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系统集成化的思想在智能大厦设计、施工、物业管理中的体现

发布时间:2019-11-28 15:25:31被阅次数:96 来源:
系统集成化的思想在智能大厦设计、施工、物业管理中的体现



第一部分:智能建筑的发展与集成化

进入90年代以来,随着科学技术的不断进步,特别是计算机及通信技术的飞速发展,以及人们对追求建筑物应有的高效舒适环境的标准越来越高,同时,随着信息化社会的到来,建筑物既作为信息高速公路这个国际化广域网的终点,又作为企业自身的局域网的外壳,建筑物如何适应信息化社会的标准和要求,显得尤为迫切和重要.

在全球社会体系转移的大环境下,发达国家已由以前的以电力、石油、水力为基础的能源社会逐步向以信息、资汛、通信为基础的信息社会过渡,这个时期的建筑业也应适应这个转型社会的潮流,从低增值劳动密集型向高增值、技术密集型过渡,而"智能大厦"正是反映这种过渡的"典型产品",在即将来的21世纪智能大厦的建设将是建筑业发展的主导方向.

在当今国际社会提倡环保,重视环保的强烈呼声下,智能建筑也是建筑业的一个环保绿色产品,如何节能减少能源消耗,如何尽量利用自然环境环境智源,减少废弃物的排放,也是智能建筑所必备的功能.

目前,国内房地产市场各种智能大厦的提法层出不穷,有的认为实现了几个A就可称得上智能大厦,有的认为有了结构化布线就能称得上智能大厦,其实要真正认识智能大厦,可以参照智能大厦金字塔型的发展历史.

智能建筑的发展就是一个不断集成化的过程.

进入90年代以来,随着微电子技术、数字通信技术的进一步发展,高集成化、低价格、强处理能力蕊片的出现,以前需由中央监控主机完成的运算、控制功能,已可由体积很小的现场控制器完成,同时通信技术的发展,使现场各输出/输入功能单元间的通信能力大大完善,现场控制器的应用进入新一轮实用阶段,中央控制主机不用再承担大量的数据运算,实时控制工作,而主要用来承担存贮数据、管理数据工作,原先分散的各系统的中央控制系统,互相关联,产生更高层次的系统---中央管理系统,集中关联处理各系统的所有数据,可以求取大楼最佳运营成本,提高使用效率,同时提高市场竟争力.

智能大厦中央管理系统,也就是大楼管理系统(IBMS),它应能收集到楼内的各种资料,分析整理或高附加值的实用信息,运用先进的管理方法,使大楼的运行成本更低,具有更高的经济效益和社会效益,提供给用户更安全舒适的工作环境,更高效的办公条件.完成以往分项集成系统不可想像的功能,例:一位管理人员进入大楼经过停车收费系统--管理工作人员考勤监控--管理公共照明--预先配置电梯到达指定楼层--开启相应办公室的空调、照明设备--输出各类报表到桌面--提示当天工作安排.

为了实现上述目标,智能大厦管理系统应是一个分布式综合集成的计算机网络系统:设备自控系统、通信系统、商业管理系统、办公自动化系统、多媒体声像通讯系统……等满足所有实现应用功能的子系统,这些功能子系统分层次通过某种形式的局域网用结构化布线的物理子系统形式集成起来,这些互相联系的系统各自的分布式数据库可以相互共享,同时又在IBMS中产生一个镜像备份,互为备用,具有强大的综合能力,同时各子系统之间和系统内部又可互为备用,具有强大的抗破坏能力.

第二部分 智能建筑集成化的技术优势

智能大厦的集成化概念是区别其它传统的建筑弱电系统的一个最重要标志,也是当今智能建筑所追求的最重要的目标和评判智能化的最高标准,智能大厦集成化的技术核心是建立在系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成的多种技术集成基础之上的一门新型高科技技术.

智能大厦的智能化实质就是集成化,就是信息资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理,通过系统集成实现综合共享,提高服务和管理的高效率,这也是人们追求智能化的目的.

目前建设的楼宇自动化(BAS)系统,多数不能将大厦各个子系统统一管理起来,这种分开管理的局面,使各个子系统互不相关,硬、软件大量冗余,操作和管理者必须熟悉所有厂家的产品特性、系统结构,因而系统重复建设,技术培训和硬件维护的费用居高不小.

