淺談智能建筑中的系統(tǒng)集成

摘 要：現(xiàn)代的建筑工程是一項系統(tǒng)工程，它不僅是提供一個辦公和生活的環(huán)境，而是要傳達一種理念和一種生活態(tài)度，那就是“舒適”的概念，要實現(xiàn)建筑物的環(huán)保和自然美。因此，要通過建筑物中系統(tǒng)集成設計來完成“舒適”的理念，這種系統(tǒng)集成設計主要包括兩個方面的內(nèi)容，分別是網(wǎng)絡系統(tǒng)集成和樓宇自動化系統(tǒng)集成，網(wǎng)絡系統(tǒng)集成是樓宇自動化系統(tǒng)集成的基礎，而樓宇自動化系統(tǒng)集成是網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的目的和硬件保證。希望該文對我國的現(xiàn)代建筑中的系統(tǒng)集成設計具有一定借鑒作用。
關鍵詞：建筑；系統(tǒng)集成；網(wǎng)絡；自動化

    隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對于建筑的要求也是越來越高了，由傳統(tǒng)的住房轉變成了今天的現(xiàn)代化建筑，這種新式的現(xiàn)代建筑除了具有基本的居住和工作功能之外，而且還具有著豐富的多媒體和自動化功能，使得居住和工作在其中的人，能夠感受到建筑物的智能化，這種“智能化建筑”的產(chǎn)生是依托于建筑物中的完善的系統(tǒng)集成設計的，因此，本文將對建筑設計中的系統(tǒng)集成設計進行論述。

1、建筑系統(tǒng)集成設計的必要性
    現(xiàn)代化智能建筑與傳統(tǒng)的意義上的建筑大為不同，他應該是一個集網(wǎng)絡通信技術、自動化技術、計算機技術和建筑藝術的一體化的“結合體”。它的目的是為建筑的使用者提供一種“舒適、便捷”的居住及辦公環(huán)境念。這種舒適不單純指的是建筑結構的藝術性、安全性所帶來的舒適感，還應該包含一種健康的生活態(tài)度和生活理念，為使用者提供一個節(jié)能、低碳和便捷的生活和工作環(huán)境。那么如何才能夠達到這種“舒適”的建筑的標準呢？這就需要建筑中具有系統(tǒng)集成的設計在其中發(fā)揮作用。
    這種系統(tǒng)集成設計主要包括兩個方面的系統(tǒng)集成，第一是網(wǎng)絡系統(tǒng)集成，第二是樓宇自動化系統(tǒng)集成。首先來看一下網(wǎng)絡系統(tǒng)集成，所謂網(wǎng)絡集成就是利用各種網(wǎng)絡通信技術，包括全雙工式交換以太網(wǎng)技術、三層交換、ATM、千兆以太網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)（VPN）、ADSL、以及混合網(wǎng)、異構網(wǎng)、寬帶遠程互聯(lián)系統(tǒng)等技術，完全從客戶應用和業(yè)務需求入手充分考慮技術發(fā)展的變化，去幫助用戶分析網(wǎng)絡需求，根據(jù)用戶應用的需要，將各種硬件設備、網(wǎng)絡基礎設施、網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡基礎服務系統(tǒng)和應用軟件等組織成能夠滿足設計目標、具有優(yōu)良性能價格比的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的全過程。隨著科技的發(fā)展，網(wǎng)絡技術已經(jīng)走進了我們生活的方方面面，生活和工作樣樣都離不開通訊網(wǎng)絡。網(wǎng)絡技術可以節(jié)約大量的成本，對于建筑行業(yè)來講更是如此，應用網(wǎng)絡系統(tǒng)集成設計的建筑可以降低建筑運營的成本，提高建筑物的使用效率。除了能夠提高工作效率、節(jié)約人力成本之外，網(wǎng)絡集成系統(tǒng)的建設是一個環(huán)保的系統(tǒng)建設工程—它的系統(tǒng)內(nèi)部往往是通過各種軟件平臺來實現(xiàn)互聯(lián)互通、信息交流、信息處理的，這很顯然符合“綠色建筑”的口號。同時，網(wǎng)絡集成系統(tǒng)也是樓宇自動化系統(tǒng)集成的基礎和條件，只有實現(xiàn)了網(wǎng)絡系統(tǒng)的集成才能夠?qū)崿F(xiàn)后期自動化系統(tǒng)的集成，因此，在現(xiàn)代建筑中引入網(wǎng)絡系統(tǒng)集成系統(tǒng)是必要的和至關重要的。
    樓宇自動化系統(tǒng)集成是網(wǎng)絡技術、現(xiàn)代工業(yè)和建筑業(yè)結合的產(chǎn)物。樓宇自動化系統(tǒng)集成是以建筑中的網(wǎng)絡系統(tǒng)集成為基礎的，通過軟件和硬件的調(diào)控，使得建筑中的各個自動化系統(tǒng)和管理系統(tǒng)能夠按照預先設定的要求或根據(jù)環(huán)境的改變而調(diào)整的控制系統(tǒng)。通過分析可知為了實現(xiàn)“舒適”的現(xiàn)代建筑的概念，我們需要在建筑物中（特別是公共建筑物中）引入系統(tǒng)集成設計概念，這種集成設計主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡基礎系統(tǒng)設計和樓宇自動化集成系統(tǒng)設計兩個方面，在下面兩個部分中我將具體的進行說明。

