0 引言
在新型的現(xiàn)代建筑或建筑群建成之后，隨之而來的就是人流、物流和資金流。這些信息綜合成為關(guān)于建筑(群)的信息流。如何有效地管理和利用這些信息實現(xiàn)業(yè)務管理的集成化、智能化和資源配置優(yōu)化，達到高效、綜合管理的目的，就成為迫切需要解決的問題。因此，智能建筑的核心是系統(tǒng)集成，是提高智能建筑運營管理和增值服務競爭力的關(guān)鍵。
智能建筑系統(tǒng)集成(Intelligent Building System Integration)是將建筑物內(nèi)各智能化子系統(tǒng)集成在一個計算機網(wǎng)絡平臺上，從而實現(xiàn)子系統(tǒng)間信息、資源和任務的共享，逐漸成為智能建筑的技術(shù)核心，為物業(yè)管理者提供高效、便利、可靠的管理手段，給物業(yè)使用者提供全面、優(yōu)質(zhì)、安全、舒適的綜合服務。
所謂智能建筑系統(tǒng)集成，就是構(gòu)建一個智能建筑綜合管理系統(tǒng)(Intelligent Building Management System，IBMS)。一個典型的智能建筑綜合管理系統(tǒng)是以綜合布線為基礎，將建筑物內(nèi)建筑設備自動化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、火災報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、停車場控制等系統(tǒng)集成為一個中央信息系統(tǒng)。通過先進的網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)，對樓字內(nèi)部的全體對象(如設備、人們的活動、若干重要場所)進行集中監(jiān)視、控制和管理，以提高整個建筑物的管理水平。
1 智能建筑綜合管理系統(tǒng)
1．1 智能建筑綜合管理系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)
智能建筑綜合管理系統(tǒng)是以當今先進的網(wǎng)絡技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等多項技術(shù)為基礎，以現(xiàn)代建筑(建筑群)經(jīng)營管理模式為手段，以實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效和集約式管理為目的的綜合集成管理平臺。其特點是使整個建筑(群)的管理和監(jiān)控系統(tǒng)集成化、信息化和智能化，從層次上看，上述三者緊密相連、互相依托、互相支持。圖1所示是其層次結(jié)構(gòu)圖。
這種層次結(jié)構(gòu)中各具體子系統(tǒng)之間的關(guān)系如圖2所示。
集成化是智能建筑綜合管理系統(tǒng)的基礎，依托于Intranet(企業(yè)內(nèi)部網(wǎng))使整個建筑(群)中的各子系統(tǒng)(主要是指建筑設備管理系統(tǒng)BMS、信息網(wǎng)絡系統(tǒng)INS和通信網(wǎng)絡系統(tǒng)CNS)實現(xiàn)互聯(lián)。
1．2 智能建筑綜合管理系統(tǒng)的功能
智能建筑綜合管理系統(tǒng)(IBMS)的系統(tǒng)集成與它的實現(xiàn)功能要求有關(guān)，IBMS集成系統(tǒng)主要包括面向設備的綜合管理和面向用戶的綜合管理等兩方面內(nèi)容。
1．2．1 面向設備的綜合管理系統(tǒng)
面向設備的綜合管理系統(tǒng)主要有三個子系統(tǒng)需要綜合管理，它們分別為BAS(建筑設備自動化系統(tǒng))、SAS(安全防范系統(tǒng))和FAS(消防報警系統(tǒng))。其中，BAS建筑設備自動化系統(tǒng)包括對給排水設備的監(jiān)控、暖通空調(diào)設備的監(jiān)控、供配電系統(tǒng)的監(jiān)控、智能照明系統(tǒng)的監(jiān)控、電梯和自動扶梯的運行狀態(tài)的監(jiān)控等；SAS安全防范系統(tǒng)包括入侵報警集成系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控集成系統(tǒng)、出入口控制(門禁)系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)等；FAS包括火災報警與消防聯(lián)動，該系統(tǒng)本身除了具備國家規(guī)定的聯(lián)動功能以外，還要能夠?qū)崿F(xiàn)與其他智能化系統(tǒng)的全面聯(lián)動，特別是與IBMS集成系統(tǒng)要能直接聯(lián)網(wǎng)通信。
1.2.2 面向用戶的綜合管理系統(tǒng)
面向用戶的綜合管理系統(tǒng)主要是物業(yè)管理系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的綜合管理。其中，一卡通系統(tǒng)有門禁系統(tǒng)和停車場管理系統(tǒng)。
