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探討智能建筑系統(tǒng)IBMS集成技術(shù)

2010-04-13 09:13    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  一、引言

  隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊等技術(shù)的進(jìn)步和建筑智能化快速發(fā)展,智能建筑系統(tǒng)的集成技術(shù)也不斷地由低級(jí)向高級(jí)發(fā)展,在各甲級(jí)智能化大樓內(nèi)也逐步成熟和得到應(yīng)用。在智能建筑系統(tǒng)集成的發(fā)展過(guò)程中,一方面是樓宇自控、綜合布線、綜合保安、公共廣播等系統(tǒng)日益眾多,另一方面卻由于缺少一個(gè)成熟的建筑智能化管理系統(tǒng),使智能建筑所集成的軟、硬件之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)運(yùn)行與實(shí)際管理之間出現(xiàn)了相互分割和難以協(xié)同的尷尬,很不適應(yīng)客戶監(jiān)控與管理的要求。如何突破這種各個(gè)子系統(tǒng)分割運(yùn)行的瓶頸,使智能建筑內(nèi)的硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)與應(yīng)用系統(tǒng)之間,以及系統(tǒng)、信息、組織與管理之間實(shí)現(xiàn)高度融合和協(xié)調(diào)運(yùn)行,已經(jīng)成為智能建筑行業(yè)乃至社會(huì)各界普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)于一幢現(xiàn)代化的智能大廈,具有運(yùn)行可*,節(jié)約能源,方便管理這些都是大家所期待的。建筑智能化集成管理系統(tǒng)的應(yīng)用,給開發(fā)商提供了良好的商機(jī),給物業(yè)管理者提高管理水平,給業(yè)主或承租者得到優(yōu)質(zhì)服務(wù)所表現(xiàn)出了不可低估的實(shí)績(jī)。

  二、智能建筑管理系統(tǒng)(IBMS)的現(xiàn)狀

  智能建筑系統(tǒng)集成的定義國(guó)際上至今還不明確,在一般的文獻(xiàn)中提出,它是利用各種智能系統(tǒng)信息資源,采用系統(tǒng)集成的技術(shù)手段、方式方法把與建筑物綜合運(yùn)作所需要的信息匯集起來(lái),以實(shí)現(xiàn)綜合信息,資源和整體任務(wù)的共享,實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能,最終目的是使用戶得到滿足其要求的最佳方案。目前,系統(tǒng)集成技術(shù)還不成熟。一些系統(tǒng)集成商提出從IBMS到I2BMS及I3BMS,即IBMS為Integrated Building Management Systems,I2BMS為Integrated Intelligent Building Management Systems,I3BMS 為Integrated Intelligent Internet Building Management Systems。由上可見,劃分三者不能說(shuō)沒(méi)道理,但這三者同出一輟,沒(méi)有本質(zhì)上差別,只是集成程度上的差異。

  按文獻(xiàn)[2]的分級(jí),即:

  一級(jí)為一體化系統(tǒng)集成(IBMS)

  二級(jí)為準(zhǔn)系統(tǒng)集成(BMS)

  三級(jí)為可系統(tǒng)集成

  如今隨著高科技的發(fā)展,現(xiàn)在所造的大廈一般按建設(shè)業(yè)主的要求要實(shí)現(xiàn)一級(jí)要求,即設(shè)計(jì)IBMS集成。作為智能建筑最為關(guān)鍵的神經(jīng)系統(tǒng),建筑智能化管理系統(tǒng)(Intelligent Building Management System)不僅需解決多個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)以及多種控制協(xié)議之間的互聯(lián)性和互操作性問(wèn)題,而且要解決用戶的二次開發(fā)問(wèn)題。因此,一個(gè)優(yōu)秀的建筑智能化管理系統(tǒng)必須具有極高的開放性和廣泛的接人性。多年來(lái),國(guó)內(nèi)一直沒(méi)有一套適合自己國(guó)情的 IBMS系統(tǒng)。而來(lái)自國(guó)外的系統(tǒng)大多結(jié)合自身的硬件產(chǎn)品設(shè)計(jì),并基于傳統(tǒng)的C/S模式開發(fā)而成,因此具有開放性差、接人能力弱、不易維護(hù)與升級(jí)困難等不足,這既不符合信息技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),也很難滿足客戶不斷成熟的需要。往往是客戶在采用這樣的系統(tǒng)后,才發(fā)現(xiàn)自己被牢牢鎖定在一些價(jià)高或劣質(zhì)的生產(chǎn)和服務(wù)上,不僅將自己對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)能力拱手相讓,而且喪失了本來(lái)屬于自己的設(shè)備選擇權(quán),就連原有的投資也難以得到保護(hù)。我國(guó)建筑智能化行業(yè)的主管部門對(duì)此也有清醒的認(rèn)識(shí),一直致力于支持和鼓勵(lì)先進(jìn)的、開放的、適合于中國(guó)國(guó)情的建筑智能化管理軟件的開發(fā),國(guó)內(nèi)不少知名的軟件企業(yè)也因行業(yè)發(fā)展的需求,在這一領(lǐng)域進(jìn)行了積極的探索,但遲遲未能獲得大的進(jìn)展。

