建筑智能化系统集成探讨

    1 建筑智能化系统集成概述 　　

    建筑智能化系统集成不是智能建筑的目的，而是实现智能建筑安全、高效、便捷、舒适的工作和生活环境的重要技术方法和技术手段，它服务于智能建筑的社会效益、经济效益和环境效益，不是为集成而集成，也不是为“卖点”而集成。 　　

    20世纪70年代随着电子元器件及回路数的急速增加，为解决相互间的关联性与不确定性日益突出的矛盾，提出了集成概念并实现了CIMS集成制造系统，笔者所探讨的集成应局限在建筑弱电范畴。在建筑工程中，将电力、照明用电定义为强电，将电视、电话、安防、消防、报警等用电称弱电。智能建筑中的BAS、0AS、CNS更是典型的弱电系统，这些系统又包含诸多子系统，我们要探讨的弱电系统集成正是在这个范畴之中。 　　

    智能建筑中弱电智能化系统大体可归纳为两个方面，也就是两个集成平台：一个是控制网络平台；一个是通信网络平台。所以把弱电系统集成可归纳为：建筑物内设备的控制集成和建筑物内信息集成及二者的大集成IBMS。IBMS集成是指通过相似或兼容的技术实现不同系统在同一技术平台上实现集成控制和管理，从而达到减少设备投入、简化施工、减少维护、降低人工费用、实现系统优化、提高效率的目的，所谓信息集成是指不同系统之间往往需要交换信息，或需要综合多个系统提供的信息做出判断，这就要求不同系统之间的信息能够共享。 　　

    弱电范畴所涉及的子系统最多，新技术更新的周期短、工作量大、难度也大，根据实现需要和技术规范将弱电的集成分作两级，建筑物内机电设备的控制集成称作BMS，将控制与信息集成称作IBMS是将CNS、OAS和BMS全部集成在一个平台上。 2 建筑弱电系统集成的误区 　　

    “没有系统集成的智能建筑不是真正意义上的智能建筑”。从技术角度讲这一结论是客观的，但一段时间以来，在工程实践或在市场宣传中盲目追求“系统集成”，不管建筑物的用途，入住对象的需求，一味大集成、高标准。实际上需求并非千篇一律，可以说包括中国的大企业在内、包括政府在内，要求“高度集成”的单位屈指可数，大多数工程只要求到BMS这一级，从目前智能建筑的实际情况看，真正做到机电设备自动化系统集成(BMS)的智能建筑为数不多，在西部地区更是寥寥，但由于BMS集成的实际功效，较容易被业主接受，因此BMS需求正在逐步增长。另外集成技术正在涌现成熟发展态势。出无论BMS还是IBMS，其最大的特点是其功能实现是以软件为主，因此很多公司已在BMS和IBMS的软件开发中投入较大的力量，也不乏一些产品在智能化市场上推销。但确切的说，这些“集成”产品都有这样那样的不足，都称不上“成熟”二字，因此再“集成”不得不投入技术力量摘自行开发。其结果是集成不理想，耗时耗资且与效果不完全一致，这又倒过来影响集成市场，这是盲目“求大”、“求全”、“求高”带来的后果。 　　

    现在许多建筑物没有必要要求大集成(IBMS)，既便是政府机构，出于保密的原因也没有必要将控制网络平台和通信网络平台集成在一起。在住宅小区中机电设备控制信息资源与各住户需要索取和利用的信息资源集成起来，是一种浪费，住户们并不关心园区内机电设备的运行状态，只关心安全问题、动力(水、电、气)供给问题、通信(电话、数据、多媒体通信)，逐渐会关心家居智能化问题。硬将控制平台与通信平台集成，不仅利用率低，而且占用网络资源，因为机电设备的控制与状态信息24小时不间断要在网络上传输的。住宅小区的系统集成应重点考虑两个层面：其一是物业管理的需要；其二是住户的需要。如将家居报警、三表远抄、可视对讲、家居智能化(家用中央空调控制、窗帘、灯光控制、家电控制、环境营造系统控制等)、家居上网等集成起来，用家居智能控制器完成前端需求。 　　

    集成的另一误区是：认为集成没什么好处，多花钱，系统运行不畅、不可靠、人机界面不好，与其如此，干脆不做集成，这是“集成”不成功的实例造成的后果，因噎废食。一些业主把集成看作是好高骛远的想法，认为技术不成熟没有必要现在就做。 　　集成的目的是实现各子系统的资源共享，使大系统最优化，从而取得效率、效益。系统集成的好处是不容置疑的，其实许多已实施的工程中因客观需要已多多少少做了集成，如火灾报警消防系统中都必须考虑联动控制问题，一旦有火灾时，除消防系统外还应联动电梯、中央空调、照明以及电视监控等系统。这些联动需要就是系统集成的需求，真正做到系统集成后这些联动控制的实现就太容易了。集成对于远程监控与管理来说更是必由之路，因此不认识“集成”的好处，实际上是不了解自己的需求，更不知道“集成”带来的效益，如系统集成后，可以增强大厦防灾和抗灾能力，更好保护业主及大厦用户人身及财产安全，避免不必要的损失；提高大厦智能化水平，优化办公楼服务质量；物业管理自动化、数字化，大量减少操作管理人员和设备维修人员数量，提高人员工作效率，节约人事成本30％；延长设备使用寿命、节约能源，每年水、电费可降低10％-15％；系统可分可合，保护业主的投资，达到短期投资，长期受益的目的，并且可以适应未来发展的需要；系统具有可扩展性、可变化性；易于培训和管理，只需要掌握集成系统的操作和使用，不必熟悉所有弱电子系统的操作和维护。 3 如何实现集成 　　

