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1、报道与评述智能建筑的核心技术与系统集成吕俊霞1李诗泉2（1. 河南工业职业技术学院 机电工程系河南南阳 473009； 2. 河南工业职业技术学院 电气工程系河南南阳 473009）摘 要 介绍了智能建筑必须具备的功能。详细介绍了智能建筑控制系统中的现代计算机技术、现代控制技术、现 代通信技术和现代图形显示技术。分析了智能建筑物的定义，智能建筑核心技术的组成，建筑智能化系统的组成 与集成，智能建筑系统集成的实现方法等。根据用户的需求和详细的智能化设计方案，在进行了可行性分析研究 之后，最终确定了系统设计方案和设备选型。结合现场施工、系统调试和试运行，确保整个系统在设计现场的建 筑环境下正常运转
2、，塑造了现代建筑的崭新理念。关键词 智能建筑 核心技术 系统集成 通信系统现在人类社会已经跨入了信息化时代，它使国家更加繁荣昌盛、生活更加发展进步。智能建 筑，顾名思义就是建筑物要实现智能化。有人提 出，控制器具有实现智能行为的系统，称为智能控 制系统。一般来说，具有以下功能的建筑物或智能 型大楼，特别是指那些提供租户享用这些功能服务 及租户共享服务的建筑：通信自动化（CA） 、办公 自动化（OA）和楼宇自动化（BA）构成，是智能 建筑必须具备的功能，并可以形象的称为 3A（或 者称为 5A，还有失火消防自动化 FA，综合维护自 动化 MA）建筑或 3A 大楼。甚至有的又提出保安 自动化（SA
3、） ，出现“6A”智能建筑。部件合并为一个具有整体功能的系统，各软、硬件 资源管理没有明显的主从管理系统。分布式计算机 系统更强调分布式计算和并行处理，不但做到整个 网络的硬件和软件资源共享，而且也要做到任务和 负载共享。同时， “微内核”技术是计算机操作系 统方面的研究和发展方向，它的优点是能够支持多 处理机及分布式系统，能够支持多种操作系统的用 户界面，结构易于根据用户的要求进行拼接，克服 现有操作系统适应性、开发性差和效率不高的缺点。 1.2 现代控制技术常用的控制系统为分布式控制系统 DCS， 它采 用多层分级的结构形式，从下而上分为过程控制 级、控制管理级、部门管理级和决策管理级。每
4、级 用一台或数台计算机，级间连接通过数据通信总 线。系统具有安全可靠、通用灵活、最优控制和综 合管理强等优点。目前，国际最先进的现代控制技 术为开放性控制网络技术。该技术采用 Web 技 术，可以将室内温度、相对湿度、空气洁净度、给 排水、照明的信息送往企业内部网，并能远程查询 调用，完成参数设定，实现远程控制。 1.3 现代通信技术 现代通信技术实质上是通信技术与计算机网 络技术的结合。由于大量采用计算机技术，不仅大 大加快了通信的发展速度，而且也使现代通信可以 为广大用户提供种类繁多的优质服务。计算机技术1智能建筑的核心技术智能建筑与传统建筑不同，除了有一般的供配 电、给排水、暖通空调设施
5、外，还利用了现代计算 机技术、现代控制技术、现代通信技术和现代图形 显示技术，即“4C”技术，它是实现智能建筑的手 段。由于现代控制技术是以计算机技术、信息传感 技术和人工智能技术、现代通信技术为基础，所以 “4C”技术的核心是信息技术。 1.1现代计算机技术 当代最先进的计算机技术应该首推的是并行 处理、分布式计算机系统。该技术的主要特点是采 用统一的分布式操作系统，把多个数据处理的通用1精密制造与自动化2011 年第 4 期和其他新技术的介入，使现代通信技术形成了许多 分支，如卫星通信、光纤通信、数据通信、计算机 网络通信、移动通信等。 1.4现代图形显示技术（CRT） 现代图形显示技术主
