建筑樓宇智能化4C技術及集成技術的應用

【摘要】如今，隨著計算機技術和信息技術的快速發(fā)展，人們對建筑除了結構穩(wěn)定、布局合理和造型美觀等基本要求以外，對其安全、便捷、交互、舒適和能耗等方面提出了更高要求。與此同時，建筑樓宇的智能化在這些需求的不斷提出和滿足過程中應運而生。而系統(tǒng)集成又是實現(xiàn)建筑樓宇智能化的關鍵所在，通過建筑內部的計算機網(wǎng)絡、通信系統(tǒng)以及自動控制等設施來實現(xiàn)建筑樓宇智能化功能的擴展。因此，文章首先分析了建筑樓宇智能化相關技術，從而通過實例對集成技術在建筑樓宇中的應用進行研究，為進一步的滿足建筑樓宇的智能化需求做出努力。

【關鍵詞】建筑樓宇；智能化；集成技術

1、建筑樓宇智能化技術分析

1.1建筑樓宇自動化系統(tǒng)

樓宇自動化系統(tǒng)實質上是一套采用現(xiàn)代傳感、通訊、計算機和自動控制技術，對建筑中的機電設備進行自動監(jiān)控管理的中央監(jiān)控系統(tǒng)。該自動化系統(tǒng)主要包括：安防自動化系統(tǒng)、消防自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、照明監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境（空調與冷熱源、給排水監(jiān)控系統(tǒng)、交通運輸（電梯、停車場、車輛管理）監(jiān)控系統(tǒng)等。1.2建筑樓宇辦公自動化系統(tǒng)

辦公自動化系統(tǒng)就是利用計算機、通信、系統(tǒng)科學、行為科學等先進技術，不斷使人們的部分辦公業(yè)務借助于辦公設備，并由這些辦公設備與辦公人員構成服務于某種辦公目標的人機信息系統(tǒng)。該自動化系統(tǒng)主要包括：信息管理系統(tǒng)、電子商務、決策支持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)等。

1.3通信自動化系統(tǒng)

通信自動化系統(tǒng)是智能建筑的“中樞神經(jīng)”系統(tǒng)，它同時與外部通信網(wǎng)相聯(lián)接，具備對來自智能建筑內外的各種信息的收集、處理、存儲、顯示、檢索和提供決策支持的能力，以滿足智能建筑辦公自動化和建筑內外通信的需要，提供最有效的服務。該自動化系統(tǒng)主要包括：電話/傳真系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、電視會議系統(tǒng)和光纜傳輸系統(tǒng)等。

1.4綜合布線系統(tǒng)

為了可以把樓宇自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)和通信自動化系統(tǒng)綜合管理起來，需要一種新的布線系統(tǒng)，即開放型綜合布線系統(tǒng)。該系統(tǒng)在信息意義上兼容語音信號、數(shù)據(jù)信號、控制信號和數(shù)字圖像信號，甚至是模擬圖像信號，可連接電話、程控交換機、電傳、影像和計算機等設備。

1.5智能建筑綜合管理系統(tǒng)

智能建筑綜合管理系統(tǒng)是一個具有高生產能力、低運營成本和高安全性的智能化綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能利用收集到的建筑物相關資料分析并整理成具有高附加值的信息。同時，該系統(tǒng)能將建筑內各個實時子系統(tǒng)高度集成，做到保安、防火和設備監(jiān)控三位一體。樓宇自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)和通信自動化系統(tǒng)集成在一個圖形操作界面上，對整個建筑物進行全面監(jiān)視、控制和管理，可有效提高建筑全局事件和物業(yè)管理的效率和綜合服務的功能。

2、建筑樓宇智能化系統(tǒng)集成技術的應用

某綜合大樓主要用于企業(yè)自用辦公樓，部分用于電力調度及機房等。該綜合大樓的智能集成系統(tǒng)的設計包括：通信網(wǎng)絡系統(tǒng)、建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控及報警防盜系統(tǒng)、衛(wèi)星接收及有線電視系統(tǒng)智能一卡通系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)接地系統(tǒng)、多媒體會議系統(tǒng)、觸摸式多媒體信息查詢系統(tǒng)及大屏幕顯示系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)和UPS電源系統(tǒng)等。

