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(xiàng)系統(tǒng)工程，它不僅是提供一個(gè)辦公和生活的環(huán)境，而是要傳達(dá)一種理念和一種生活態(tài)度，那就是“舒適”的概念，要實(shí)現(xiàn)建筑物的環(huán)保和自然美。因此，要通過(guò)建筑物中系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)來(lái)完成“舒適”的理念，這種系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，分別是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)，而樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的目的和硬件保證。希望該文對(duì)我國(guó)的現(xiàn)代建筑中的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)具有一定借鑒作用。
關(guān)鍵詞：建筑；系統(tǒng)集成；網(wǎng)絡(luò)；自動(dòng)化

    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)于建筑的要求也是越來(lái)越高了，由傳統(tǒng)的住房轉(zhuǎn)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(dòng)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(shè)計(jì)的，因此，本文將對(duì)建筑設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

1、建筑系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)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(yīng)該是一個(gè)集網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和建筑藝術(shù)的一體化的“結(jié)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(jié)構(gòu)的藝術(shù)性、安全性所帶來(lái)的舒適感，還應(yīng)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(gè)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(dá)到這種“舒適”的建筑的標(biāo)準(zhǔn)呢？這就需要建筑中具有系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)在其中發(fā)揮作用。
    這種系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的系統(tǒng)集成，第一是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成，第二是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成。首先來(lái)看一下網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成，所謂網(wǎng)絡(luò)集成就是利用各種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，包括全雙工式交換以太網(wǎng)技術(shù)、三層交換、ATM、千兆以太網(wǎng)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPN）、ADSL、以及混合網(wǎng)、異構(gòu)網(wǎng)、寬帶遠(yuǎn)程互聯(lián)系統(tǒng)等技術(shù)，完全從客戶(hù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)需求入手充分考慮技術(shù)發(fā)展的變化，去幫助用戶(hù)分析網(wǎng)絡(luò)需求，根據(jù)用戶(hù)應(yīng)用的需要，將各種硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等組織成能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)目標(biāo)、具有優(yōu)良性能價(jià)格比的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全過(guò)程。隨著科技的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了我們生活的方方面面，生活和工作樣樣都離不開(kāi)通訊網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以節(jié)約大量的成本，對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)講更是如此，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的建筑可以降低建筑運(yùn)營(yíng)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(luò)集成系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)環(huán)保的系統(tǒng)建設(shè)工程—它的系統(tǒng)內(nèi)部往往是通過(guò)各種軟件平臺(tái)來(lái)實(shí)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(hào)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)也是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)和條件，只有實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集成才能夠?qū)崿F(xiàn)后期自動(dòng)化系統(tǒng)的集成，因此，在現(xiàn)代建筑中引入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成系統(tǒng)是必要的和至關(guān)重要的。
    樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代工業(yè)和建筑業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成是以建筑中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成為基礎(chǔ)的，通過(guò)軟件和硬件的調(diào)控，使得建筑中的各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)和管理系統(tǒng)能夠按照預(yù)先設(shè)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(guò)分析可知為了實(shí)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(shè)計(jì)概念，這種集成設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和樓宇自動(dòng)化集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，在下面兩個(gè)部分中我將具體的進(jìn)行說(shuō)明。