  目前多數(shù)的智能建筑中所配置的智能化系統(tǒng)仍以單獨(dú)運(yùn)行為主,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到信息共享的地步。而如果沒(méi)有信息共享,物業(yè)管理者無(wú)法從一個(gè)整體的角度來(lái)理解智能化系統(tǒng)所反映出來(lái)的信息,也就無(wú)法體會(huì)到智能化系統(tǒng)的作用。舉例來(lái)說(shuō):某公司的員工晚上需要在某一間辦公室里加班,那么他必須向物業(yè)管理部門提出申請(qǐng),要求延長(zhǎng)空調(diào)和照明的開放時(shí)間,還要修改出入卡權(quán)限,以便晚上可以進(jìn)入辦公室。物業(yè)管理部門收到申請(qǐng)后,必須分別與BA系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)的操作人員聯(lián)系,由他們?cè)诟髯缘南到y(tǒng)上進(jìn)行設(shè)置。如果加班申請(qǐng)有了變動(dòng),則變更程序另需重新執(zhí)行,造成了人力和時(shí)間上的浪費(fèi)。

  智能建筑的系統(tǒng)集成。我國(guó)智能建筑市場(chǎng)初期,有自發(fā)、盲目及片面追求智能化的現(xiàn)象,目前已逐漸克服,采取了比較講究實(shí)效、務(wù)實(shí)的態(tài)度。如智能建筑的系統(tǒng)集成,主要內(nèi)容是以BA系統(tǒng)為主的自動(dòng)化系統(tǒng)集成,使之達(dá)到環(huán)保和節(jié)能、便于管理的目的。至于BA系統(tǒng)與智能建筑中其它系統(tǒng)的聯(lián)系,可以通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。近兩年來(lái),也有一些較成功的工程(如南京中信大廈、上海期貨交易大廈等)實(shí)現(xiàn)了信息共享,避免了硬件的重復(fù)建設(shè),節(jié)省了人力,取得了較好的效果。但離真正的IBMS還是有一段距離的,國(guó)內(nèi)的大部分智能建筑可稱為BMS階段,F(xiàn)階段主要的IBMS 集程度高的大廈也主要在韓國(guó)、日本、新加坡等地。我國(guó)建筑智能化,從最初獨(dú)立的各子系統(tǒng)發(fā)展到系統(tǒng)集成,從準(zhǔn)集成系統(tǒng)(BMS)發(fā)展到一體化集成(IBMS)的趨勢(shì)。

  目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)智能化集成技術(shù)比較高的建筑為數(shù)不多,即使所說(shuō)的某某大樓已成功采用了IBMS,那也是僅僅在控制域里的集成,即關(guān)聯(lián)平臺(tái),主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系的實(shí)現(xiàn)功能上。如:樓宇自控系統(tǒng)與消防報(bào)警系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)、樓宇自控系統(tǒng)與安全防范系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng),消防報(bào)警系統(tǒng)與安全防范系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng),消防報(bào)警系統(tǒng)與緊急廣播系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng),安防系統(tǒng)與停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng),這種聯(lián)動(dòng)關(guān)系的系統(tǒng)功能的互補(bǔ),通過(guò)聯(lián)動(dòng)充分發(fā)揮單一系統(tǒng)難以發(fā)揮的功能,實(shí)現(xiàn)的手段一般是通過(guò)RS232或RS485通信接口,這種集成也就是常說(shuō)的BAS系統(tǒng);沒(méi)有達(dá)到我們所期待的IBMS集成的程度。

  三、IBMS集成的目標(biāo)

