智能建筑集成管理信息化平臺(tái)研究

王偉文

摘要：信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)的不斷突破與發(fā)展，使得建筑智能化成為建筑行業(yè)發(fā)展的必然。本文對(duì)建筑智能化集成管理工作實(shí)際進(jìn)行中所面臨的一些難題進(jìn)行了全面的探討，然后對(duì)集成管理工作實(shí)施的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在文章的最后對(duì)智能建筑集成管理信息化平臺(tái)進(jìn)行了研究，希望通過(guò)本文可以為相關(guān)工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：智能建筑;集成管理;信息化;平臺(tái)

引言：

隨著我國(guó)建筑業(yè)的不斷向前發(fā)展以及人民收入水平持續(xù)性提高，當(dāng)前人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)于居住環(huán)境的安全性及舒適性提出了更高的要求。這一情況給建筑行業(yè)的發(fā)展提出了極大的挑戰(zhàn)。智能建筑是信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)與建筑行業(yè)融合發(fā)展的一項(xiàng)產(chǎn)物。智能化建筑在實(shí)際應(yīng)用中的大力推廣使用，不僅大大擴(kuò)大了智能技術(shù)的實(shí)際使用范圍，同時(shí)也對(duì)為實(shí)現(xiàn)建筑智能化系統(tǒng)而進(jìn)行的建筑智能化集成工作帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

眾所周知，由于種種因素的影響，智能建筑在實(shí)際應(yīng)用中需要應(yīng)用到大量功能相互獨(dú)立的子系統(tǒng)，因此要想對(duì)其進(jìn)行有效集成在實(shí)際工作中困難是很大的。然而，隨著信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，特別是當(dāng)前信息技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的大力發(fā)展，通過(guò)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)對(duì)智能建筑進(jìn)行集成管理已成為我國(guó)智能建筑發(fā)展的主要方式。

1智能建筑集成管理工作進(jìn)行中所面臨的難題

傳統(tǒng)建筑物在實(shí)際使用中，其內(nèi)部的各類電子電器系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立且由不同的廠家對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)及安裝，要想對(duì)其進(jìn)行高效管理需要面臨的困難較多。同時(shí)在建筑管理系統(tǒng)建設(shè)實(shí)際工作進(jìn)行中，由于不同建設(shè)方之間的溝通未到位等原因，不同廠商系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)協(xié)議也有著很大的區(qū)別，具體結(jié)構(gòu)也各不相同。這一情況造成早期的建筑管理系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中各子系統(tǒng)基本處于信息孤島狀態(tài)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)無(wú)法在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)有效的共享，無(wú)法使系統(tǒng)的整體作用全面地發(fā)揮出來(lái)。

信息系統(tǒng)集成管理實(shí)質(zhì)就是通過(guò)一定的方式方法將建筑內(nèi)外部的相關(guān)系統(tǒng)全面整合起來(lái)，對(duì)其數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)一化設(shè)計(jì)，藉此解決建筑物內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)信息孤島問(wèn)題，將各類子系統(tǒng)集成到一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái)當(dāng)中，使各子系統(tǒng)的運(yùn)行變得更加協(xié)調(diào)統(tǒng)一，讓建筑物成為一個(gè)智能體。然而實(shí)際工作中，由于建筑體內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)的獨(dú)立性、互不相干性，這些子系統(tǒng)各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)協(xié)議，沒有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，使得系統(tǒng)集成工作，特別是統(tǒng)一的信息系統(tǒng)管理平臺(tái)的開發(fā)成為噩夢(mèng)，并且在智能建筑管理系統(tǒng)平臺(tái)與下游各個(gè)子系統(tǒng)的從屬、監(jiān)或控的管理權(quán)限界定上，都成為滯后智能化建筑發(fā)展的主要原因。

2智能建筑集成管理的關(guān)鍵技術(shù)

智能建筑的發(fā)展可以大致經(jīng)歷了三個(gè)階段，初級(jí)階段是各個(gè)獨(dú)立的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在建筑內(nèi)的安裝、使用和推廣階段，第二階段是基于C/S 架構(gòu)的IBMS 系統(tǒng)在智能化建筑集成管理中的推廣與應(yīng)用，第三階段是目前基于B/S架構(gòu)的IBMS 系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用階段。當(dāng)前智能化建筑正處于第三發(fā)展階段。

