弱電系統(tǒng)集成及智能建筑設(shè)備管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.前言 
    目前國(guó)內(nèi)會(huì)議展覽中心、體育中心、機(jī)場(chǎng)航站樓、大型購(gòu)物中心、大型公共建筑等建設(shè)涌現(xiàn)了一批大型建筑，其建筑面積一般從10萬(wàn)平方米到30萬(wàn)平方米，而30萬(wàn)平方米以上的超大型建筑建設(shè)也正在出現(xiàn)。這些大型或超大型建筑使用了現(xiàn)代建筑技術(shù)，為了使建筑內(nèi)環(huán)境達(dá)到人們舒適、安全、快捷等目的，安裝了各種用途的系統(tǒng)和設(shè)備。這些大型或超大型建筑通常要建設(shè)通信自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)、動(dòng)力配電監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、照明自動(dòng)化控制系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、以及種類繁多的智能化設(shè)備等。以上系統(tǒng)及設(shè)備通稱為弱電系統(tǒng)。 
    這些弱電系統(tǒng)在大型或超大型建筑的特點(diǎn)是各個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模大，應(yīng)用技術(shù)復(fù)雜。由于同時(shí)運(yùn)行的弱電系統(tǒng)多，系統(tǒng)使用復(fù)雜、維護(hù)和保養(yǎng)任務(wù)重，傳統(tǒng)情況下通常需要大量的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)保證各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要將這些弱電系統(tǒng)集成到弱電管理系統(tǒng)上來(lái)，即BMS系統(tǒng)，或稱為對(duì)弱電系統(tǒng)的集成。 
    弱電系統(tǒng)集成的是把各個(gè)弱電系統(tǒng)集成到一個(gè)統(tǒng)一的集成信息平臺(tái)上來(lái)，建立整體的信息管理和信息流動(dòng)機(jī)制，建立全局的互動(dòng)機(jī)制，建立統(tǒng)一的管理界面，使各種信息匯集上來(lái)，為跨系統(tǒng)的事件處理和決策提供綜合的信息依據(jù)，為事件處理的程序化和自動(dòng)化提供可能，為各個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和運(yùn)行管理提供一個(gè)管理中心。 
    智能建筑中的弱電系統(tǒng)集成分廣義的系統(tǒng)集成（IBMS）和狹義的系統(tǒng)集成（BMS）。 
廣義的系統(tǒng)集成一般分三個(gè)層次進(jìn)行。 
    第一層次為獨(dú)立子系統(tǒng)縱向集成，目的在BMS這一層實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)具體的功，一般以監(jiān)視為主，控制 為輔，保留原子系統(tǒng)的控制功能。 
    第二層次為橫向集成，主要體現(xiàn)于各子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)和優(yōu)化組合。在確立各子系統(tǒng)重要性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)幾個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行、報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制等集成后的高級(jí)功能。 
    第三層次為一體化集成。即在橫向集成的基礎(chǔ)上，建立綜合弱電集成管理系統(tǒng)（IBMS），即建立一個(gè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集成、功能集成、軟件界面集成的高層監(jiān)控管理系統(tǒng)。狹義的智能建筑系統(tǒng)集成不包含這一層次。 
    通常所說(shuō)的弱電系統(tǒng)集成一般是指狹義的系統(tǒng)集成，即BMS。因?yàn)橐徊降轿坏貙?shí)現(xiàn)廣義系統(tǒng)集成不切實(shí)際，也不容易實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)的做法是多在系統(tǒng)集成的時(shí)候?yàn)閷��?lái)進(jìn)一步的集成留有信息接口。 
    需要注意的是，弱電集成系統(tǒng)與智能建筑設(shè)備管理系統(tǒng)還有差別，不能混淆起來(lái)。 
    弱電集成系統(tǒng)重點(diǎn)在將各個(gè)子系統(tǒng)集成起來(lái)，完成信息的收集、存儲(chǔ)和整理，根據(jù)既定策略建立各個(gè)系統(tǒng)之間的有機(jī)聯(lián)系，為管理人員的輔助決策提供信息依據(jù)，提供簡(jiǎn)單的信息查詢和檢索功能，以便對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行有限的管理。 
