智能建筑系统集成理念

弱电男人

智能建筑系统集成(Intelligent Building System Integration ) 将建筑物内各弱电子系统集成在一个计算机网络平台上，从而实现子系统间信息、资源和任务的共享，逐渐成为智能大厦的技术核心，为物业管理者提供高效、便利、可靠的管理手段，给物业使用者提供全面、优质、安全、舒适的综合服务。

智能建筑系统集成既有理论方面的问题，也有实践方面的问题。下面，就让我们从系统集成的概念和等级、指导思想、组成要素及外部环境等几个方面对智能建筑系统集成进行探讨。

概念--解剖"麻雀"

就智能建筑（Intelligent Building）这种人造系统而言，笔者认为日本JIS工业标准中的定义较为合适。这个定义认为：智能建筑由若干个保持着严格的秩序和联系的要素组成，它们是为同一目的而协同动作的有机整体。

对于智能建筑这样的系统来说，系统与环境的划分界限可以很自然地由基本系统结构及系统的目标来决定。在一定意义上，系统界限的划分和确定主要取决于分析人员或决策者。这是因为不同的决策者或分析人员可能会采取不同的界限来划分系统的环境。对于建筑的智能化系统，国家建设部将其划分为七个子系统：

● 综合布线;

● 计算机网络;

● 楼宇自控;

● 安全保卫;

● 通信;

● 卫星接收;

● 有线电视广播音响。

发展--人工雕琢

尽管对智能建筑有了上述的基本子系统划分，但是在具体工程的实施过程中，有的单位出于管理的方便以及其他因素，常常会自行划分子系统，如将楼宇自控系统中车库、门禁等单独作为一个子系统。

不过，不管系统如何划分，有一点是肯定的--系统划分越多、越细，就越不利于集成，出现功能重复、资源浪费的可能性就越大。

系统与环境的交互影响形成了输入和输出的含义。系统从外界环境取得输入，通过系统的处理和交换，必然会产生输出，再返回到外界环境。所以系统中的部件是输入、处理和输出活动的执行部分。也就是说，一个理想的系统在目标或要求确定之后，系统的部件就可以通过获取一系列的外界输入信息并进行处理之后提供系统所期望的目标输出，返回到环境并对其施加影响。

综合布线系统是一个无源系统，本身没有输入和输出，通过在其基础上组建的系统（如网络、通信等）为人们提供服务。另外，有的子系统平时并不发挥作用，如消防应急系统只有在发生火灾的时候才发挥作用。

建筑智能化系统起源于20世纪80年代，90年代初才逐渐被人们所认同。智能建筑系统是信息技术、自动化技术、电子技术等诸多方面的综合体。在其发展过程中，一个重要的特点是信息技术对它的影响越来越显著。智能建筑实际上是用信息技术来改造和武装传统的建筑业。

系统发展成熟的重要标志是标准化和模块化，这是实现不同生产厂家产品互相兼容、具有互换性和互操作性的重要保证。产品的标准化和模块化使用户有了更多的选择余地，可最大限度地保护用户的投资和利益。

内涵--更上一层楼

智能建筑集成大体上可分为三个层次：设备集成、技术集成和功能集成。

设备集成也可称产品集成，它是按照用户的要求，购买各种产品去实现具体的应用。这个层次的集成方法主要用于各个子系统的组建。例如在构建安全保卫系统时，可以从不同的厂商分别购买探测器、报警主机、摄像机、监控主机、监视器等，然后组装在一起。有的设备供应商已经完成了对子系统的集成，可提供这个子系统的全套设备，如完整的楼宇自控系统。

技术集成是对所用的产品进行技术上的统筹，合理地进行产品技术的搭配、融合与运用。厂商为了保住它已经占有的市场并不断地扩大市场份额，必须不断地进行技术更新和设备换代。这种技术的更新与产品的换代，常常只是在某一个局部进行。厂商们对未来所做的不同定义及其宣称的改进，更多地是从保护他们已有的技术出发。一方面，厂商力图在技术方面占据领先地位，另一方面也强调过渡、升级、扩展和投资保护，以便迎合用户的切身利益和实际需求。这是对系统集成认识的一个重要转变。扩展性和开放性是系统集成的中心问题。对这些问题给予重视，表明对系统集成的认识走向深化。

