（控制科学与工程专业论文）基于ethernet的智能建筑集成系统平台开发.pdf

摘要 摘要 随着智能建筑技术的发展，国内智能建筑集成系统向着功能优化、丌发实 施简单、平台化的纵深方向发展。特别的，以2 0 0 8 年北京奥运会和2 0 1 0 年上 海世博会场馆为代表的大型建筑物、建筑群的建设，对智能建筑集成系统提出 了新的要求。如何对此类建筑物的机电设备进行更有效的控制与管理，如何对 建筑物内发生突发事件时提供应急处理对策，是智能建筑集成系统建设、开发 面临的亟待解决的问题。 本文正是在这样的背景下开展研究工作的，意图以建立在基于e t h e m e t 的 集成系统来解决智能建筑集成系统开发实施困难的问题，并在此基础上提出了 建设应急决策中心的模式来处理建筑物的突发事件的思路。 首先，论文阐述了智能建筑集成系统的定义以及国内外的应用和研究现状， 给出了两种不同集成模式和典型应用系统。分析了这两种模式的不足之处，提 出了基于以太网的智能建筑集成系统的解决方案。 其次，论文分析了以太网作为智能建筑集成系统的网络骨架的可行性，也 对基于以太网的智能建筑集成系统进行了需求分析。在此基础上，建立了基于 以太网的智能建筑集成系统平台模型，并给出了系统的总体设计。 再次，论文阐述了基于事例推理的定义和推理过程。创新性的将基于事例 推理的方法引入智能建筑突发事件的处理，提出了基于事例推理的智能建筑集 成系统的应急处理策略，并给出了一个具体的事例来说明应急处理策略的工作 流程。 最后，论文对基于以太网的智能建筑集成系统的发展提出了自己的看法。 关键词：智能建筑智能建筑集成系统基于事例推理应急处理策略 a b s t r a c t a b s t r a c t w i mt h ed e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n tb u i l d i n gt e c h n o l o g y t h ed o m e s t i ci b m s p l a t f o r mo fd e e pd i r e c t i o n i s d e v e l o p e d w h i c hf u n c t i o n i s o p t i m i z e d s y s t e m i s d e v e l o p e da n di m p l e m e n t e ds i m p l ya sw e l la ss t a n d a r dp l a t f o r m s p e c i a l l y , a st h e c o n s t r u c t i o no fr e p r e s e n t a t i v e l a r g e s c a l eb u i l d i n g b u i l d i n g sw i mb e i j i n g 2 0 0 8 o l y m p i cg a m e s a n dh a l lo f r i c hm e e t i n g - p l a c eo f s h a n g h a ie x p o i n2 0 1 0 h a v ep u t f o r w a r dt h en e wd e m a n dt ot h ei b m s h o wt oc a r r yo nm o r ee f f e c t i v ec o n t r o la n d m a n a g e m e n tt ot h ee l e c t r o m e c h a n i c a le q u i p m e n ti nt h i sk i n do fb u i i d i n g o f f e rt 1 1 e e m e r g e n c yp r o c e s s i n gc o u n t e r m e a s u r ew h e n t h ea c c i d e n th a p p e n st ot h eb u i l d i n g ，i t i st h eu r g e n tp r o b l e mt ob es o l v e df o rt h ei b m sw h e ni sb u i l ta n dd e v e l o p e d t h i st 1 1 e s i s1 a u n c h e st h ew o r ko f s t u d y i n gu n d e rt h eb a c k g r o u n do f f a c tt h a ti i k e t h i s t h ei n t e n t i o ni sb ys e t t i n gu pt h ei b m sb a s e do ne m e m e tt os o l v et h ed i 瓶c u l t p r o b l e mt h r o u g ht h es y s t e m b u i l d i n g ，i tm e e t sa l lu r g e n tn e e dm o d eo fd e c i s i o