6、要体现在计算机的操作 和信息显示的图形化，即窗口技术与多媒体技术的 完美结合。例如，通过多媒体技术与交互式电视技 术的结合，可以实现“三电合一” ，完成电话、电 脑、电视（三位一体）的综合功能。星通信系统、有线广播系统、电视会议系统、因特 网系统、多媒体通信等。通信网络系统也经常称为 通信自动化系统 CAS，它是建筑物内语音、数据、图 像传输的基础，又以外部通信网络（公用电话网、综 合业务数字网、计算机互联网）相连，可确保建筑 物内外信息的畅通。特别是数据网络可以把语音、视 频、数据、因特网服务有机地联系起来，把建筑物 内的服务与外界的宽带联系起来。因此，数据网络 的发展极为神速，人们在这方面
7、的需求呈级数增 长。将 BMS、 INS 和 CNS 需通过综合布线系统 GCS 和计算机网络技术进行有机集成（俗称大 3A 集 成） ，是以管理为目的所做的管理信息集成。其中 BMS 是智能建筑存在的基础，CNS 是沟通建筑物 内外信息交流的纽带，NS 则向人们提供了方便快 捷的工作。三者交汇融合部分称之为建筑集成管理 系统 IBMS。 2.4 综合布线系统 GCS 综合布线系统是建筑物或建筑群内部之间的 传输网络。它能使建筑物或建筑群内部的语音、数 据通信设备、信息交换设备、建筑物物业管理及建 筑物自动化设备等系统之间彼此相连，也能使建筑 物内通信网络设备与外部的通信网络相连。它可根 据需
8、要灵活地改变建筑物的布线结构，有很强的通 用性，可将建筑物内的语音、数据、视频传输融为 一体，重点是用于语音和计算机网络的通信，是智 能建筑重要的基础设施之一。利用它们在各系统间 建立起来有机联系，把原来相对独立的资源、功能 等集合到一个相互关联、协调和统一的完整系统之 中，通过建筑物内部所设的综合计算机管理系统建筑管理系统 BMS 对各子系统进行科学高效的 综合管理，以实现信息综合、资源共享，实现智能 建筑的系统集成，所以系统一体化集成是智能建筑 的核心。 智能建筑管理系统 IBMS 将智能建筑内不同功 能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接 在一起，以实现信息综合与资源共享，可实现对
9、 BMS、 INS 和 CNS 的监控与实时管理， 因此是智能 建筑控制和管理的核心。2 建筑智能化系统的组成与集成智能建筑的“智能”是由建筑物内的智能子系 统实现的。建筑智能化系统主要是由建筑管理系统 BMS、信息网络系统 INS 和通信网络系统 CNS 三 大子系统组成。 2.1 建筑管理系统 BMS 建筑管理系统 BMS 下面三个内容。（1）建筑设备自动化系统 BAS，它将建筑物或 建筑群内的电力、照明、空调、电梯、给排水以集 中监视、控制和管理为目的，构成的综合系统。 （2）安全防范系统 SAS。（3）火灾自动报警与消防联动系统 FAS。 将上述互相独立、相互关联的三部分以控制为 目的
10、来进行信息集成，或以以太网为平台，作各子 系统平等地位的一体化集成，便构成了建筑管理系 统 BMS。停车场管理系统 CPS 有时也列入其中。 2.2 信息网络系统 INS信息网络系统集成了事物型办公自动化 OAS 与物业管理系统。办公自动化 OAS 主要由办公作 业设备与电子商务、管理信息系统 MIS、决策支持 系统 DSS 等部分组成。 物业管理系统包括楼宇物业 及三表抄送等内容，它是应用计算机技术、通信技 术、多媒体技术和行为科学等先进技术，使人们的 部分办公业务借助于各种办公设备，并由这些办公 室再与办公人员构成服务于某种办公目标的人机 信息系统，系统结构一般都是由数据库、服务器、工 作
