系统集成技术

1、摘要：系统集成是当前信息化相关建设的重要工作，也是各种行业应用积累到一 定程度所必须实施的工程。而智能建筑中各信息设施系统尤其需要进行集成以实 现各系统间的联动及对各系统进行统一的检测、控制和管理，从而提升建筑物自 身的功能，提高对建筑物的管理水平。关键词：系统集成；智能建筑；信息设施1、系统集成系统集成作为一种新兴的服务方式，是近年来国际信息服务业中发展势头最 猛的一个行业，其本质就是最优化的综合统筹设计，系统集成包括计算机软件、 硬件、操作系统技术、数据库技术、网络通讯技术等的集成，以及不同厂家产品 选型，搭配的集成，系统集成所要达到的目标-整体性能最优，即所有部件和成 分合在一起后不但能

2、工作，而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可 扩充性和可维护的系统。1.1系统集成的概念“系统集成”英文是System integration，简称SI。这是最初从欧美传来的高 科技概念之一，算得上是改革开放以来中国IT市场的一大特色。在IT领域，所 谓系统集成，是根据客户的具体业务需求，将硬件平台、网络设备、操作系统、 工具软件以及按客户需求开发的应用软件，集成为功能和信息相互关联的IT系 统。对“系统集成”概念的认识历程，与我国信息化应用的发展进程相辅相成。 真正认识并深刻理解“系统集成”的含义，IT领域走了很多弯路。在智能建筑这个特定的行业领域内，“系统集成”也正在从无到有的走入

3、人 们的视野，逐渐成为人们研究和关注的热点。智能建筑领域内的系统集成的概念， 与IT领域内的系统集成在很大程度上有相通之处：二者都是通过结构化的综合 不想系统和计算机网络技术，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联 的、统一协调的系统之中，是资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理； 当然智能建筑领域的系统集成也具有特点：即智能建筑领域的系统集成所面对的 是建筑物这个特定的场所和载体；集成系统的网络层次能够丰富、网络形式更多 样化；在一个相对集中相对固定的范围之内，集成系统内部所流动和传输的信息 类型更加的多样化。我国国家标准智能建筑设计标准(GB/T50314-2000)中规定：系

4、统集成 是将智能建筑内不同功能的智能化子系统和在物理上、逻辑上、和功能上链接在 一起，以实现信息综合、资源共享。智能建筑设计标准(GB/T50314-2006) 中规定：智能化集成系统是指将不同的建筑智能化系统，通过统一的信息平台实 现集成，以形成具有信息汇集、资源共享以及优化管理等综合功能的系统。一般 认为，智能建筑的系统集成从概念上讲，有广义和狭义两种。广义系统集成强调 的是以建筑物为基础，结合水暖电以及运营和服务等多方位的全面集成。狭义系 统集成则仅仅限于弱电系统的集成。1.2系统集成的层次分析一般来讲，智能建筑工程中所指的的系统集成大体上可以分为三个层面：设 备集成、技术集成和功能集成

5、。设备集成也可称为产品集成，是指按照用户的要求，购买各种产品去实现具 体的应用。这个层次的集成方法主要用于各子系统的组建，例如在构建安全保卫 系统时，可以从不同的厂商分别购买探测器、摄像机、监控主机、监视器等，然 后组装在一起。有的设备供应商已经完成了对子系统的集成，可提供这个子系统 的全套设备，如完整的楼宇自控系统。技术集成是对所用的产品进行技术上的统筹，合理的进行产品技术搭配、融 合与运用。厂商为了保住他已经占有的市场并不断的扩大市场份额，必须不断的 进行技术更新和设备换代。这种技术的更新与产品更替，常常是在某一个局部进 行。厂商们对未来所做的不同定义以及其宣称的改进，更多的是从保护他们已

