智能樓宇信息化建設(shè)中系統(tǒng)集成技術(shù)的運用

郝永軍

摘要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，在此背景下，智慧樓宇建設(shè)備受人們關(guān)注。系統(tǒng)集成技術(shù)是智能樓宇建設(shè)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)智能樓宇智能化、自動化功能的關(guān)鍵。本文簡要概述智能樓宇的概念和智能樓宇中常見的系統(tǒng)集成技術(shù)，并結(jié)合實際闡述系統(tǒng)集成技術(shù)在智能樓宇信息化建設(shè)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能樓宇? 系統(tǒng)集成技術(shù)? 自動化? 通信技術(shù)

中圖分類號：TU855

Abstract： With the development of construction industry and the progress of science and technology， people’s requirement for quality of life is getting higher and higher. In this context，? the construction of intelligent building has attracted much attention. System integration technology is an indispensable key technology in intelligent building construction， and it is the key to realize intelligent and automatic function of intelligent building. This paper briefly introduces the concept of intelligent building and the common system integration technology in intelligent building， and expounds the concrete application of system integration technology in the information construction of intelligent building.

Key Words： Intelligent building; System integration technology; Automation; Communication technology

21世紀以來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，社會發(fā)展高度信息化，在建筑領(lǐng)域，建筑物與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，智能樓宇受到廣泛重視。其實質(zhì)是通過智能樓宇集成管理系統(tǒng)實現(xiàn)對建筑物內(nèi)機電設(shè)備、通信和數(shù)據(jù)信息的協(xié)調(diào)、集中管理，以提高管理科學(xué)性和精準(zhǔn)性，既可以降低管理成本，又能提高管理效率。而系統(tǒng)集成技術(shù)是智能樓宇集成管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，其作用原理是將系統(tǒng)內(nèi)各要素有機整合在一起。由此可見，系統(tǒng)集成技術(shù)對智能樓宇信息化建設(shè)至關(guān)重要。

1智能樓宇概述

智能樓宇是指利用先進互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)和智能技術(shù)使建筑物照明、防盜預(yù)警、暖風(fēng)和防災(zāi)等系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)建筑物自動化、智能化和信息化管理的建筑。智能樓宇的核心是5A，廣義角度來看，A是指A級評定標(biāo)準(zhǔn)，5A分別是A級硬件設(shè)施、A級客戶層次、A級樓宇品牌、A級服務(wù)品質(zhì)和A級地理位置。從狹義角度來看，A是指自動化，5A分別是通訊自動化、辦公自動化、安保自動化、消防自動化和樓宇自控自動化[1]。智能樓宇具有如下特點：（1）高效性。無論是辦公、決策，還是通信，智能樓宇都會為用戶提供快捷的渠道和先進工具，以節(jié)省無形資源和有形資源，提高樓宇管理效率。（2）安全性。智能樓宇重視用戶生命財產(chǎn)安全和隱私安全，不僅強調(diào)安保、消防自動化、智能化管理，還重視智能樓宇信息網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，避免數(shù)據(jù)信息被盜取、破壞，以提高管理決策的有效性。（3）適應(yīng)性。智能樓宇管理系統(tǒng)建設(shè)充分重視系統(tǒng)可拓展性，各系統(tǒng)功能能夠隨著用戶需求變化和系統(tǒng)升級而變化。與普通建筑相比，智能樓宇管理的關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)測量、監(jiān)控和控制，不僅可以提高管理時效性和精準(zhǔn)性，滿足日益發(fā)展的用戶需求，還能實現(xiàn)集中管理，節(jié)約管理成本[2]。而智能樓宇智能化、信息化和自動化程度的高低取決于系統(tǒng)測量、監(jiān)控和控制的集成狀態(tài)，為此，智能樓宇信息化建設(shè)中應(yīng)尤為重視集成技術(shù)的應(yīng)用，以提高智能樓宇建設(shè)成效。

2系統(tǒng)集成概念

系統(tǒng)集成是指將互聯(lián)網(wǎng)通信和計算機相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品集成為能夠滿足用戶特定需求信息系統(tǒng)的過程。通常情況下，系統(tǒng)集成可劃分為設(shè)備系統(tǒng)集成和應(yīng)用系統(tǒng)集成兩大類。其中設(shè)備系統(tǒng)集成，也稱為弱電系統(tǒng)集成，主要是以通過綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)和多媒體技術(shù)等為手段，以搭建組織智能化、信息化管理平臺為目的對相關(guān)軟硬件設(shè)施進行集中設(shè)計開發(fā)、安裝和應(yīng)用調(diào)試的過程。應(yīng)用系統(tǒng)集成是從系統(tǒng)應(yīng)用功能出發(fā)，以滿足和實現(xiàn)用戶系統(tǒng)技術(shù)方案為目的系統(tǒng)開發(fā)過程。

