建筑設(shè)備自動(dòng)化的系統(tǒng)集成(理解)

1）概述系統(tǒng)集成，一般來說是指在一個(gè)大系統(tǒng)環(huán)境中，為了整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，在相同的總目標(biāo)之下，將相互之間存在一定關(guān)聯(lián)的各子系統(tǒng)，通過某種方式或技術(shù)結(jié)合在一起。第5章建筑設(shè)備自動(dòng)化的系統(tǒng)集成5.1智能建筑的系統(tǒng)集成12）智能建筑系統(tǒng)集成的意義①通過對(duì)智能建筑各子系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成，可以對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，從而提高管理和服務(wù)效率，節(jié)省成本，降低運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用；②通過綜合設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)，可以優(yōu)化總體設(shè)計(jì)，減少各個(gè)子系統(tǒng)中的硬件和軟件重復(fù)投資；③通過采用統(tǒng)一的硬件和軟件結(jié)構(gòu)，使操作和管理人員能更加容易地掌握其操作和維護(hù)技術(shù)；2④為業(yè)主或租賃戶提供高效率高質(zhì)量的物業(yè)管理服務(wù)，提升建筑物的檔次，使建筑物售前升值和售后保值；⑤為業(yè)主或租賃戶提供一條建筑物內(nèi)外四通八達(dá)的信息高速公路。33）智能建筑系統(tǒng)集成的內(nèi)容從不同角度看，智能建筑系統(tǒng)集成的內(nèi)容主要包括：功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成、界面集成等。（1）功能集成將原來分離的各智能化子系統(tǒng)的功能進(jìn)行集成，并形成原來子系統(tǒng)所沒有的針對(duì)所有建筑設(shè)備的全局性監(jiān)控和管理功能。功能集成主要分兩個(gè)層次：4①IBMS中央管理層的功能集成：集中監(jiān)視、控制和管理功能，信息綜合管理功能，全局事件管理功能，流程自動(dòng)化管理功能，公共通信網(wǎng)絡(luò)管理功能。②各智能化子系統(tǒng)的功能集成：BAS、OAS、CNS、BMS的功能集成。5（2）網(wǎng)絡(luò)集成網(wǎng)絡(luò)集成實(shí)質(zhì)上是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS在智能建筑中的具體實(shí)施，是通信設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的結(jié)合，以及通信線路和網(wǎng)絡(luò)線路的結(jié)合。由綜合布線系統(tǒng)構(gòu)成智能建筑的“高速公路”，由用戶程控交換機(jī)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)組成智能建筑“高速公路”上的“紅綠燈”和“交通指揮中心”。網(wǎng)絡(luò)集成側(cè)重在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備這兩個(gè)方面。6（3）界面集成智能建筑系統(tǒng)集成的最高目標(biāo)是將BMS、OAS、CNS集成在一個(gè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，在統(tǒng)一界

面環(huán)境下運(yùn)行和操作，即建立智能建筑綜合管理系統(tǒng)IBMS。一般各智能化子系統(tǒng)的運(yùn)行和操作界面是不同的，界面集成就是要實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的平臺(tái)和統(tǒng)一的界面上運(yùn)行和操作系統(tǒng)。界面集成實(shí)現(xiàn)的前提是各子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的互通交換，在技術(shù)上主要是解決不同網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換問題。75.2建筑智能化子系統(tǒng)的互連方式智能建筑中的各種建筑設(shè)備子系統(tǒng)是由不同廠家生產(chǎn)制造的，很難把它們直接互連起來。需要采用某種互連方式把這些分離的由不同廠家生產(chǎn)的子系統(tǒng)或設(shè)備互相連接起來，以實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)部和子系統(tǒng)之間的集成。常用的互連方式有以下幾種：81）硬接方式這種方式是早期系統(tǒng)集成的手段，現(xiàn)在很少應(yīng)用。該方式是通過增加一個(gè)設(shè)備子系統(tǒng)的輸入/輸出節(jié)點(diǎn)或傳感器，接入另一個(gè)設(shè)備子系統(tǒng)的輸入/輸出節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集成。2）串行通訊方式常見的方式是將現(xiàn)場控制器加以改造，增加串行通訊接口（如RS-232C、RS-485等），使之可以與其他設(shè)備子系統(tǒng)進(jìn)行通訊。設(shè)備子系統(tǒng)之間的信息交換通過通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。93）基于特定BAS平臺(tái)的內(nèi)部子系統(tǒng)互連方式隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，BAS制造商將產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合起來，使BAS可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接其集成子系統(tǒng)，BAS可以監(jiān)測、控制和管理其集成子系統(tǒng)。由此產(chǎn)生了以BAS為平臺(tái)的系統(tǒng)集成方式。這種集成方式相對(duì)于前兩種集成方式來說是一個(gè)較大的進(jìn)步，系統(tǒng)集成度和功能明顯得到提高。然而，以特定BAS為平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)集成的方式仍然存在明顯的缺點(diǎn)：各廠家的BAS是一個(gè)相對(duì)封閉的體系，缺少向上的開放能力。BAS系統(tǒng)與其他設(shè)備子系統(tǒng)的接口設(shè)備和接口軟件局限于特定產(chǎn)品、特定型號(hào)，因此系統(tǒng)集成能力有限，且維護(hù)、