    一个理想的集成系统应能够连接所有与之相关的各子系统。对于IBMS集成来说要实现大系统集成，其集成基础是建筑物内部的Intranet，而对于BMS系统集成来说，其集成平台是多样化的。目前系统集成技术大致有如下四种：

　　(1)采用统一通信协议实现系统集成。如BMS中可采用BacnetIDNJatk、RS485、Ethemet等；
　　(2)采用协议转换实现系统集成，这有两种作法：一种是借用一个已成熟的控制平台，如楼宇自控系统作为集成平台通过协议转换用网关将其他子系统(如安全防范、火灾报警系统、电梯、门禁系统、停车场管理系统、照明控制系统等)集成起来；9一种是选定一个集成平台，如OPC，各子系统遵循其规范作相应的设备接口，即可实现集成；
　　(3)采用OPC技术实现系统集成；
　　(4)采用ODBC技术实现系统集成。
 
　　以下介绍基于OPC接口的BMS系统集成设计。
 
　　BMS楼宇集成管理系统基于以太网络，采用B／S结构模式，通过开放的系统接口(OPC)在保持各子系统相对独立的前提下，将弱电子系统：楼宇自控系统(含中央空调系统、供配电系统、给排水系统、照明系统)、CCTV电视监控系统、防盗报警系统、一卡通管理系统、消防报警系统、照明控制系统、停车场管理系统等集成到同一计算机软件和硬件平台下。其网络结构分为三层：现场控制级、物业管理级、一体化集成平台。 

　　第一层为现场控制级。可采用RS485、konWorks、MODBUS、LBU、C-BUS等多种控制总线技术，侧重完成各子系统的自身监测与控制功能。
 　　第二层为物业管理级。该层为计算机网络子系统，可采用100M以太网络(控制网络对于大楼机电控制来讲，由于所有被控参数都是一个慢变化过程，因此，网络的反应速度并不要求十分快)。用客户机和服务器结构模式，将楼宇自控系统(BAS)(中央空调、供配电系统、照明系统、给排水系统)、闭路电视监控系统、照明控制系统、防盗报警系统、一卡通管理系统、消防报警系统、停车场管理系统通过网络接口技术，集成到BMS集成软件平台下，实现子系统之间通讯与联动，满足物业管理的需求、遵循TCP／IP协议，采用WINDOWSNT操作系统、SQL数据库。
 　　第三层为一体化集成平台。基于建筑物内中心主干网络系统，其中的OAS或MIS系统、CNS通过以太网与BMS实现一体化集成。
 
　　集成软件采用专用BMS集成软件系统，由运行平台、开发平台和辅助工具三部分组成。可实现集中监控、报警、值班台、联动、优化协调、组态、OPC快速开发、安全管理、信息管理，并可与MIS系统接口。
 
　　集中监控可以监视到所有信息，使相对独立的子系统之间联系起来，使得子系统之间互相协调工作。
 　　报警。当有异常事件发生时，集成系统BMS能够以文字、声音、寻呼等形式向用户告警。
 　　值班台。集成系统采用B／S形式，客户端使用的是IK游览器。它可能被客户关闭掉，所以IE不能保证24小时都在运行。为解决这一问题，集成系统配有值班台，24小时运行。值班台可以监视到所有信息，保证异常情况不被漏掉，且一个值班人员即可管理所有设备。
 　　联动是一个跨子系统的行为。如当火警探头发出报警后，可联动保安系统的摄像机转向相关火情区域进行确认；当红外探测到有人闯入时，可联动照明系统打开灯光，摄像机转向入侵区，并记录现场情况。可以硬联动，也可以软联动。
 　　优化协调。集成系统BMS是一个平台软件，实验室内有VBScript语言，支持开发人员为用户研发优化控制逻辑，以实现独立子系统间的协同工作，因此优化协调功能实质上是一种高级的联动功能。
 　　组态是根据不同工程可快速定制监控点和监控画面。BMS的“系统配置工具”用于对监控点的组态，pagebuilder用于对监控画面的组态。BMS在顶层是B／S形式，因此pagebuilder是基于WEB的组态。
 　　OPC快速开发。由于OPC在国内推广还不够广泛。国内设备厂商对其支持还不够，很多设备还没有OPCServer。因此BMS提供了OPC快速开发工具OPCRDK，帮助用户快速开发OPCServer。
 　　安全管理。任何网络都需要考虑安全问题，尤其使用Internet更需要考虑安全问题，要防止黑客的入侵。 BMS在系统架构的多个层次上都是采用DCOM实现的，而DCOM的安全是与WindowsNT集成在一起的，因此BMS使用的也是NT的安全系统。另外BMS对用户权限可分为1-9999级不同用户授予不同级别的权限，对较低权限的用户只能游览不能控制。
 　　信息管理。BMS有信息管理功能，能够保存、维护设备档案，能够进行能源计量，能够记录设备运行的历史数据，以便用户查询。
 
　　以上仅介绍基于OPC接口的BMS集成管理系统，还可以基于ODBC接口或其他公用标准平台的集成系统。OPC(OLEforprocess contr01)是与厂商无关的软件数据交换标准接口规程，主要解决过程控制系统与其数据源的数据交换问题，可以在各应用之间提供一种透明的数据访问。采用OPC技术，可以完全解决BMS集成系统之间的互联性和互操作性问题，构造真正开放，通用的BMS系统，比起用协议转换实现系统集成会更透明、容易。硬件开发商只要开发出符合OPC规范的驱动程序就可以解决互通问题、集成问题，国外许多著名厂商的产品大都具有OPC接口。 4 结束语 　　建筑弱电系统的集成问题，经过几年的实践与各厂商的努力已经不神秘了，方法多了，效果也比过去好多了。但不要为集成而集成，应按需集成，才是客观的、现实的、适用的。