建筑智能化集成管理工作在實(shí)際進(jìn)行中涉及到最為重要的兩個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，分別是系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)以及集成平臺(tái)的應(yīng)用。根據(jù)智能建筑管理系統(tǒng)在實(shí)際使用中所表現(xiàn)出來(lái)的一系列功能以及特點(diǎn)，當(dāng)前采用的大多都是面向服務(wù)的三層架構(gòu)體系設(shè)計(jì)。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)手法可以分別為客戶、管理業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)提供相應(yīng)的服務(wù)。在軟件體系架構(gòu)設(shè)計(jì)中三層架構(gòu)（3-tier architecture） ，分層式結(jié)構(gòu)是最常見，也是最重要的一種結(jié)構(gòu)。通常意義上的三層架構(gòu)就是將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為：界面層（User Interface layer）、業(yè)務(wù)邏輯層（Business Logic Layer）、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（Data access layer）。區(qū)分層次的目的即為了“高內(nèi)聚低耦合”的思想。微軟推薦的分層式結(jié)構(gòu)一般分為三層，從下至上分別為：數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層（又或稱為領(lǐng)域?qū)樱?、表示層?/p>

基于B/S架構(gòu)的集成應(yīng)用平臺(tái)的開發(fā)是目前整個(gè)建筑智能化系統(tǒng)集成管理的核心所在。在整個(gè)架構(gòu)下，建筑物內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)在數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層得到合理的、有效的整合，通過(guò)UI層完美呈現(xiàn)給客戶。為了使得整個(gè)UI空間的導(dǎo)航能力得到實(shí)質(zhì)性的提高，新的BIM 技術(shù)、基于WEB 的GIS技術(shù)、VR技術(shù)在智能建筑管理系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，使得建筑智能化集成正朝可視化方向發(fā)展，同時(shí)，基于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用、分析，建筑智能化系統(tǒng)也正向AI 智能化發(fā)展。未來(lái)新的智能化應(yīng)用平臺(tái)通過(guò)可視化的、數(shù)據(jù)AI化與建筑環(huán)境保持全面一致，從而進(jìn)一步構(gòu)成一個(gè)完整的建筑智能化體系。

3智能建筑集成管理信息化平臺(tái)研究

智能建筑集成管理信息化平臺(tái)的核心是IBMS智能化集成管理平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱IBMS平臺(tái)），是智能化建筑中所有智能化子系統(tǒng)的大腦，扮演著溝通者、監(jiān)護(hù)者、管理者與決策者的角色。它利用標(biāo)準(zhǔn)化或非標(biāo)準(zhǔn)化的通訊接口將各個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)，共同構(gòu)建一個(gè)全設(shè)備、全空間、全時(shí)域、全過(guò)程的有機(jī)整體。它通過(guò)統(tǒng)一的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行全程集中檢測(cè)、監(jiān)視和管理，同時(shí)將所有子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集上來(lái)，存儲(chǔ)到統(tǒng)一的開放式關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，使各個(gè)原本獨(dú)立的子系統(tǒng)，可以在統(tǒng)一的IBMS平臺(tái)上互相對(duì)話，做到充分?jǐn)?shù)據(jù)共享。由于建筑物業(yè)態(tài)不同，不同的業(yè)態(tài)所呈現(xiàn)出的IBMS 平臺(tái)也會(huì)有所不同，但三層架構(gòu)是一致的。

常用的分層可以理解為物理層（或采集層）、控制層、應(yīng)用層（或系統(tǒng)集成層）。

設(shè)備層由智能化集成系統(tǒng)中所包括的控制、子系統(tǒng)或設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序以及相關(guān)的綜合布線、通訊、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所組成，該層主要完成對(duì)子系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行收集和處理。由于各個(gè)子系統(tǒng)可能采用不同的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，所以，該層的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)完成對(duì)不同的協(xié)議和數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。即該完成將各子系統(tǒng)的不同通信協(xié)議及數(shù)據(jù)信息格式轉(zhuǎn)換成上層（核心決策層）認(rèn)可的協(xié)議和格式，同時(shí)將核心層處理后的信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)子系統(tǒng)認(rèn)可的協(xié)議和格式。完成對(duì)各子系統(tǒng)的控制和管理。該層實(shí)際上起到了一個(gè)通信網(wǎng)關(guān)的作用，也可以稱為通信網(wǎng)關(guān)（Communication gateway）

控制層是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，是整個(gè)系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)”，它完成的主要工作有：（1）完成對(duì)由底層輸入的各子系統(tǒng)的信息按內(nèi)在的邏輯關(guān)系進(jìn)行加工處理，將處理后的結(jié)果送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，通知上層以直觀的方式顯示。同時(shí)接受上層（GUI）授權(quán)操作人員發(fā)出的請(qǐng)求信息或系統(tǒng)的控制信息對(duì)這些信息進(jìn)行相應(yīng)處理，并將結(jié)果通知驅(qū)動(dòng)器層，由驅(qū)動(dòng)器層通知相應(yīng)子系統(tǒng)完成相應(yīng)的動(dòng)作。

（2）完成各子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能處理，某一事件的發(fā)生不僅要引起該事件所屬子系統(tǒng)的反應(yīng)，而且會(huì)引起與之有關(guān)聯(lián)的其它子系統(tǒng)采取相應(yīng)的動(dòng)作。這種聯(lián)動(dòng)關(guān)系由核心層來(lái)決策。

