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(1.重慶市設(shè)計院, 重慶 400015;2.重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院, 重慶 400072)

0 引 言

智能建筑中大量機電設(shè)備系統(tǒng)的運行和維護非常復(fù)雜,導(dǎo)致其運行維護成本高,一種有效的解決方案是采用系統(tǒng)集成技術(shù),通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各個分離的設(shè)備和系統(tǒng)、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中,使資源達到充分共享,實現(xiàn)集中、高效、便利的管理。系統(tǒng)集成應(yīng)采用功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成、軟件界面集成等多種集成技術(shù),實現(xiàn)的關(guān)鍵在于解決系統(tǒng)之間的互連性和互操作性問題,是多廠商、多協(xié)議和面向各種應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)。這需要解決各類設(shè)備、子系統(tǒng)間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應(yīng)用軟件等與子系統(tǒng)、建筑環(huán)境、施工配合、組織管理和人員配備相關(guān)的面向集成的問題[1-2]。

系統(tǒng)集成的本質(zhì)就是最優(yōu)化的綜合統(tǒng)籌設(shè)計。一個大型的綜合計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成包括計算機軟件、硬件、操作系統(tǒng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等集成,以及不同廠家產(chǎn)品選型、搭配的集成,達到的目標——整體性能最優(yōu),即所有部件和成分合在一起后不但能工作,而且全系統(tǒng)成本低、效率高、性能勻稱,具有可擴充性和可維護性。為了達到此目標,系統(tǒng)集成商的優(yōu)劣至關(guān)重要。

智能建筑系統(tǒng)集成設(shè)計時主要從以下幾方面考慮:系統(tǒng)集成的模式,集成的設(shè)計原則,系統(tǒng)組成,以及如何實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的集成等。

1 工程概況

西南某證券大樓總建筑面積為118 162.99 m2,其中地上建筑面積為76 222.44 m2,地下建筑面積為41 940.55 m2,地上39層,地下6層,建筑總高度為198.6 m。該工程擬建甲級寫字樓,主要包括證券總部辦公和文化區(qū),與證券業(yè)相關(guān)的銀行、基金、信托、保險、擔保及律師、會計師、審計師事務(wù)所等中介機構(gòu)辦公區(qū);配套設(shè)施為展覽廳、多功能廳、會議、食堂、廚房、健身中心、商務(wù)中心、數(shù)據(jù)機房、地下車庫及設(shè)備用房等。

2 機電設(shè)備系統(tǒng)集成項目需求分析

該工程樓宇機電設(shè)備系統(tǒng)集成項目的功能需求分析:

(1) 實時監(jiān)控。人工控制計算機界面實時查詢或控制任意樓宇機電設(shè)備系統(tǒng),通過設(shè)置某設(shè)備的地址號值以調(diào)整設(shè)備狀態(tài)。

(2) 自動巡查。自動巡查各樓宇機電設(shè)備系統(tǒng),并自動核對所采集的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),若有異常,則報警或觸發(fā)聯(lián)動與組合控制。

(3) 主動報警。對設(shè)備故障和異常數(shù)據(jù)信息主動報警,記錄報警信息,設(shè)置報警級別,采用聲、光等報警形式,綜合抗干擾技術(shù),降低誤報警。

(4) 遠程管理。在Internet上管理樓宇機電設(shè)備系統(tǒng)。

(5) 數(shù)據(jù)管理。歷史數(shù)據(jù)入庫,統(tǒng)計分析,提供查詢功能;根據(jù)用戶需求生成并打印報表;統(tǒng)計數(shù)據(jù),繪制運行曲線。

(6) 系統(tǒng)管理。自由配置集成管理軟件、設(shè)備網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、監(jiān)控通道、系統(tǒng)功能、操作人員等;人員的賬號、權(quán)限、交接班管理;對系統(tǒng)狀態(tài)、操作記錄形成日志。

(7) 聯(lián)動控制。預(yù)置的聯(lián)動控制有電梯系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、排風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等聯(lián)動。用戶還可自定義聯(lián)動控制策略。