2、網(wǎng)絡系統(tǒng)集成設計
    網(wǎng)絡系統(tǒng)集成的設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，它主要包括三個方面的集成設計，分別是面向協(xié)議的系統(tǒng)集成設計、面向平臺的系統(tǒng)集成設計和面向WEB的系統(tǒng)集成設計。
    2.1 以協(xié)議為基礎的系統(tǒng)集成設計
    在現(xiàn)代建筑的網(wǎng)絡集成設計中，網(wǎng)絡技術的“協(xié)議”技術是建筑集成設計中的關鍵環(huán)節(jié)。建筑網(wǎng)絡系統(tǒng)到目前為止，具有許多不同的協(xié)議，如：LonWorks、FF、PROFIBUS、BACnet等，但是，目前最常用的是LonWorks協(xié)議和ASHRAE的BACnet協(xié)議和。LonWorks協(xié)議指的是Echelon公司開創(chuàng)的局域網(wǎng)通訊協(xié)議，這個協(xié)議為智能建筑提供了基本的通訊網(wǎng)絡。LonWorks局域網(wǎng)技術包括五個部分，分別是中心神經(jīng)芯片、收發(fā)器、控制模塊、網(wǎng)絡接口和開發(fā)平臺。LonWorks局域網(wǎng)技術具有高度的安全性，在網(wǎng)絡的運行中采用了虛擬主機技術，虛擬主機可以儲存信息，即使信息在傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)問題，不能成功，也不至于信息丟失。同時，LonWorks局域網(wǎng)中信息的傳播是通過許多不同的節(jié)點來完成的，如果其中的一些節(jié)點損壞，也不會影響LonWorks局域網(wǎng)的正常運轉。除此之外，最常見的面向網(wǎng)絡的協(xié)議還有BACnet協(xié)議。BACnet協(xié)議指的是建筑自動化網(wǎng)絡控制協(xié)議，BACnet協(xié)議是由四個不同部分的協(xié)議所組成的，分別是應用部分、網(wǎng)絡部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和物理設備部分四個部分。BACnet協(xié)議除了可以使用網(wǎng)絡的點對點協(xié)議之外，也可以使用局域網(wǎng)，這些局域網(wǎng)包括太網(wǎng)、ARC網(wǎng)、BAC網(wǎng)和LonTalk。這兩種協(xié)議是有區(qū)別的，就其二者的本質(zhì)而言，BACnet協(xié)議注重的是協(xié)議的標準框架和網(wǎng)絡的基本構造，而LonWorks協(xié)議則重視的是協(xié)議框架的應用，注重的是應用技術。
    2.2 以平臺為基礎的系統(tǒng)集成設計
    以平臺為系統(tǒng)集成基礎的設計是以建筑中的網(wǎng)絡接口為核心，這種方法以“標準信息接口”為核心，通過定義自控網(wǎng)絡中通信實體信息交換的標準接口，以屏蔽不同通信協(xié)議對通信實體信息模型和互操作模式的差異。即無論通信協(xié)議對通信實體進行何種模型描述以及采用何種互操作模式，只要提供標準的信息集成接口，都可以通過這個接口實現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息共享和互操作。在建筑中要建立以網(wǎng)絡接口為核心的信息平臺，只要在建筑中插入網(wǎng)絡接口，就能給通過這個接口對建筑中的自動化設備進行控制和操作，并且能夠通過網(wǎng)絡接口登陸互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息的溝通。
