胡 戎

(上海建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 200041)

0 引言

隨著體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展及全民健身熱的興起，全國各地都掀起了體育基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)的高潮。筆者結(jié)合親身參與的蘇州工業(yè)園區(qū)體育中心項目，對體育場館的智能化集成設(shè)計進行分析和介紹，以供參考。

1 項目簡介

蘇州工業(yè)園區(qū)體育中心位于東湖核心區(qū)，總建筑面積35.5萬m2，是蘇州唯一的市級和區(qū)級合設(shè)的，集競技體育、休閑健身、商業(yè)娛樂、商業(yè)演出等為一體的多功能、綜合性、生態(tài)型的甲級體育中心。體育中心擬建成一座內(nèi)含一個4.5萬座體育場、一個1.3萬座(1萬固定座3千活動座)體育館、一個3千座(500固定座、2500活動座)游泳館以及一個服務(wù)配套中心的開放式體育主題公園，能夠滿足大型體育賽事、群眾文體活動和全面健身需求，建成后可舉辦全國性綜合運動會和單項國際比賽。圖1為蘇州工業(yè)園區(qū)體育中心建筑效果圖。

圖1 蘇州工業(yè)園區(qū)體育中心建筑效果圖

2 園區(qū)體育中心智能化建設(shè)目標

園區(qū)體育中心定位為蘇州市體育競賽與民眾健身的高端智慧型綠色體育建筑群，其智能化建設(shè)主要定位為當?shù)伢w育競賽、體育服務(wù)、賽事管理，以及體育中心各場館機電設(shè)備、公共安全設(shè)施的運行管理創(chuàng)造一個良好的、舒適的、多樣化的、高效率的工作和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的環(huán)境；同時為體育運營服務(wù)提供靈活、多樣化運營管理與服務(wù)模式。在此基礎(chǔ)上，云計算、信息、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)、自動化、智能化等新技術(shù)在體育中心項目中得到了廣泛的應(yīng)用，滿足了高新技術(shù)未來發(fā)展和應(yīng)用的需要。

3 智慧建筑云平臺

根據(jù)業(yè)主的功能建議書，提出了設(shè)備集成平臺和IT系統(tǒng)合二為一的私有云架構(gòu)的智慧建筑云平臺的概念，即“體育中心運營服務(wù)管理綜合信息系統(tǒng)(一級平臺)”采用云技術(shù)(包括云計算、云數(shù)據(jù)、云服務(wù))實現(xiàn)。

云技術(shù)(私有云平臺)是最近發(fā)展起來的IT技術(shù)，云平臺采用高性能服務(wù)器、大容量存儲設(shè)備及相關(guān)配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建，并采用云平臺管理軟件通過執(zhí)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則對計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)進行虛擬化管理。

在傳統(tǒng)的智能化系統(tǒng)中，智能化集成系統(tǒng)(IBMS)、物業(yè)及設(shè)施管理系統(tǒng)(IPMS)、建筑物管理系統(tǒng)(BMS)、公共安全系統(tǒng)(SMS)、“一卡通”管理系(CPUMS)等智能化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備都是采用各自獨立成系統(tǒng)部署的方式。隨著云計算技術(shù)應(yīng)用，智慧建筑云平臺的構(gòu)建，則是將上述各自獨立的建筑智能化子系統(tǒng)的軟硬件全都統(tǒng)一部署在云平臺上，根據(jù)每個應(yīng)用系統(tǒng)的需求，對每個應(yīng)用系統(tǒng)劃分相應(yīng)的虛擬機(包括CPU資源、內(nèi)存資源、存儲空間等)，各虛擬機之間互相不影響；再在虛擬機上根據(jù)每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要加載不同的應(yīng)用系統(tǒng)需求，以滿足建筑智能化系統(tǒng)各子系統(tǒng)的應(yīng)用需求。圖2為云平臺的虛擬化管理圖。