功能集成是根据用户现实和发展的应用需求，从功能的角度考察产品与技术并合理地调配各项功能，充分发挥各自的优势，使整体的智能建筑系统达到功能最优。这一层次的集成不是强调采用了多少先进的技术和设备，而是强调在整体上达到了什么样的功能以及系统的灵活性。这要求从全局的观点出发，在保证达到功能要求的同时追求低造价和高性能价格比。在系统的整体设计上，追求保护用户投资，即当需求发生变化时，可以方便地进行升级改造。

上述系统集成三个层次的发展，使系统集成从以技术为中心转变为以需求为导向。在系统集成技术出现初期的很长时间内，人们一直认为只要用技术和设备实现和模仿现有的管理模式及组织结构，就可以取得系统集成的成功。直至最近几年，通过对大量案例的分析和研究才发现，原来人们严重忽视了系统的应用集成以及几个关键要素的集成。一个完整的系统集成应该包括设备、技术、管理甚至人员的集成。

对于系统集成来说，开放性是基础和前提。开放是一个模糊的概念。有的专家认为：开放系统并不是一个技术术语，而是一个市场概念。典型的开放系统市场策略需要做好四个方面的工作：

● 设计并开发满足广泛市场需求的商品。应当注意到，好技术并不等于好产品，好产品并不等于好商品。

● 建立一套可操作的技术规范。这常常需要多个厂商和标准化组织的协作。

● 向社会发布技术规范并配合一定的商业策略，使其成为业界正式或者事实上的标准。

● 努力扩大自己的市场份额。

开放是以市场为导向的，是众多生产厂商共同努力的结果。计算机和网络均具有较好的开放性，相比之下，智能建筑特定产品就远远没有达到这样的开放程度。

目标--仔细推敲

构建一个人造的智能化系统，首先是要确定其目标。在系统建设及系统集成过程中，选择合适的目标具有决定性的意义，这也是进行建筑智能化工程的第一个步骤。在实践活动中经常发现，由于目标不明确或目标的评价准则不一致而引起业主和承包方的分歧，甚至造成工程的返工，浪费了资源和时间。目标制定不合理，将使整个系统的性能价格比下降，致使业主的投资得不到应有的回报。

目标应具备及物性、方向性和操作性这三个特征。

● 及物性:目标应能直接涉及或提示与目标相关的某些事件，这些事件应当是决策所需要的；

● 方向性:目标应能提示所涉及的事件在未来的活动，例如对实现目标所选择的策略等；

● 操作性:通过决策活动所提出的控制或策略能够对与目标有关的事件施加影响，使其按目标所提示的方向发生变化。

按照上述理念，智能建筑的系统集成应该服从整个建筑业所倡导的"以人为本"的目标，实现用户要求的功能。

相对于设备制造厂商，系统集成商应当是用户的全权代表。集成商不必销售自己的产品，应当代表用户的利益，在众多的产品中挑选合适的产品，将他们集成为可交付用户使用、性能价格比最优的整套系统。系统集成商既是总承包方，又是合作伙伴，他们要为用户提供从方案设计、产品选优、工程施工、软硬件平台配置、应用软件开发到售后培训、咨询和技术支持等一揽子服务，最终的目的是让用户得到一个配置合理、价格便宜、性能最优的整体解决方案，并且还要负责该系统的升级和更新。

做好系统集成，关键的步骤是系统分析。系统应该由哪些部件构成？哪些部件只能单独使用？哪些部件有可能被不同的子系统共享？各子系统的功能是什么？这些功能之间有什么区别和联系？各子系统对环境的要求是什么？运行时会对外部环境产生什么样的影响？用户最希望从智能化系统中得到什么,愿意为此项目投资多少？所有这些问题的正确案答，只能是在有效的系统分析之后得到。

可以看出，在系统集成的过程中贯穿始终的是"服务"二字，系统集成商必须把自己定位在为用户服务的位置上。从具体的工程或项目的角度看，系统集成是一个过程，它把不同厂商的设备结合起来，以专业服务的方式为特定的用户提供整套实用的智能化系统。