n c e n t e rt od e a lw i t ht h et h i n k i n go f a c c i d e n ti nb u i l d i n g f i r s to fa l lt h et h e s i sh a sb e e ne x p l a i n e dt h ei b m s d e f t n i t i o na n di t sd o m e s t i c a n di n t e m a t i o n a la p p l i c a t i o n ，s t u d i e dt h ec u r r e n ts i t u a t i o ni nt h ei n t e l l i g e n tb u i l d i n g ， p r o v i d e dt w o k i n d so fd i f f e r e n ti n t e g r a t e dm o d e sa n dt y p i c a la p p l i c a t i o ns y s t e m s i t a l s oh a sa n a l y z e dt h ew e a k p o i n t so f t h e s et w ok i n d so f m o d e s ，p r o v i d e dt h es o l u t i o n o ft h ei b m sb a s e do ne t h e m e t s e c o n d l y , t h et h e s i sh a sb e e na n a l y z e dt h ef e a s i b i l i t yw h i c h u s e de m e m e ta st h e s y s t e m a t i cn e t w o r ks k e l e t o ni nt l l ei b m s a l s oh a sc a r r i e do nd e m a n da n a l y s i st ot h e i b m sb a s e do ne t h e m e t 0 nt h i sb a s i s i th a ss e tu pt h ep l a f f o r mm o d e lo fi b m s b a s e do ne t h e r n e ta n dp r o v i d et h eo v e r a l ld e s i g no f t h es y s t e m m o r e o v e r ，t h et h e s i sh a se x p l a i n e dt h ed e f i n i t i o no f t h ec a s e b a s e dr e a s o n i n g a n dr e a s o n i n gp r o c e s s t h ei n n o v a t i v eo n ei nt h i st h e s i si st oi n t r o d u c et h et r e a t m e n t o ft h ea c c i d e n to f i n t e l l i g e n tb u i l d i n gw i t ht h em e t h o db a s e do ne x a m p l er e a s o n i n g t h et h e s i sa l s oh a sb u i l dt h es y s t e m a t i ce m e r g e n c yp r o c e s s i n gt a c t i c sb a s e do nt h e c a s e j b a s e dr e a s o n i n ga n d p r o v i d eo n ec o n c r e t ee x a m p l et os h o w t h ew o r k f l o wo ft h e e m e r g e n c yp r o c e s s i n go f t a c t i c s f i n a l l y , t h e t h e s i sh a sp u tf o r w a r d m y o w nv i e wt ot h ei b m sb a s e do ne t h e r n e t k e y w o r d ：i n t e l l i g e n tb u i l d i n gi n t e l l i g e n tb u i l d i n gm a n a g e m e n ts y s t e m c a s e b a s e dr e a s o n i n g e m e r g e n c ys t r a t e g y i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提 供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国 