2、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)
    網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它主要包括三個(gè)方面的集成設(shè)計(jì)，分別是面向協(xié)議的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、面向平臺(tái)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)和面向WEB的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)。
    2.1 以協(xié)議為基礎(chǔ)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)
    在現(xiàn)代建筑的網(wǎng)絡(luò)集成設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的“協(xié)議”技術(shù)是建筑集成設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建筑網(wǎng)絡(luò)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(kāi)創(chuàng)的局域網(wǎng)通訊協(xié)議，這個(gè)協(xié)議為智能建筑提供了基本的通訊網(wǎng)絡(luò)。LonWorks局域網(wǎng)技術(shù)包括五個(gè)部分，分別是中心神經(jīng)芯片、收發(fā)器、控制模塊、網(wǎng)絡(luò)接口和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。LonWorks局域網(wǎng)技術(shù)具有高度的安全性，在網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行中采用了虛擬主機(jī)技術(shù)，虛擬主機(jī)可以?xún)?chǔ)存信息，即使信息在傳輸?shù)倪^(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，不能成功，也不至于信息丟失。同時(shí)，LonWorks局域網(wǎng)中信息的傳播是通過(guò)許多不同的節(jié)點(diǎn)來(lái)完成的，如果其中的一些節(jié)點(diǎn)損壞，也不會(huì)影響LonWorks局域網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，最常見(jiàn)的面向網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議還有BACnet協(xié)議。BACnet協(xié)議指的是建筑自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議，BACnet協(xié)議是由四個(gè)不同部分的協(xié)議所組成的，分別是應(yīng)用部分、網(wǎng)絡(luò)部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和物理設(shè)備部分四個(gè)部分。BACnet協(xié)議除了可以使用網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)框架和網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)造，而LonWorks協(xié)議則重視的是協(xié)議框架的應(yīng)用，注重的是應(yīng)用技術(shù)。
    2.2 以平臺(tái)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)
    以平臺(tái)為系統(tǒng)集成基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是以建筑中的網(wǎng)絡(luò)接口為核心，這種方法以“標(biāo)準(zhǔn)信息接口”為核心，通過(guò)定義自控網(wǎng)絡(luò)中通信實(shí)體信息交換的標(biāo)準(zhǔn)接口，以屏蔽不同通信協(xié)議對(duì)通信實(shí)體信息模型和互操作模式的差異。即無(wú)論通信協(xié)議對(duì)通信實(shí)體進(jìn)行何種模型描述以及采用何種互操作模式，只要提供標(biāo)準(zhǔn)的信息集成接口，都可以通過(guò)這個(gè)接口實(shí)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(luò)接口為核心的信息平臺(tái)，只要在建筑中插入網(wǎng)絡(luò)接口，就能給通過(guò)這個(gè)接口對(duì)建筑中的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行控制和操作，并且能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口登陸互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息的溝通。
    現(xiàn)在國(guó)際中最常用的平臺(tái)集成系統(tǒng)是OPC平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)，OPC是微軟公司的對(duì)象鏈接和嵌入技術(shù)在過(guò)程控制方面的應(yīng)用。OPC以O(shè)LE、COM和DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶(hù)和服務(wù)器模式，為工業(yè)自動(dòng)化軟件面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了應(yīng)用微軟操作系統(tǒng)在基于PC的客戶(hù)機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。采用這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)后，硬件開(kāi)發(fā)商將取代軟件開(kāi)發(fā)商為自己的硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的OPC接口程序，而軟件開(kāi)發(fā)者可免除開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的工作，充分發(fā)揮自己的特長(zhǎng)，把更多的精力投入到其核心產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上。這樣不但可避免開(kāi)發(fā)的重復(fù)性，也提高了系統(tǒng)的開(kāi)放性和可互操作性。OPC服務(wù)器一端連接著建筑中的自動(dòng)化設(shè)備，另一端連接著建筑中的用戶(hù)，但是，其對(duì)待不同的用戶(hù)提供的服務(wù)時(shí)不同的，對(duì)于建筑的程序設(shè)計(jì)者其提供了定制接口，為程序的設(shè)計(jì)服務(wù)。而對(duì)于建筑中的普通用戶(hù)則提供普通的網(wǎng)絡(luò)接口，使得用戶(hù)可以使用符合其使用權(quán)限的網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化服務(wù)在現(xiàn)代的建筑中，以平臺(tái)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，使得建筑中的用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的控制，并能夠通過(guò)OPC服務(wù)器登陸互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息和資源的共享服務(wù)。雖然，以平臺(tái)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是其仍然是以硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是依賴(lài)于OPC服務(wù)器而實(shí)現(xiàn)的，離開(kāi)服務(wù)器建筑的自動(dòng)化系統(tǒng)將會(huì)處于癱瘓的狀態(tài)。隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和3G業(yè)務(wù)的產(chǎn)生，逐步產(chǎn)生了以服務(wù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)。
    2.3 以服務(wù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)
    由于平臺(tái)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)要以服務(wù)器為基礎(chǔ)，那么如何才能夠?qū)崿F(xiàn)跨服務(wù)器的信息交流呢？如何避免服務(wù)器的局限性呢？以服務(wù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)應(yīng)允而生。以服務(wù)為基礎(chǔ)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(shù)發(fā)展的里程碑，通過(guò)WEB系統(tǒng)集成可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑內(nèi)部自動(dòng)化設(shè)備的跨平臺(tái)溝通。WEB系統(tǒng)集成與建筑中的自動(dòng)化系統(tǒng)連接后，建筑的使用者可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)登陸其自己的WEB系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)在其他的平臺(tái)和地區(qū)對(duì)自己的建筑物的操作與監(jiān)控，例如，用戶(hù)想回家能夠馬上洗上熱水澡，那么用戶(hù)就可以通過(guò)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(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)了建筑物的智能化。WEB系統(tǒng)雖然有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是其要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有更高的速度和硬件配置，這兩點(diǎn)我國(guó)的建筑中仍然很難實(shí)現(xiàn)，因此，現(xiàn)代建筑中還應(yīng)以協(xié)議為基礎(chǔ)和以平臺(tái)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)為主要的使用系統(tǒng)，逐步的改善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和自動(dòng)化設(shè)備狀況，最終實(shí)現(xiàn)以服務(wù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)。