  建筑智能化集成管理系統(tǒng)的總體目標(biāo)為通過(guò)綜合集成技術(shù),構(gòu)造一個(gè)通過(guò)信息環(huán)境聯(lián)系該建筑物內(nèi)的空間、能源、物流環(huán)境,即通過(guò)對(duì)建筑物內(nèi)所有信息資源的采集、監(jiān)視和共享以及對(duì)這些信息的整理、優(yōu)化、判斷,給建筑物的各級(jí)管理者提供決策依據(jù)和執(zhí)行控制與管理的自動(dòng)化;給建筑物的使用者提供安全、舒適、快捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)的一體化的綜合控制與管理的實(shí)時(shí)智能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)建筑物的高功能、高效率和高回報(bào)率。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里,集成系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心,它以綜合布線系統(tǒng)提供的數(shù)字信息通道為基礎(chǔ),并通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與其它子功能系統(tǒng)的信息接口,完成全局事件的綜合性決策、控制、系統(tǒng)信息的集成管理。

  樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BA)是集成管理系統(tǒng)的子系統(tǒng),需要完成對(duì)建筑物內(nèi)設(shè)備的控制與管理,為總體集成提供基礎(chǔ)。集成管理系統(tǒng)指令空調(diào)、變配電、給排水、停車庫(kù)、照明、門禁和巡更、音響和廣播、防盜報(bào)警、送排煙風(fēng)機(jī)等的信息采集和控制信號(hào)都集成到現(xiàn)場(chǎng)控制器,在網(wǎng)絡(luò)上按照控制需要的傳送路徑調(diào)度各現(xiàn)場(chǎng)控制器所采集到的各子系統(tǒng)的各類信息。BA的現(xiàn)場(chǎng)控制器可模塊化配置標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、RS-485和RS-232接口,從而既保證了與下屬設(shè)備的接口,也保證了與上層集成管理系統(tǒng)的接口。

  四、IBMS集成的設(shè)計(jì)原則

  現(xiàn)代化的智能大樓集成化設(shè)計(jì)就是在一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)上形成管理與綜合集成管理系統(tǒng)(即IBMS)連通的各弱電系統(tǒng),通過(guò)IBMS,將各個(gè)弱電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相互交換,實(shí)現(xiàn)真正的互動(dòng)力。

  系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循以下幾個(gè)方面的原則:

  a)實(shí)用性原則

  根據(jù)大廈在日常管理中的設(shè)計(jì)要求來(lái)設(shè)定集成管理的內(nèi)容,不考慮華而不實(shí)的桌面功能。

  b)安全性原則

  大廈是一幢商辦型的綜合性智能建筑,提供給入住客戶一個(gè)充分安全的環(huán)境是首要的,這還包括大廈中的各類信息和系統(tǒng)的自身安全。

  c)可擴(kuò)展原則

  系統(tǒng)的兼容性能強(qiáng),可以靈活調(diào)整、增加功能或更新。

  d)易維護(hù)原則

  智能化系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)要求高且系統(tǒng)之間相互關(guān)系復(fù)雜的系統(tǒng),因此,在系統(tǒng)維護(hù)上其難度大大高于一般的獨(dú)立子系統(tǒng),這樣就會(huì)給系統(tǒng)今后的運(yùn)作造成困難,因此,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的易維護(hù)性,操作人員無(wú)需使用過(guò)多的專用的工具和儀器,保證系統(tǒng)的維護(hù)簡(jiǎn)單。

  五、IBMS集成的關(guān)鍵問(wèn)題

  智能建筑系統(tǒng)集成的核心技術(shù)所在是在信息域上,即在一個(gè)共同的軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)各個(gè)集成子系統(tǒng)之間的信息交換、對(duì)各集成子系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控。這主要體現(xiàn)在通過(guò)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)和開放式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的共享。這種共享首先應(yīng)關(guān)注各集成子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和互操作性問(wèn)題,此外還應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。也可以應(yīng)用在歷史數(shù)據(jù)的記錄上,還可以應(yīng)用在數(shù)據(jù)的綜合分析和優(yōu)化處理上,更強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的管理功能,因此是更高一個(gè)層面的集成,即 IBMS系統(tǒng)。