家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目 的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名：_ 州厂游 击一s 年弓月g 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 签名：广晰扳e 呔 函争年参月8 日 第一章概述 第一章概述 1 1 智能建筑集成系统概述 随着现代通信技术、计算机技术、自动控制技术、图形图像显示技术的发 展，第一幢智能建筑( c i t yp l a c e ) 自上世纪八十年代初在美国哈特福德 ( h a r t f o r d ) 市建设落成后，智能建筑的理念与相关技术迅速传入中国。智 能建筑及智能建筑行业的发展在我国于9 0 年代初才开始真正起步，但其迅猛发 展的态势令世人瞩目。过去短短的十几年内，国内建设了许多有代表性的智能 建筑物，如北京的京广中心、广东国际大厦、深圳帝王大厦、上海金贸大厦、 上海期货大厦、上海久事复兴大厦、上海博物馆、厦门国际会展中心等等。信 息化带动工业化的实施、数字城市和数字社区的建设，同时随着国内城市化进 程的加快，未来国内的基础建设规模史无前例、十分巨大。2 0 0 8 年北京奥运会 和2 0 1 0 年上海世博会，也给智能建筑行业提供了一个极佳的发展契机。 我国的智能建筑发展经历了三个发展的阶段。开始阶段是概念炒作，其代 表的口号是3 a 、5 a 之说，强调智能化系统的堆砌，忽略用户的实际需求。上 世纪末到本世纪初的几年则是发展的第二阶段，其理念是回归智能建筑的真正 本质，以人为本，降低建筑运营成本，更好的管理新形势下的建筑是其主要特 点，国内的智能建筑产业开始蓬勃发展。这期间行业的主管部门、业内专家做 了大量的工作，编制的大量的国家地方规范，规范智能建筑的工程操作和实施 流程。这些工作对行业的健康、有序、理性发展起到了重要的作用。智能建筑 发展的第三阶段则是刚刚出现，其特征是深刻反思前两阶段的发展道路、提出 应对的对策。主要特征是充分考虑实际需求、优化设计、考虑系统增值要求、 追求投资回报等等，并对智能建筑产业进行更深层次的探讨，采用更先进的技 术、更科学的管理手段来引导智能建筑行业的理性、有序、可持续性发展。 第一章概述 对智能建筑本身而言，其技术发展和更新的速度越来越快，内涵越来越丰 富，工程实施的难度越来越大。当前智能建筑涉及到的细分子系统般达到十 几个甚至二十多个，包括建筑设备监控系统、安全防范系统、火灾自动报警与 消防联动系统、门禁一卡通系统、公共广播系统等等( 注1 ：工程中多采用行 业里较常见的说法，部分说法和系统划分方法与国家规范有些出入，本文基本 遵循国家规范的说法，个别地方还是采用通俗的说法) 。这些系统由不同的系统 集成商建设( 注2 ：本处系统集成商采用的通俗的说法，特指单个子系统的设 计施工单位，不是通常意义上的对整个弱电系统的集成商) ，采用相对独立的技 术路线、系统设备和控制软件来实施，这自然就造成了各子系统软硬件之问、 子系统与予系统之间、以及各个子系统运行与实际管理操作之间的相互分割， 形成了一个个“信息孤岛”，难以适应对整个建筑设备综合监控和集中管理且管 理方便的要求。 随着信息技术的飞速发展，信息系统日趋大型化、复杂化，表现在其组成 系统的分，子系统的数量剧增，各系统之间的关联程度日益复杂且系统涉及的学 科越来越多，技术越来越复杂。对这类复杂的系统已经不能用传统的机电设备 工程或控制系统的分析方法来分析，而应用系统工程的方法和思想加以解决， 即必须站在系统高度综合应用角度，用集成的方法对复杂的系统进行分析、组 织、设计与实施。因而，系统集成已经成为现代信息技术的关键环节。 如何实现智能建筑的信息集成，突破分割分予系统运行的瓶颈，使各应用 系统之间，以及系统、信息、组织与管理之间，实现高度融合和协调运行，使 不同应用项目可以满足与建筑内的设备、办公、信息沟通、管理和服务的全面 需要，以及在此基础上的更高层次决策活动的开展已经成为智能建筑行业界普 遍关注的焦点。 在这种情况下，基于统一软件平台，以信息管理( 包括信息的收集、共享、 存储、挖掘、应用) 为基础，以整合应用为目的的集成建筑管理系统i b m s 2 第一章概述 ( i n t e g r a t e db u i l d i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ) 或智能建筑集成系统( 注3 ：类似的 说法如“智能建筑集成管理系统”、“建筑集成管理系统平台”等等均表示该意， 本文中采用“智能建筑集成系统”的说法) 应运而生。我们可以形象的把智能 建筑集成系统作为现代建筑的“大总管”，亦即把不同功能、不同技术、不同厂 商、不同要求、不同操作平台，不同接口的不同设施和系统，用统一的系统平 台把它们联接起来，实现协同化、一体化、网络化、智能化管理和决策。故我 们说智能建筑的核心是系统集成。 1 1 1 智能建筑集成系统定义 首先我们引用两个关于系统集成和建筑物智能化系统集成的定义。 