3、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)
    設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)，下面我將對(duì)幾種常見(jiàn)的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。
    3.1 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    空調(diào)監(jiān)控的設(shè)計(jì)主要要把握好六個(gè)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(jìn)行調(diào)節(jié)。第二要對(duì)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)生問(wèn)題，進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。第三要對(duì)制冷系統(tǒng)的氣壓和液壓進(jìn)行監(jiān)控，超過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn)值的時(shí)候要進(jìn)行報(bào)警提醒。第四要根據(jù)不同的季節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(jìn)行空調(diào)濕度的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)不干燥保持適度的濕度。第六中央的服務(wù)器要產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的監(jiān)控圖表，實(shí)現(xiàn)參數(shù)和數(shù)據(jù)的全程監(jiān)督。這些對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)督要實(shí)現(xiàn)全部的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督，當(dāng)空調(diào)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，超出參數(shù)的限制的時(shí)候，自動(dòng)化系統(tǒng)能夠自動(dòng)的做出反應(yīng)，按照實(shí)現(xiàn)制定好的程序運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的無(wú)人監(jiān)控和安全。
    3.2 照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    照明系統(tǒng)是建筑中的重要系統(tǒng)，關(guān)系著用戶(hù)生活的安全和舒適度，那么如何實(shí)現(xiàn)安全的照明和自動(dòng)化的照明系統(tǒng)呢？這就需要進(jìn)行照明監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這些問(wèn)題的中心是進(jìn)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(shè)計(jì)中要以三個(gè)部分的監(jiān)控為重點(diǎn)。第一監(jiān)控供電觸摸板的性能，一旦發(fā)生問(wèn)題進(jìn)行自動(dòng)提醒。第二根據(jù)時(shí)間和自然光線(xiàn)的條件自動(dòng)監(jiān)控和調(diào)節(jié)照明設(shè)備的亮度。第三監(jiān)控照明設(shè)備的供電情況，當(dāng)電流供應(yīng)異常的時(shí)候，自動(dòng)的進(jìn)行報(bào)警。只有實(shí)現(xiàn)了對(duì)這三部分的監(jiān)控，才能保證建筑供電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
    3.3 給排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    給排水系統(tǒng)是與建筑用戶(hù)日常息息相關(guān)的系統(tǒng)，與業(yè)主的生活和工作密切相關(guān)。因此，建筑設(shè)計(jì)中要對(duì)給排水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控設(shè)計(jì)。對(duì)給排水系統(tǒng)的監(jiān)控主要應(yīng)該集中在四個(gè)方面，分別是：第一監(jiān)視水池的水位高度，一旦高度超過(guò)指定標(biāo)準(zhǔn)要及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，并進(jìn)行自動(dòng)暫停給水。第二對(duì)給水的水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)水泵出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警。第三監(jiān)控水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到一定程度的時(shí)候提醒維修人員進(jìn)行檢修，以免出現(xiàn)問(wèn)題造成不便。第四以不同水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和時(shí)間為依據(jù)進(jìn)行控制，使得主泵與輔泵進(jìn)行交替使用，避免產(chǎn)生故障。

4、結(jié)束語(yǔ)
    對(duì)于現(xiàn)代建筑的自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)集成來(lái)講不僅僅只包括空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和給排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且還包括電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)該以現(xiàn)代建筑的“舒適”理念為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)的集成。（資料來(lái)源：中國(guó)工程項(xiàng)目管理網(wǎng)）

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