(8) 物業(yè)管理。物業(yè)管理提供完善的業(yè)務(wù)功能,包括固定資產(chǎn)、設(shè)備維修和綜合服務(wù)等功能塊,對內(nèi)部各設(shè)備建立設(shè)備檔案。

(9) 其他。系統(tǒng)故障自診斷,組合控制設(shè)置,在線幫助,遠程維護與操作。

3 系統(tǒng)集成的模式

目前,大型公共建筑系統(tǒng)集成主要采用以下幾種模式:

(1) LonWorks和BACnet技術(shù)。LonWorks和BACnet技術(shù)適用于大區(qū)域、點數(shù)分散的控制系統(tǒng),不適用于消防和保安系統(tǒng)。

(2) 以樓宇自控系統(tǒng)(BAS)為核心,通過LonWorks或BACnet等技術(shù)實現(xiàn)的集成模式。采用基于三層結(jié)構(gòu)的樓宇機電設(shè)備系統(tǒng)集成平臺,能夠分離預(yù)定義邏輯,優(yōu)化資源占用,提供異類數(shù)據(jù)源支持,實現(xiàn)在統(tǒng)一平臺上集成異構(gòu)機電設(shè)備,靈活組態(tài),可自定義配置的聯(lián)動控制邏輯,并提供強大的擴展性支持。

該樓宇機電設(shè)備系統(tǒng)集成平臺的三層體系結(jié)構(gòu)分別為分布層、核心層和數(shù)據(jù)層。分布層基于子系統(tǒng)平等的方式進行各樓宇機電設(shè)備系統(tǒng)的接入,即各樓宇機電設(shè)備系統(tǒng)地位相互平等,主要完成數(shù)據(jù)傳輸功能;核心層包含若干可運行邏輯組件,是集成管理平臺核心功能實現(xiàn)的根本;數(shù)據(jù)層對集成管理平臺運行中的數(shù)據(jù)進行管理。

這種集成模式的優(yōu)點是BAS軟件提供的開發(fā)平臺比較強大,通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換,將智能建筑內(nèi)全部子系統(tǒng)連通;缺點是BAS網(wǎng)絡(luò)通信速率較低[3]。

(3) 以串行通訊方式進行集成。串行通信在通信速度上過慢,一般不采用此種方式。

(4) 基于系統(tǒng)平等方式進行系統(tǒng)集成。該集成模式基于組件的、標準的開放平臺,各個子系統(tǒng)的管理系統(tǒng)接口模塊以組件的形式加入,按照集成平臺制定的接口定義標準定義接口模塊。集成平臺通過這些接口模塊與子系統(tǒng)進行通信和控制,并根據(jù)收集到的各個子系統(tǒng)的信息,協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)之間的工作。該系統(tǒng)的缺點是要建立一個新的集成平臺[4]。

因此,該工程樓宇自控系統(tǒng)采用的是江森Metasys樓宇自控系統(tǒng),即以BAS為核心,通過LonWorks或BACnet等技術(shù)實現(xiàn)的集成模式。以BAS為核心的系統(tǒng)集成模式如圖1所示。

圖1 以BAS為核心的系統(tǒng)集成模式

4 系統(tǒng)集成的設(shè)計原則

4.1 總體構(gòu)思

系統(tǒng)集成是從智能建筑的本質(zhì)出發(fā),充分考慮綜合辦公大樓的各種功能需求,利用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),形成一個相互關(guān)聯(lián)、完整和協(xié)調(diào)的綜合系統(tǒng),使系統(tǒng)信息得到高效、合理的分配和共享。

在完成集成系統(tǒng)后開發(fā)綜合辦公大樓內(nèi)部的綜合管理和信息服務(wù)系統(tǒng),使物業(yè)管理做到高度集中、有效和方便。最終向業(yè)主提供智能建筑管理系統(tǒng),能綜合利用大廈內(nèi)以各種手段收集到的有用信息,并加以分析整理,成為具有高附加值的資料。充分運用這些資料,可以使綜合辦公大樓的設(shè)備和綜合業(yè)務(wù)管理的工作流程更有效,使大樓在安全、高效、舒適、節(jié)能和環(huán)保方面達到較高的水平。