智慧建筑云平臺通過智能化系統(tǒng)軟硬件資源的網(wǎng)絡(luò)池、服務(wù)器池、數(shù)據(jù)存儲池化，實現(xiàn)了硬件與軟件的信息互聯(lián)與共享，提高了智能化系統(tǒng)管理和運行效率，同時軟硬件資源得到了充分利用，有效降低了投資成本。

圖2 云平臺的虛擬化管理圖

4 體育中心各場館智能化系統(tǒng)

園區(qū)體育中心包括體育場、體育館、游泳館、服務(wù)配套中心(酒店、商業(yè)中心、辦公樓)、園區(qū)及配套設(shè)施五部分，體育建筑等級為甲級。

為了實現(xiàn)園區(qū)體育中心科學(xué)的運營管理和優(yōu)質(zhì)服務(wù)，在園區(qū)體育中心內(nèi)建立運營服務(wù)管理及大型活動公共安全應(yīng)急信息系統(tǒng)私有云平臺(一級平臺)；根據(jù)信息與數(shù)據(jù)集中管理和場館分別運營服務(wù)的原則，在各場館、酒店、商業(yè)、辦公建立各自相對獨立的運營服務(wù)管理平臺，包括體育場、室外訓(xùn)練場運營管理系統(tǒng)、體育館運營管理系統(tǒng)、游泳館運營管理系統(tǒng)、酒店管理及服務(wù)系統(tǒng)、商業(yè)管理及服務(wù)系統(tǒng)、辦公管理與服務(wù)系統(tǒng)、園區(qū)綜合管理與服務(wù)系統(tǒng)七個二級平臺，以及為實現(xiàn)上述各二級平臺運營管理和服務(wù)所需配置的業(yè)務(wù)三級平臺和各智能化應(yīng)用系統(tǒng)。

智能化集成云平臺實現(xiàn)了各場館建筑內(nèi)各信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享交換，是蘇州工業(yè)區(qū)體育中心智能化的技術(shù)核心。圖3為園區(qū)體育中心智能化集成云平臺的結(jié)構(gòu)圖。

5 園區(qū)體育中心智能化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

目前傳統(tǒng)的智能化系統(tǒng)監(jiān)控信息傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，仍是根據(jù)不同系統(tǒng)或產(chǎn)品的自身特點，采用各自獨立的監(jiān)控信息傳輸網(wǎng)絡(luò)和互不兼容的布線敷設(shè)方式，不但造成了智能化系統(tǒng)布線混亂和繁雜，各系統(tǒng)通訊協(xié)議也不一致，建設(shè)后容易被廠家和產(chǎn)品所限制，運營期的升級、變更、改造都存在非常大的風(fēng)險，使業(yè)主處于極為被動的狀態(tài)。同時傳統(tǒng)構(gòu)架都是如圖4所示自下而上集成方式的垂直系統(tǒng)，只有在上層才進行集成，這樣的集成并不能滿足在現(xiàn)場的快速聯(lián)動要求和聯(lián)動的可靠性要求。大型集成系統(tǒng)的信息傳輸會嚴重限制聯(lián)動的有效性。

園區(qū)體育中心采用的是先進的智能化物聯(lián)網(wǎng)一體化的以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，基于TCP/IP 通訊協(xié)議，支持十萬、幾十萬點的大規(guī)模集成。在體育中心智能化物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上部署各場館分控平臺集成的各智能化監(jiān)控系統(tǒng)，如建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(BMS)、綜合安全管理系統(tǒng)(SMS)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、一卡通管理系統(tǒng)等，各子系統(tǒng)采用B/S和C/S相結(jié)合的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需求分別提供數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、Web頁面接口。智能化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮以太網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)優(yōu)勢，在控制器一層實現(xiàn)廣泛的IP化，同時在必要的部分使用現(xiàn)場總線以及無線技術(shù)作為補充，形成一個高度互聯(lián)、共用、統(tǒng)一的智能化系統(tǒng)體系的集成網(wǎng)絡(luò)平臺。