国家标准智能建筑设计标准( g b ，r 5 0 3 1 4 2 0 0 0 ) 之2 0 ，6 系统集成( s 1 ) ( s y s t e m si n t e g r a t i o n ) ：它是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、资源共享( 注4 ：由于本标准 编撰于上世纪，而智能建筑技术发展日新月异，部分内容已不能满足现时的需 要，行业主管部门正着手对国家规范进行修订) 。 国家标准智能建筑工程质量验收规范之2 0 4 智能化系统集成( i s i ) ( i n t e l l i g e n ts y s t e mi n t e g r a t e d ) 智能化系统集成应在建筑设备监控系统、安全 防范系统、火灾自动报警及消防联动系统等各子分部工程的基础上，实现建筑 物管理系统( b m s ) ( b u i l d i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ) 集成。b m s 可进一步 与信息网络系统( i n s ) ( i n f o r m a t i o n n e t w o r ks y s t e m ) 、通信网络系统( c n s ) ( c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ks y s t e m ) 进行系统集成，实现智能建筑管理集成系 统( i b m s ) ，以满足建筑物的监控功能、管理功能和信息共享的需求，便于通过 对建筑物和建筑设备的自动检测与优化控制，实现信息资源的优化管理和对使 用者提供最佳的信息服务，使智能建筑达到投资合理、适应信息社会需要的目 标，并具有安全、舒适、高效和环保的特点( 注5 ：笔者认为本规范侧重于对 智能建筑工程质量控制以及指导工程验收，对智能化系统集成的定义局限于信 第一章概述 息的共享和初步的利用，未涉及到信息的深度规划和信息挖掘来帮助高层进行 的决策，这一点值得我们探讨) 。 随着信息技术的发展和智能建筑工程的实践，智能建筑的定义以及智能化 系统集成的定义在不断的发展和完善之中，我们也意识到很难对如此一个动态 的概念进行准确的定义，但可以从以上国家规范的定义中得出一个普遍的系统 目标：智能建筑的系统集成应使各类设备、子系统及网络平台达到完整的统一、 在用户操作界面上一致。它主要包括以下几个目标： 一、对建筑物的各类设备子系统进行统一的监测、控制和管理。系统集成将分 散的、相互独立的各类设备子系统在同一平台上实现统一监测、控制和管理， 以生动的图形方式和界面展示用户希望得到的信息。 二、实现跨子系统的联动，提高各子系统的协调性。系统集成将原本各自独立 的各类设备子系统相互结合成一个统一的大系统，处于不同予系统的信息点和 控制点之间可以建立联动关系。这种跨子系统的联动关系大大提高了智能建筑 的功能水平和管理的集成度。 三、实现子系统之间的信息共享。系统集成提供一个开放的网络和软件平台， 采集、转换各设备子系统的数据，建立统一的开放的数据库，使各个子系统通 过数据库自由的交换数据，充分发挥集成系统的强大功能，为使用者和管理者 提供最佳服务。 1 1 2 智能建筑集成系统内容 为了充分发挥各设备子系统的功能以提高物业管理效率，降低运行成本。 同时考虑到工程实施的流程和难度，实际工程中一般按照不同类型的建筑物进 行智能建筑集成系统的开发和实施。 建筑物粗略地分为如下几类，相应的给出该类型建筑物的集成系统包括的 一些主要子系统。 一、办公建筑： 4 第一章概述 1 ) 建筑设备监控系统( b a s ) ( b u i l d i n g a u t o m a t i o n s y s t e m ) 2 ) 综合布线系统( g c s ) ( g e n e r i cc a b l i n gs y s t e m ) 3 ) 安全防范系统( s a s ) ( s e c u r i t yp r o t e c t i o n & a l a r ms y s t e m ) 4 ) 信息网络系统( i n s ) ( i n f o r m a t i o nn e t w o r ks y s t e m ) ( 计算机网络系统) 5 ) 火灾自动报警及消防联动系统( f a s ) ( f i r e a l a r ms y s t e m ) 6 ) 通信网络系统( c n s ) ( c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ks y s t e m ) ( 卫星及有线电 视系统、公共广播及背景音乐系统、程控交换机系统等) 二、大中型医院，除了有前叙的内容外，还有以下独有的子系统： 1 ) 医疗一卡通系统 2 ) 病房监护系统 3 ) 病区呼叫及探视系统 4 ) 医院信息管理系统 5 ) 手术室电视教学系统 6 ) 远程医疗诊断系统 7 ) 医学成像系统 8 ) 门诊叫号系统 三、酒店，在办公建筑的智能化系统基础上还有如下内容： 1 ) 酒店消费一卡通系统 2 ) 电子会议系统 3 ) 客房v o d 点播系统 4 ) 酒店管理系统 5 ) 餐饮管理系统 四、会展建筑，还有如下系统： 