4.2 設(shè)計原則

系統(tǒng)集成設(shè)計時遵循以下設(shè)計原則:

(1) 安全性和可靠性。安全性和可靠性是智能建筑的基本要求,是弱電系統(tǒng)集成工程設(shè)計的主要目標。

(2) 滿足業(yè)主要求。工程設(shè)計以業(yè)主需求進行分析,并以得到業(yè)主認可的需求為目標來開展工作。

(3) 合理性和經(jīng)濟性。在保證先進性的同時提高工作效率,充分考慮系統(tǒng)的實用性和經(jīng)濟效益,獲得最大的投資回報率。

(4) 標準化。工程設(shè)計及其實施都按照國家和地方的有關(guān)標準進行。

(5) 先進性。工程的整體方案及各子系統(tǒng)方案具有明顯的先進特征。考慮到電子、信息技術(shù)的迅速發(fā)展,設(shè)計在技術(shù)上適度超前,所采用的設(shè)備、產(chǎn)品和軟件不僅成熟而且能代表當今世界的技術(shù)水平。

(6) 結(jié)構(gòu)化和可擴充性。結(jié)構(gòu)化和模塊化的集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有很好的兼容性和可擴充性,既可使不同廠商的設(shè)備產(chǎn)品綜合在同一系統(tǒng)中,又可使系統(tǒng)能方便地擴充,并擴展另外廠商的設(shè)備產(chǎn)品。

5 系統(tǒng)集成的內(nèi)容

根據(jù)該工程的具體情況,建筑自動化管理系統(tǒng)組成如圖2所示。系統(tǒng)集成模式以BAS為核心,開發(fā)與各種第三方系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信接口,這樣BAS網(wǎng)關(guān)就能將SAS、FAS等第三方系統(tǒng)的協(xié)議轉(zhuǎn)化為BAS級通信主干協(xié)議,從而實現(xiàn)以BAS為核心的集成系統(tǒng)。

圖2 建筑自動化管理系統(tǒng)組成

江森Metasys集成管理系統(tǒng)是將各子系統(tǒng)的信息資源匯集到一個系統(tǒng)集成平臺上,通過對資源的收集、分析、傳遞和處理,從而對整個建筑進行最優(yōu)化的控制和決策,達到高效、經(jīng)濟、節(jié)能、協(xié)調(diào)的運行狀態(tài),并最終與建筑藝術(shù)相結(jié)合,創(chuàng)造一個舒適、溫馨、安全的工作環(huán)境。通過高性能的工作站BMS中央計算機,將集成的弱電子系統(tǒng)信息以數(shù)據(jù)庫的形式動態(tài)傳輸?shù)紹MS上。BMS與所有系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)服務(wù)采用ODBC技術(shù)。系統(tǒng)以Web服務(wù)器為中心對弱電各子系統(tǒng)進行集中管理,使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)得到共享?？蛻舳瞬捎脼g覽器方式,使系統(tǒng)操作簡便,同時整個系統(tǒng)充分利用建筑內(nèi)部的計算機網(wǎng)絡(luò)。

6 結(jié) 語

樓宇自控系統(tǒng)集成是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,無論采用哪種標準,至今還未見有一個適用所有項目的集成方法。不同的項目有著不同的集成方法,因此在進行集成設(shè)計時要綜合考慮集成模式的選擇、所要遵循的原則、系統(tǒng)的組成和經(jīng)濟效益等,得到一個投資合理、節(jié)能有效的集成方法,以實現(xiàn)合理的能源管理,降低運行成本。

[1]綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范:GB50311—2016[S].

[2]智能建筑設(shè)計標準:GB50314—2015[S].

[3]邢智毅.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑系統(tǒng)集成[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2012(9):82-84.

[4]高攀祥.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑系統(tǒng)集成中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(4):31-34.