論建筑智能化管理系統(tǒng)的分布化、綜合化和動(dòng)態(tài)化

摘 要 在闡明智能化建筑基本問題的基礎(chǔ)上，從戰(zhàn)略的高度提出建筑智能化管理系統(tǒng)的分布化、綜合化和動(dòng)態(tài)化的觀點(diǎn)；在分析智能大廈的實(shí)施基礎(chǔ)上，提出工程設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)需要前期仿真的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 分布式系統(tǒng) 綜合化 動(dòng)態(tài)化 前期仿真

1引言

智能建筑的基本問題實(shí)質(zhì)上是信息、資源和任務(wù)的綜合共享與全局一體化的綜合管理。它實(shí)現(xiàn)的核心是系統(tǒng)集成，也就是說通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)綜合共享，提高服務(wù)質(zhì)量和工作效率，達(dá)到多快、好省和高效的目的。然而，隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的日益發(fā)展和受人們對經(jīng)濟(jì)日益國際化趨勢的認(rèn)同，智能建筑必將呈現(xiàn)出新的態(tài)勢，這種態(tài)勢體現(xiàn)在進(jìn)行系統(tǒng)集成的同時(shí)，考慮建筑物的異構(gòu)性、分布性、動(dòng)態(tài)性和碎片性等因素的影響下，應(yīng)充分體現(xiàn)系統(tǒng)的分布化、綜合化、動(dòng)態(tài)化和智能化，這是建筑智能化進(jìn)程中一個(gè)必須重視的戰(zhàn)略性問題。另外，任何工程對方案的考核是至關(guān)重要的，就智能大廈而言，對方案的考核是一個(gè)不容忽視的問題，所以對設(shè)計(jì)方案的前期仿真很有必要。

2一體集成的分布化

智能大廈的系統(tǒng)一體化集成實(shí)質(zhì)上是建立在系統(tǒng)集成、功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成和軟件界面集成的多種集成的基礎(chǔ)上的一門高新技術(shù)。智能一體化集成化的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理。傳統(tǒng)的集成式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)元素日益復(fù)雜的樓宇智能化要求，需要引入分布式管理方法。

分布式管理就是將管理的功能合理地分布于多個(gè)管理實(shí)體，以便有效、及時(shí)地對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)視、約束和控制，提高響應(yīng)效率和擴(kuò)展功能，更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理目標(biāo)。一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以根據(jù)管理的需要，按照地域、功能子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等定義相對獨(dú)立的管理域并選定其管理者；各管理域通過管理者的交互實(shí)現(xiàn)全局管理目標(biāo)。管理者之間的交互有兩種結(jié)構(gòu)：層次的和全分布的。層次結(jié)構(gòu)是通過上層管理者與下層管理者的交互來完成各管理域的管理者之間的協(xié)調(diào)。全分布式結(jié)構(gòu)是一種對等結(jié)構(gòu)，采用該方式的管理者之間能直接對等通信。一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，管理的分布化的過程就是將管理應(yīng)用功能由集中式客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）模式轉(zhuǎn)移到分布式計(jì)算平臺(tái)的過程。分布式計(jì)算平臺(tái)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)資源的透明互操作和協(xié)同計(jì)算。

當(dāng)前支持分布式計(jì)算主要有兩類環(huán)境：基于過程的分布式計(jì)算和面向?qū)ο蟮姆植际接?jì)算。目前的主流是后一類。如基于CORBA（Common Object Request Broker Architecture，公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)）和Java的計(jì)算，它們采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，提供對象式的應(yīng)用編程接口，主要是針對重用和異構(gòu)環(huán)境下的操作問題，這對相對龐大和復(fù)雜的智能大廈系統(tǒng)是非常適用的，目前CORBA技術(shù)已引起業(yè)界的關(guān)注和重視。CORBA是一個(gè)開放式跨平臺(tái)的、語言獨(dú)立的分布式標(biāo)準(zhǔn)，它引入代理的概念屏蔽了下層的網(wǎng)絡(luò)傳輸，利用面向?qū)ο蟾拍睿瑢?shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用軟件的可重用性和可擴(kuò)展性，既大大簡化了分布式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)，又便于異構(gòu)環(huán)境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的優(yōu)點(diǎn)。目前遵從CORBA規(guī)范的產(chǎn)品主要有Inprise公司的VisiBroker，IONA公司的Orbix，Digital公司的ObjectBroker，IBM公司的Component Broker等，將基于面向?qū)ο蟮姆植际接?jì)算技術(shù)引入智能建筑是順應(yīng)技術(shù)潮流的，同時(shí)它應(yīng)是甲乙類智能建筑的技術(shù)要求。

另外，分布式管理系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)大廈的智能化，不僅能實(shí)現(xiàn)管理的并行性和分布性，而且具有對管理活動(dòng)的全過程進(jìn)行多目標(biāo)、多因素、多階段、多層次的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)和全局優(yōu)化。