    現(xiàn)在國際中最常用的平臺集成系統(tǒng)是OPC平臺網(wǎng)絡集成系統(tǒng)，OPC是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術在過程控制方面的應用。OPC以OLE、COM和DCOM技術為基礎，采用客戶和服務器模式，為工業(yè)自動化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供了統(tǒng)一的標準，這個標準定義了應用微軟操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數(shù)據(jù)的方法。采用這項標準后，硬件開發(fā)商將取代軟件開發(fā)商為自己的硬件產(chǎn)品開發(fā)統(tǒng)一的OPC接口程序，而軟件開發(fā)者可免除開發(fā)驅(qū)動程序的工作，充分發(fā)揮自己的特長，把更多的精力投入到其核心產(chǎn)品的開發(fā)上。這樣不但可避免開發(fā)的重復性，也提高了系統(tǒng)的開放性和可互操作性。OPC服務器一端連接著建筑中的自動化設備，另一端連接著建筑中的用戶，但是，其對待不同的用戶提供的服務時不同的，對于建筑的程序設計者其提供了定制接口，為程序的設計服務。而對于建筑中的普通用戶則提供普通的網(wǎng)絡接口，使得用戶可以使用符合其使用權限的網(wǎng)絡和自動化服務在現(xiàn)代的建筑中，以平臺為基礎的網(wǎng)絡集成系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，使得建筑中的用戶可以通過網(wǎng)絡接口實現(xiàn)對自動化設備的控制，并能夠通過OPC服務器登陸互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息和資源的共享服務。雖然，以平臺為基礎的網(wǎng)絡集成系統(tǒng)設計有許多的優(yōu)點，但是其仍然是以硬件系統(tǒng)為基礎的設計，網(wǎng)絡技術的實現(xiàn)是依賴于OPC服務器而實現(xiàn)的，離開服務器建筑的自動化系統(tǒng)將會處于癱瘓的狀態(tài)。隨著無線網(wǎng)絡技術的發(fā)展和3G業(yè)務的產(chǎn)生，逐步產(chǎn)生了以服務為基礎的系統(tǒng)集成設計。
    2.3 以服務為基礎的系統(tǒng)集成設計
    由于平臺的系統(tǒng)集成設計要以服務器為基礎，那么如何才能夠?qū)崿F(xiàn)跨服務器的信息交流呢？如何避免服務器的局限性呢？以服務為基礎的系統(tǒng)集成設計應允而生。以服務為基礎的系統(tǒng)集成的典型例子是WEB系統(tǒng)集成，WEB系統(tǒng)集成是世界通訊技術發(fā)展的里程碑，通過WEB系統(tǒng)集成可以實現(xiàn)現(xiàn)代建筑內(nèi)部自動化設備的跨平臺溝通。WEB系統(tǒng)集成與建筑中的自動化系統(tǒng)連接后，建筑的使用者可以通過互聯(lián)網(wǎng)隨時登陸其自己的WEB系統(tǒng)，從而實現(xiàn)在其他的平臺和地區(qū)對自己的建筑物的操作與監(jiān)控，例如，用戶想回家能夠馬上洗上熱水澡，那么用戶就可以通過互聯(lián)網(wǎng)登陸自家的WEB系統(tǒng)，在工作單位控制自家的熱水器進行加熱，從而實現(xiàn)了建筑物的智能化。WEB系統(tǒng)雖然有許多的優(yōu)點，但是其要求網(wǎng)絡系統(tǒng)具有更高的速度和硬件配置，這兩點我國的建筑中仍然很難實現(xiàn)，因此，現(xiàn)代建筑中還應以協(xié)議為基礎和以平臺為基礎的網(wǎng)絡集成系統(tǒng)為主要的使用系統(tǒng)，逐步的改善網(wǎng)絡環(huán)境和自動化設備狀況，最終實現(xiàn)以服務為基礎的網(wǎng)絡集成系統(tǒng)。