  集成管理系統(tǒng)(IBMS)的出現(xiàn),就能非常簡(jiǎn)便且解決上述提出的問(wèn)題。IBMS是智能化系統(tǒng)的總管家,它可以起到調(diào)度和控制的作用,嚴(yán)格來(lái)說(shuō),IBMS是一個(gè)純軟件的系統(tǒng),不帶任何設(shè)備(除主控計(jì)算機(jī)外)。雖然IBMS沒(méi)有任何檢測(cè)器,但它知曉智能化系統(tǒng)所屬檢測(cè)器的狀態(tài);IBMS沒(méi)有任何DDC控制器直接受它的指令進(jìn)行工作,而是通過(guò)各個(gè)智能化系統(tǒng)的中央系統(tǒng)執(zhí)行工作,但是IBMS可以知曉受控設(shè)備的狀態(tài),同時(shí)可以控制任何想控制的設(shè)備,總而言之,只要智能化系統(tǒng)設(shè)備所具備的功能,IBMS都能實(shí)行,并能把各個(gè)智能化系統(tǒng)整合在一起,達(dá)到最大程度的數(shù)據(jù)共享和信息交換。這就是IBMS的真正含義。上面談到的加班例子,如果通過(guò)IBMS受理,則只需把加班申請(qǐng)單錄入到IBMS系統(tǒng)中去,然后確認(rèn)一下,IBMS就可以自動(dòng)地生成空調(diào)和照明的延長(zhǎng)時(shí)間表,同時(shí)修改加班者的出入卡權(quán)限。各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和互操作性問(wèn)題,這是一個(gè)多廠商、多協(xié)議、面向各種應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu),需要解決各類設(shè)備、子系統(tǒng)之間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺(tái)、應(yīng)用軟件、建筑環(huán)境、運(yùn)行管理等各類面向集成的問(wèn)題。能否方便、靈活地接入各種差異極大的子系統(tǒng),是BMS系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)的一個(gè)重要問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題解決得好,會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)極大的適應(yīng)性。

  在控制域集成時(shí),以樓宇自控系統(tǒng)為集成核心,要求第三方設(shè)備廠家通過(guò)其通訊協(xié)議,可以實(shí)現(xiàn)與安全防范系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、停車庫(kù)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)的集成,而在信息域中,為保證系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性,系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)形式三個(gè)方面為系統(tǒng)集成提供了可*的保證。

  系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò),管理網(wǎng)絡(luò)采用B/S(Browser-Server)結(jié)構(gòu),使客戶端的軟件配置非常簡(jiǎn)單。

  數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)使用開放型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

  選用可以訪問(wèn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的Web Server。

  這里我們著重強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三大要素,即:B/S技術(shù),開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)和Web Server。這三大要素既代表了當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)的水平。

  在世界信息技術(shù)和建筑智能化的發(fā)展過(guò)程中,從客戶智能建筑集成的真正需求出發(fā),采用目前成熟的Internet和Opc等先進(jìn)實(shí)用的支撐技術(shù),開發(fā)出智能化集成(IBMS)軟件,并提供建筑智能化各個(gè)子系統(tǒng)完好的連接,通信。

  六、結(jié)束語(yǔ)

  現(xiàn)代化的智能大廈系統(tǒng)集成(IBMS)應(yīng)充分運(yùn)用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信高科技技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇的設(shè)備、通訊、辦公、自控等多方面自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)信息共享,統(tǒng)一管理,操作使用簡(jiǎn)潔協(xié)調(diào),發(fā)揮IBMS應(yīng)有的功能。建設(shè)好一幢先進(jìn)、高效、多功能、多用途的現(xiàn)代化大樓對(duì)節(jié)約人員、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用,提高工作效率,節(jié)約培訓(xùn)費(fèi)用等各方面是有顯而易見的成效的。

  如今,國(guó)內(nèi)IBMS集成技術(shù)尚未成熟,我們期待不久的將來(lái)將有更好的IBMS系統(tǒng)投入市場(chǎng),并成功運(yùn)行,真正實(shí)現(xiàn)整幢大廈的全智能化。

  參考文獻(xiàn):

  1.《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50314-2000。北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2000

  2.陸偉良主編,《智能建筑物業(yè)管理》,北京;中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002

  3.楊紹胤,《智能建筑實(shí)用技術(shù)》,機(jī)械工業(yè)出版社,2002

  4.陸偉良,智能建筑主流技術(shù)及其應(yīng)用,《城市建筑智能系統(tǒng)》,1999

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