6、有 的技术出发。一方面，厂商力图在技术方面占据领先地位；另一方面也强调过度、 升级、扩展和投资保护，以便迎合用户的切身利益和实际需求。这是对系统集成 认识的一个重要转变。扩展性和开放性是系统集成的中心问题，对于这些问题给 予重视，表明对系统集成的认识走向深化。功能集成是用户现实和发展的应用需求，从功能的角度考察产品与技术并合 理的调配各项功能，充分发挥各自优势，使整体的智能建筑系统达到功能最优。 这一层次的集成不是强调采用了多少先进的设备和技术，而是强调在整体上达到 了什么样的功能以及系统的灵活性，这要求从全局观点出发。在整体设计上，追 求保护用户投资，即当需求发生变化时，可以方便地进行升级改

7、造。上述系统集成三个层面的发展，使系统集成从以技术为中心转变为以需求为 导向。在系统集成技术出现初期的很长时间内，人们一直认为只要用技术和设备 实现和模仿现有的管理模式及组织结构，就可以取得系统集成的成功。直到近几 年，通过对大量案例的分析和研究才发现，原来人们严重忽视了系统的应用集成 以及关键要素的集成。一个完整的系统集成应该包括设备、技术、管理甚至人员 的集成。另外还有一种划分方法，即从集成的深度上讲智能建筑的系统集成可以分为 三个层次：子系统纵向集成、横向集成和一体化集成。这里不做更多阐述。1.3系统集成的核心技术作为智能建筑最为关键的神经系统，建筑智能化管理系统不仅需解决多个复 杂系统

8、以及多种控制协议之间的关联性和互操作性问题，而且要解决用户的二次 开发问题。因此，一个优秀的建筑智能化管理系统必须具有极高的开放性和广泛 的接入性。系统的“开放性”一直是系统集成讨论的焦点，实际上这也是集成化 系统所追求的目标。“开放性”是指通信协议公开，各种不同厂家设备之间可进 行互联并实现信息交换。所以，“开放性”所涉及的根本问题在于为达到系统开 放所采用的各种数据转换技术和接口实现技术，这是智能建筑系统集成技术的核 心所在。这些核心技术包括：DDE、ODBC、OPC标准、Modbus协议、LonWorks 现场总线、BACnet标准、API、XML、HTML等。实现建筑智能化系统集成的关

9、键在于软件，要从整体上明确系统的软件结 构，在软件工程方法和思想的指导下开发集成化系统的应用软件，使之成为沟通 整个系统的关键环节。在集成化系统的应用软件中，必定要涉及的就是各种开放 性接口协议的开发与实现，涉及的主要技术是：1）实时处理技术在BMS中中要集成的主要是实时的过程数据，而非静态数据。实现实时信 息处理依靠的是程序对硬件设施接口的实时监听及实时响应。2）并行处理技术BMS中，多个子系统是并行运行的关系，这就需要处理好多进程的协同工 作问题、竞争问题。一个进程是一个逻辑处理机，顺序的执行代码。3）数据库技术BMS的数据库一般分为实时数据库与非实时数据库两大部分，从系统集成 的数据对象

10、来看，对实时数据库的管理成为数据库管理的主要任务，这包括数据 库的前期设计及系统运行时对数据库的初始化、读、写等访问操作。2、信息设施管理平台在以信息为资源的信息化社会，信息资源已经成为与材料和能源同等重要的战 略资源。而建筑作为人们获取信息的依托，自然而然的要担负起为人们营造良好 的通信环境的责任。智能建筑中满足信息通信要求的便是信息设施系统，为保证 各系统能够高效、安全的运行，且易于后期维护管理，需要对其进行集成管理， 构建信息设施管理平台。2.1信息设施系统智能建筑中的信息设施系统由对语音、数据、图像和多媒体等各类信息进行 接收、交换、传输、存储、检索和显示等综合处理的多种类信息设备系统

