淺談建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

王春暉，牛振棟

（鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司）

1 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技時(shí)代的到來，智能建筑行業(yè)逐漸興起，同時(shí)社會(huì)對(duì)智能建筑的管理規(guī)則也慢慢變多，原有的對(duì)建筑內(nèi)各子系統(tǒng)（或設(shè)備）的分散管理或?qū)Σ糠肿酉到y(tǒng)（或設(shè)備）的簡(jiǎn)單集成管理已不能滿足智能建筑的管理要求。

2 現(xiàn)代建筑智能化的出現(xiàn)

現(xiàn)代智能化建筑走進(jìn)人們的視野和生活中，智能家居硬件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)軟硬件功能一體化，且主要軟件功能局部的持續(xù)延伸性和性能加強(qiáng)也將是智能化產(chǎn)品未來的發(fā)展趨向。不同于早期的工業(yè)控制系統(tǒng)，隨著軟件信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括云計(jì)算、人工智能、AR、BIM等新一代技術(shù)的涌現(xiàn)，如今利用手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)開門的智能門禁系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于各類建筑中[1]。

3 建筑智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則

建筑智能化應(yīng)用指的是通信自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、消防自動(dòng)化和安保自動(dòng)化，簡(jiǎn)稱5A[2]。

1）成熟性和實(shí)用性

采用被建筑實(shí)踐證明為成熟、耐久和實(shí)用的建筑技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，最大限度地可以滿足現(xiàn)代建筑多功能化的服務(wù)及將來建筑業(yè)務(wù)快速發(fā)展的實(shí)際需要。

2）先進(jìn)性

智能化信息系統(tǒng)主要應(yīng)用的是在滿足系統(tǒng)可靠性和技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)的前提下，最先進(jìn)的信息系統(tǒng)，特別是要符合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)最新發(fā)展技術(shù)潮流并且應(yīng)用成熟的信息系統(tǒng)。充分考慮現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和當(dāng)前國(guó)際上我國(guó)科技信息技術(shù)飛速發(fā)展的趨勢(shì)，在技術(shù)上要有一定的前瞻性，采用適合國(guó)際或國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信的先進(jìn)信息技術(shù)，從而有效適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)和信息技術(shù)的高效發(fā)展。

3）經(jīng)濟(jì)性

在保證實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品先進(jìn)性和產(chǎn)品可靠性的前提下，達(dá)到較高的產(chǎn)品性能比和價(jià)格比以及綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化。智能化系統(tǒng)想要達(dá)到較高系統(tǒng)性能硬件價(jià)格和配比，要在各類基礎(chǔ)系統(tǒng)和設(shè)施條件下，整個(gè)系統(tǒng)性能價(jià)格、設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)費(fèi)用、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集成所有必需的基礎(chǔ)軟件和系統(tǒng)硬件以及開發(fā)者的費(fèi)用等各個(gè)方面都能達(dá)到最優(yōu)。

4）標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化

根據(jù)當(dāng)前推進(jìn)智能化信息電子系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)總體化和技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略目標(biāo)任務(wù)要求，各類信息電子系統(tǒng)必須基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，代表當(dāng)今新一代信息電子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

4 建筑智能化系統(tǒng)集成的具體應(yīng)用

例如，鄭州某項(xiàng)目是一座現(xiàn)代化的智能建筑，建筑內(nèi)將設(shè)置樓宇自控系統(tǒng)（BAS）、消防控制系統(tǒng)（FAS）、綜合布線系 統(tǒng)（PDS）、辦 公 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng)（LAN、WAN）、保安監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、門禁及一卡通收費(fèi)系統(tǒng)和車庫(kù)管理子系統(tǒng)等。為了實(shí)現(xiàn)弱電系統(tǒng)的集成，建立中央智能系統(tǒng)（BMS）是十分必要的，它可以通過節(jié)能等方式實(shí)現(xiàn)信息的綜合處理、協(xié)調(diào)控制，提高管理水平，提高整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)整體集成采用一次規(guī)劃、分步實(shí)施的原則。在中央集成平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、安全防控系統(tǒng)和門禁安全系統(tǒng)的集中監(jiān)控、協(xié)調(diào)控制和管理協(xié)調(diào)功能。管理功能不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述所有系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析和上報(bào)，還提供了物業(yè)管理功能。同時(shí)，中央集成管理系統(tǒng)建立開放的平臺(tái)，留有標(biāo)準(zhǔn)接口，可以確保在使用時(shí)便于實(shí)現(xiàn)與辦公自動(dòng)化、通訊自動(dòng)化的集成工作[3]。