    智能建筑設(shè)備管理系統(tǒng)以動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)和設(shè)備管理為標(biāo)志，是在弱電集成系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行高級(jí)的動(dòng)態(tài)管理，能夠?qū)ψ酉到y(tǒng)、子系統(tǒng)設(shè)備、被控設(shè)備等進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理，動(dòng)態(tài)來(lái)源于弱電集成系統(tǒng)收集的信息。并能夠制訂各種策略，進(jìn)行弱電系統(tǒng)的節(jié)能控制、最佳運(yùn)行優(yōu)化、緊急事件輔助處理、系統(tǒng)可靠性分析、故障預(yù)測(cè)、維護(hù)計(jì)劃編排等等高級(jí)的管理功能。 
    單純的弱電系統(tǒng)集成給管理帶來(lái)的便利不夠明顯，而智能建筑設(shè)備管理系統(tǒng)從管理上給業(yè)主帶來(lái)的效益是十分明顯的。 
    由于智能建筑設(shè)備管理系統(tǒng)以弱電集成系統(tǒng)為基礎(chǔ)，充分利用軟件技術(shù)來(lái)構(gòu)建，對(duì)功能的規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)提出了很高的要求。 
    一體化集成（IBMS）與智能建筑設(shè)備管理系統(tǒng)也有明顯的不同，基本上是將BMS通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集成之后加上相關(guān)的應(yīng)用，由于這些應(yīng)用的求和實(shí)際的需求很難提出，一體化集成在具體情況下的實(shí)用性需要認(rèn)真分析和論證。
2.系統(tǒng)集成目的
2.1.集中管理 
    可對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行集中統(tǒng)一式監(jiān)視和管理，將各集成子系統(tǒng)的信息統(tǒng)一存儲(chǔ)、顯示和管理在同一平臺(tái)上，并為其他信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口。
2.2.分散控制 
   各子系統(tǒng)進(jìn)行分布式控制，保持各子系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性，利于分離故障、分散風(fēng)險(xiǎn)，便于管理。
2.3.系統(tǒng)聯(lián)動(dòng) 
    以各集成子系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)可設(shè)置的條件實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的相關(guān)軟件聯(lián)動(dòng)。
2.4.優(yōu)化運(yùn)行 
    在各集成子系統(tǒng)的良好運(yùn)行基礎(chǔ)之上，提供設(shè)備節(jié)能控制、運(yùn)行計(jì)劃設(shè)定等功能。
3.系統(tǒng)集成方法 
    一般分為自頂向下和自底向上兩種方法。
3.1.自頂向下法 
    一般提倡自頂向下的方法，這是一種系統(tǒng)的方法。自頂向下的方法是在所有弱電系統(tǒng)建設(shè)之前，先規(guī)劃建筑物管理系統(tǒng)的功能、通信網(wǎng)絡(luò)、軟件界面等。根據(jù)需要，還要確定哪些弱電子系統(tǒng)需要集成、各個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模大小、基本的功能需求等，才能選擇合適的集成系統(tǒng)平臺(tái)。 
    集成系統(tǒng)平臺(tái)必須具有能夠向下集成的能力，能夠靈活使用各種接口技術(shù)連接其它子系統(tǒng)，能夠建立整體的信息流動(dòng)機(jī)制，能夠建立全局的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，能夠靈活地設(shè)置人機(jī)界面，能夠向其它信息系統(tǒng)提供基于TCP/IP的數(shù)據(jù)接口等。 
    然后再根據(jù)集成信息平臺(tái)的特性來(lái)選擇和確定其它弱電子系統(tǒng)，對(duì)子系統(tǒng)提供的接口做約束，對(duì)子系統(tǒng)的性能響應(yīng)時(shí)間做約束。 
    選擇弱電子系統(tǒng)的原則是方便與集成系統(tǒng)平臺(tái)之間集成，或與集成系統(tǒng)平臺(tái)之間的接口技術(shù)成熟，滿足集成系統(tǒng)的整體性能要求。目的是減小集成的難度，提高集成的成功率。
3.2.自底向上法 
    自底向上的方法是在已經(jīng)建設(shè)好或正在建設(shè)的各個(gè)弱電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再做向上的集成，前提是各個(gè)子系統(tǒng)必須能夠提供向上的接口。 
    當(dāng)然也要選擇一個(gè)集成系統(tǒng)平臺(tái)。這種方式下，由于前期對(duì)各個(gè)弱電子系統(tǒng)沒(méi)有適當(dāng)?shù)募s束，使集成工作的難度增加，主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：
第一點(diǎn)：解決集成信息平臺(tái)與各個(gè)弱電子系統(tǒng)之間復(fù)雜的接口問(wèn)題上。
第二點(diǎn)：子系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能不滿足集成系統(tǒng)的性能要求。
