像壓縮、動態效果和ActiveX控件、COM/DCOM組件模塊、OPC標準協議，VB Script腳本和JAVA等互聯網技術進行開發。用戶可以監控設備運行、察看動態視頻、查詢大樓內部的物業資料等。

3.數據庫連接。數據庫服務器存儲各類相關數據信息，記錄各種事件，并提供統計報表。數據的查詢、報表、備份、安全、維護等功能均由數據庫系統提供友好支持。IBMS與辦公自動化系統等外部系統實現信息共享，為物業管理和其他MIS提供資源。

4.電話語音查詢。提供綜合的電話服務，授權用戶通過音頻電話查詢IBMS內部物業信息，并實現開關設備、開啟關閉空調和照明等多種功能。

5.集成視頻監控。通過集成化的視頻監控界面監事和觀察實施動態圖像，快速調用歷史視頻，并預留外部系統接口，便于對未來其它系統進行擴展性集成。

三、智能樓宇管理系統結構

（一）網絡拓撲

圖一 IBMS網絡拓撲結構

如圖一所示，IBMS通過10M/100M Ethernet連接智能樓宇的各子系統或直接通過現場總線連接各種現場設備，綜合集成系統通過TCP/IP、BACnet、OPC、LONwork等通訊協議與樓宇自控系統、安防系統、消防系統、辦公自動化系統或現場設備之間相互通訊，實現系統集成。系統集成方案基于企業內部網之上，通過Web 服務器和瀏覽器技術實現樓宇管理系統的實時信息交互、綜合和共享，實現統一的人機交互界面和跨平臺的數據庫訪問，實現局域和遠程信息的實時監控，數據資源的綜合共享，以及全局事件快速處理和一體化的科學管理。

（二）軟件結構

IBMS是一個系統組態平臺，平臺應支持二次開發工具，擴展系統應用、控制各種控件的行為。一般的，IBMS可以提供三個層次的開發：第一，采用Visual C++作系統低層開發，擴展能力很強，并獲得很大的靈活性和執行效率，但對軟件人員的技術要求高，開發組件可靠性要求高；第二，采用VBScript語言開發，開發比較方便快捷，對軟件人員的技術要求不高，不會影響系統的穩定性；第三，采用系統工具進行組態，通常由現場工程師，即可完成。這種分層機制確保了系統的穩定性，提高了可維護性、可擴充性，也保證了工程的可預測性。

四、各主要子系統

IBMS主要包括以下子系統：樓宇自控系統（BAS）、火災報警系統（FAS）、綜合保安管理系統（SMS）、廣播系統（PAS）、停車場管理系統（CPS）、綜合智慧一卡通系統（SCS）、辦公自動化系統（OAS）以及通訊與網絡系統（CNS）。