3智能樓宇信息化建設(shè)中的系統(tǒng)集成技術(shù)

3.1面向平臺的集成技術(shù)

面向平臺的集成技術(shù)是針對面向協(xié)議集成技術(shù)應(yīng)用不足之處，以通信協(xié)議兼容、網(wǎng)絡(luò)信息交換為手段實現(xiàn)信息集成。目前常用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是OPC協(xié)議，是基于OLE/COM技術(shù)研發(fā)常用的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備驅(qū)動程序[3]。OPC支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其工作原理等同于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)OPC數(shù)據(jù)端和數(shù)據(jù)供給方的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳遞。

3.2面向協(xié)議的集成技術(shù)

當(dāng)前社會背景下，系統(tǒng)通信協(xié)議呈現(xiàn)出開放性、通用性等特點。在智能樓宇信息化建設(shè)中，LonWorks標(biāo)準(zhǔn)、BACnet標(biāo)準(zhǔn)等多種協(xié)議并存。集成技術(shù)要求利用網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)多種通信協(xié)議間的良性轉(zhuǎn)換，其中系統(tǒng)主界面是指主通信協(xié)議，不同子系統(tǒng)間通信協(xié)議也不同。例如BACnetTCP/IP-OPC協(xié)議轉(zhuǎn)換通過搭建BVLL實現(xiàn)BACnet與Interent的無縫連接，集成技術(shù)應(yīng)用原理是在原有的BACnet標(biāo)準(zhǔn)中增加TCP-IP協(xié)議通信內(nèi)容，有效解決了不同BACnet網(wǎng)絡(luò)間的路由問題[4]。還有Mddbus-OPC協(xié)議轉(zhuǎn)換，以O(shè)PC標(biāo)準(zhǔn)為中間載體，利用OPC DA Server協(xié)議轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)Mddbus數(shù)據(jù)和OPC數(shù)據(jù)的雙向傳遞，從而確保以太主機實現(xiàn)對Mddbus網(wǎng)絡(luò)的有效監(jiān)控。

3.3面向Web的集成技術(shù)

面向Web的集成技術(shù)是指依據(jù)Web Service實現(xiàn)的系統(tǒng)集成技術(shù)，Web Service是解決程序間通信沖突的重要技術(shù)，不依賴于語言和平臺，便可以實現(xiàn)不同的語言間的相互調(diào)用，進而實現(xiàn)擴平臺信息集成。

4系統(tǒng)集成技術(shù)在智能樓宇信息化建設(shè)中的具體應(yīng)用

4.1樓宇自控系統(tǒng)

樓宇自控系統(tǒng)主要包括通風(fēng)、給排水、照明、供配電等系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成是遵循“分散控制、集中監(jiān)管”的管理原則進行分類、分散、分區(qū)、集中控制。系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)劃分3個層級，管理層網(wǎng)絡(luò)由TCP/IP以太網(wǎng)和B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成局域網(wǎng)，對接EBI管理系統(tǒng)和子系統(tǒng)。監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)利用TCP/IP通信與IQ3系列控制器實現(xiàn)不同DDC間的聯(lián)動控制，確保IQ3系列控制器可以將管理指令傳輸至各個子系統(tǒng)。現(xiàn)場層網(wǎng)絡(luò)主要采用BACnet通信方式，將BACnet MSTP總線連接至IQ3XACT/BINC路由器，確保EBI系統(tǒng)能夠與現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集設(shè)備實現(xiàn)實時通信。而工作站采用先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，同時安裝有OPC服務(wù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)EBI管理系統(tǒng)對BAS進行遠程控制。而智能樓宇自控系統(tǒng)采用EBI-IQ3系統(tǒng)集成具有如下優(yōu)勢：模塊化設(shè)計能夠提高系統(tǒng)拓展性;集散型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)集中監(jiān)管功能，實現(xiàn)EBI系統(tǒng)與各子系統(tǒng)間的實時數(shù)據(jù)共享;使用IQ3系統(tǒng)能夠保證系統(tǒng)的開發(fā)性，能夠兼容多種協(xié)議，實現(xiàn)點對點通信。

4.2 安防系統(tǒng)

