淺談智能建筑中的系統集成

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

    隨著(zhù)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(lái)越高了，由傳統的住房轉變成了今天的現代化建筑，這種新式的現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(zhù)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集成設計的，因此，本文將對建筑設計中的系統集成設計進(jìn)行論述。

1、建筑系統集成設計的必要性
    現代化智能建筑與傳統的意義上的建筑大為不同，他應該是一個(gè)集網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)和建筑藝術(shù)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(shù)性、安全性所帶來(lái)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(gè)節能、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集成的設計在其中發(fā)揮作用。
    這種系統集成設計主要包括兩個(gè)方面的系統集成，第一是網(wǎng)絡(luò )系統集成，第二是樓宇自動(dòng)化系統集成。首先來(lái)看一下網(wǎng)絡(luò )系統集成，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)、異構網(wǎng)、寬帶遠程互聯(lián)系統等技術(shù)，完全從客戶(hù)應用和業(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，根據用戶(hù)應用的需要，將各種硬件設備、網(wǎng)絡(luò )基礎設施、網(wǎng)絡(luò )設備、網(wǎng)絡(luò )系統軟件、網(wǎng)絡(luò )基礎服務(wù)系統和應用軟件等組織成能夠滿(mǎn)足設計目標、具有優(yōu)良性能價(jià)格比的計算機網(wǎng)絡(luò )系統的全過(guò)程。隨著(zhù)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)可以節約大量的成本，對于建筑行業(yè)來(lái)講更是如此，應用網(wǎng)絡(luò )系統集成設計的建筑可以降低建筑運營(yíng)的成本，提高建筑物的使用效率。除了能夠提高工作效率、節約人力成本之外，網(wǎng)絡(luò )集成系統的建設是一個(gè)環(huán)保的系統建設工程—它的系統內部往往是通過(guò)各種軟件平臺來(lái)實(shí)現互聯(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(shí)，網(wǎng)絡(luò )集成系統也是樓宇自動(dòng)化系統集成的基礎和條件，只有實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )系統的集成才能夠實(shí)現后期自動(dòng)化系統的集成，因此，在現代建筑中引入網(wǎng)絡(luò )系統集成系統是必要的和至關(guān)重要的。
    樓宇自動(dòng)化系統集成是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、現代工業(yè)和建筑業(yè)結合的產(chǎn)物。樓宇自動(dòng)化系統集成是以建筑中的網(wǎng)絡(luò )系統集成為基礎的，通過(guò)軟件和硬件的調控，使得建筑中的各個(gè)自動(dòng)化系統和管理系統能夠按照預先設定的要求或根據環(huán)境的改變而調整的控制系統。通過(guò)分析可知為了實(shí)現“舒適”的現代建筑的概念，我們需要在建筑物中（特別是公共建筑物中）引入系統集成設計概念，這種集成設計主要體現在網(wǎng)絡(luò )基礎系統設計和樓宇自動(dòng)化集成系統設計兩個(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 )系統集成設計
    網(wǎng)絡(luò )系統集成的設計是一項復雜的系統工程，它主要包括三個(gè)方面的集成設計，分別是面向協(xié)議的系統集成設計、面向平臺的系統集成設計和面向WEB的系統集成設計。
    2.1 以協(xié)議為基礎的系統集成設計
    在現代建筑的網(wǎng)絡(luò )集成設計中，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的“協(xié)議”技術(shù)是建筑集成設計中的關(guān)鍵環(huán)節。建筑網(wǎng)絡(luò )系統到目前為止，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。LonWorks局域網(wǎng)技術(shù)具有高度的安全性，在網(wǎng)絡(luò )的運行中采用了虛擬主機技術(shù)，虛擬主機可以?xún)Υ嫘畔�，即使信息在傳輸的過(guò)程中出現問(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)許多不同的節點(diǎn)來(lái)完成的，如果其中的一些節點(diǎn)損壞，也不會(huì )影響LonWorks局域網(wǎng)的正常運轉。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，分別是應用部分、網(wǎng)絡(luò )部分、數據傳輸部分和物理設備部分四個(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(luò )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(shù)。
    2.2 以平臺為基礎的系統集成設計
    以平臺為系統集成基礎的設計是以建筑中的網(wǎng)絡(luò )接口為核心，這種方法以“標準信息接口”為核心，通過(guò)定義自控網(wǎng)絡(luò )中通信實(shí)體信息交換的標準接口，以屏蔽不同通信協(xié)議對通信實(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，只要提供標準的信息集成接口，都可以通過(guò)這個(gè)接口實(shí)現控制系統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，只要在建筑中插入網(wǎng)絡(luò )接口，就能給通過(guò)這個(gè)接口對建筑中的自動(dòng)化設備進(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)現信息的溝通。
    現在國際中最常用的平臺集成系統是OPC平臺網(wǎng)絡(luò )集成系統，OPC是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)在過(guò)程控制方面的應用。OPC以OLE、COM和DCOM技術(shù)為基礎，采用客戶(hù)和服務(wù)器模式，為工業(yè)自動(dòng)化軟件面向對象的開(kāi)發(fā)提供了統一的標準，這個(gè)標準定義了應用微軟操作系統在基于PC的客戶(hù)機之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數據的方法。采用這項標準后，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)統一的OPC接口程序，而軟件開(kāi)發(fā)者可免除開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序的工作，充分發(fā)揮自己的特長(cháng)，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)的重復性，也提高了系統的開(kāi)放性和可互操作性。OPC服務(wù)器一端連接著(zhù)建筑中的自動(dòng)化設備，另一端連接著(zhù)建筑中的用戶(hù)，但是，其對待不同的用戶(hù)提供的服務(wù)時(shí)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(wù)。而對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限的網(wǎng)絡(luò )和自動(dòng)化服務(wù)在現代的建筑中，以平臺為基礎的網(wǎng)絡(luò )集成系統發(fā)揮著(zhù)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)現對自動(dòng)化設備的控制，并能夠通過(guò)OPC服務(wù)器登陸互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現信息和資源的共享服務(wù)。雖然，以平臺為基礎的網(wǎng)絡(luò )集成系統設計有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是其仍然是以硬件系統為基礎的設計，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的實(shí)現是依賴(lài)于OPC服務(wù)器而實(shí)現的，離開(kāi)服務(wù)器建筑的自動(dòng)化系統將會(huì )處于癱瘓的狀態(tài)。隨著(zhù)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)為基礎的系統集成設計。
    2.3 以服務(wù)為基礎的系統集成設計
    由于平臺的系統集成設計要以服務(wù)器為基礎，那么如何才能夠實(shí)現跨服務(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)為基礎的系統集成設計應允而生。以服務(wù)為基礎的系統集成的典型例子是WEB系統集成，WEB系統集成是世界通訊技術(shù)發(fā)展的里程碑，通過(guò)WEB系統集成可以實(shí)現現代建筑內部自動(dòng)化設備的跨平臺溝通。WEB系統集成與建筑中的自動(dòng)化系統連接后，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，從而實(shí)現在其他的平臺和地區對自己的建筑物的操作與監控，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，在工作單位控制自家的熱水器進(jìn)行加熱，從而實(shí)現了建筑物的智能化。WEB系統雖然有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是其要求網(wǎng)絡(luò )系統具有更高的速度和硬件配置，這兩點(diǎn)我國的建筑中仍然很難實(shí)現，因此，現代建筑中還應以協(xié)議為基礎和以平臺為基礎的網(wǎng)絡(luò )集成系統為主要的使用系統，逐步的改善網(wǎng)絡(luò )環(huán)境和自動(dòng)化設備狀況，最終實(shí)現以服務(wù)為基礎的網(wǎng)絡(luò )集成系統。