11、站、网关、路由器的网络设备及软件构成。 2.3 通信网络系统 CNS通信网络系统包括通信系统、计算机网络、接 入系统三大部分，是以数字程控交换机 PABX 和网 络中央集控器为核心，通过网络布线将相关的设备 和介质组成一体化的系统，并连接无线通信系统、卫3智能建筑系统集成概述 智能建筑中的各个子系统可以按照各自的规2建筑物环境建筑物环境建筑物环境(a)(b)(c) (a)相互分离的子系统 (b)互相渗透的子系统（弱智能化）(c)互相渗透的子系统（强智能化） 图 1 建筑智能化系统集成示意图吕俊霞智能建筑的核心技术与系统集成律自行开发出来，它们自成体系。但是这些各自分 离的系统并不能构成真正的智
12、能建筑，只有各个系 统互通信息、相互协调地工作，才能形成统一的整 体，达到最优组合，满足用户对功能的要求。按照系统论的观点，系统是由相互联系、相互 作用的若干因素（或子系统）构成的有特定功能的 统一整体，系统要素之间的关系不是简单的组合或 叠加，而是相互作用和联系，通过“集成”构成系 统。对于建筑智能化而言，系统基本要素（子系统） 就是建筑设备自动化系统（BAS） 、通信自动化系 统（CAS）和自动化系统（OAS） 。 狭义地说，系统集成是在系统总体设计的指导 下及其软、硬件配置方案的基础上，利用计算机网 络和软、硬件接口将各个有关系统连接起来，集成 一个大的系统。 建筑智能化系统集成如图 1
13、 所示。以是被加工的对象，环境是智能化的出发点与归宿。4智能建筑系统集成的实现 智能大厦建设的本身也是一个系统集成的全 过程。系统集成的整个生命周期自用户需求分析开 始，通过精心实施，直至怎样评价、运行维护。 4.1用户需求分析 了解用户的要求和设想，将用户的需求翻译成 任务的原始格式，说明整个系统需要达到的功能要 求，相应的测试条件、验收要求，形成具体的开发目标。 4.2确立智能化规划方案 在分析用户需求的基础上，确立智能化方案。 包括总体规模、系统结构，子系统功能指标、网络 结构以及系统的实施与经费概算等。 4.3可行性研究 对确立的智能化方案进行论证，从技术、经 济、社会诸方面进行分析研
14、究，考查是否具备了必 要的条件，是否可行。 4.4系统设计、设备选型 详细设计和建筑整体性确认系统设计要从硬 件和软件两方面详细分析用户要求，指出对这些要 求的测试和满足这些要求的硬件集成、软件集成、设 备选购。在触及系统设计细节的基础上进一步进行 软件结构设计、软件细部设计，完成软件模块编 程，在此基础上进行建筑整体性确认。通常， 由系统集成商负责系统集成的设计、 产品 选型、施工、人员培训与维护的整个过程，系统集成 商必须与业主长期合作。因此，通过招标、投标过程 选择系统集成商时， 对投标书和设备配置进行评审的 过程， 实际上也是分析、 比较、 确认系统设计的过程。 4.5 施工计划管理、
15、系统调试、试运行与总体评价 经过现场施工、安装调试之后，要对整个系统 的功能要求、性能指标进行全面测试、验收，包括 正常运转、最大负荷测试、损坏情况及事故情况测 试等，对系统集成功能设计和质量进行全面衡量、评 价，验证功能设计的要求（应对所有功能逐一验 收） ， 确保整个系统在设计现场的建筑环境下正常运转。 4.6运行及维护 系统的运行与维护包括日常运行情况记录，设 备保养、维修以及改造、升级等。 随着科学技术的不断发展，智能建筑的智能化 程度也得到逐步提高。图 1 中，在建筑物环境平台上，三个基本要素BA、CA、OA 由各自分离到互相渗透直至最后集 成一个互相关联的、统一的、协调的整体，即在建 筑物环境平台上形成一个总体最优组合。图 1 中阴 影部分代表智能化系统集成，智能化程度越高，阴 影部分的面积就越大。换句话说，建筑智能化程度 的高低，取决于三大基本要素有机耦合、相互渗透 的程度，也就是系统综合集成的程度。因此，系统 集成才是实现建筑智能化并使巨额投资获得收益 的关键。在这里，实现各要素之间通信的物理介质 就是支持数据、语音、图像和控制信息传输的综合 布线系统。 建筑智能化系统综合集成，体现了人、资源与 环境三者的关系：人是加工过程的操作者与成果享 用者，各种各样的资源既可以提供加工手段，也可3