1 ) 大屏幕显示系统 2 ) 触摸屏查询系统 3 ) 卫星通讯系统 第一章概述 4 ) 无线通讯系统 5 ) 展览业务管理系统 6 ) 会展票务一卡通系统 7 ) 远程会议系统 五、体育场馆，还有如下系统： 1 ) 大屏幕显示系统 2 ) 新闻中心信息系统 3 ) 场地灯光系统 4 ) 计时记分系统 5 ) 音响扩声系统 6 ) 总控指挥系统 六、机场建筑，还有如下系统： 1 ) 微小蜂窝数字无绳电话系统 2 ) 卫星通讯系统 3 ) 大屏幕显示系统 4 ) 触摸屏查询系统 5 ) 智能灯光控制系统 6 ) 计算机信息管理系统 7 ) 旅客离港计算机管理系统 8 ) 航班动态显示及值机引导系统 9 ) 子母钟系统 1 0 ) 引导标志灯箱系统 1 1 ) 站坪调度管理系统 七、智能住宅小区 1 ) 家庭智能化系统：可视对讲、家庭保安、家电遥控、宽带接入 2 ) 社区物业管理服务系统：公共设备管理、综合保安管理、背景音乐及公共广 6 第一章概述 播、停车场管理、社区一卡通( 门禁、车库管理、消费) 、多表远传计量、物 业信息发布等 3 ) 社区信息网络系统：小区网络布线、电话网络布线、有线电视、卫星电视、 计算机网络等 4 ) e h o m e 智能社区网络：远程网络教育、社区家庭医疗服务、家庭休闲信息、 物业管理平台、家居自动化管理、证券服务等。 1 2 智能建筑集成系统应用与研究现状 、巨大的国内市场需求与系统研发投入的严重不对称 根据国内权威的i t 信息服务机构赛迪网预测，未来十年全国至少要建设 8 0 0 0 余栋大中型智能大厦，智能建筑集成软件市场平均每年有3 5 亿元的市 场容量。这其中不包括改建、扩建的智能大楼以及数以万计的智能住宅小区的 建设。当前，国内智能建筑系统集成市场较混乱，大大小小的号称“智能建筑系 统集成商”多达1 0 0 0 多家，而研发出具有自主知识产权的智能建筑集成系统或 集成系统平台的系统集成商极少，其中在工程中应用并获得良好效果的平台产 品极少。究其原因，一方面是由于建设行业重建轻管、工程为先的习惯仍在智 能建筑行业中延续。近几年来，国内的建筑市场竞争激烈，系统集成商大量的 精力放在项目的获得上，从资金到精力都无暇顾及深层次的系统开发。其二则 是由于系统集成涉及各方的协调，技术含量很高，没有一定的技术实力、人力 资源的支持是很难完成的，甚至于投入大量的人力、物力也未必成功。再者由 于行业的恶性竞争，集成系统的丌发利润较低，故集成系统产品的开发被认为 是吃力不讨好。这也是很多项目的集成系统成为半拉子工程与摆设的深层次原 因。 实际工程中，大部分的系统集成商和工程商仅仅进行简单的系统搭建，不 进行系统深层次的建设也无相应的技术实力进行集成系统平台的开发。尽管国 内市场上也出现几个较成功的集成系统平台如西安协同数码股份有限公司的 第章概述 s y n c h r o b m s 、清华同方推出的e z l b s 智能建筑信息管理平台产品以及上海腾达 公司的i b m s 2 0 0 2 等产品。但大多数产品采用单个工程单个研发、实施的方法， 平台产品通用性较差，导致每个项目都要重新开发。对系统集成商而苦，丌发 手段的落后导致研发费用的增加，使得利润降低，这极大的打击了系统集成商 的进行平台研发的积极性，以至于出现恶性循环。此外，系统集成商很少设置 研发部门，所谓集成也仅仅是处理现场出现的一些简单的接口问题，很少涉及 整个系统集成的内容。 二、i t 技术的迅猛发展赋予智能建筑集成系统新的生命和可持续发展的动力 信息技术的飞速发展，使得智能建筑集成系统的开发变得更容易，操作更 简单。除了上述的那些较大规模的系统集成公司、独立的研究机构和科研院所 等外，越来越多的中小型软件开发公司也加入到开发通用性较好的智能建筑集 成系统平台产品当中来。这些机构的共同研发的方向或特点是：更乐意采用更 先进的计算机技术，构建基于三层j 2 e e 架构的跨平台系统，采用最新的p o r t a l 、 x m l 、s v g 、w e b s e r v i c e s ( w s r p ) 、o p c 、j p c 等技术标准，同时兼顾对n e t 技术的支持。用户界面可以定制、采用浏览器朋艮务器模式等等。这些i t 技术 在智能建筑集成系统平台的开发应用，以及越来越多的资金投入，极大的推动 了国产智能建筑集成系统平台的开发和应用。 随着全球网络信息化的迅猛发展，为了顺应e 时代向智能建筑提出的新挑 战，香港的研究机构( 注6 ：香港城市大学智能建筑研究中心) 提出了智能建 筑n e t 发展战略，指出智能建筑发展已进入网络信息化应用的新阶段。建立动 态、交互和实时的网络信息系统集成平台是实施智能建筑n e t 发展战略的核心。 该研究中心将研究定位在智能建筑i n t e r n e t i n t r a n e t 网络和信息系统集成应用的 方向上，开发了第二代智能建筑发展模式即智能建筑n e t 或i b n e t 平台。i b n e t 平台开发的目标：是将建筑物和住宅小区内的自动化监控系统与网络和信息应 用系统与网络集成在一个动态、交互和实时的管理和服务的平台上。将建筑物 和住宅小区传统的物业管理与网络化、信息化、自动化的应用功能结合在一起。 