实现集成化的楼宇智能管理系统,和旧的形式相比,具有如下优势:
1、集成化的楼宇管理系统可以在一个总的系统内部实现对各类机电设备、电力、照明、空调、电梯、保安、消防(对独立设置的自动消防系统实现二次监控)能真正做到浑然一体.智能大厦的楼宇管理系统一方面可以提高管理和服务的档次和效率,另一方面,由于采用了同一个操作系统的计算机平台和统一的监控管理介面,因此大厦内各职能部门的计算机终端都可以按开放等级通过中央数据库得到大厦内的所有的数据信息,实施全局监督和处理,使物业管理更趋透明化合理化,进一步降低大楼总的运行费用,提高大楼的总体竞争实力.
2、采用了一体集成化的思想设计后,大厦的总体管理设计可以统一考虑各个子系统的硬件、软件配置,不会再重复设计减少无效冗余,因而有报导说:采用了集成化的设计后,整个智能大厦的弱电系统初次投资可降低20%左右.
3、智能大厦集成化的体系结构,由于采用了统一的模块化的硬件、软件组成形式,便于大厦物业管理人员易于掌握管理技术和参与系统的保养、维修.
4、智能大厦集成化的体系结构,将各个子系统的管理集中到多个中央监控管理主机上,并采用统一的并行处理,分布操作结构形式,可以实现多机并行,互为热备份,从而大大提高了系统时响应速度和可靠性,这是以往独立的系统不可能有的效果.
5、智能大厦集成化的体系结构,便于采用弱电总承包的施工方式,这将有利于工程进度,保证工程质量,减少互相推诿扯皮,降低施工管理造价,由于减少了工程承包的分界面,能保证各子系统之间的相互协调,保证系统的一次开通成功.
6、智能大厦的集成化体系结构,由于是以分布设置并行处理技术为基础时具有分步实施性可以满足,那些对工程建设有分阶段要求的投资商,例如裙房土建完成后就安装调试,开通裙房部分的系统,同时施工塔楼部分,做到边施工、边开通,互不影响,实时无缝连接,完全领先与以往各独立子系统必须全部建成后,才可开通调试的受限状态,大大降低了以往一次性开通的高费用和高难度.
7、智能大厦的集成化体系结构,采用的模块化,分布处理方式,具有很强的局部灵活性,可以满足那些对建成项目有经常修改调整要求的投资商. 在整体系统正常工作的情况下,在局部范围内调整,升级换代,确认无误后,再无缝连接到主系统中,这种创新性的功能也是以往各独立子系统所不可想像的 第三部分 智能建筑集成化的思想在智能建筑设计中的体现

智能建筑的弱电设计不同于以往的设计步骤,它的设计范围,功能要求,体系结构是由设计院在初步设计阶段完成的,然后在施工图设计后期由甲方挑选的一位或数位系统集成商配合设计院各相关工种在弱电工程合约的基础上完成深化设计,确定适用规范以及验收标准.

智能建筑集成化设计的应遵循的原则是:

1.系统的功能应满足所有的用户需要
2.系统内部同一层次应采用同一条公共通讯通道
3.系统内部界面应采用同一软件的不同操作层次

下面以一个五星级酒店来具体说明:

第一步:确认业主和项目的要求,按IBMS的层次系统对其进行归纳

IBMS第一层次网络与集成界面结构包括:

1、中心管理服务器;
2、楼宇自动化系统服务器;
3、办公自动化系统服务器;
4、通讯及网络管理系统服务器.

IBMS第二层次网络与集成界面包括:

1.楼宇自动化系统,包括楼宇设备自控子系统,综合保安管理子系统,报警子系统,智慧门卡子系统,闭路电视监视系统,广播系统,卫星及共用电视接收系统,电梯管理子系统,车库管理子系统.
2.办公自动化系统,包括公共信息库子系统,电子邮件子系统,行业管理子系统,物业管理子系统,财务及电子转帐子系统,机电设备维修管理子系统,通讯与网络线缆管理子系统.
3.通讯与网络系统,包括结构化布线子系统,网络管理系统,程控换机子系统,无线通讯接收与转发子系统,电视会议子系统,广域网操作管理子系统.

在第二层次的3个系统内的各个子系统之间通过1OOM以太网的局域网形式联系起来,它们可通过智能网关接入到第一层次IBMS管理层中去.

第二步:确定系统结构

第一层次(IBMS管理层)通过千兆以太网集成,采用单模光纤,传输速率为1000MBPS,最大距离100M

第二层次(系统管理层)通过100M以太网集成,采用5类UTP,传输速率为100MBPS,最大距离100M,可通过1000M/100M(光纤/UTP)自适应网卡向上进入第一层次.

第三层次(子系统内部)数字的各子系统内部采用RS485.C-BUS.LONTALK或E-BUS总线集成,传输速率约100KBPS,最大距离7200米.

第三步:选择系统集成的方法

结构化布线系统是一套用于建筑物或建筑群内的传输网络,它将话音,数据,图像等设备彼此相连,也使上述设备与上级数据通讯网络相连,结构化布线系统是智能建筑集成化的物理结构,从理论上说任何信号的传输都可在双绞线或光纤上进行;任何形成的网络结构都可由结构化布线系统的星型结构演化而得.

