智能建筑管理服務系統技術發展研究

陳中根 馮 陽

(國家開發銀行股份有限公司陜西省分行，陜西西安 710075)

0 引言

對于建筑行業而言，智能建筑是一個相對較新的概念。隨著城市網絡化、全球信息化的不斷加速，智能建筑一定程度上承載了城市信息網絡的節點作用。但是，一棟建筑物一旦建成并投入使用，就必然面臨著經營和管理的問題，因此，智能建筑管理系統的發展對于智能建筑的發展，乃至城市信息化的發展而言，都是一個至關重要的因素。

管理信息系統發展的一個主要目標是實現系統集成，這不僅體現在管理領域，甚至帶來工業控制、先進制造、設備工程等各個方面的進步和發展。而智能建筑管理系統集成將會給城市管理者、物業管理公司、設備管理人員帶來更為便利的管理，并且為其在做出決策時提供更為全面的信息[1]。

1 智能建筑管理服務系統概念

談到智能建筑，雖然目前在國內外對其尚未有統一的定義，但隨著全球信息化程度的不斷加強，不同的國家和地區都針對自身發展特點有了明確的規定，比如我國智能建筑設計標準GB/T 50314-2000就明確提出，智能建筑即“以建筑為平臺，兼備建筑設備、辦公自動化及通信網絡系統，集結構、系統、服務、管理及它們之間的最優化組合，可向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環境”。

隨著人們對智能建筑研究的深入，對智能建筑管理服務系統的研究也在逐漸的深入和擴展。所謂智能建筑管理服務系統(簡稱IBMS)，就是指通過計算機網絡和控制網絡技術，把構成智能建筑的各主要子系統(其中包括建筑自動化系統、辦公自動化系統、通訊與網絡系統等等)中的各個分離的設備、功能和信息等，以建筑智能管理為目標進行的廣義的系統集成，從而達到信息共享、管理高效的目標，實現智能建筑舒適、便捷、高效、安全、節能的效果。

2 智能建筑管理服務系統國內外發展現狀

智能建筑最初出現于20世紀80年代的美國，經歷了二十多年的理論研究和工程實踐，其功能不斷發展和完善，實現技術也在不斷成熟和更新。在不同的歷史時期、不同的國家和地區，都為建筑行業的發展提供了更為先進的技術手段和研究方法，這也使得智能建筑在不同的階段發展了不同的研究方向和系統構成。

最初對智能建筑研究的重點是語音通訊系統，隨著時代的發展和自控技術的進步，對智能建筑研究的重點逐漸轉移到建筑節能及建筑運行管理優化的研究上。而到了當代，工程技術日新月異，科技發展達到了一個新的階段，而對于智能建筑管理服務系統的研究則成為了新的研究重點。

從目前來看，對智能建筑管理服務系統的研究在地域上依然有著一定差異，在北美地區主要是以BA系統為核心的建筑自動化系統研究(BMS);日本的主流是以BA系統為核心的建筑物自動化與管理系統研究(BAMS)，近年來發展為專用的設備管理系統(FMS);東南亞則推行智能樓宇管理系統BMS及一體化智能建筑管理系統 IBMS[2]。

中國智能建筑的發展始于20世紀90年代，相對于西方國家而言起步較晚，但智能建筑發展的步伐卻相當迅速，1999年，由建設部頒布了《建筑智能化系統工程設計管理暫行規定》[3]，這也是我國建設行政主管部門發布的第一個有關智能建筑的管理規定，這一規定的出臺，對于我國智能建筑的規范化發展有著非常重要的意義。

《規定》明確指出，建筑智能化系統工程，是指新建或已建成的建筑群中增加通信網絡、辦公自動化、建筑設備自動化等功能，以及這些系統的集成化管理。同時，《規定》還明確了對建筑智能化的設計、管理、認證、評估等負責的各級主管部門的權責，即由“國務院建設行政主管部門統一管理全國建筑智能化系統工程的設計工作:設計工作必須由具有甲級設計資格或專項設計資格的設計機構承擔，并對工程總體負責，對系統集成商應按專項工程設計管理的要求進行資格認證和市場管理;工程投入運行一年后，由建設行政主管部門組織評估”。

3 我國智能建筑管理服務系統體系結構及其關鍵技術

智能建筑一旦建成并投入運營，其各項服務功能的實現必須由分布在建筑不同位置的各類建筑自控設備來完成，這些設備系統的有效組織和協調運行的實現，必須依賴于完備的建筑管理服務系統，包括建筑自動化系統(BMS)、辦公自動化系統(OAS)和通信與網絡系統(CNS)及其全部的子系統。而這些系統間的交流與合作，依賴的是建筑自控網絡數據通信協議，也就是說，智能建筑各系統必須在建筑自控網絡數據通信協議這一“交流和協作的行為準則”的規范下，才能實現交流與合作，實現建筑的高效流暢運行，同時有效的監測和應對各類突發事件。

隨著現代信息技術的突飛猛進，不同體系結構的建筑自控網絡數據通信協議標準層出不窮，經過了智能建筑這20多年的發展與淘汰，現在行業當中主流的數據通信開放標準只留下了兩個，即BACnet標準和LonWorks標準。這兩個標準均出現于20世紀90年代，是面向現場的總線型標準，而BACnet標準已成為 ISO標準(ISO 16484-5)，是唯一的建筑自控網絡數據通信協議的國際標準。