第一章概述 实现综合信息共享和交互，设备协同运作，管理网络信息化。智能建筑的使用 者和管理者可以通过互联网络随时随地的浏览、存储和查询与智能建筑服务和 管理相关的信息与数据。 北京楼宇自动化工程中心从实际工程出发，将现代计算机技术、现代通讯 网络技术、现代智能仪表仪器测控技术与现代建筑艺术和环境设计艺术有机地 结合在一起，研制出了具有自主知识产权的基于以太网的网络测控产品 e n c 2 0 0 1 一i p 测控系统。台湾研华公司推出基于以太网的自动化系统，产品从智 能以太网i o 模块a d a m - 6 0 0 0 到具有以太网端口的网关a d a m 6 5 0 0 的系列产品， 基于以太网的楼宇自控系统已经开始进入市场。 目前国内外对以太网作为控制总线的研究已从理论阶段过度到开发阶段，惠 普公司生产嵌入式以太网控制器具有l o b a s e t 以太网接口，运行f t p h t t p t c p u d p 协议，应用于传感器和驱动器等现场设备；n e ts i l i c o n 公司推出了可嵌 入的e t h e r n e t i n t e r n e t 芯片；西门子公司的t x p 大型分布式控制系统采用两层 以太网总线结构，总线使用标准t c p i p 协议和自行开发的s i n e ca p 专用协议。 随看f f 的h s e 开发成功，e t h e r n e t 将广泛应用于过程自动化的监控级。法国 s c h n e i d e r 公司完成了以e t h e r n e t 为基础的控制系统。该系统采用t c p i p 通信 协议。配备w e bs e r v e r 功能以浏览p l c 内容：提供现场总线级e t h e r n e ti o 网 络和支持e t h e r n e ti o 的模块。并提供整套工业e t h e r n e t 设备。包括工业用集 线器、交换机、收发器和电缆。 三、平台化产品再造产业链 智能建筑集成系统平台应是一个可供智能建筑集成商二次开发的行业应用 平台。它需融合国内的智能建筑管理模式，以提高它的适用性。 集成系统平台使得各类智能建筑集成商可以在一个统一的平台下开发应 用，从而形成一个良性发展的智能建筑产业链。市场需求呼唤智能建筑集成系 统平台的出现，这将为最终客户、中小系统集成商、设备提供商带来诸多好处， 有利于形成完整的智能建筑产业链。第一，集成系统平台要求设备厂商提供符 第一章概述 合统一的技术标准的产品，这有利于国内的设备厂商站在同一起跑线上与国外 厂家竞争，也促使国内设备厂商投入较多的人力物力在新技术、新产品的研发 卜，从而带动国内建筑设备产品上游的元器件设计、制造工艺水平，进而摆脱 低水平竞争，减少对国外产品的依赖，同时缩短项目开发成本。第二，集成系 统平台的研发对于规范智能建筑市场的发展有重要意义。未来几年内，智能建 筑市场将在系统集成的趋势下，重新洗牌。中小厂商的产品将以大厂商平台技 术为标准，力求兼容，扩大了其生存空间。大厂商依靠成熟稳定的平台产品， 将行业经验沉淀下来，同时与其他的中小集成商、中小产品提供商形成合作关 系，提供技术标准、平台产品，以及正规的培训，力求共赢。第三，能够提供 简单易用、符合国人操作习惯的软件环境，这使得物业管理人员可以通过简单 的培i 就能对建筑物内的各种设备进行有效的管理。第四，集成管理平台的维 护、升级、扩容等系统管理促使系统开发商提供更好的后期服务，形成新的利 润点。 1 3 主流智能建筑集成系统模式与主流平台介绍 1 3 1b m s 系统 一、建筑设备管理系统 建筑设备管理系统( b m s 。b u i l d i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ) 它的主要功能包 括对建筑设备监控系统中的冷冻站设备、空调调节机组、新风机组、通风设备、 给排水系统及供配电设备的控制和监视，以及火灾报警及自动控制系统、安防 系统等系统的信息采集和它们之间的联动。 二、建筑设备管理系统的集成方法 以建筑设备监控系统设备生产厂商的设备为基础，应用厂商开发的特有的 协议或通用的接口技术把安全防范系统( s a s ) 、火灾报警与消防联动系统 ( f a s ) 、建筑设备监控系统( b a s ) 集成一起。 1 0 第一章概述 其物理实现方法是，由建筑设备监控厂商开发各种与第三方系统的网络通 信接口( 网关) ，将各系统数据集成到自己的网络中，该网络一般为其楼宇级通 信主干( 以太网e t h e r n e t 或b a c n e t ) 。网关是对应于o s i 模型网络层以上进行 协议转换的设备，其作用是将消防、安防等第三方系统的协议转化为b a s 楼宇 级通信主干协议，在此级网络上信息共享，从而实现以b a s 为中心的集成。b m s 的物理拓扑结构见图1 1 所示。 珊瑚传嬉嚣现精执辑毋 图1 1b m s 物理拓扑结构示意图 其软件系统采用建筑设备监控厂商的开发的成熟软件平台，将其他系统的 状态信息、报警信息等集成在b m s 管理系统中，将有关的相互联动信息送到现 场控制器中，从而实现整个b m s 的信息综合管理和联动控制。 