3、設備監控系統集成設計
    設備監控系統設計是樓宇自動(dòng)化系統設計的中心環(huán)節，下面我將對幾種常見(jiàn)的設備監控系統設計進(jìn)行論述。
    3.1 空調監控系統設計
    空調監控的設計主要要把握好六個(gè)部分的監控。第一要控制好冷凍水的調節，使得建筑中的溫度能夠根據室外的溫度情況進(jìn)行調節。第二要對空調的運行狀態(tài)進(jìn)行監控，一旦發(fā)生問(wèn)題，進(jìn)行自動(dòng)報警。第三要對制冷系統的氣壓和液壓進(jìn)行監控，超過(guò)一定的標準值的時(shí)候要進(jìn)行報警提醒。第四要根據不同的季節為標準進(jìn)行監控，冬季要調節和監控蒸汽加熱閥，從而使得溫度更加的適中，防止出現不該發(fā)生的意外。第五要進(jìn)行空調濕度的監控，實(shí)現室內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)的監控圖表，實(shí)現參數和數據的全程監督。這些對空調系統的監督要實(shí)現全部的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò )監督，當空調設備的運轉一旦出現問(wèn)題，超出參數的限制的時(shí)候，自動(dòng)化系統能夠自動(dòng)的做出反應，按照實(shí)現制定好的程序運作，實(shí)現空調系統的無(wú)人監控和安全。
    3.2 照明監控系統設計
    照明系統是建筑中的重要系統，關(guān)系著(zhù)用戶(hù)生活的安全和舒適度，那么如何實(shí)現安全的照明和自動(dòng)化的照明系統呢？這就需要進(jìn)行照明監控系統的設計，這些問(wèn)題的中心是進(jìn)行公共環(huán)境中照明系統的監控。在公共空間照明系統的設計中要以三個(gè)部分的監控為重點(diǎn)。第一監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。第二根據時(shí)間和自然光線(xiàn)的條件自動(dòng)監控和調節照明設備的亮度。第三監控照明設備的供電情況，當電流供應異常的時(shí)候，自動(dòng)的進(jìn)行報警。只有實(shí)現了對這三部分的監控，才能保證建筑供電系統的正常運轉。
    3.3 給排水監控系統設計
    給排水系統是與建筑用戶(hù)日常息息相關(guān)的系統，與業(yè)主的生活和工作密切相關(guān)。因此，建筑設計中要對給排水系統進(jìn)行監控設計。對給排水系統的監控主要應該集中在四個(gè)方面，分別是：第一監視水池的水位高度，一旦高度超過(guò)指定標準要及時(shí)進(jìn)行報警，并進(jìn)行自動(dòng)暫停給水。第二對給水的水泵的運轉情況進(jìn)行監控，當水泵出現故障時(shí)自動(dòng)進(jìn)行報警。第三監控水泵的運轉時(shí)間，當運轉時(shí)間達到一定程度的時(shí)候提醒維修人員進(jìn)行檢修，以免出現問(wèn)題造成不便。第四以不同水泵的運轉情況和時(shí)間為依據進(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、結束語(yǔ)
    對于現代建筑的自動(dòng)化設備系統集成來(lái)講不僅僅只包括空調監控系統設計、照明監控系統設計和給排水監控系統設計，而且還包括電梯監控系統設計、供電監控系統設計等系統設計，系統的集成設計是一項系統工程，應該以現代建筑的“舒適”理念為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行系統的集成。（資料來(lái)源：中國工程項目管理網(wǎng)）

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