11、组成， 主要作用是支持建筑物内语音、数据、图像信息的传输，确保建筑物与外界信息 通信网的畅通。智能建筑中信息设施系统主要包括实现语音信息传输的电话交换系统、室内 移动通信覆盖系统、广播系统，实现数据通信的信息网络系统、综合布线系统、 卫星通信系统，实现图像通信的有线电视及卫星电视接收系统，实现多媒体通信 的信息导引及发布系统、会议系统等，以及通信接入系统和其他相关的信息通信 系统。这里重点介绍一下综合布线系统。建筑物与建筑群综合布线系统GCS是建筑物或建筑群内的传输网络，由支 持信息电子设备相连的各种缆线、跳线、接插软线和连接器件组成，支持语音、 数据、图像、多媒体等多种业务的传输。综合布线系

12、统由七个独立的功能模块组成：工作区，配线子系统，干线子系 统，建筑群子系统，进线间，设备间及管理。作为建筑物或者建筑群内的信息传 输平台，具有综合性、灵活性、开放性、可靠性、模块化、先进性等特点。随着信息化应用的深入，人们对信息资源的需求越来越多，能够同时提供语 音、数据和视频信息传输的综合布线系统得到日益广泛的应用。综合布线系统不 仅较好的解决了传统布线方法所存在的诸多问题，而且实现了一些传统布线所没 有的功能，其适用场合和服务对象日益增多，从早期的综合办公建筑到公共建筑 知道居住小区，目前已成为各类建筑的基础设施。随着数字化技术的使用，综合 布线的应用范围也在不断的扩展，已延伸到诸如安全防

13、范系统、楼宇自控系统等 领域。2.2信息设施管理平台概念信息设施管理平台是基于对信息设施系统综合管理的集成平台，对各信息设 施系统运行进行监控，对监控信息进行关联和共享应用，以实施对信息设施整体 化综合管理策略。智能建筑设计标准新规范规定：信息设施运行管理系统拥有信息基础设 施数据库和多种监测器，信息基础设施数据库涵盖布线系统信息点标识、交换机 配置与端口信息、服务器配置信息、应用状态及配置等，实现基础设备资源配置 及应用管理、使用率统计以及运行成本管理等功能，为管理维护人员提供快速的 信息查询及综合数据统计。多种监测器通过模拟运行维护人员的操作，对信息化 基础设施中软、硬件资源的关键参数进行

14、不间断监测，监测内容包括网络线路、 网络设备、服务器主机、操作系统、数据库系统、WWW服务、各类应用服务 等。一旦发现故障或故障隐患，通过语音、数字通信等方式及时通知相关运行维 护人员，并且可以根据预先设置程序对故障进行自动恢复。随着信息化应用功能 的不断深度为人们所利用及对智能化系统运行的安全性依赖，满足对建筑物信息 基础设施的信息化高效管理，该系统所起到的支撑各类信息化系统应用的基础保 障作用在该系统更广泛的推行中被人们所认同。对于信息设施系统来讲，对其进行统一集成管理是十分必要的，就综合布线 而言，若不对其进行智能管理，则会出现诸多问题。在很多人眼里，布线只是- 个小问题，因此对最初的布

15、线系统没有进行智能管理，但随着用户机房设备的增 加，线缆越来越多的时候，这时线缆的管理也往往成为最让管理员头疼的事情。 如果布线系统管理混乱，将会造成很多问题及隐患：1）一旦网络出现故障，故障的查找与排除将成为难题2）杂乱无章的线缆对散热会产生不良影响3）可能必须在正在运行的设备上插拔跳线4）扩充及删减非常麻烦5）增加故障的可能性由以上原因可知，一套完善的综合布线管理系统是至关重要和必不可少的。 建筑内必须具有有效的布线管理方式，提高管理效率及成本，增加整个系统的 可靠性2.3综合布线系统的管理现代化的智能建筑都离不开相关的综合布线解决方案。当前的弱电设计都在 尽量采用结构化综合布线系统，但是