安防系統(tǒng)主要包括智能樓宇門禁系統(tǒng)、紅外報警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。安防系統(tǒng)集成目的是實現(xiàn)安防管理平臺下各子系統(tǒng)彼此間的緊密聯(lián)動。例如，當(dāng)前端設(shè)備收集預(yù)警數(shù)據(jù)觸發(fā)紅外報警系統(tǒng)啟動報警，相關(guān)管理人員會基于報警數(shù)據(jù)信息調(diào)取相關(guān)視頻監(jiān)控信息，同時對應(yīng)控制門禁系統(tǒng)，對報警區(qū)域進行人口流動控制，既可以為安防提供可視化報警信息，提高安防應(yīng)對有效性，又能將報警事件控制在小范圍內(nèi)，對維持樓宇居民安全具有重要意義。在系統(tǒng)集成設(shè)計方面，各子系統(tǒng)采用TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)平臺，兼容BACnet標(biāo)準(zhǔn)、LonWorks標(biāo)準(zhǔn)等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，確保實現(xiàn)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息共享。與此同時，EBI管理平臺通過OPC接口與安防系統(tǒng)連接，能夠?qū)崟r獲取安防系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，控制器可以將通過OPC的“通用指令”傳輸至EBI系統(tǒng)，并將其存儲至實時數(shù)據(jù)庫和SQL Server數(shù)據(jù)庫中。用戶可以直接從數(shù)據(jù)庫中提取指令信息，有效降低系統(tǒng)響應(yīng)時間。整體來看，智能樓宇安防系統(tǒng)集成可以實現(xiàn)如下功能：通過OPC服務(wù)器可以實現(xiàn)安放管理平臺和EBI系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的無縫銜接;門禁系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動響應(yīng)紅外報警指令，通過OPC服務(wù)器控制前端設(shè)備，如控制監(jiān)控攝像頭旋轉(zhuǎn)和關(guān)閉門禁系統(tǒng)電磁鎖等，實現(xiàn)樓宇安防各子系統(tǒng)的有效聯(lián)動。

4.3火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由排煙、給水、電梯、加壓等聯(lián)動系統(tǒng)和報警器、探測器等報警系統(tǒng)組成。火災(zāi)自動報警包含子系統(tǒng)較多，但均采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備接口和通用協(xié)議，以期在火災(zāi)發(fā)生后實現(xiàn)對樓宇建筑和居民的有效保護。系統(tǒng)集成方面，由各設(shè)備相關(guān)生產(chǎn)廠家按照既定要求預(yù)留數(shù)據(jù)接口和開放相關(guān)協(xié)議，并采用API/OPC方式接入EBI平臺中。當(dāng)火情探測器監(jiān)測到火情信號后，會上傳到EBI服務(wù)器上，再通過OPC實時獲取報警、響應(yīng)信息，并自動調(diào)控火情區(qū)域的監(jiān)控攝像頭，顯示屏上實時顯示相應(yīng)的住戶地址和火情登記，以及打開排煙、給水等設(shè)備。

4.4能耗管理系統(tǒng)

能耗管理主要內(nèi)容包括智能樓宇給排水、暖風(fēng)、照明和電力管理等[5-6]。智能樓宇信息管理系統(tǒng)由管理層、通信層和設(shè)備層組成，其中管理層包括服務(wù)器、EBI系統(tǒng)接口、能耗監(jiān)控主機等，主要負責(zé)對建筑能耗進行動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理;通信層包括總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)設(shè)備和通信服務(wù)器等，主要負責(zé)管理層和設(shè)備層間的數(shù)據(jù)通信;設(shè)備層包括數(shù)據(jù)采集器和能耗計量裝置等，主要負責(zé)采集智能樓宇能耗數(shù)據(jù)。系統(tǒng)集成方面，能耗管理系統(tǒng)接入OPC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)RS485/RS232和TCP/IP等協(xié)議轉(zhuǎn)換，并使能耗計量系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫與BMS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)實時交換，使管理者能夠?qū)χ悄軜怯顑?nèi)能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，并實現(xiàn)以下建筑節(jié)能措施：物業(yè)管理人員能夠?qū)崟r采集樓宇內(nèi)溫度、濕度等數(shù)據(jù)，通過模糊控制和自適應(yīng)控制軟件合理調(diào)控，提高控制精度，實現(xiàn)節(jié)能;收集樓宇內(nèi)每處空調(diào)、冰箱、燈具運行參數(shù)數(shù)據(jù)，利用PID技術(shù)確定設(shè)備最佳運行狀態(tài);比較樓宇內(nèi)變風(fēng)量與變水量實時數(shù)據(jù)與設(shè)定數(shù)據(jù)的差異，合理調(diào)控樓宇內(nèi)風(fēng)機和水泵最佳啟停時間，以降低能耗。

5結(jié)語

總而言之，系統(tǒng)集成技術(shù)是智能樓宇信息化建設(shè)的重要支撐。隨著我國智慧城市建設(shè)的持續(xù)推進，智能樓宇為成為我國建筑產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。為此，相關(guān)從業(yè)者有必要深入探究系統(tǒng)集成技術(shù)，加強智能樓宇信息化系統(tǒng)與系統(tǒng)集成技術(shù)的有機融合，以提高智能樓宇智能化、自動化管理水平。

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