（一）樓宇自控系統

樓宇自控系統的功能主要包括：

當發生報警或接受到其他聯動要求后，按要求啟動或停止設備；

提供經選擇的設備啟停，報警狀態的信息；

提供經選擇的探測器所檢測參數的變化值，以及過限報警的信息；

提供已編制的時間或事件自控程序應用軟件的信息，信息內容包括：編制內容、編制者姓名、編制時間和修改姓名、時間和修改內容；

提供系統操作員確認各類報警信息的時間及確認人姓名的資料；

提供設備運行電力和能源消耗的統計信息；

提供設備所需的各類報表文件。

集成后的樓宇自控系統的主要特點為：

圖像顯示，能準確地顯示有關子系統的參數與狀態，如火災報警的時間、地點與性質和區檢綜合樓用電量等數據；

提供重要系統運行參數的實時變化趨勢，方便管理人員對事件作出分析；

可應使用要求自動打印報表，改變編排和內容，能使報告形式符合各種使用要求；

可提供一個高性能的使用分析報告；

操控圖像界面容易配置，是一個高性能的界面，對即時的資料，能作出顯示和監督；

對報警信息的顯示、過濾和排序，可基于報警的優先水平、時間和信號接收狀態，完成軟件處理并作出設計。

（二）火災報警系統

火災報警系統負責完成與消防系統的無縫對接，可提供如下功能：

提供各類火災報警探測器的報警統計，歸類和制表；

提供以事件聯動程序信息為主的報表，報表內容包括：報警設備地址碼，描述，聯動設備名稱，描述；

提供消防值班員確認火災報警信號的時間和修改者姓名的資料；

提供消防設備運行狀況的信息；

提供其他管理所需的各類報告文件。

（三）出入控制系統

出入控制系統是保安自動化的重要組成部分。通過在重點防范地點實行通道出入控制及采取措施，可以進行更嚴密的保安管理，系統結構如圖二所示。

圖二 出入控制系統拓撲結構

系統集成后可以實現的功能如下：

監視記錄所有的出入情況；

監視門磁開關的狀態；

對電子門鎖發出控制命令；

對讀卡器偵測到的非法侵入的報警進行記錄和處理；

對設防區域實行時間控制；

跟蹤持卡人的行蹤等。

在夜間，用磁卡開門后，燈光、空調等設備會自動啟動；

在IBMS平臺上可以建立、查詢、管理所有持卡人的資料；

監視非法侵入的事件。當非法侵入發生時，如非法的持卡人被檢出時，通知BAS打開相應地點的照明，CCTV系統轉動攝像機到預設位置進行監視，并進行錄像；

當確認火災發生時，出入控制及防盜系統及時封閉有關的通道，自動打開消防緊急通道和安全門的電子門鎖，通過緊急廣播系統引導并方便樓內人員的疏散。

（四）閉路電視監視系統

閉路電視監視系統也是保安自動化的重要組成部分，它以可視化方式管理攝像機，可以設置和預設攝像機的動作序列，如控制云臺的轉動、俯仰及變焦對焦，控制矩陣視頻切換器的輸出，接收各類報警信息并進行相應聯動，從窗口中觀察實時動態監控圖像等。

（五）一卡通管理系統

一卡通管理系統的功能和應用場景相對比較綜合，其集成后的子系統及功能主要包括：

設備管理子系統：用于管理一卡通的所有設備，包括主機、控制設備等等，負責設置其各種通訊參數，包括主機號、串號口，波特率等；

出入控制子系統：實現電子門鎖控制，出入時間記錄；

消費管理子系統：對內部員工消費實現統計、查詢；

考勤管理子系統：對內部員工實施考勤統計；

會議簽到管理子系統：對以會人員進行統計分析；

停車場管理子系統：對進出大廈停車場的所有車輛實現集中控制和管理；

卡片發行子系統：在一卡通實施的范圍內進行各類授權操作；

（六）廣播音響系統

背景音樂與緊急廣播系統通常與消防系統集成在一起，這種集成不需要使用計算機網絡集成方式。公共廣播系統的背景音樂與消防系統的報警廣播可以自如切換。

（七）電梯系統

電梯系統有兩種集成方式：

方式一：將電梯系統集成到BAS系統中，電梯系統中的所有設備都被看為BA系統中的設備。

方式二：將電梯系統通過RS232/485直接連接到IBMS中。

通常采用方式二進行集成，這種方式減少中間環節，響應速度快，能夠實時顯示電梯的樓層信息，而當完成和電梯系統的系統集成后，IBMS負責向電梯系統采集數據，并根據用戶需求可向用戶提供電梯設備運行狀況的信息及管理所需的各類報告文件。

電梯視頻通過CCTV系統集成到IBMS內，用戶通過IBMS也可以方便地看到電梯的視頻內容。

（八）通訊自動化系統

通訊自動化系統包括程控電話系統、計算機局域網系統、視頻會議等，其集成到IBMS上以后可以實現以下功能：

管理程控交換機的工作，設置大樓內分機，了解交換機的工作狀況；

監控計算機局域網的工作狀態，顯示網絡流量和分布；

集成進入視頻會議系統。

（九）辦公自動化系統

樓宇辦公自動化從狹義上理解主要指物業管理系統，從廣義上講還包括大樓所屬機構的完整的辦公系統。IBMS提供辦公自動化的完整集成，同時提供WEB方式的數據訪問。

1.物業管理

物業管理是IBMS的一個重要組成部分，由以下功能模塊組成：

客戶檔案管理；收費管理；設備管理；維修管理；物料管理；客戶服務管理；環境管理；保安消防管理；行政人事管理；文檔資料管理；房產租賃管理；電纜通訊管理；ISO9000文檔管理；系統設置管理

2.辦公自動化

辦公自動化系統采用瀏覽器/應用服務器/數據庫服務器多層體系結構，用戶界面采用瀏覽器方式與其他子系統統一整合，其權限管理通過IBMS統一控制。

五、結束語

智能樓宇管理系統是高質量樓宇辦公和生活環境的基礎保證，其系統集成是一項相對比較復雜的工程，所以根據用戶不同的需求和采購的設備不同，其系統的設計和集成方案也要進行適當的調整。本文只是對常規的智能樓宇管理系統的設計和集成方案進行研究與總結，隨著現在信息技術的飛躍發展和移動互聯網絡的突飛猛進，智能樓宇管理系統將迎來更加先進的發展，需要進一步深入的研究與探討。

參考文獻：

[1]汪洋.智能樓宇中通訊自動化系統應用研究[J].信息通訊，2010，05.

[2]李民.智能樓宇弱點系統集成[A].天津電視技術研究會2009年年會論文集（1）[C].2009.

[3]劉崇明.智能樓宇管理系統設計與實現[D].華中科技大學，2007.

[4]楊翠龍.IBMS系統集成及數據通信[J].今日科苑，2008，12.

[作者簡介]

屈芳（1981-），女，貴陽市人，南京郵電大學通信與電子工程專業碩士畢業，現為江蘇省通信服務公司海外事業部總經理助理。

黃術東（1984-），男，丹東市人，重慶郵電大學控制理論與控制工程專業碩士畢業，現為江蘇省郵電規劃設計院城市信息工程院高級項目經理。