16、，现在综合布线解决方案中的侧重点仍然是 在前期，更多的考虑是如何设计和实施综合布线系统，但是随着时间的推移，弱 电系统存在的大量问题就会逐渐的演变到对系统的维护。因此通过对大量布线解 决方案的研究，发现布线解决方案的内容不仅仅是要提供前期的平台如何搭建， 而更多的要关注后期弱电系统如何维护，这有这两方面都考虑了，这才能够形成 完整的综合布线解决方案。在考察一个综合布线解决方案时，不仅要关心该解决方案采用什么样的技 术、方案是否可实施、方案的材料成本等因素，重点还要考察方案的可扩展性和 可维护性。首先，系统的可扩展性体现在我们做设计方案的时候要考虑到不同用户需求 的多样化和同一用户不同时期不同阶

17、段的变化，能否通过简单的变化实时的满足 用户需求，要达到这个目的，那么我们在设计方案的时候就要考虑更多的问题。 由于工程技术人员面对的用户很多是非专业的人员，因此这些问题就需要我们在 做方案的时候根据经验帮助用户提出相关问题，当然再好的设计方案也不可能解 决所有问题，因此方案中对于系统的可维护性的解决办法对于用户就非常重要 了。其次，系统的可维护性体现在设计方案中一旦某些环节变更或发生故障时， 维护人员是否可以快速定位原因，在最短的时间内解决系统问题。在这个环节中， 系统资料就尤为重要。但是，由于系统实施和系统维护人员在绝大部分情况下都 是不相同的，而且随着时间推移，维护人员也会发生变化，那么

18、系统资料在这种 情况下就尤为重要。尤其是综合布线系统一旦实施，经常会使用若干年，那么系 统当前运行状况和技术资料都会变得陈旧或遗失，这些都需要我们在设计弱电解 决方案时要考虑。但是由于目前用户仍未重视综合布线系统的维护，因此作为综合布线系统的 管理仍以人工为主，管理过程不规范，而且相关的系统资源管理分散，无法做到 有机结合、统一管理。特别是大量线缆、设备等的维护资料、数据均以表格或图 纸的方式分散在不同部门和个人手中，缺乏有效、一致的维护管理。对于机房中 的交换设备、连接路由以及终端设备的管理也不尽完善，设备的变更、移位，人 员位置的变动，跳线的变更，作为一个管理人员根本无法掌握日益庞大的网络

19、信 息。因此，我们的维护人员希望实现更规范化的维护，如下图所示：实际项目的维护需求w k诲j在这个方案中，我们可以看到，一旦系统发生故障，系统管理人员迅速查询 相关资料，定位故障产生原因，并给维护人员下发通知，维护人员可以查阅通知 相关信息，快速实施维护。要满足上述解决方案，我们可以采用软件实现图形化 管理，这是目前一个比较理想的解决方案，它可以针对当前机房及综合布线资源 管理的实际需求，进行统一的、集中的、规范化管理。由于软件是以数据库为基础，对于系统信息可以完整的保留，而且软件对综 合布线及机房的物理资源及物理连接关系进行科学合理的管理，实现对数字信号 传输网络的组织和优化，为管理者提供数

20、据和图表，实现对局内机房设备，光缆、 电缆线路设备和主干配线的管理。要为有关部门提供准确的设备信息，可以为线 路规划提供辅助决策、为设计施工提供依据，同时可以为线路维护部门提供帮助， 缩短查找布线链路的时间，提高综合布线系统管理效率，降低用户维护成本。3、案例：某行政机关办公建筑综合布线智能管理系统设计案例3.1项目概况及工程目标1）项目概况本案例为某行政机关提供布线系统智能管理解决方案，实施范围为办公建筑 及数据中心，该系统将为该机关办公大楼提供业务信息网的实时智能管理。2）工程目标配置一套先进、完善的布线管理系统，使布线系统建设实现达到设备配置灵 活、易于管理、维护、扩充等智能管理功能的工

