論建筑智能化管理系統的分布化、綜合化和動態化

摘 要 在闡明智能化建筑基本問題的基礎上，從戰略的高度提出建筑智能化管理系統的分布化、綜合化和動態化的觀點；在分析智能大廈的實施基礎上，提出工程設計的實現需要前期仿真的觀點。

關鍵詞 分布式系統 綜合化 動態化 前期仿真

1引言

智能建筑的基本問題實質上是信息、資源和任務的綜合共享與全局一體化的綜合管理。它實現的核心是系統集成，也就是說通過系統集成實現綜合共享，提高服務質量和工作效率，達到多快、好省和高效的目的。然而，隨著社會信息化進程的日益發展和受人們對經濟日益國際化趨勢的認同，智能建筑必將呈現出新的態勢，這種態勢體現在進行系統集成的同時，考慮建筑物的異構性、分布性、動態性和碎片性等因素的影響下，應充分體現系統的分布化、綜合化、動態化和智能化，這是建筑智能化進程中一個必須重視的戰略性問題。另外，任何工程對方案的考核是至關重要的，就智能大廈而言，對方案的考核是一個不容忽視的問題，所以對設計方案的前期仿真很有必要。

2一體集成的分布化

智能大廈的系統一體化集成實質上是建立在系統集成、功能集成、網絡集成和軟件界面集成的多種集成的基礎上的一門高新技術。智能一體化集成化的本質是計算機網絡的管理。傳統的集成式網絡管理系統難以適應網絡規模日益擴大、網絡元素日益復雜的樓宇智能化要求，需要引入分布式管理方法。

分布式管理就是將管理的功能合理地分布于多個管理實體，以便有效、及時地對網絡資源進行監視、約束和控制，提高響應效率和擴展功能，更好地實現網絡管理目標。一個實際的網絡系統，可以根據管理的需要，按照地域、功能子系統、網絡等定義相對獨立的管理域并選定其管理者；各管理域通過管理者的交互實現全局管理目標。管理者之間的交互有兩種結構：層次的和全分布的。層次結構是通過上層管理者與下層管理者的交互來完成各管理域的管理者之間的協調。全分布式結構是一種對等結構，采用該方式的管理者之間能直接對等通信。一個實際的應用系統，管理的分布化的過程就是將管理應用功能由集中式客戶機/服務器（Client/Server）模式轉移到分布式計算平臺的過程。分布式計算平臺的目標是實現跨平臺資源的透明互操作和協同計算。

當前支持分布式計算主要有兩類環境：基于過程的分布式計算和面向對象的分布式計算。目前的主流是后一類。如基于CORBA（Common Object Request Broker Architecture，公共對象請求代理體系結構）和Java的計算，它們采用面向對象的技術，提供對象式的應用編程接口，主要是針對重用和異構環境下的操作問題，這對相對龐大和復雜的智能大廈系統是非常適用的，目前CORBA技術已引起業界的關注和重視。CORBA是一個開放式跨平臺的、語言獨立的分布式標準，它引入代理的概念屏蔽了下層的網絡傳輸，利用面向對象概念，實現分布式應用軟件的可重用性和可擴展性，既大大簡化了分布式應用系統的開發和維護，又便于異構環境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的優點。目前遵從CORBA規范的產品主要有Inprise公司的VisiBroker，IONA公司的Orbix，Digital公司的ObjectBroker，IBM公司的Component Broker等，將基于面向對象的分布式計算技術引入智能建筑是順應技術潮流的，同時它應是甲乙類智能建筑的技術要求。

另外，分布式管理系統更容易實現大廈的智能化，不僅能實現管理的并行性和分布性，而且具有對管理活動的全過程進行多目標、多因素、多階段、多層次的協調，實現管理系統的整體協調和全局優化。

3一體集成的綜合化

網絡是建筑物智能化的基礎，系統一體化是以網絡為支撐的，網絡信息來源于不同實體，隨著智能建筑的不斷深化，被管理的對象趨于復雜化，復雜化的因素主要有：被管理的對象趨于復雜化，復雜化的因素主要有：被管理的數量、對象的種類、組織的異構性、物理分布、參與組織的單元的數量、服務綜合的程度等，這時，由傳統的相對單一的網絡管理擴展為基于分布化的網絡綜合管理是環境的必然要求。

環境是系統存在、變化、發展的外部條件；系統與環境相互作用、相互影響，進行信息、能量或物質的交換。

綜合管理是指確保系統的所有資源根據其目的而有效運營的所 有手段，它是系統與環境相統一的產物。有關綜合管理的平臺也在不斷涌現和改進，如基于事件（event）的驅動輪詢方案，基于CORBA平臺的方案。

4一體集成的動態性

事物的發展是m相對穩定的，在相對穩定的情況下，隨著環境的需要仍在不斷的發展和完善。智能建筑系統一體化集成的動態性是基于分布式的管理系統，也只有分布式的管理系統才能更好地實現其動態化。

動態化有兩個含義：其一是故障的檢測與動態重組恢復；其二是系統具有可擴展性。分布式系統具有故障診斷軟件包，采用互查技術來檢測系統發生故障的部位，并進行處理，動態地分配或重組系統，使系統工作于可靠狀態。分布式系統采用并行處理技術，可滿足智能大廈分階段建筑使用的要求，邊組織，邊開通，從而減少了一次性開通的難度和避免了一次性投資的方式。另外分布式系統的硬件和軟件都是模塊化的，模塊的連接嵌入比較方便，能夠很好地配合日益擴大的系統需求，便于提高和完善系統的性能，保障了系統的動態先進性。系統的動態化要求使用動態的管理策略，由于Java和CORBA的迅速發展，動態管理技術也在日趨成熟。

5前期仿真

智能大廈的建設除了要達到預期的目標，即提供安全、舒適、快捷的優質服務，建立先進、科學的綜合管理機制，節省能源和降低成本，還要達到系統的優化配置以減少投資。這就需要在工程實施前對系統設計的基本要求和功能進行考核，以便查漏補缺和修正。另外，因為智能大廈的網絡集成不同于研究試驗網，網絡系統可靠性、開放性等要素對大廈的智能化管理和提高運行效率具有十分重要的意義，所以，對智能大廈的前期仿真就顯得不僅十分必要而且十分重要。

由美國的Cleve和Moler博士在1980年前后創立的、正在蓬勃發展的Matlab為系統的動態仿真提供了良好的環境[6]。Matlab的家族成員之一的Simulink為系統的仿真更是提供了極大的方便，綜合其它軟件的使用可以使該軟件在智能建筑的CAD中發揮更大的作用；此軟件也能為其它軟件提供良好的接口，便于SynchroHome等智能化集成系統軟件的調用。該軟件有兩個明顯的功能；連接與仿真。首先利用鼠標在模型窗口上畫出所需的系統模型。然后利用軟件提供的功能對系統直接進行仿真，在系統的任何節點上可以輸出波形，從而更好地監控系統的工作過程，并實時地對系統模型進行修改以達到預期目的。這種思想和方法適合于智能大廈一體化集成的仿真與分析，相信基于Simulink的仿真技術必將在智能建筑的CAD中打開一個嶄新的局面。

6結論

通過以上分析可見，隨著智能大廈進程的不斷加快和深化，隨著“數字城市”和“數字地球”研究的不斷深入，智能大廈系統集成的主要趨勢將是分布化、綜合化、動態化，它們之間的關系是相輔和承和互相促進的；同時由于智能大廈的建設是一種投資行為，對其進行前期仿真是十分必要性。