3.1 BACnet技術

BACnet(A Data Communication Protocol For Building Automation and Control Network)是美國暖通空調工程師協會(ASHRAE)制定的建筑自控網絡數據通信協議[4]，它不屬于以營利為目的的商業公司，沒有任何技術和商業秘密，沒有使用授權問題。

BACnet對象模型和間接互操作模式是 BACnet標準實現互操作功能的理論基礎，這個理論使BACnet互操作功能易于擴展，從而使BACnet標準的應用領域不斷延伸和廣泛。作為一種開放性協議，BACnet支持多種通信方式和協議。采用BACnet協議標準，可以在控制層采用多種現場控制總線技術以實現控制層對實時性的要求，同時能有效降低工程成本。在管理層，由于BACnet支持以太網傳輸技術，使得控制網很容易就能與計算機信息網通過網絡設備進行連接。此外，BACnet充分利用現有成熟的網絡技術，在底層兼容五種網絡結構，降低了開發成本，同時也利于系統集成。

BACnet標準的開放性，是為了將來自不同廠商的建筑自控設備進行互連和互操作，從而擺脫專有標準的束縛和壟斷。為了實現這個目標，BACnet標準在參照OSI-RM模型的基礎上，根據“分層原理”，在通信效率最大化的原則下采用了“精簡”體系結構。這種精簡的體系結構與其他完整體系結構相比，在協議棧的處理上開銷更小，效率更高。

也正是由于BACnet這些先進的技術特點及其完全開放的形式，最終使其成為樓宇自動化系統中唯一的國際標準。該標準從出現之初發展至今，其應用已經不僅僅在于HVAC＆R系統，而是廣泛的應用于照明、消防、安全和防范等建筑自控系統中，并正在向其他自控領域滲透。

3.2 異構數據庫技術

所謂異構數據庫集成，指的是利用現有的數據庫資源，通過網絡的方式向使用者提供分布式數據庫的訪問環境，從而使得用戶可以透明地訪問不同廠家生產的數據庫管理系統。在智能建筑系統集成中，分布式的異構子系統數據庫是非常重要的信息資源，如何將遺留的子系統數據庫集成，是解決建筑系統集成的關鍵。

對于由不同廠商開發的各子系統而言，不同的控制、管理的對象和方法，以及不同的后臺數據庫、獨立的數據源，使得其形成了一個個不同的分布式的異構數據庫環境。智能建筑系統集成的目標之一就是讓建筑各子系統協同工作、信息互聯、咨詢共享，而各子系統數據庫的異構性為這一目標的實現帶來了很大的困難，因此，需要組成一個異構數據庫管理系統，從而統一管理所屬各個子系統[5]。

一般來說，異構數據庫管理系統集成的關鍵在于如何解決不同子系統、不同數據庫之間的數據通訊問題，以及各個獨立數據源的集成問題。

如何解決以上兩個問題，需要從幾個方面進行考慮:

首先，通過轉換和標準化實現異構數據庫集成方案，實現數據模型轉換、分布式事務處理以及模型轉換和集成;

其次，通過選取適宜的技術語言，完成集成系統中通信機制的設計，明確數據的傳輸方式和傳輸格式;

第三，通過構建應用服務平臺，實現對各數據庫結點的透明訪問。

最終，實現異構數據庫的集成目標，即在盡可能少地影響本地自治性的基礎上，對地理上分布的多個異質數據庫構造具有用戶所需要的透明性的全局數據庫，以支持對各種數據庫的全局應用和各異質數據庫之間的信息交換和共享。

3.3 智能主體技術

智能建筑管理服務體系是將整個建筑體系看作一個智能環境，管理系統是智能環境的中樞神經，通過各個子系統對外界環境的變化進行感知，包括自然環境條件的變化、室內人員和設備活動的變化、系統設備的變化等，從而對這些變化做出反饋，調節各系統工作狀態，最終為建筑使用者提供安全、舒適、便捷的工作和生活環境。

智能主體技術是一種處于一定環境下的計算機系統，它能在該種環境下靈活地、自由自主地活動。智能主體技術為智能建筑管理系統提供了一種新的計算方法和求解方式，這也將是下一代復雜的、分布的工程系統的模型。它放松了對集中式、規劃和順序控制的限制，相應的提供了分散控制、應急和并行處理。在實際的應用中，可能還要具有自適應性、個性、社會性和實時性等等特點。

4 智能建筑管理服務系統發展展望

近20年里，隨著智能建筑的發展，智能建筑管理服務系統隨之快速發展。但截至目前，不論國內還是國外，對于智能建筑管理均沒有明確的定義和統一完善的標準，這一方面表明了建筑管理系統發展的快速，另一方面也說明，在智能建筑管理相關研究上，依然有著大量的工作要做。因此，可以相信，智能建筑管理服務系統會在今后得到更大的發展，逐步實現建筑管理的真正智能化，甚至于無人化的管理。而隨著現代科技的發展，高層建筑的大型化，多功能化和服務項目的不斷增多，智能建筑管理系統也將向著控制更為智能化、管理更為簡單化的方向發展。

[1] 徐興亞.智能樓宇管理信息系統集成技術的研究及應用[D].武漢:武漢大學，2004.

[2] 劉崇明.智能樓宇管理系統設計與實現[D].武漢:華中科技大學，2007.

[3] 建設部，建筑智能化系統工程設計管理暫行規定[S].

[4] 涂 樸，柳 妮.BACnet網絡安全機制研究[J].福建電腦，2011(7):89-92.

[5] 周 敏.基于多Agent和XML的異構數據庫集成研究和應用[D].廣州:廣東工業大學，2007.