三、典型的应用系统【5 1 美国h o n e y w e l l 公司e x c e l 5 0 0 0 e b i ( e n t e r p r i s eb u i l d i n g si n t e g r a t o r 企业楼宇集成系统) 是目前世界上较先进的高效能、集成化的b m s 系统，该系 统根据需要将大厦的建筑物设备监控系统、火灾自动报警与消防联动系统及安 全防范系统集成在e b i 平台上，以适用于大楼的建筑特点及先进的控制和管理 要求。该系统使用l o n w o r k s 技术的数字控制器，提供与其他供应商系统及信 第一章概述 息系统的开放性接口。 1 ) 中央系统硬件( 中央主服务器器、工作站、打印机等) 、中央系统软件( 服 务器上安装e b i 服务器，工作站软件及w i n d 6 w s n t 2 0 0 0 操作，a p i 标准接口软 件及第三方的开发接口) 2 ) 现场设备 控制器；x l 5 0 0 型控制器为1 2 8 点，支持本地及现场分布式模块，配置灵 活，支持l o n - - m a r k 。利用便携式操作站x 1 5 8 2 ，系统维护人员在任一控制器 上能对该控制器及总线上的系统控制器( 控制器可同层通讯) 的运行状态、参数 进行监测，并可修改系统的状态及参数，操作过程不影响系统的正常工作。提 供全系列的控制模块、现场传感器、执行器等， 3 ) 系统通讯网络 a 管理层网络 采用标准的t c p i p 以太网构成局域网，中央站与工作站为服务器客户机结 构，通过以太网及相应的通讯接口实现中央站、工作站、及第三方设备、相关 子系统间的与上位i b m s 系统的数据通信、资源共享和综合管理功能。 e b i 系统易于实现与其他相关系统的智能化系统间的数据通信、系统集成以 及与其他厂商设备和系统的连接。 数据传输速率为1 0 1 0 0 m 。 b 监控层网络 控制器通过c - b u s 与e b i 中央通讯，能实现控制器间的通讯( 即同层通讯) ， 便于系统参数的共享及不同控制器间的联动控制。 e b i 中央可通过c b u s 把信息传送至任何指定的分站。 监控层网络c - b u s 也可以根据实际监控需要建立其子网，如l o n - b u s 第一章概述 c b u s 的最高通讯速率可达7 6 8 k b p s 。 4 ) e b i 集成功能 e b i 对空调机组系统、通风系统、给排水系统、电梯系统、照明系统、冷 热源系统等机电设备进行计算机管理、自动监视、测量、控制，并同时实现以 下整体功能：对建筑设备实现以最佳控制为中心的过程控制自动化：以运行状 态监视和积算为中心的设备管理自动化；以节能运行为中心的能量管理自动化。 1 3 2 i b m s 系统 一、智能建筑集成系统 智能建筑管理系统( i b m s ，i n t e l l i g e n tb u i l d i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ) ( 注7 ： 工程中也有称为智能建筑集成管理系统或集成楼宇管理系统i b m s - - i n t e g r a t e db u i l d i n gm a n a g e m e n ts y s t e m - - 等。在本论文中统称为智能建筑集 成系统) ，运行于中央管理计算机上，它是智能建筑的集成中心和总控中心，具 有很强的信息处理与数据通信能力，以实现b a s 、i n s 和c n s 等各个智能予系 统的信息汇集以及各子系统的联动。它由如下三大子系统组成，其逻辑关系如 下图1 2 所示。 图1 2 i b m s 与三大子系统的逻辑关系示意图 其中b a i ( b u i l d i n g a u t o m a t i o n i n t e r f a c e ) 为建筑设备监控系统接口网关， i n i ( i n f o r m a t i o nn e t w o r ki n t e r f a c e ) 、c n i ( c o m m u n i c a t i o n n e t w o r ki n t e r f a c e ) 分别为信息网络接口网关和通信网络系统接口网关。其功能是为了实现三大子 第一幸概述 系统即b a s 、c n s 、i n s 与i b m s 之间的信息交换，从工程角度来看，其接口 都为软件接口，故要求接口界面标准化、规范化。 i b m s 的物理实现方法是，允许大厦内各子系统任意组建自身的控制网络， 但必须保留上位管理主祝以运行i b m s ，并将各子系统网络视为集成系统下层 现场控制网。建设成的集成系统上层管理网络( 一般为1 0 0 m b p s 快速以太网) 由各予系统上位管理主机及集成系统中心服务器组成。各子系统上位管理主机 实质上相当于“网关”作用，进行下层现场控制网和上层管理网之间的协议、 数据转换，但此种“网关”同时保留独立控制功能。i b m s 的物理拓扑结构如 图1 3 所示。 瑰螭齄1 分簪规蟠拽帮罐 凰1 3i b m s 的物理拓扑结构示意图 二、i b m s 集成系统主要功能 i b m s 集成系统主要实现智能建筑的两个共享和五项管理的功能。 