圖3 園區(qū)體育中心智能化集成云平臺的結(jié)構(gòu)圖

表1

圖5為園區(qū)體育中心智能化設(shè)計方案，以分布式控制器為核心的物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)代表了當前技術(shù)先進性及發(fā)展方向，主要實現(xiàn)將物聯(lián)設(shè)備層的各種設(shè)備統(tǒng)一接入智能建筑云平臺。同時物聯(lián)網(wǎng)IP直連型DDC，有效提升效率；分布式網(wǎng)絡(luò)控制器，星形散布于物聯(lián)網(wǎng)，上下行數(shù)據(jù)在分布式網(wǎng)絡(luò)控制器層并發(fā)運行，實現(xiàn)樓控及各子系統(tǒng)接入及管控。采用 M2M技術(shù)，在現(xiàn)場、樓層即解決了跨系統(tǒng)通訊的問題，且不依賴于上層網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的可靠性和實時性。表1為傳統(tǒng)平臺架構(gòu)的現(xiàn)狀及主流技術(shù)的發(fā)展對比表。

圖4 傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)集成方式

圖5 園區(qū)體育中心智能化設(shè)計圖

6 園區(qū)體育中心Niagara技術(shù)應(yīng)用

Niagara Framework技術(shù)由Tridium公司在1996年推出，其目的是通過智能集成平臺整合不同年代、不同制造商、不同協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)，成為物聯(lián)網(wǎng)的中間平臺。Niagara Framework是一個基于物聯(lián)網(wǎng)的通用平臺，它幾乎可以連接任何網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議及智能設(shè)備，使最終用戶之間的M2M設(shè)備和企業(yè)之間的溝通更簡單、有效。

園區(qū)體育中心智能化設(shè)計項目涉及樓宇多、分布散、監(jiān)控點數(shù)量巨大，并涉及第三方系統(tǒng)通訊問題，系統(tǒng)建設(shè)非常復(fù)雜，但是采用Niagara技術(shù)能夠很好解決上述問題。通過Niagara分布式網(wǎng)路控制器及其應(yīng)用環(huán)境構(gòu)建項目中間件層，向上對接各應(yīng)用層、向下對接各智能化子系統(tǒng)；各類智能化廠商總線型專用協(xié)議運行至中間件層即止，提供中間件層以上純IT化開發(fā)條件，極大提高了各種產(chǎn)品之間的兼容性。

7 結(jié)束語

智能化系統(tǒng)是整個建筑設(shè)備系統(tǒng)最重要的組成部分，在設(shè)計時需要學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外最先進的理念和技術(shù)，并要有超前意識，同時兼顧系統(tǒng)的高可靠性和開放性，使用通用的通訊協(xié)議和接口，可實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性、兼容性和可擴展性，使得系統(tǒng)具有不斷更新完善的能力。尤其要注重集成平臺的技術(shù)水平，選擇使用開放標準及協(xié)議的設(shè)備，方便系統(tǒng)維護、升級，為運營中減少人力資源成本打好基礎(chǔ)。

園區(qū)體育中心是蘇州市體育競賽與民眾健身的高端智慧型綠色體育建筑群，項目建筑面積大、設(shè)備多、人員情況復(fù)雜、日常管理和應(yīng)急處理任務(wù)重，對于此類型的項目，建議智能化建設(shè)的核心為基于云計算、私有云建設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的云平臺，并有大量實施工程案例應(yīng)用如Niagara開放式集成平臺。所有智能化子系統(tǒng)的設(shè)計，都需要以此云平臺為基礎(chǔ)進行架構(gòu)設(shè)計。通過此平臺整合不同設(shè)備制造商、不同協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)，真正實現(xiàn)設(shè)備間互聯(lián)、互通、互操作；同時園區(qū)管理人員可以實現(xiàn)對區(qū)域所有機電設(shè)備的管控，實現(xiàn)快速、方便、低成本的開發(fā)各種智能應(yīng)用。