3、設備監(jiān)控系統(tǒng)集成設計
    設備監(jiān)控系統(tǒng)設計是樓宇自動化系統(tǒng)設計的中心環(huán)節(jié)，下面我將對幾種常見的設備監(jiān)控系統(tǒng)設計進行論述。
    3.1 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設計
    空調(diào)監(jiān)控的設計主要要把握好六個部分的監(jiān)控。第一要控制好冷凍水的調(diào)節(jié)，使得建筑中的溫度能夠根據(jù)室外的溫度情況進行調(diào)節(jié)。第二要對空調(diào)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，一旦發(fā)生問題，進行自動報警。第三要對制冷系統(tǒng)的氣壓和液壓進行監(jiān)控，超過一定的標準值的時候要進行報警提醒。第四要根據(jù)不同的季節(jié)為標準進行監(jiān)控，冬季要調(diào)節(jié)和監(jiān)控蒸汽加熱閥，從而使得溫度更加的適中，防止出現(xiàn)不該發(fā)生的意外。第五要進行空調(diào)濕度的監(jiān)控，實現(xiàn)室內(nèi)不干燥保持適度的濕度。第六中央的服務器要產(chǎn)生動態(tài)的監(jiān)控圖表，實現(xiàn)參數(shù)和數(shù)據(jù)的全程監(jiān)督。這些對空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)督要實現(xiàn)全部的自動化和網(wǎng)絡監(jiān)督，當空調(diào)設備的運轉一旦出現(xiàn)問題，超出參數(shù)的限制的時候，自動化系統(tǒng)能夠自動的做出反應，按照實現(xiàn)制定好的程序運作，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的無人監(jiān)控和安全。
    3.2 照明監(jiān)控系統(tǒng)設計
    照明系統(tǒng)是建筑中的重要系統(tǒng)，關系著用戶生活的安全和舒適度，那么如何實現(xiàn)安全的照明和自動化的照明系統(tǒng)呢？這就需要進行照明監(jiān)控系統(tǒng)的設計，這些問題的中心是進行公共環(huán)境中照明系統(tǒng)的監(jiān)控。在公共空間照明系統(tǒng)的設計中要以三個部分的監(jiān)控為重點。第一監(jiān)控供電觸摸板的性能，一旦發(fā)生問題進行自動提醒。第二根據(jù)時間和自然光線的條件自動監(jiān)控和調(diào)節(jié)照明設備的亮度。第三監(jiān)控照明設備的供電情況，當電流供應異常的時候，自動的進行報警。只有實現(xiàn)了對這三部分的監(jiān)控，才能保證建筑供電系統(tǒng)的正常運轉。
    3.3 給排水監(jiān)控系統(tǒng)設計
    給排水系統(tǒng)是與建筑用戶日常息息相關的系統(tǒng)，與業(yè)主的生活和工作密切相關。因此，建筑設計中要對給排水系統(tǒng)進行監(jiān)控設計。對給排水系統(tǒng)的監(jiān)控主要應該集中在四個方面，分別是：第一監(jiān)視水池的水位高度，一旦高度超過指定標準要及時進行報警，并進行自動暫停給水。第二對給水的水泵的運轉情況進行監(jiān)控，當水泵出現(xiàn)故障時自動進行報警。第三監(jiān)控水泵的運轉時間，當運轉時間達到一定程度的時候提醒維修人員進行檢修，以免出現(xiàn)問題造成不便。第四以不同水泵的運轉情況和時間為依據(jù)進行控制，使得主泵與輔泵進行交替使用，避免產(chǎn)生故障。

4、結束語
    對于現(xiàn)代建筑的自動化設備系統(tǒng)集成來講不僅僅只包括空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設計、照明監(jiān)控系統(tǒng)設計和給排水監(jiān)控系統(tǒng)設計，而且還包括電梯監(jiān)控系統(tǒng)設計、供電監(jiān)控系統(tǒng)設計等系統(tǒng)設計，系統(tǒng)的集成設計是一項系統(tǒng)工程，應該以現(xiàn)代建筑的“舒適”理念為出發(fā)點，進行系統(tǒng)的集成。（資料來源：中國工程項目管理網(wǎng)）

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