对上述工程实例而言,楼宇自动化系统内除了自动消防系统按要求不能纳入结构化布线系统,以及卫星天线有线电视由于用户分布比较固定,不能发挥结构化布线系统灵活易变的优越性,且由于带宽的原因纳入结构化布线性价比较低外,其余都应采用结构化布线系统,这样系统互换性好,系统总的冗余备用率可以较低,造价可以更具备优势.

而办公自动化系统数字信号,及通讯与网络的信号传输方式和网络结构形式本身就比较适合于结构化布线方式,因此这个工程就以结构化布线系统作为系统集成的物理结构形式.

在第一层次(管理层)采用单模光纤,在第二层次及以下采用UTP,考虑系统的灵活互换性,同时考虑到今后的语言信号(普通电话),都会上升到数字信号(可视电话),三类线缆和五类线缆的价差将会进一步缩小,所以UTP一律采用五类线缆,系统总估算数据为每间客房2个信息点,办公场合每5个平方米2个点,公共场合每25个平方米一个信息点估算.

在集成设计过程中还应提到三个比较有用的新技术:

1.吹光纤技术(BLOLITE)(英国BICC公司)

吹光纤技术就是先预敷光纤空管,实际需要安装光纤时才吹入光纤,光纤空管可以任意切断,重组,光纤在里面可以任意吹入,吹出,空管造价只有系统造价的10%以下,可用最少的钱、最小的干扰更改路由,灵活方便地满足实际用户多变的应用需求,有数据表明吹光纤技术可向上垂直吹300-500米,或水平吹800-1000米,管在常规施工状态下的弯曲对其吹的距离影响不大,应用吹光纤技术在所有预计有高速数据要求的信息点(1000BPS)尽量预设空管,既尽可能满足了将来的需要,又分散了总的投资成本.

2.视频数字在处理存贮技术(MUTISCOPE)(德国GEUTEBRUCK公司)

摄像机得到的视频信号可以通过视频平稳转接器在双绞线上传输,但MUTISCOPE技术更可在监控主机处将视频信号转化成压缩化图像文件,结合图像文件可使用电子篱笆技术激活摄像头获得的视频信号,获得智能报警监视功能,这样提高了图像的存贮效率,又可获得高清晰度的图像,同时图像的数据文件可以在网络上共享,实现闭路监控系统集成到同级和上级系统中去.

3.开放式现场架构技术(LONWORKS)(美国ECHELON公司)

LONWORKS技术是参照OSI的七层参考模型编制的LONTALK通讯协议,同时将这个协议固化在神经元芯片内,使各种控制器之间的互操作性集成性成为现实,适用于各类(电力,照明,空调,保安等等)的单独的设备控制以及智能式的传感器和执行器, 集成的发送接收器用来处理现场的联系,不同厂家的产品可任意替换,并可自适应于双绞线,无线电,电力线,同轴电缆,红外及光缆等不同介质,也可自适应于星形或环形等不同拓扑结构.LONWORKS技术所依赖的神经元芯片的高集成度,高处理能力使控制结构进一步分散化,逐渐广泛应用的控制方式会把传统的"控制器"的概念打破,控制元件集成了智能传感器和智能执行器以及智能通讯模块,使得系统具有更大的灵活性和最低的成本,具有开放式的可互相操作的通讯技术,LOMWORKS技术的产生使得现场控制具备了更大的灵活性和自由度,灵活性可使用户选择最好的产品和系统,挑选最好的承包商,以满足不断更新的控制要求,而自由度则保证用户可以不断地更新技术,建立新的关系,现今HONEWELL的XL10系列现场控制器(智能分站)是较成熟的应用LONWORKS技术,具备LONMARK标志的产品,相信在近阶段大多数有实力的生产商都将推出多种多样的具备LONMARK标志的产品,满足智能建筑市场谋求开放系统的需要.
4.统一的弱电系统电源管理设计

弱电系统的集成供电思想在智能建筑系统集成设计中也相当重要,具体的设计方法是:首先,在中心机房设统一的高精度稳压电源对各系统主机供电,同时可设统一的UPS电源和蓄电池组保证电源的备用,由于是统一设置,冗余量可选得较低,易于管理,总造价也可降低;其次,在较大的平面中分区设置管理分区,在较小的平面中以楼层设置管理分区,按管理分区统一提供及管理24V直流有源设备;最后,设专用的电源管理系统对中央机房和管理分区进行监控和管理,保证整个弱电系统的供电.