升級(jí)成本高。104）各子系統(tǒng)平等集成方式基于子系統(tǒng)平等方式進(jìn)行系統(tǒng)集成是一種更為先進(jìn)的解決方案（見圖5.1）。這種系統(tǒng)集成方式的核心思想是：建立系統(tǒng)集成管理層網(wǎng)絡(luò)，將各子系統(tǒng)視為下層現(xiàn)場控制網(wǎng)，并都以平等方式集成；系統(tǒng)集成管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)集成高性能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)庫），各子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口（如ODBC、OPC接口等）轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的格式存儲(chǔ)在系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)庫中；系統(tǒng)集成管理網(wǎng)絡(luò)通過系統(tǒng)核心調(diào)度程序?qū)Ω髯酉到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、監(jiān)控及信息交換。11圖5.1子系統(tǒng)平等集成方式125）采用開放式標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互連采用開放式標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的開放式系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備及子系統(tǒng)之間無縫連接的最好辦法。所謂開放式系統(tǒng)即系統(tǒng)所有部件均以公開的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)制造。系統(tǒng)符合公開的工業(yè)結(jié)構(gòu)，因而不同廠商的產(chǎn)品，可以組合從而實(shí)現(xiàn)互操作，可以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備及系統(tǒng)無縫連接，它具有3個(gè)特點(diǎn)：13①系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范是所有廠商共同遵守的；

