智能建筑樓宇控制和系統(tǒng)集成技術(shù)研究

梁伯峰

【摘要】由于城市化進(jìn)程的發(fā)展，在城市中，用地緊張問題導(dǎo)致高層建筑越來越多，而高層建筑的內(nèi)部構(gòu)建越來越復(fù)雜必然導(dǎo)致必須有高效的信息技術(shù)來支撐其發(fā)展，因此智能建筑的樓宇控制系統(tǒng)有著良好的發(fā)展空間。針對于智能建筑樓宇控制系統(tǒng)的研究和分析是為了更好的更有效率的實現(xiàn)監(jiān)控與管理，進(jìn)一步研究和發(fā)展系統(tǒng)集成技術(shù)。系統(tǒng)集成技術(shù)是智能建筑的關(guān)鍵。而被稱為系統(tǒng)集成則是一個優(yōu)化配置的過程，從而達(dá)到具有更好的功能，具有更好的效果，進(jìn)一步達(dá)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(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；系統(tǒng)架構(gòu)；標(biāo)準(zhǔn)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(fā)展，而隨著社會的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)也在日新月異的發(fā)展著，大家慢慢的更加了解和接受了這種新鮮的技術(shù)。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(huán)境和諧，也更有利于更好的發(fā)展科學(xué)發(fā)展觀，更好的與周圍的自然、社會、生態(tài)環(huán)境和諧的、可持續(xù)的發(fā)展。

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

二、智能建筑控制系統(tǒng)集成技術(shù)

在IT技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日新月異的發(fā)展下，智能建筑控制系統(tǒng)集成技術(shù)也在不斷的前進(jìn)和發(fā)展，在這不斷發(fā)展的過程中，怎樣實現(xiàn)系統(tǒng)方面、信息方面、組織方面的高效融合與協(xié)調(diào)配合運作，是行業(yè)內(nèi)和學(xué)界內(nèi)關(guān)注的重點。

（一）系統(tǒng)集成技術(shù)的原則

系統(tǒng)集成技術(shù)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(shè)備的子系統(tǒng)，例如照明、空調(diào)等，聚集在一個系統(tǒng)中，達(dá)到統(tǒng)一運行的目的，從而可以達(dá)到信息的共享和資源的分享，進(jìn)一步更好的實現(xiàn)各個子系統(tǒng)中不同建筑設(shè)備的功能。隨著過去20年的發(fā)展，不論是在信息技術(shù)方面還是在集成技術(shù)方面，人們對環(huán)境的要求越來越高，對建筑設(shè)備控制系統(tǒng)也有更高的要求，而為了到達(dá)這些要求，有以下設(shè)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(jù)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(shè)計系統(tǒng)集成時，要考慮到當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的水平，設(shè)計方案必須可實施。第三，開放的原則。設(shè)計的方案必須是開放的，具體表現(xiàn)在接口的標(biāo)準(zhǔn)性上，互操作性也必須優(yōu)良。第四，經(jīng)濟(jì)的原則。這個原則要求在設(shè)計方案時，充分考慮到在建筑生命周期中的經(jīng)濟(jì)性，這也是每個工程都需要考慮的問題。例如在設(shè)計具體設(shè)備控制系統(tǒng)時，要充分計算在樓房建筑使用年限內(nèi)，工程設(shè)計的費用，不能超過一定比例，否則不符合經(jīng)濟(jì)的原則。第五，可靠的原則。在設(shè)計時，必須讓人產(chǎn)生信任感，不信任會有不良的影響和后期問題，所以設(shè)計時，可靠性和安全性非常重要。例如，在控制設(shè)備的設(shè)計中，要能和建筑內(nèi)的設(shè)計風(fēng)格一致，不能讓人產(chǎn)生突兀的感覺，讓人沒有安全感，而應(yīng)該能夠和建筑的環(huán)境融為一體，和諧統(tǒng)一。

（二）面向協(xié)議的系統(tǒng)集成

在前文中提到的，建筑設(shè)備控制技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的，而在建筑設(shè)備控制技術(shù)中，通信協(xié)議是重中之重。通信協(xié)議的發(fā)展過程中有許多不同的協(xié)議一起發(fā)展著，而其中的種種協(xié)議在市場機制的選擇與淘汰下，留下了兩種標(biāo)準(zhǔn)，分別是BACnet國際標(biāo)準(zhǔn)與LonWorks技術(shù)，但仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)并不能達(dá)到很好的兼容。所以在當(dāng)前情況下，眾多標(biāo)準(zhǔn)同時存在的系統(tǒng)中，最原始的集成模式是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議模式。這種模式在統(tǒng)一個協(xié)議中互操作不需要遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而只有遵循自己的標(biāo)準(zhǔn)，在不同的網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議中實現(xiàn)互操作則需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。隨著技術(shù)不斷的發(fā)展和競爭，標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議慢慢的代替的專用的協(xié)議，例如BACnet，它的開放性決定其沒有授權(quán)問題，建筑設(shè)備在安裝后的運行、維護(hù)等不會受到影響。

（三）面向平臺的系統(tǒng)集成

上文討論的面向協(xié)議的系統(tǒng)集成有缺陷，進(jìn)一步發(fā)展看更高級的面向平臺的系統(tǒng)集成。這種集成的優(yōu)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(chǔ)上實現(xiàn)信息共享和互操作，但這種接口必須是標(biāo)準(zhǔn)的。目前這種技術(shù)以O(shè)PC技術(shù)為代表，正在快速發(fā)展中。

三、影響集成效果的因素分析

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

建筑設(shè)備早期的控制技術(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，有了標(biāo)準(zhǔn)化的幾何結(jié)構(gòu)決定了控制設(shè)備可以互換，既有利于市場發(fā)展，也有利于技術(shù)發(fā)展。但技術(shù)的快速發(fā)展也導(dǎo)致了在設(shè)計過程中，軟件和硬件的專利所有者并沒有考慮到后續(xù)可替代問題，設(shè)計的設(shè)備出現(xiàn)問題需要維修時非常麻煩，不許找到原廠購買設(shè)備才能維護(hù)。

（二）協(xié)議

開放協(xié)議的出現(xiàn)使得不同廠家的產(chǎn)品可以進(jìn)行互聯(lián)，但在其出現(xiàn)以前，互聯(lián)是相當(dāng)困難的。例如，這方面的市場已經(jīng)經(jīng)過了二十多年的發(fā)展后，市場中的比較核心的標(biāo)準(zhǔn)是BACnet標(biāo)準(zhǔn)和LonWorks，但這兩種技術(shù)也不具有兼容性，就說明這確實是一個主流問題，而因此導(dǎo)致的再資源共享方面的問題是系統(tǒng)集成的最大難題。

（三）安全環(huán)境

智能建筑系統(tǒng)建立在信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，信息技術(shù)是否安全決定了建筑系統(tǒng)的運行，并且在網(wǎng)絡(luò)間的信息傳輸問題也是一個較大的風(fēng)險。在集成系統(tǒng)連接到Internet后，任何人都可以通過Internet來訪問系統(tǒng)上的資源，因此網(wǎng)絡(luò)通信面臨了許多威脅，可能受到黑客的攻擊。所以只有創(chuàng)造一個安全的環(huán)境，才能夠保證集成系統(tǒng)的高效運行。

結(jié)束語

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

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