應(yīng)用層是人機(jī)對(duì)話的窗口，一方面是將核心層處理過(guò)的信息用明了形象、直觀的方式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來(lái)，為用戶提供實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制整個(gè)建筑的所有現(xiàn)場(chǎng)信息。另一方面，通過(guò)該層界面，用戶可根據(jù)預(yù)先的設(shè)計(jì)完成對(duì)子系統(tǒng)的功能配置和設(shè)定，完成聯(lián)動(dòng)的設(shè)置和對(duì)系統(tǒng)的綜合管理。

集成平臺(tái)集成范圍包括：樓宇自控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、IDC環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、音視頻會(huì)議系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、建筑能耗計(jì)量管理系統(tǒng)等，如果需要，可以根據(jù)大樓的業(yè)態(tài)增加諸如訪客管理系統(tǒng)、團(tuán)膳管理系統(tǒng)、VR展示系統(tǒng)等等，醫(yī)院和醫(yī)護(hù)類建筑物可能還需要增加考慮醫(yī)護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)（無(wú)線定位、醫(yī)護(hù)呼叫、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)等等）等等，所有應(yīng)用系統(tǒng)都可以在集成平臺(tái)中以模塊化方式接入，并且所有子系統(tǒng)可以采用數(shù)據(jù)通訊的方式接入集成平臺(tái)，集成平臺(tái)對(duì)各個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)護(hù)和信息交互，但不取代各個(gè)子系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行，這樣既能保證原來(lái)獨(dú)立的各個(gè)子系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行，又能保證平臺(tái)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和數(shù)據(jù)交互。

在實(shí)際工作中集成平臺(tái)和各個(gè)系統(tǒng)的相互獨(dú)立很重要，原因在于各個(gè)子系統(tǒng)本身就是一個(gè)類似三層架構(gòu)的獨(dú)立子系統(tǒng)，他具備獨(dú)立運(yùn)營(yíng)、分析決策、控制能力，因此跨平臺(tái)的、跨系統(tǒng)的集成管理平臺(tái)必須要在監(jiān)控、交互管理上正確處理好與各個(gè)需要采集的系統(tǒng)之間的關(guān)系?？赡鼙容^正確的做法是集成平臺(tái)采集數(shù)據(jù)，監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，提供基于AI 大數(shù)據(jù)類分析決策，提供給子系統(tǒng)，特別是類似BA 系統(tǒng)，需要提供經(jīng)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定以改變系統(tǒng)運(yùn)行效率的時(shí)候作為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)輸入之用。

此外，除了信息交互、運(yùn)行監(jiān)控等功能外，應(yīng)用層的交互界面UI也非常重要，采集后的數(shù)據(jù)如何呈現(xiàn)，也是集成平臺(tái)的重要工作。從自控系統(tǒng)的BA組態(tài)界面，到基于瀏覽器的WEB 界面，更生動(dòng)、更直觀、更綜合、更可視必然成為建筑智能信息管理平臺(tái)的終極目標(biāo)。開發(fā)出可視化、虛擬化的綜合導(dǎo)航式管理平臺(tái)，在監(jiān)測(cè)采集到的數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以充分利用AI 技術(shù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分、分布狀態(tài)等的分析，提供給平臺(tái)決策管理層，從而進(jìn)一步優(yōu)化智能建筑的管理工作，并最終提供更節(jié)能、更環(huán)保、更人性化、更舒適的智能建筑，滿足人們對(duì)舒適的、美好的生活的真切追求。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，智能建筑信息系統(tǒng)集成管理工作對(duì)于建筑智能化的實(shí)現(xiàn)有著非常重要的意義，是實(shí)現(xiàn)建筑智能化的技術(shù)基礎(chǔ)所在。不難預(yù)見在未來(lái)的幾十年當(dāng)中，智能化技術(shù)與建筑技術(shù)將會(huì)發(fā)生更深層次的融合，全面提升建筑的管理水平為居民帶來(lái)更高的居住質(zhì)量，給智慧城市的建設(shè)工作添磚加瓦。

參考文獻(xiàn)

[1]牛碩. 基于智能化的建筑工程施工組織策劃管理研究[D].北京交通大學(xué)，2020.

[2]陳發(fā)欽.智能建筑的集成與融合應(yīng)用[J].四川水泥，2020（03）：155.

[3]李林. 智慧城市建設(shè)思路與規(guī)劃[M].南京東南大學(xué)出版社： 201212.363.

[4]朱雪峰. 智能建筑工程企業(yè)信息管理系統(tǒng)的研究與報(bào)價(jià)子系統(tǒng)開發(fā)[D].重慶大學(xué)，2003.

[5]王東強(qiáng). 智能建筑工程設(shè)計(jì)中機(jī)電設(shè)備集成配置系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].重慶大學(xué)，2003.

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