第三點(diǎn)：子系統(tǒng)工程問(wèn)題會(huì)影響集成的進(jìn)度。 
    弱電集成系統(tǒng)的建設(shè)要全盤考慮從上到下各個(gè)層次之間的接口技術(shù)問(wèn)題的解決，而不僅僅只考慮集成系統(tǒng)平臺(tái)與子系統(tǒng)之間的接口問(wèn)題的解決，因?yàn)樽酉到y(tǒng)與被控對(duì)象之間也是一個(gè)從上到下的集成關(guān)系，同樣要處理好子系統(tǒng)與被控對(duì)象之間的接口技術(shù)問(wèn)題。這樣才是遵循系統(tǒng)的原則，才能使智能建筑系統(tǒng)集成更加順暢。
4.智能建筑系統(tǒng)集成平臺(tái)的選擇
4.1.成熟的組態(tài)軟件環(huán)境 
    目前市場(chǎng)上有許多組態(tài)軟件，可以作為智能建筑系統(tǒng)弱電集成平臺(tái)來(lái)用。 
    組態(tài)軟件一般運(yùn)行在流行的Windows操作系統(tǒng)環(huán)境，以TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，利用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 
    其內(nèi)部已經(jīng)建立了向下的數(shù)據(jù)接口，可以利用Lonwork、BACnet、ModBus、OPC、RS232/RS485等與子系統(tǒng)或智能化設(shè)備建立通信。具有面向目標(biāo)的人機(jī)圖形界面，方便各種目標(biāo)及其參數(shù)在屏幕上的編輯和顯示�；�于數(shù)據(jù)庫(kù)，有完善的變量報(bào)警、趨勢(shì)曲線、過(guò)程記錄等管理功能，能夠建立變量或目標(biāo)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。 
    由于受組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)的限制，并且缺少實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，用于系統(tǒng)集成時(shí)有較大的局限性，在系統(tǒng)集成規(guī)模比較大的時(shí)候，運(yùn)行的效率不高。
4.2.相對(duì)成熟的樓宇控制系統(tǒng) 
    通常的做法是以相對(duì)成熟的樓宇控制系統(tǒng)作為集成信息平臺(tái)，雖然其向下接口兼容性往往有一定的局限性，但由于樓宇控制系統(tǒng)已經(jīng)建立好網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制、告警機(jī)制和靈活的人機(jī)界面，給系統(tǒng)集成提供了良好的環(huán)境。 
    這個(gè)時(shí)候的樓宇控制系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能之外，還要擔(dān)負(fù)與各其它各個(gè)子系統(tǒng)通信、信息收集、告警顯示、歷史信息存儲(chǔ)和查詢、跨子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等功能。適合中等規(guī)模的系統(tǒng)集成。
4.3.成熟的智能化控制系統(tǒng)環(huán)境 
    國(guó)外許多智能化控制系統(tǒng)提供商能夠提供從分布式硬件控制模塊到基于數(shù)據(jù)庫(kù)的上層智能化綜合管理軟件，其智能化綜合管理軟件加上相應(yīng)的硬件可以組成智能建筑系統(tǒng)集成平臺(tái)。 
    這樣的智能化控制系統(tǒng)將目標(biāo)信息點(diǎn)分布在相關(guān)的硬件上----分布式處理單元，在集成系統(tǒng)這個(gè)層次上也形成了分布式或集散型的控制，使既定的控制策略不用依賴智能化綜合管理軟件而獨(dú)立運(yùn)行。系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性大為提高，可以用來(lái)做大規(guī)模的系統(tǒng)集成，適合大型及超大型建筑的弱電系統(tǒng)集成。 
    并且其集成平臺(tái)的接口與每個(gè)子系統(tǒng)之間的接口有獨(dú)立的連接，具有并發(fā)的接口處理能力，使通信的效率大大提高。 
    因此其整體性能優(yōu)越，功能完整，能夠提供開放的環(huán)境和多種多樣的接口。
4.4.工業(yè)流程控制軟件及系統(tǒng) 
    工業(yè)流程控制軟件及系統(tǒng)用于工業(yè)過(guò)程控制，其性能響應(yīng)優(yōu)越，用做大型民用建筑的弱電系統(tǒng)集成將是很好的選擇。一般來(lái)說(shuō)這類軟件及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，并有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)支持，具有分布式I/O接口，將是很好的智能建筑系統(tǒng)弱電集成平臺(tái)，但作為大型系統(tǒng)的時(shí)候要特別注意系統(tǒng)的冗余，保證軟件和硬件的可靠運(yùn)行。這樣的系統(tǒng)可以支撐大型及超大型建筑的弱電系統(tǒng)集成，由于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件和硬件的冗余比較昂貴，需要用戶仔細(xì)選擇。

                                                                              2009-7-24