②同樣功能的部件雖由不同廠家生產(chǎn)，但可以互相替換，可以互操作；

③符合標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)之間可以直接互連。14（1）LonMark標(biāo)準(zhǔn)LonMark標(biāo)準(zhǔn)是以LonWorks技術(shù)為基礎(chǔ)的一套標(biāo)準(zhǔn)，LonWorks技術(shù)是一種現(xiàn)場總線技術(shù)，是適合現(xiàn)場控制層網(wǎng)絡(luò)使用的開放式標(biāo)準(zhǔn)。通常用于HVAC、供配電、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等各種監(jiān)控子系統(tǒng)的現(xiàn)場控制層設(shè)備的互連通訊。15（2）BACnet標(biāo)準(zhǔn)BACnet標(biāo)準(zhǔn)主要是管理層的一個(gè)開放式標(biāo)準(zhǔn)。BACnet比LonWarks有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)通信能力，是可以實(shí)現(xiàn)不同廠家BAS、FAS、SAS產(chǎn)品之間互連的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。165.3建筑智能化子系統(tǒng)的集成模式根據(jù)智能建筑工程的具體系統(tǒng)環(huán)境和集成要求，建筑智能化子系統(tǒng)之間常采用以下幾種集成模式：1）一體化集成模式一體化集成模式就是要建立智能建筑綜合管理系統(tǒng)IBMS，如圖5.2所示。IBMS把各子系統(tǒng)BMS、OAS、CNS從各個(gè)分離的設(shè)備功能和信息等集成到一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)中，以便對(duì)各類信息進(jìn)行綜合管理。17圖5.2智能建筑綜合管理系統(tǒng)IBMS示意圖182）以BA和OA為主，面向物業(yè)管理的集成模式這種集成模式是將BMS、OAS以及智能一卡通系統(tǒng)、程控電話系統(tǒng)等進(jìn)行集成，完成OAS及BMS的緊密集成。其中屬于OAS的物業(yè)管理系統(tǒng)（FMS）包括租賃管理、維護(hù)管理、收支管理、訪客管理及電子公告牌、電子郵件、會(huì)議室安排、多媒體信息查詢等功能；BMS管理建筑設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控，這些建筑設(shè)備包括電力、照明、電視監(jiān)控、智能卡、火災(zāi)報(bào)警、安全防范、PABX費(fèi)用計(jì)費(fèi)器、電子公告牌、停車場等設(shè)備；對(duì)CNS只集成了PABX的計(jì)費(fèi)功能。如圖5.3所示。193）BMS集成模式BMS實(shí)現(xiàn)BAS與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)之間的集成。這種集成一般基于BAS平臺(tái)，增加信息通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換、控制管理模塊，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)于FAS、SAS的集中監(jiān)視與聯(lián)動(dòng)。各類子系統(tǒng)均以BAS為核心，運(yùn)行在BAS的中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，滿足基本功能，實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)簡單，造價(jià)較低，可以很好的實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能。國內(nèi)目前大部分智能建筑采用的是這種集成模式，如圖5.4所示。20圖5.3以BA和OA為主的集成模式示意21圖5.4BMS集成模式示意224）子系統(tǒng)集成所謂子系統(tǒng)集成是指對(duì)OAS、CNS、BAS三個(gè)子系統(tǒng)設(shè)備各自的集成，這也是實(shí)現(xiàn)更高層次集成的基礎(chǔ)。①OAS集成辦公自動(dòng)化系統(tǒng)集成實(shí)質(zhì)上是把不同技術(shù)的辦公設(shè)備用聯(lián)網(wǎng)方式集成為一體，將語言、數(shù)據(jù)、音像、文字處理等功能組合成一個(gè)系統(tǒng)，使辦公室具有處理和利用這些信息的能力來提高日常事務(wù)處理和行政管理科學(xué)化、高效率。23②CNS集成將程控電話系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、音像系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等以PABX為核心進(jìn)行集成。③BAS集成采用集散控制系統(tǒng)或現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，上層由中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)視管理，下層由DDC進(jìn)行現(xiàn)場控制，需要集成的供配電、照明、暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)可通過DDC直接集成到系統(tǒng)內(nèi)。245.4基于BACnet和LonWorks的BMS系統(tǒng)集成建筑設(shè)備管理系統(tǒng)BMS對(duì)大廈內(nèi)所有實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成監(jiān)控、聯(lián)動(dòng)和管理。這些實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)包括建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）、安防自動(dòng)化系統(tǒng)（SAS）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）。BMS的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在綜合監(jiān)控信號(hào)處理和快速的響應(yīng)能力，以及監(jiān)控參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、匯總、整理等管理的能力上。251）管理層網(wǎng)絡(luò)管理層網(wǎng)絡(luò)通常采用以太（Ethernet）局域網(wǎng)，把所有BMS監(jiān)管工作站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)接口設(shè)備等連接在這一層網(wǎng)絡(luò)上，并把所采集的監(jiān)控信息及時(shí)地反映到BMS系統(tǒng)上來，而BMS系統(tǒng)也可通過這一層網(wǎng)絡(luò)傳輸程序、指令等信息到有關(guān)的子系統(tǒng)和相關(guān)現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備。262）控制層網(wǎng)絡(luò)控制層網(wǎng)絡(luò)主要是在控制網(wǎng)與信息網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)化器與各現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備之間建立網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和控制?？刂茖泳W(wǎng)絡(luò)根據(jù)廠家的不同，多采用ARCNET令牌總線網(wǎng)、RS-485串行總線網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)和LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)等。基于BACnet、LonWorks的BMS集成應(yīng)用方案如下所示：27圖5.5一種基于LonWorks的BMS集成方案示意28（1）LonWorks方案一種基于LonWorks的BMS集成方案見圖5.5。①LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)LonWorks網(wǎng)以具有智能控制功能的智能節(jié)點(diǎn)組成平等的一級(jí)全分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)之間定義相互的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將系統(tǒng)的龐大控制關(guān)系轉(zhuǎn)變成節(jié)點(diǎn)之間的互動(dòng)關(guān)系，能真正實(shí)現(xiàn)全分布式控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。②LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)與管理層以太網(wǎng)的連接LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)與管理層以太網(wǎng)之間通過專用的LNS網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)連接。29（2）BACnet方案一種基于BACnet的BMS集成方案見圖5.6。BACnet是一種用于多種物理網(wǎng)（ARCNET、LonW

orks、RS-485、RS-232C及以太網(wǎng)）互連的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，定義了4層協(xié)議：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。