物業(yè)管理系統(tǒng)是IBMS的一個重要組成部分，通過物業(yè)管理系統(tǒng)可實現(xiàn)設備的臺賬管理、檢修管理、樓宇內(nèi)平面空間管理、租賃管理、停車場管理、消防管理、三表抄送和投訴管理等。
2、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑系統(tǒng)集成
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)計算模式是繼互聯(lián)網(wǎng)后的第四代計算模式，它是互聯(lián)網(wǎng)計算模式的進一步發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)是通過傳感、控制設備，按約定的協(xié)議，將物件信息或(和)物件間互動的信息與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種應用架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡層和應用層三層結(jié)構(gòu)組成，圖3所示是物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)圖。
圖3中，感知層可為物件通過傳感或(和)執(zhí)行設備聯(lián)網(wǎng)，以構(gòu)成傳感／控制網(wǎng)；網(wǎng)絡層為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧(包括TCP／IP網(wǎng)絡平臺、互聯(lián)網(wǎng)應用協(xié)議)；應用層為基于Web瀏覽器應用。
2.2 智能建筑物聯(lián)網(wǎng)的應用架構(gòu)
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑綜合管理系統(tǒng)的基本特征是全面感知、可靠傳送和智能處理。因此，該系統(tǒng)的體系架構(gòu)主要分為三個層次：
第一層次為感知層。在感知層中，可通過各種傳感器、RFID、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等設備實現(xiàn)各子系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的全面收集。這些數(shù)據(jù)主要包括建筑設備自動化系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)和消防報警系統(tǒng)的溫度、濕度、水位、電流、電壓、頻率、各設施的機械狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、數(shù)據(jù)狀態(tài)等信息的收集；感知層各傳感器可通過Lonwork／BACnet／Modbus等現(xiàn)場總線協(xié)議構(gòu)成傳感／控制網(wǎng)，從而實現(xiàn)物與物、人與物的連接。
第二層次為網(wǎng)絡層。在網(wǎng)絡層，可將原始數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡傳輸至物聯(lián)網(wǎng)信息及管理中心，在這里主要實現(xiàn)的是原始數(shù)據(jù)的編碼、認證、鑒定、計算等功能。
在該層次中，IBMS系統(tǒng)目前常用的是管理層-控制層-現(xiàn)場總線層等三層結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線層采用Lonwork／BACnet／Modbus等現(xiàn)場總線協(xié)議，控制層通過控制器實現(xiàn)設備互動的物理功能和轉(zhuǎn)換成互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧上運行的邏輯功能，管理層通過以TCP／IP協(xié)議為基礎的智能建筑內(nèi)的Intranet構(gòu)建智能建筑綜合管理系統(tǒng)(IBMS)。該層次的主要任務是將智能建筑三大系統(tǒng)(BMS、OAS和CNS)集成到網(wǎng)絡平臺上。
第三層次為基于Web瀏覽器的應用層。基于物聯(lián)網(wǎng)B／S訪問模式的智能建筑集成系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)框架如圖4所示。該層次主要用于在瀏覽器上對系統(tǒng)進行故障分析、能耗管理、設備監(jiān)控和物業(yè)管理等。
3、物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑的影響