21、程目标。3.2.系统的设计原则及技术措施在全面分析和充分理解用户对办公建筑的建设要求基础上，确定方案设计的 若干原则：1）综合性由于某数据中心存在着许多不同的应用，所以建成后的系统能支持各种数字、数 据通信、多媒体技术以及信息化管理功能。2）开放性为了尽可能满足存在的不同产品的应用，除了对布线系统的接口类型具有广 泛适应性的要求外，同时需对系统众多厂家产品兼容性和互操作性要求，系统所 采用的各种连接器、转换器和适配器配合各类网络产品以及语音、数据、图像方 面的外设等均确保了整个系统的开放性。3）先进性和灵活性系统采用星型拓扑结构布线，确保系统设计结构的灵活和先进；采用的电子 配线架技术,实现对

22、整套系统的实时管理，确保整个系统设计技术上的前瞻性； 系统的产品符合任何厂家不同电脑系统及电话交换机的应用；完全符合将来网络 的发展要求;配线间内所选则的接插件均采用模块化结构，可以实现灵活的改变， 并符合各种话音及数据、控制信号的应用要求。4）可管理性系统内所有的接插件均用积木式的标准件，以确保管理和扩展的简易化。业 务信息网所有水平系统配线架均采用电子配线架，提高了系统的可管理性，结合 在所有设备上提供的完整的端到端的标识，从而有效地降低了维护成本和工作 量.5）扩展性由于系统采用了模块化产品，使系统具有显著的可扩展性，能适应用户需要 对系统作调整和扩展。6）经济性在选材上充分选用高品质材

23、料以确保系统具有高可靠性和低故障率，将运行 与维护费用减至最低限度。同时充分考虑临时点和永久点的配置区别。为适应网络技术的持续发展，有效地保护业主的投资，避免因应用需求的提升而 造成布线系统无法满足需求的局面。7）可靠性用户系统对使用环境（温度-20（+50）C，相对湿度35%（95%）具有良好的 适应性，并确保具有极低的故障率。在设计中充分考虑到系统的长期可靠性，添入了使线缆不会对模块产生拉力的线 缆管理器和不会对RJ45头产生拉力的跳线管理器，努力提高系统可靠性和安全 性，同时对系统的主十考虑了冗余和备份，确保为网络系统提供一个可靠的基础 平台。8）合理性本系统在设计注重系统整体的合理性和

24、实用性，使布线系统能够在最经济的 方式下，达到构建高速信息通道的要求，坚持以人为本的设计思想，采用先进技 术，将布线系统融合到建筑中从而减少对环境的影响。3.2系统的结构状况该机关办公业务信息网的综合布线系统，能为大楼提供高性能的数据通信平 台，支持数据、图文、图像等多媒体业务，满足数字信号传输的需要，并能适应 今后不断发展的计算机网络需求，可实现资源共享、综合信息数据库管理、电子 邮件、个人数据库、报表处理、财务管理、电话会议、电视会议等，在各数据信 息点上能够连接计算机、打印机、传真机等设备，系统具备开放性、灵活性和可 扩展性。布线系统作为智能系统的基础，在设计规划上必须考虑全局，整体规划

25、。 在新建的数据中心主楼综合布线系统设计规划时充分考虑了对附属楼配套用房 的预留，具备可扩展、可升级的能力。因此，针对数据中心进行智能管理系统设计，可以满足业务信息网对于信息 安全及管理维护的需要。本项目中所采用的智能管理系统，是由软件和硬件组成。 位于七层网络结构中的物理层，为该数据中心结构化布线系统起到方便管理、随 时监控的作用，为日常的维护和管理以及在系统发生故障时在最短的时间内排除 故障点起到关键的作用。3.3系统的智能管理功能基于该行政机关办公建筑中业务信息网布线系统中部分网络基础链路安全的 重要性，网络链路上任何故障点都要求能够及时发现和快速定位，网络链路上任 何变动都会自动记录以