原则--追求整体效益

系统集成应建立在两组概念上:突现与等级、通信与控制。

若干子系统按照某种方式相互联系而形成一个更大的系统，就会产生这些子系统所没有的新性质（集成系统质或整体质）。这种性质只能在集成系统的整体中表现出来。如果将集成系统分解为他们原来的子系统，这种性质便不复存在。这就是系统的整体突现性原理，又称为系统的还原性原理。

整体突现性，即整体具有而部分或部分总和所不具备的性质，是集成系统最重要的特征，也是系统理论的基石。智能建筑之所以要进行系统集成，其最终目的就是要追求具有正效应的"整体大于各部分之和"的突现性。

信息系统架构正在从Client/Server向Browser/Server的方向发展。不同年代的应用技术及其特征在不断地演变，制约系统集成技术发展的瓶颈也在不断地变化。因此对于智能建筑系统集成的认识以及需求与应用功能的实现，也正在由低层次向高层次提升。从这个意义上讲，早期的简单集成与交互已经不能满足目前信息集成应用的需求。从集成上看，智能建筑已经从功能集成发展到集成系统和网络，从基于单机应用发展到基于网络的协同应用，特别是基于Internet/Intranet网络集成的应用;从信息交互上来看，已经从简单的状态信息组合和基于监控的处理发展到基于内容的处理和融合以及基于虚拟与多媒体技术的接口;从应用上看，已经从简单地监视个别事件的发生、信息收集和反馈控制发展到信息综合服务、虚拟环境和全局事件处理以及远程监控和维修管理等。

智能化系统的建设是个系统工程，它的系统性不仅体现在建设的过程中，还体现在系统的运作过程中。任何一个智能化系统都不像电视机、冰箱那样，它在运行时也需要操作、维护和保养。由于这些系统的技术含量较高，因而传统的物业管理人员无法胜任这一工作。系统维护和使用的费用较高，有的甚至高于建造的费用。不少业主对这点缺乏认识，承包商出于暂时的商业利益，有时也会有意或无意地对这点不加说明。这就为系统的良好运行带来了隐患。

方法--关注预见性

系统集成是个长期的动态过程，局部的改进和更新是不可避免的。因此，必须引入"预先计划的产品改进（Pre-planned Product Improvement，P3I）"的理念，即：在系统的设计阶段就预先考虑到为以后的系统改进提供方便。这些预设的条件可以是一些预留或储备，也可以是具有柔性的设计。有的时候，在基型系统中只采用成熟的技术，把先进但又不成熟的技术作为改进项目加入该系统的后续考虑中。这样一来，既增加了基型系统的可靠性，减少了系统的组建时间、投资强度，也延长了系统的有效寿命，使系统能够对技术的发展做出合理的反应。

应该看到，应用P3I方法不仅是采用成熟的技术、产品以及成熟的标准和协议，也不仅是扩展的预留、升级和其他能力的储备，更重要的是面向未来的扩展和预设条件设计。例如，现在智能化系统中的计算机网络系统、楼宇自控系统、通信系统、有线电视系统均有自己独立的传输网络，而传输的信号有数字和模拟之分，但从发展趋势看，数字化传输势在必行。如果我们现在就采用全数字化方案，其投资必然很大，效果也不一定好。但是如果对这一发展趋势不加理睬，更不利于将来系统的升级改造。

采用P3I方法的重要前提是正确把握技术的现状和发展趋势。工程项目不同于科研项目，它不允许试验，更不许失败。工程设计要求有一定的保险系数，要采用较为成熟的设备和技术，不鼓励做第一个"吃螃蟹"者。系统常常受制于其中最薄弱的环节，各部分的均衡和协调是系统设计最重要的原则。同时，任何系统都不是孤立存在的，它和周围的环境有着密切的联系。实践证明大院式的封闭系统投资大、效果差。开放的、社会化的服务是大势所趋。