2.1系統(tǒng)結構設計

將綜合大樓的各個系統(tǒng)都可以看作為Agent，是相對獨立的，能各自完成相應的監(jiān)測、控制與管理等功能。而它又是一座整體的現(xiàn)代化建筑，其自動化系統(tǒng)是一個有機的整體，而分系統(tǒng)間Agent能相互連接，實現(xiàn)信息共享和交換，能相互協(xié)調連鎖工作，共同完成自動化管理的各個功能，從而實現(xiàn)了MAS的很好應用。該綜合大樓中按照功能的不同包含有環(huán)境、能源管理、安全和緊急事務等多個Agent，而每一個系統(tǒng)中又有其下位子系統(tǒng)，從而構成多層的智能建筑管理系統(tǒng)。

（1）環(huán)境Agent包含有溫度，濕度及空氣質量等監(jiān)控，雖然信號的測量采用不同的前端傳感，但均采用OPC接口技術，將其信號調理，使其標準化，通過現(xiàn)場總線聚集后接入以太網(wǎng)，Agent將多路信號根據(jù)TCP/IP協(xié)議打包發(fā)送給協(xié)調主體Agent，最終在界面管理中進行監(jiān)測。在控制上是協(xié)調主體調用界面管理參數(shù)后對能源Agent進行命令下達，控制命令在上位層中通過以太網(wǎng)傳送，在下位的嵌入式系統(tǒng)中拆包；然后采用OPC技術，將驅動信號標準化，管理著空調、冷熱源、加濕設備及風機等。其中嵌入式以太網(wǎng)的應用實現(xiàn)了多路的遠程管理，不需要重復布線，所有設備維護人員都可以在各自客戶端實現(xiàn)交互式管理（同時可以設置客戶端優(yōu)先級）；OPC技術的引入為設備提供了高效、開放、可靠并可以互操作的驅動。

（2）大樓內的緊急事務Agent與安全Agent也有相似的結構體系，系統(tǒng)整個構架模式采用MAS技術，下設的各個子系統(tǒng)包含不同層子系統(tǒng)均設為Agent。而不同層的Agent采用了OPC標準，OPC服務器提供設備API/Net，已達到即插即用的目的。底層設備大多屬于單片系統(tǒng)或運行與獨立的ARM平臺，采用嵌入式以太網(wǎng)使系統(tǒng)實現(xiàn)雙向通訊。應用層采用以太網(wǎng)將信息傳送到不同的管理部門，客戶端或客戶與服務器間通過高速互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)集成管理和遠程協(xié)助。

（3）能源管理系統(tǒng)Agent也是作為一個OPC客戶機將照明、暖通和風機等多個Agent子系統(tǒng)。例如照明系統(tǒng)具有通用驅動COM組件，用OPC Server調用該組件就可以對大樓內照明設施進行模塊化集成。系統(tǒng)設有BMS服務器與BMS監(jiān)控管理工作站，能實現(xiàn)整個系統(tǒng)的協(xié)調運行與綜合管理。并且該建筑物建立弱電系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，能同建筑物智能化系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)進行信息共享和交換。該系統(tǒng)把建筑管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)和綜合通信系統(tǒng)有機結合，通過三大系統(tǒng)相互間的集成，使得建筑更具智能化，實現(xiàn)信息資源共享，提高建筑物的運行效率和綜合服務水平。

2.2系統(tǒng)集成中的通訊問題

智能大樓系統(tǒng)集成的關鍵是在于解決各個智能化子系統(tǒng)間的互聯(lián)性和互操作性的問題，能否給系統(tǒng)帶來極大的適應性在于其能否靈活、方便地接入各差異極大的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)軟件是采用OPC技術來接入各個智能化子系統(tǒng)的通訊，其技術的核心思想如下：用OPC Server接口驅動程序屏蔽掉各個物理設備的不同之處，讓數(shù)據(jù)訪問的用戶有一個相同的接口。在智能化子系統(tǒng)接入后，ABB的照明控制管理系統(tǒng)中EIB會直接提供OPC服務程序，因為該大樓的BMS系統(tǒng)是直接與它進行集成的。該大樓的計算機外網(wǎng)和有線電話網(wǎng)絡系統(tǒng)都是采用具有星型拓撲結構的綜合布線。因為MAS是最適合采用綜合布線作為傳輸介質，這樣就能實現(xiàn)集成系統(tǒng)的人機結合。

參考文獻：

[1]張婧芃.某小區(qū)智能化系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].齊魯工業(yè)大學，2015.

[2]陸敏，吳育松.智能建筑的4C技術及系統(tǒng)一體化集成[J].安徽建筑，2013，04：21-22.

作者簡介：

劉海鵬，1976年8月12日，男性，漢族，山東青島，工程碩士，工程師，建筑智能化及建筑消防，中國電子科技集團公司第二十二研究所。