26、便备查，而且还可以通过互联网远程管理和监测，这些通 过常规布线系统均无法实现。考虑到业务信息网信息点数量众多，采用手工跳线，手工记录标签的管理系 统具有极大的局限性。特别对于信息点数量多，人员变动、更换比较频繁的区域， 采用常规的管理技术会给系统的正常运行带来很大的损失。在本次工程中所选用 的智能管理系统对信息点跳、接线变更均可以通过电脑数据库的修改而实现，是 对布线管理技术的提升。系统的智能管理功能：1）管理平台支持CAD图形格式，可以用图形化界面直观的显示网络端口信息 并进行管理。对于线路异常能自动识别并且报警；2）管理系统能直接定位工作区终端设备及交换机端口位置，能够检测所有的网 络设备

27、连接，图形显示，并支持实时更新，可以记录并确认联网电脑的IP和MAC 地址，并且对于设备的更改能实时扫描更新。能够对布线系统的设备、链路、端 口信息进行查询，包含文本和图形信息，并且有统计功能；3）完善的日志管理功能，能调用历史记录，能查询线路，设备的调整；4）网络管理员可以在服务器端制定并发出工作计划，现场操作人员根据电子工 作单可以独立完成配线工作，工作完成以后系统可以自动更新网络连接状况并生 成日志；5）自动检测所有的从工作站到配线架的布线连接变化（包括铜缆和光缆），然 后检查连接到网罗设备的情况，在数据库中自动修正相关的文档。网罗管理员能 够在客户端工作站上直接实时看到布线的连接状态。

28、在发生任连接改变时，客户 端工作站上将立即出现警告信息，这样，可以让网络管理员区别是有计划的更改 还是其它故障的原因；6）图形化界面，用户能够观察到整个布线端到端的链路情况；7）提供不同的报表，例如网络设备资产报表，详细清单报表，网络流量和使用 率报表等。使管理者更加容易的管理网络资源。3.4系统的技术特点1）系统的标签记录和更改可实时更新，而无需人工介入，并具有统计功能；2）配线架面板指示系统能够精准地帮助现场操作人员快速定位跳线位置，大大 减轻现场操作人员操作难度，可实现100%避免人工差错，节省人力，节省时间， 提高工作效率；3）记录保存更加完整、及时（数据库记录、保存）；4）由于人员变

29、更而造成的跳线更改的响应速度更快，更加精确；5）保持系统的整洁美观（不需要更改物理的跳线，只需要对数据库操作，不影 响原有的系统结构）；6）系统可以于AUTO-CAD相结合，以图形化的界面对信息点进行管理，方便 对出现故障定位。3.5系统的新技术应用及技术原理1）新技术应用该项目的数据中心业务信息网布线系统中，在各楼层配线间均采用电子配线 架和扫描仪相连的方式，搜索各个信息点的状态信息，并将所得信息通过485 总线形式传到与扫描仪相连的中央控制器，联入大楼的网络中，能随时监控布线 系统的运行状态。2）技术原理系统的电子配线架产品采用最新控制技术，实现了对布线系统进行实时监 控，对MAC地址的查

30、询，随时记录网络结构的变化，并以图形形式显示链路状 态等一系列功能。该技术可以在数据库中识别网络设备和房间中的设备连接情 况。通过设置一天中不同的扫描时间，扫描次数，网络管理员可以及时发现所有 被连接到网络的网络装置、追踪装置的实际信道元件，而且连接它们在数据库 中、找出装置的位置，而且更新数据库。该技术的二个主要元件及工作状况：LAN MapperLAN Mapper元件是负责发现跟踪在网络上所有装置MAC地址、IP地址、HOST 类型、服务类型等的状态。在每次时间运行LAN Mapper时的几个步骤程序： 步骤1:使用呼叫经理（Call Manager），找出所有IP电话的位置； 步骤2:找出所有路由器，建立网络拓扑结构（找出所有的子网路）；步骤3:通过每个子网路的路由器的ARP table,找出每个装置的MAC和IP 地址通过DNS或WINS table,找出主机的Host名称（如果装置是SNMP代理， 装置的服务类型将会被显示）。LAN ServerL