分析--集成的基础

系统集成是将各种部件组合在一起，形成一个有机整体。为了做到这一点，在组合各种部件的时候，就必须遵循一定的规则和总体目标，有选择地实现各种部件的组合。在构成智能化系统的所有部件中，有的部件具有十分专用的性质，既不能和其他系统共用，也不会和其他系统发生联系。对于这样的部件，在进行系统集成的时候，可以不予考虑，如楼宇自控系统中的DDC、安全保卫系统中的多画面分割器等等。而有的部件，在各个子系统中差不多都有，只是功能和担任的角色不同而已。对于这样的部件，在进行系统集成时就必须重点考虑，如计算机和网络。对于这些部件重点要考虑的是在不同的系统之间是否可以共享？它们彼此之间是否可以连成一个整体？

为了正确地解决上述问题，必须对被集成的各个子系统进行分析。从方法上来看，分析和集成既是矛盾的，又是相互依存的。可以毫不夸张地说:没有分析，也就没有集成。在进行系统分析时主要应搞清如下一些问题：

● 各子系统的具体组成如何？

● 哪些部件只能单独使用？哪些部件有可能在不同的子系统之间共享？

● 各子系统的功能是什么，这些功能之间有什么区别和联系？

● 各子系统对环境的要求是什么?当它们运行时会对外界的环境产生什么样的影响？

● 业主最希望从智能建筑系统中得到什么，愿为此投资多少？

在所有的智能建筑系统中都存在着两个永无休止的活动：一个是决策，一个是执行。这两种活动交替进行的过程组成了管理活动。在工程一开始，第一个要进行的决策是投资多少、建立一个什么样的智能化系统；接着就要进行招、投标，使决策付诸实施；当系统建成后，还要进行使用、维护以及可能的系统升级改造。其中每一步都要进行一系列的决策和执行活动。

为了提高管理效率，必须确定要实现的管理目标，并做出相应的计划。这个计划应对外界环境的变化做出不同的应变措施，如气候的变化、突发事件的出现等等。根据外界条件的变化决定采取什么措施称之为决策活动，按照决策采取的措施就称之为执行活动。决策活动的结果是执行活动的依据，所以决策的优劣就成为管理活动有无成效的必要条件。由此可见，决策是管理活动的中心。而决策活动的可靠程度以及决策后果的好坏在很大程度上取决于系统分析活动的科学性和艺术性。所以，系统分析活动与决策过程必然是紧密联系的。

实现--共享与互连

智能建筑系统集成分为四个等级，其中用户真正关心的是功能集成和信息集成。功能集成要求各子系统之间相互协作，而信息集成则要求各系统间可以进行信息的传递和交换。计算机和网络在相互协作和信息的交换方面起着重要作用，因此也就成了系统集成中的关键要素。

智能化系统的控制中心是计算机。而计算机的外围设备往往具有专用的性质。系统集成就是要寻找共性的地方，使他们加强联系、相互协作、方便管理。而对于专用的部分，尽量采用数字技术，以便使计算机可以更方便、更简洁地发挥作用。

以计算机为各个子系统的控制核心，用网络将这些计算机连接起来，就形成了系统集成的基础与环境。将计算机连接起来的方式大体上有两种方法，一种是通过计算机的I/O端口，另一种是采用网络适配器，也就是网卡。下面分别对此作简单的说明：

● 标准I/O端口
RS-232端口是计算机标准配置的串行接口，其连接器有9芯和25针之分，二者具有相同的功能。凡是符合这个标准的数据设备，均可直接连到计算机的相应端口上，再配合以通信协议，便可实现相互之间的信息交换。

● 网络
当采用网络连接时，在计算机中必须有和网络相适应的网卡和通信协议。

● RS-485总线
一般的计算机并不配置RS-485端口，它需要在计算机中插入专门的I/O卡。RS-485是一个工业标准总线，和RS-232相比，它的突出特点是抗干扰能力较强，传输距离也较远,在某些BAS和智能小区的控制系统中采用了该总线。

不少智能建筑子系统均有自己的中央操作站。通过中央操作站，可以监视该子系统的工作情况，并可在必要的时候进行人工干预和操作。我们可以设想一下，如果在一台计算机的屏幕上可以看到所有子系统中央工作站屏幕上的信息，并可以通过该计算机上的键盘对这些中央工作站进行操作，这就做到了用一台计算机监视和控制整个建筑的智能化系统。这就做到了一体化，做到了集成。

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