智能建筑樓宇控制和系統集成技術研究

梁伯峰

【摘要】由于城市化進程的發展，在城市中，用地緊張問題導致高層建筑越來越多，而高層建筑的內部構建越來越復雜必然導致必須有高效的信息技術來支撐其發展，因此智能建筑的樓宇控制系統有著良好的發展空間。針對于智能建筑樓宇控制系統的研究和分析是為了更好的更有效率的實現監控與管理，進一步研究和發展系統集成技術。系統集成技術是智能建筑的關鍵。而被稱為系統集成則是一個優化配置的過程，從而達到具有更好的功能，具有更好的效果，進一步達到更高的要求。要想減低在建筑生命周期方面的成本，最好的辦法就是運用高效的集成系統。

【關鍵詞】智能建筑；系統架構；標準化

一、智能建筑的基本論述

在過去的20多年，智能建筑有的較快的發展，而隨著社會的不斷進步，科學技術也在日新月異的發展著，大家慢慢的更加了解和接受了這種新鮮的技術。智能建筑具有安全性、高效性、便利性的特點，能夠和周圍的環境和諧，也更有利于更好的發展科學發展觀，更好的與周圍的自然、社會、生態環境和諧的、可持續的發展。

以計算機技術為其發展基礎的智能建筑具有的智能性，其發展很大程度上取決于計算機和IT技術的發展，因此我們可以將其發展分為以下幾個階段，第一，單功能系統階段。此階段發展于上個世紀八十年代初，由于建筑設備中計算機技術的發展，出現了直接數字控制系統，并進一步出現了所謂的孤立系統，孤立系統是由閉路電視，火災報警器等監控設備組成。這種系統中的控制器可用于不同的系統，因此具有通用性和交換性。第二，多功能系統階段。此階段發展于上個世紀九十年代中，由于微電子技術的進一步發展，專用控制器（ASC）出現了，這種控制器是以微控制器為基礎的。控制器具有定制性的特點，可以根據具體的要求進行定制特性，因此也只能完成其設定的具體功能。第三，集成系統階段。此階段發展于上世紀九十年代末期，互聯網的高速發展使得過去單一的孤立系統不能滿足用戶需要，控制的智能系統以及其通信協議有了跨越的發展，從專有變為開放。第四，集成管理智能化系統。此階段的發展，是為了實現智能化的發展。 在集成方面，從基本的單機發展到網絡協同，在信息處理方面，從信息簡單組合到信息內容的組合和處理以及多媒體技術的運用。

二、智能建筑控制系統集成技術

在IT技術、網絡計算機技術、網絡通信技術的日新月異的發展下，智能建筑控制系統集成技術也在不斷的前進和發展，在這不斷發展的過程中，怎樣實現系統方面、信息方面、組織方面的高效融合與協調配合運作，是行業內和學界內關注的重點。

（一）系統集成技術的原則

系統集成技術的目的就是在邏輯和功能上，將各種具有不一樣功能的建筑設備的子系統，例如照明、空調等，聚集在一個系統中，達到統一運行的目的，從而可以達到信息的共享和資源的分享，進一步更好的實現各個子系統中不同建筑設備的功能。隨著過去20年的發展，不論是在信息技術方面還是在集成技術方面，人們對環境的要求越來越高，對建筑設備控制系統也有更高的要求，而為了到達這些要求，有以下設計原則必須遵守。

第一，實用原則。具體問題具體分析，具體情況具體制定安排，在制定方案時，要根據按需分配實用的原則來制定集成方案。第二，可實施的原則。設計系統集成時，要考慮到當前信息技術發展的水平，設計方案必須可實施。第三，開放的原則。設計的方案必須是開放的，具體表現在接口的標準性上，互操作性也必須優良。第四，經濟的原則。這個原則要求在設計方案時，充分考慮到在建筑生命周期中的經濟性，這也是每個工程都需要考慮的問題。例如在設計具體設備控制系統時，要充分計算在樓房建筑使用年限內，工程設計的費用，不能超過一定比例，否則不符合經濟的原則。第五，可靠的原則。在設計時，必須讓人產生信任感，不信任會有不良的影響和后期問題，所以設計時，可靠性和安全性非常重要。例如，在控制設備的設計中，要能和建筑內的設計風格一致，不能讓人產生突兀的感覺，讓人沒有安全感，而應該能夠和建筑的環境融為一體，和諧統一。

（二）面向協議的系統集成

在前文中提到的，建筑設備控制技術是在網絡通信技術發展的基礎上進一步發展的，而在建筑設備控制技術中，通信協議是重中之重。通信協議的發展過程中有許多不同的協議一起發展著，而其中的種種協議在市場機制的選擇與淘汰下，留下了兩種標準，分別是BACnet國際標準與LonWorks技術，但仔細分析后發現兩種不同的標準和技術并不能達到很好的兼容。所以在當前情況下，眾多標準同時存在的系統中，最原始的集成模式是網絡通信協議模式。這種模式在統一個協議中互操作不需要遵循統一標準而只有遵循自己的標準，在不同的網絡中的協議中實現互操作則需要進行轉換。隨著技術不斷的發展和競爭，標準協議慢慢的代替的專用的協議，例如BACnet，它的開放性決定其沒有授權問題，建筑設備在安裝后的運行、維護等不會受到影響。

（三）面向平臺的系統集成

上文討論的面向協議的系統集成有缺陷，進一步發展看更高級的面向平臺的系統集成。這種集成的優點在于采取無論何種模型和互操作模式，都可以在提供了集成接口的基礎上實現信息共享和互操作，但這種接口必須是標準的。目前這種技術以OPC技術為代表，正在快速發展中。

三、影響集成效果的因素分析

（一）系統架構

建筑設備早期的控制技術進行了標準化，有了標準化的幾何結構決定了控制設備可以互換，既有利于市場發展，也有利于技術發展。但技術的快速發展也導致了在設計過程中，軟件和硬件的專利所有者并沒有考慮到后續可替代問題，設計的設備出現問題需要維修時非常麻煩，不許找到原廠購買設備才能維護。

（二）協議

開放協議的出現使得不同廠家的產品可以進行互聯，但在其出現以前，互聯是相當困難的。例如，這方面的市場已經經過了二十多年的發展后，市場中的比較核心的標準是BACnet標準和LonWorks，但這兩種技術也不具有兼容性，就說明這確實是一個主流問題，而因此導致的再資源共享方面的問題是系統集成的最大難題。

（三）安全環境

智能建筑系統建立在信息技術發展的基礎上，信息技術是否安全決定了建筑系統的運行，并且在網絡間的信息傳輸問題也是一個較大的風險。在集成系統連接到Internet后，任何人都可以通過Internet來訪問系統上的資源，因此網絡通信面臨了許多威脅，可能受到黑客的攻擊。所以只有創造一個安全的環境，才能夠保證集成系統的高效運行。

結束語

二十一世紀來，集成技術擁有良好的發展前景和空間，在逐步的發展的過程中，集成技術會慢慢的發展到需要信息溝通、資源共享的各種領域中。智能建筑領域則正好非常適合，而在這個領域中，系統集成是基礎與重點。通過集成后的系統，能夠擁有更高效的管理維護能力，能夠節約資源和成本，尤其是建筑生命周期成本。為了進一步更好的研究，有以下兩個方向可以繼續深挖，第一是智能建筑領域集成系統中的架構研究。第二是智能建筑領域集成系統中的集成方法的研究。要以發展的眼光看待集成技術的成長，深入了解發展技術存在的問題，把握發展方向，進而推進智能建筑行業的發展。

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