3一體集成的綜合化

網(wǎng)絡(luò)是建筑物智能化的基礎(chǔ)，系統(tǒng)一體化是以網(wǎng)絡(luò)為支撐的，網(wǎng)絡(luò)信息來源于不同實(shí)體，隨著智能建筑的不斷深化，被管理的對象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有：被管理的對象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有：被管理的數(shù)量、對象的種類、組織的異構(gòu)性、物理分布、參與組織的單元的數(shù)量、服務(wù)綜合的程度等，這時(shí)，由傳統(tǒng)的相對單一的網(wǎng)絡(luò)管理擴(kuò)展為基于分布化的網(wǎng)絡(luò)綜合管理是環(huán)境的必然要求。

環(huán)境是系統(tǒng)存在、變化、發(fā)展的外部條件；系統(tǒng)與環(huán)境相互作用、相互影響，進(jìn)行信息、能量或物質(zhì)的交換。

綜合管理是指確保系統(tǒng)的所有資源根據(jù)其目的而有效運(yùn)營的所 有手段，它是系統(tǒng)與環(huán)境相統(tǒng)一的產(chǎn)物。有關(guān)綜合管理的平臺(tái)也在不斷涌現(xiàn)和改進(jìn)，如基于事件（event）的驅(qū)動(dòng)輪詢方案，基于CORBA平臺(tái)的方案。

4一體集成的動(dòng)態(tài)性

事物的發(fā)展是m相對穩(wěn)定的，在相對穩(wěn)定的情況下，隨著環(huán)境的需要仍在不斷的發(fā)展和完善。智能建筑系統(tǒng)一體化集成的動(dòng)態(tài)性是基于分布式的管理系統(tǒng)，也只有分布式的管理系統(tǒng)才能更好地實(shí)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)化。

動(dòng)態(tài)化有兩個(gè)含義：其一是故障的檢測與動(dòng)態(tài)重組恢復(fù)；其二是系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。分布式系統(tǒng)具有故障診斷軟件包，采用互查技術(shù)來檢測系統(tǒng)發(fā)生故障的部位，并進(jìn)行處理，動(dòng)態(tài)地分配或重組系統(tǒng)，使系統(tǒng)工作于可靠狀態(tài)。分布式系統(tǒng)采用并行處理技術(shù)，可滿足智能大廈分階段建筑使用的要求，邊組織，邊開通，從而減少了一次性開通的難度和避免了一次性投資的方式。另外分布式系統(tǒng)的硬件和軟件都是模塊化的，模塊的連接嵌入比較方便，能夠很好地配合日益擴(kuò)大的系統(tǒng)需求，便于提高和完善系統(tǒng)的性能，保障了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)先進(jìn)性。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)化要求使用動(dòng)態(tài)的管理策略，由于Java和CORBA的迅速發(fā)展，動(dòng)態(tài)管理技術(shù)也在日趨成熟。

5前期仿真

智能大廈的建設(shè)除了要達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，即提供安全、舒適、快捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，建立先進(jìn)、科學(xué)的綜合管理機(jī)制，節(jié)省能源和降低成本，還要達(dá)到系統(tǒng)的優(yōu)化配置以減少投資。這就需要在工程實(shí)施前對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求和功能進(jìn)行考核，以便查漏補(bǔ)缺和修正。另外，因?yàn)橹悄艽髲B的網(wǎng)絡(luò)集成不同于研究試驗(yàn)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性、開放性等要素對大廈的智能化管理和提高運(yùn)行效率具有十分重要的意義，所以，對智能大廈的前期仿真就顯得不僅十分必要而且十分重要。

由美國的Cleve和Moler博士在1980年前后創(chuàng)立的、正在蓬勃發(fā)展的Matlab為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真提供了良好的環(huán)境[6]。Matlab的家族成員之一的Simulink為系統(tǒng)的仿真更是提供了極大的方便，綜合其它軟件的使用可以使該軟件在智能建筑的CAD中發(fā)揮更大的作用；此軟件也能為其它軟件提供良好的接口，便于SynchroHome等智能化集成系統(tǒng)軟件的調(diào)用。該軟件有兩個(gè)明顯的功能；連接與仿真。首先利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的系統(tǒng)模型。然后利用軟件提供的功能對系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真，在系統(tǒng)的任何節(jié)點(diǎn)上可以輸出波形，從而更好地監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程，并實(shí)時(shí)地對系統(tǒng)模型進(jìn)行修改以達(dá)到預(yù)期目的。這種思想和方法適合于智能大廈一體化集成的仿真與分析，相信基于Simulink的仿真技術(shù)必將在智能建筑的CAD中打開一個(gè)嶄新的局面。

6結(jié)論

通過以上分析可見，隨著智能大廈進(jìn)程的不斷加快和深化，隨著“數(shù)字城市”和“數(shù)字地球”研究的不斷深入，智能大廈系統(tǒng)集成的主要趨勢將是分布化、綜合化、動(dòng)態(tài)化，它們之間的關(guān)系是相輔和承和互相促進(jìn)的；同時(shí)由于智能大廈的建設(shè)是一種投資行為，對其進(jìn)行前期仿真是十分必要性。