4 第一章概述 ( 1 )两个共享 第一，信息的共享。信息包括建筑物内产生的实时采集的控制和各类事件 以及报警信息，收集整理用户需要的业务和物业管理用的内部办公自动化用的 各类信息，如数据、图文和声像等，还有来自外部如i n t e r n e t 网上的各类信息 如数据、图文、声像等，通过收集整理，建成个共享信息库，供用户随时调 阅查看，极大地提高了系统信息的共享性。 第二，设备资源共享。它包括内部网络设备的共享，对外通信设施的共享， 以及许多公共设备的共享等。 ， ( 2 ) 五项管理 第，集中监视，联动和控制的管理。它包括建筑设备监控系统、安防系 统、火灾报警与消防联动系统等系统运行状态的集中监视。联动控制包括建筑 设备监控系统与火灾报警系统、安防系统的联动控制。集中控制包括系统运行 的启、停时间表，以及其它需要中央控制室控制的动作和系统监视控制管理功 能等。第二，信息的采集、处理、查询和建库的管理，以实现i b m s 的信息共享。 第三，各个虚拟专网配置、安全管理。对集成在i b m s 上的各个子网的管理系统， 如宾馆管理系统、商场管理系统、物业管理系统、办公自动化系统等，除了共 享信息和资源外，建立各个虚拟专网进行配置和安全管理。第四，系统的运行、 维护、管理流程自动化。对如何保障系统正常运行的各种措施方法和诊断设备、 仪器等的管理。可以通过时间响应程序和事件响应程序的方式，来实现大厦内 机电设备流程的自动化控制。例如：空调机和冷、熟源设备的最佳启停和节能 运行控制，电梯、照明回路的时间控制等。这些流程的自动化控制和管理，不 但可以简化人员的手动操作，使大厦机电设备运行处于最佳状态，达到节省能 源和人工成本的目的。第五，全局事件的决策管理。在大厦内发生影响全局的 事件如火灾等，如何进行救灾决策等，对这些全局事件进行决策管理 二、典型的应用系统 上海腾达智能系统有限公司的腾达i b m s 2 0 0 2 系统是一个开放式的、广泛 第一章概述 兼容的建筑设备监控管理平台。系统中的所有子系统主机采用分布式管理技术， 通过系统的控制总线与中央主机联接，构成总线型网络拓扑结构。系统采用分 布式c l i e n t m e d i a s s e r v e r 与b r o w s e r s e r v e r 两种程序架构，后台数据库服 务端采用大型数据库，中间件使用跨平台的c o r b a 和d c o m c o m 技术，客 户端采用专用客户端软件( t r e n d b r o w s e r ，腾达公司自己开发的客户端) 和浏览 器的方式0 e 5 ，o ) ，用户能够在统一的操作平台界面通过简单的操作完成对各种 设备子系统的监控。 腾达i b m s 2 0 0 2 系统的主要性能：系统最大监控点数：2 0 0 0 0 0 ；系统实时 数据传送时间： 0 5 s ；系统控制命令传送时间： l s ；系统联动命令传送时间： s l s ；系统接入的最大用户个数：不限；系统平均无故障时间：兰5 0 0 0 小时。 1 3 3 两种不同集成系统的特点及不足 一、b m s 系统特点 建筑设备管理系统b m s 是基于b a 系统的集成管理系统，由建筑监控系统 厂商开发，通过各种与第三方系统的网络通信接口( 网关) ，将各系统数据集成 到建筑设备监控系统的网络主干中，是以b a 系统为主的集成。 采用b m s 的集成方式，其优点是建筑设备监控系统软件本身提供的开发平 台较强大，通过网关转换、过滤，较容易的实现对建筑物内部弱电系统参变量 的定义和记录。b m s 集成模式方法较为简单，开发费用较i b m s 低，但也存在 一些缺点。第一，b a s 与其它设备子系统的网关和接口软件局限于特定的产品 型号，因此系统集成的通用能力有限。第二，b a s 楼宇级通信网络采用各厂商 私有的通信协议，系统的二次开发较困难。同时其通信速率不是很高，一般为 1 1 6 k b p s 左右。当弱电系统监控点较多时，网络的性能会非常恶劣。这也使得整 个系统规模不可能很大。 二、i b m s 系统特点 智能建筑集成系统是基于b m s ，i n s 和c n s 三大系统平等的构建而成， 1 6 第一章概述 由系统集成商开发实施。整个平台的硬件产品采用各家设备提供商的产品，平 台的软件产品按照本工程的具体特点开发，将成熟的计算机技术应用在i b m s 软件中以提高系统的性能指标和稳定性。 三、工程中两种不同集成系统的不足 现代的建筑物规模越来越大，建筑物的节能、管理方便、使用舒适的要求 越来越高。由上可知，在这种情况下，基于建筑物设备监控系统的b m s 系统刈 于大型的建筑物存在着很大的局限性。对于i b m s 系统而言，因现代的智能建 筑子系统多达二十多个，各个子系统的需求较复杂、数据格式不同，这使得开 发手段复杂，工程接口复杂，实现各予系统趺动功能的软件结构较复杂，导致 系统开发费用相当高。目前工程中实施的i b m s 系统，仅仅是将三大子系统物 理上联络起来，不能对现代建筑物内发生的各种应急事故进行有效的处理、无 法指导如何进行相应的救灾决策以及对整个建筑物内物业管理的综合调度等。 1 4 论文的主要