第四部分 智能建筑集成化的思想在智能建筑施工中的体现

在传统的大厦弱电工程施工中,业主会遇到三种类型的承包商,这就是设备供应商,工程承包商和系统集成商,在以往普通工程的实施过程中,由于系统集成的要求少,技术含量低,虽然他们三者的功能也会偶而交叉,但甲方往往看重的是前二者,.在现在集成化的智能建筑实施过程中,第三者的也就是系统集成商的作用却变得更为重要,他的作用涵盖了前二者,并且有了一个新的名称:"弱电总包商",一项有集成要求的智能建筑项目只有采取弱电总包的形式才能保证产品质量,降低工程造价,保证施工进度,保障系统性能,以往的经验表明,不采取弱电总包的形式,智能建筑的集成很难满意地完成.

做为一个成功的弱电系统总包商,应具备如下标准:

1.应有集成化系统中的一项或几项产品,或是系统中大多数项产品的直接代理.
2.不但具备供货能力、施工资质,而且具备培训、开发维护等技术支持能力.
3.具备较好的弱电总包业迹,在正式施工前,具备实施方案的各子系统及其集成模拟安装、测试及演示手段,保证具备各子系统以及系统集成的技术实力,做到业主放心.
4.具备一定的科技实力,具有技术领先性,能掌握技术前沿的硬件,软件,参与国家(国际)标准和协议的制定及协调,保证系统的升级换代能力.
5.具备现场各类机电设备的调试指导能力,保证弱电、强电系统的统一开通.
6.具备独立测试、认证集成系统的能力,保证系统的具体技术参数和总体质量.

总之,可以这样说,业主的资金加上一个优秀的弱电总包商采是一个成功的智能建筑集成化系统的保证.

第五章 智能建筑集成化的思想在智能大厦管理中的体现

智能建筑建成后,智能大厦最后一个环节----管理阶段才刚开始,智能大厦的管理不是传统的物业管理,而是综合管理,只有最终实现智能大厦电脑化和科学化的综合管理,才能实现智能大厦的最终目的,即高效利用大厦内的可见或不可见资源,提高大厦的竞争生存力,,一个管理好的智能建筑,它的社会效益和经济效益是巨大的,有资料表明,新建的上海博物馆实施的综合管理,不但满足了世界级博物馆复杂的各项技术要求,而且年运行费用节省600万元人民币,达60%.

智能大厦的综合管理的概念就是以系统集成和信息共享为基础,以决策系统作为辅助手段,实现对大厦事务和事件进行全局性的协调和综合处理,综合事务管理是综合智能大厦综合管理系统(IBMS)对相关事物信息的采集,分析,决策和处理的四个能力,以往的传统大厦,即使管理得很好,也只是基于各分离系统的有形实物,具有独立性和不完整性,而综合管理是基于无形的信息之间的集合性和相关性,使得大厦的管理更有效、科学.

智能大厦综合管理机构的设置,可参照国际上新出现的"首席信息官"(CHIEF INFORMATION OFFICER 简称CIO)的做法,CIO的特征以及所的权利和义务表明,只有CIO才能统领全局,满足智能建筑综合管理的特殊需要.

一个合格的CIO必须是具备计算机、自动化控制、网络信息管理理论和实践经验的复合型人才.能胜任维护管理整个系统,同时整理相关信息作出决策.

CID工作从工程施工阶段就要开始,要帮业主做好综合管理工作,必须为业主建立系统相应设备安装图等图纸资料规定以及设备和调试记录等技术资料,这些资料原文存档保存,副本作为资讯输入到物业管理子系统中待查,以往一些工程开通时效果良好,运行一段时间后纷纷罢工,就是因为再高明的系统维护者没有原始资料,也无从下手.原始文档资料理论上可由弱电总包商建立好后交给业主,但实践证明,由于各方利益的相关性,没有CIO至始至终的参与,一步到位绝对行不通.

一个成功的CIO除了完成本职工作外,还应能利用网络技术,建立远程维护、管理支持系统,实现远程与本地管理中心建立信息交换,一方面能保证系统软件的开发者能异地及时地解决软件运行过程中发生的较疑难的内核故障、升级和修改软件,能保证系统硬件的提供者能及时地准备配件和指导安装,另一方面,能保证系统高级管理者异地及时干预系统运行,实现绝对领导权利.

智能建筑的集成化是当今建筑领域的发展新方向,由于作者能力有限,本文只能提出一点粗浅的看法和意见,希望能得到各位专家和同行的批评,指正,获得提高,努力为推动我国智能建筑的发展和繁荣尽一点微薄之力.


参考文献:
丽特网络, ,1998年
江森自控, ,1998年
朗讯科技, ,1996年
HONEWELL, ,1998年
北京工业大学, ,1998年
BICC, ,1998年
陈志刚等, ,中南工业大学出版社,1996年
GEUTEBRUCK, ,1998年
ECLON, ,1998年


作 者:熊 江
摘 自:潮 流 在 线

 

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