隨著物聯(lián)網(wǎng)和“智慧地球”概念的提出，人們紛紛把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到電網(wǎng)、醫(yī)療、交通、物流、城市管理和建筑等各個領(lǐng)域。智能建筑就是其重要的應用領(lǐng)域之一。
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑系統(tǒng)集成，按物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)的感知層、網(wǎng)絡層和應用層等三個技術(shù)層面來分析，可以看出物聯(lián)網(wǎng)對智能建筑所產(chǎn)生的影響。
感知層是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎，應用的技術(shù)包括傳感器、射頻識別(RFID)、識別碼和智能卡等，其主要功能是通過傳感設備識別物體，采集信息。傳感器、智能卡等技術(shù)在智能建筑中早有體現(xiàn)，已經(jīng)融入了物-物相連的理念。例如，面向設備的綜合管理系統(tǒng)就采用了傳感器技術(shù)，對建筑的供配電、空調(diào)、電梯、給排水、消防系統(tǒng)等設備實行全自動的綜合監(jiān)控管理，以實現(xiàn)各類參數(shù)的實時控制和監(jiān)視；面向用戶的綜合管理系統(tǒng)中就應用了智能卡技術(shù)作為識別身份、門鑰和重要信息的系統(tǒng)密鑰。
位于物聯(lián)網(wǎng)感知層的物，要求帶有CPU以及專門的應用程序，要能發(fā)送、傳輸、接收數(shù)據(jù)，還必須遵循物聯(lián)網(wǎng)的通訊協(xié)議，不僅要能識別物體，還必須能主動提供信息，與別的物體和人實現(xiàn)信息交流和共享。因此，將運用新技術(shù)的傳感設備替代傳統(tǒng)的傳感設備，運用于建筑物各設備和設施中，就能提升建筑物的智能化程度，使建筑物到達物聯(lián)網(wǎng)時代的智慧目標。
網(wǎng)絡層是服務于物聯(lián)網(wǎng)信息匯聚、傳輸和初步處理的網(wǎng)絡設備和平臺，由互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)以及云計算平臺等組成，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡，無處不在的無線網(wǎng)絡是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)必不可少的基礎設施。在智能建筑中，采用安置各樓層的無線全覆蓋技術(shù)，可使得動物、植物、機器和物品上的電子介質(zhì)產(chǎn)生的數(shù)字信號隨時隨地通過無線全覆蓋網(wǎng)絡傳送出去，從而為智能建筑的智能化系統(tǒng)進行信息采集和數(shù)據(jù)通信提供有力的保障。同時，網(wǎng)絡層的“云計算”技術(shù)的運用，可使建筑物內(nèi)成百上千類物品的實時動態(tài)管理成為可能，從而確保建立實用、可靠和高效的智能化信息集成共享平臺，實現(xiàn)對各類設備設施監(jiān)控信息資源的共享和優(yōu)化管理。
應用層將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，主要解決信息處理和人機界面問題，構(gòu)建智能化的行業(yè)應用。當前，智能建筑包括20～30個子系統(tǒng)，很多子系統(tǒng)已經(jīng)是準物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)或已是物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)，例如智能家居、建筑設備監(jiān)控、安防、一卡通、三表遠傳、電子配線管理、智能照明、公共廣播、會議以及專業(yè)應用等系統(tǒng)。在智能建筑中，信息化應用系統(tǒng)和智能化集成系統(tǒng)可以提供快捷、有效的信息，由于具有集合各類共用信息的數(shù)據(jù)資源庫，因而可以通過智能建筑門戶網(wǎng)站向建筑物內(nèi)的公眾提供信息匯總、檢索、查詢、發(fā)布和導引等功能。例如，回家前用手機發(fā)條信息，空調(diào)就會自動開啟；家中開關(guān)只需一個遙控板就可全部控制；家里漏氣或漏水，手機短信會自動報警；消防系統(tǒng)出問題了，消防部門便會自動收到信息上門檢修等。智能建筑系統(tǒng)的無縫集成可以提供快捷、有效的信息，從而使建筑物更加智能，更好地為人們提供更加智慧的生活服務。
4、結(jié)語
“智慧城市”的建設，離不開智能建筑的發(fā)展。未來的智能建筑，必將綜合運用物聯(lián)網(wǎng)時代的各種先進技術(shù)，為人們提供安全、高效、便捷、健康和舒適的綠色建筑服務。