為了開發(fā)智能建筑系統(tǒng)，必須利用高效的開放式集成系統(tǒng)和技術(shù)，將弱電系統(tǒng)集成到樓宇管理系統(tǒng)中。智能系統(tǒng)集成的局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)以太網(wǎng)通用體系結(jié)構(gòu)。智能管理系統(tǒng)以BMS為中心，通過網(wǎng)絡(luò)接口通信協(xié)議，采用DDE、OPC、SQL/ODBC等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)樓宇自動(dòng)控制、消防安全報(bào)警、門禁、一卡通設(shè)置、紅外防盜安全報(bào)警和閉路電視監(jiān)控，并提供與通信自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)未來的高效集成作用。系統(tǒng)集成的功能不但包括信息數(shù)據(jù)的集成，還包括系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)，極大提升了管理的匹配性和靈活性。智能系統(tǒng)中心服務(wù)器的高性能服務(wù)器，建立了中心信息資源數(shù)據(jù)庫(kù)，將弱電子系統(tǒng)信息動(dòng)態(tài)傳輸給BMS，并將各子系統(tǒng)的資源信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。BMS可以管理所有弱電系統(tǒng)的工作狀態(tài)，采集故障安全報(bào)警措施，并對(duì)所有系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析和控制[4]。

建筑智能化系統(tǒng)可以將智能化信息集中起來和管理資源共享，其中一項(xiàng)強(qiáng)大的功能是可以將建筑內(nèi)的所有弱電子系統(tǒng)的集成信息進(jìn)行整合管理，發(fā)送到MBMS資源管理信息處理中心，并且建立統(tǒng)一的開放式信息數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣可以有效推進(jìn)各個(gè)系統(tǒng)之間的運(yùn)行和交互。對(duì)于建筑智能化系統(tǒng)來說，各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和信息資源都可以輕易找到，并進(jìn)行與其他子系統(tǒng)的相應(yīng)集成工作、聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。建筑智能化系統(tǒng)集成能夠精確了解所有電腦和子系統(tǒng)發(fā)生的不良情況，便于及時(shí)向管理者報(bào)告和及時(shí)維修處理，同時(shí)可以降低成本，尤其是一些不必要的管理開銷。例如，不同崗位的管理工作人員的位置協(xié)調(diào)，各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息資料交流和交互[5]。

5 建筑智能化的作用

5.1 與消防安全報(bào)警系統(tǒng)的集成

消防安全系統(tǒng)不同于其他系統(tǒng)，消防安全報(bào)警系統(tǒng)具有完善的消防聯(lián)動(dòng)接口。如向電動(dòng)防火門、電梯系統(tǒng)、消防噴淋系統(tǒng)、防排煙設(shè)備、應(yīng)急廣播系統(tǒng)等發(fā)送聯(lián)動(dòng)安全信號(hào)，消防管理部門在每次工程驗(yàn)收時(shí)，通常根據(jù)設(shè)計(jì)要求配置一套較為完善的消防管理控制系統(tǒng)設(shè)備，且沒有要求其他消防系統(tǒng)不能直接集成影響涉及整個(gè)消防系統(tǒng)的正常工作運(yùn)行，因此，消防系統(tǒng)的功能集成整體設(shè)計(jì)方案在對(duì)消防自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)上仍然是“只監(jiān)不控”，完全符合消防技術(shù)規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。同時(shí)，又可以使得長(zhǎng)安大廈一樓中央消防管理控制指揮中心人員能夠?qū)τ诂F(xiàn)場(chǎng)火警發(fā)生情況了如指掌。這樣就有利于實(shí)現(xiàn)整體的消防安全報(bào)警系統(tǒng)的功能集成工作。通過以上軟件的鏈路相互連接，可以實(shí)現(xiàn)以下多種功能。

①提供溫度傳感器、手動(dòng)報(bào)警、碎玻璃報(bào)警的位置和狀態(tài)；

②提供消防設(shè)備運(yùn)行的報(bào)警信息和火災(zāi)報(bào)警狀態(tài)；

③信息可以在智能系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)顯示；

④提供各種情況的火災(zāi)安全報(bào)警數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、分類及編制表；

⑤在消防報(bào)警，CCTV連鎖系統(tǒng)最近的攝像頭轉(zhuǎn)向相應(yīng)的位置；

⑥當(dāng)消防報(bào)警時(shí)，聯(lián)動(dòng)門禁系統(tǒng)開啟相應(yīng)通道；

⑦安全系統(tǒng)與之相互作用。

5.2 與安全監(jiān)控系統(tǒng)的通信

安全系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP／IP協(xié)議）提供通信。由于訪問控制和數(shù)據(jù)庫(kù)非常重要，制造商提供的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)能支持ODBC開放數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行集成[6]。

通過以上工作實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）門禁子系統(tǒng)

①提供所有訪問控制的狀態(tài)；

②有選擇地打開每扇門；

③提供管理報(bào)告文件；

④提供人員考勤報(bào)告；

⑤實(shí)時(shí)監(jiān)控非法黑客入侵網(wǎng)站。

2）報(bào)警安全子系統(tǒng)

①提供有關(guān)建筑物安全狀況的信息；

②提供報(bào)警點(diǎn)的位置和狀態(tài)；

③報(bào)警系統(tǒng)的部署和拆除；

④提供各報(bào)警節(jié)點(diǎn)的報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類、制表；

⑤防盜報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，開啟該區(qū)域照明，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)錄像。

3）巡邏運(yùn)行子系統(tǒng)

①提供所有巡邏路線的運(yùn)行狀態(tài)；

②提供有關(guān)巡邏站所有部分的必要信息（早、準(zhǔn)時(shí)、晚、不及時(shí)、錯(cuò)誤）。

4）閉路電視監(jiān)管控制系統(tǒng)

①在閉路電視監(jiān)管控制系統(tǒng)的操作站上，運(yùn)行閉路電視監(jiān)管控制系統(tǒng)開發(fā)的聯(lián)網(wǎng)軟件和系統(tǒng)軟件。當(dāng)樓宇設(shè)施集成管理收到報(bào)警命令后，聯(lián)網(wǎng)軟件將翻譯成CCTV系統(tǒng)識(shí)別的格式，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的聯(lián)動(dòng)。

②防盜報(bào)警探頭配置在安防監(jiān)控系統(tǒng)中。系統(tǒng)集成后，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)可以接收其他系統(tǒng)的報(bào)警信息，控制攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)和視頻切換器的切換。具體系統(tǒng)和信號(hào)聯(lián)動(dòng)應(yīng)根據(jù)智能建筑運(yùn)行的實(shí)際情況確定。

5.3 與樓宇自控系統(tǒng)的集成

它主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)工業(yè)建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)、給水及排水系統(tǒng)、變頻及配電給水系統(tǒng)、輸送泵及排風(fēng)給水系統(tǒng)、照明供熱系統(tǒng)等進(jìn)行節(jié)能監(jiān)測(cè)和維護(hù)管理，還專門負(fù)責(zé)組織完成了建筑節(jié)能、統(tǒng)計(jì)、保養(yǎng)及設(shè)備維修過程管理等多項(xiàng)重要功能。

在智能化系統(tǒng)上具體實(shí)現(xiàn)的功能如下:

①提供主要裝置的啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、故障情況等信息;

②提供主要設(shè)備運(yùn)行時(shí)間累計(jì)和故障累計(jì)，并報(bào)告能源消耗和保養(yǎng)維修；

③提供主傳感器檢測(cè)到的參數(shù)值和超限報(bào)警信息；

④提供能源消耗統(tǒng)計(jì)信息（水、電、冷熱源消耗）；

⑤與消防系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、門禁一卡通系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

6 結(jié)語

總而言之，智能建筑的出現(xiàn)與推廣既是互聯(lián)網(wǎng)和媒體通訊的產(chǎn)物，又是人類社會(huì)進(jìn)步的必然要求。智能建筑作為一種既平安溫馨又節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代建筑，其將來幾年將繼續(xù)堅(jiān)持穩(wěn)定地開展，并且將繼續(xù)堅(jiān)持其良好的生態(tài)環(huán)境，在推進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的更大進(jìn)步。為此，我們必須要充分認(rèn)識(shí)到推進(jìn)建筑智能化的必要性，不時(shí)地更新建筑工程技術(shù)程度與智能化建筑的應(yīng)用程度，完善建筑工程智能化體系。