智能大廈弱電問題思考范文

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摘要:本文就智能大廈的弱電系統集成方式進行討論。說明高檔智能建筑的弱電系統集成應以信息集成作為目標。指出傳統的以BAS為中心的弱電系統集成不能滿足信息集成管理的需要。介紹了一種具有先進特征的區域網-子系統集成方式，并說明它是信息集成的最好方案。本文還對弱電系統集成商和弱電系統產品的選擇作了扼要討論。

關鍵詞:智能建筑，弱電，系統集成，信息集成，區域網-子系統集成，樓宇自控系統(BAS)，構件對象模型

一、弱電系統集成應以信息集成作為目標

在信息科技高速發展的今天，計算機網絡和系統集成已成為物業發展的主流方向，弱電系統作為智能建筑機電設備的一個主要方面正在走系統集成的道路。系統集成已成為判別大樓智能化程度的重要依據。

上海市于1995年頒布的《智能建筑設計標準》中強調了“智能建筑工程設計中對集成的各子系統應實行統一的管理和監控”。其中甲級智能樓必須“具有各智能化系統的集成。接口應標準化、規范化，實現各智能化系統之間信息交換?！?/p>

然而考察近年來已經建成的智能建筑，能夠真正符合上述標準的并不多。許多號稱已實施弱電系統集成的智能大廈，只是建立了一些有智能特點的分系統，只是將這些分系統的中心監控站安排布置在一間房屋內，但并未實現各智能系統之間的信息交換，也沒有建立一個完整、統一的監控管理平臺。顯然這樣的建筑不符合甲級智能樓宇的標準，還稱不上“智能化”，也不能說是實現了真正意義的弱電系統集成。

智能建筑不是多種帶有智能特征的系統產品的簡單堆積或集合。智能建筑的核心是系統集成。按照通常的提法這種系統集成包含了對樓宇設備自動化系統(BAS)、辦公自動化系統(OAS)和通訊自動化系統(CAS)的整合，以一體化集成的方式實現對信息、資源和管理服務的共享。要實現這種共享，最重要、最基本的是對信息資源的集成管理，這里我們把它簡稱為信息集成。只有實現了信息集成，才能在大廈的管理層面開發多種多樣的智能化應用；也只有實現了信息集成，才能建立現代化的物業管理和信息服務系統，才可稱得上是一幢智能大廈。

弱電系統的信息集成在整幢智能大廈的信息化中占有極為重要的意義。弱電系統實際上監管著整幢大廈的全部機電設備，智能大廈的物業管理和信息服務系統必然需要弱電系統提供大量關于設備方面的數據。這些實時的或歷史的數據，是大廈設備維護、管理決策和自動計費等所必需的，沒有這些原始數據，智能建筑的自動化物業管理根本無從談起。由此可見，大廈的智能化是建立在弱電系統信息集成基礎之上的。所以弱電系統集成應以信息集成為目標，實現智能建筑弱電系統集成的核心技術是弱電系統信息的集成。

弱電系統信息集成的主要特征是：建立一個完整、統一的以網絡為基礎的監控管理平臺，提供一整套系統軟件，能采集和取用弱電各分系統的所有實時數據并在集成網絡系統上，可實現對系統信息、資源和管理服務的共享，具有一致、簡易和方便的個人業務操作界面，能滿足眾多用戶的不同作業需求。

近年有些高檔建筑的業主對具有智能特征的各分系統投資很高，動輒花費數百萬美金，系統硬件相當先進，但是最終卻沒有做到弱電系統信息的集成，使建成的系統離信息化的要求相差甚遠，沒能發揮應有的潛力和作用。其實這是又一種形式的資源浪費，這是非常可惜的。之所以會有這樣的現象，有產業管理體制的原因；有人們認識上的不足；也有某些產品供應商有意或無意的誤導。

二、以BAS為中心的弱電系統集成有一定的局限性

現代建筑物的弱電系統一般包含有十多個分系統，如何統籌考慮和優化設計這些系統，是多年以來建筑業主、設計院，工程承包商一直在探索的重要課題。弱電系統集成是解決這一問題的好辦法。

傳統上，弱電系統集成經常選擇以樓宇自控系統(BAS)為中心的的做法，采用BAS專門的通訊控制器和它方生產的產品以串行通訊的方式連接起來，使系統間傳遞數據。這是將它方產品納入樓宇自控系統的一種集成方式。

然而從信息集成的需要來看，以BAS為中心的弱電系統集成有一定的局限性。作為一種介于上層網絡和各弱電分系統之間的集成系統，我們需要考察它向上的開放性能和向下的包容能力。

首先所有各種BAS系統軟件都設計為自成系統。雖然BAS系統本身也是以通訊網絡構成，卻是一個相對封閉的體系，缺少向外的開放能力。有的BAS系統提供了一定的數據交換接口，例如提供DDE功能或API接口函數。但是這些數據接口并不支持網絡操作系統，而且對于一般用戶來說使用這種數據交換能力，因為需要專門的軟件編程，也是非常地不方便。大部分BAS系統在網絡環境下和其它應用程序交換數據的能力十分有限，當弱電系統通過BAS中心和上級集成系統交換數據時，會產生瓶徑效應而不能獲得預期的結果。

其次，一般的BAS系統可連接的它方弱電產品是受限制的，在它的可連接產品表上羅列的機電產品種類不過數十種，僅占全部可選機電產品種類的一小部分，這樣就極大程度上約束了對其它子系統產品的選擇，在系統產品的選擇和優化方面選擇范圍很小，缺少靈活性和自由度，即其向下的包容性很差。

另外，還有一個重要問題是目前一般BAS的中央監控系統并不具有網絡環境下的信息集成管理功能，不能面向網絡提供透明的數據源，沒有提供開放的數據庫接口，也不能向客戶提供分布式多用戶的網絡工作環境。由于不是設計在網絡操作系統下運行，這種相對獨立的監控軟件包，如想直接利用其它系統資源十分困難，而遠程操作管理也是很難實現。

而且，目前的BAS系統向用戶提供的工作站運行的就是系統軟件本身，由于體系結構的原因，它不可能向更眾多的用戶提供個人工作界面，這就大大限制了它的適用范圍。

另外，BAS廠商提供的監控軟件產品的特性，無論是個人操作界面，還是圖形表達方式，都比較固定呆板，用戶自己能“定制”的內容很少或者根本沒有。它不允許你有“額外”的需求。對用戶來說，廠家給你什么，你就必需接受，廠家沒有給你的，你就別想擁有。總體來說這樣的監控軟件對信息的處理和集成管理能力很差，已不能適應信息化時代的需要。

然而，當網絡操作系統下的新一代集成軟件誕生以后，就使這一切有了根本的改進。

三、區域網-子系統集成方案

這里我們向大家介紹新一代先進的弱電集成系統，這是一套專為智能建筑的弱電系統集成設計、向用戶提供統一的實時監控，數據采集和管理的網絡軟件：PSCADA系統。我們又稱其為“區域網-子系統集成方案”。

這套分布式面向對象的網絡軟件，基于WindowsNT操作系統，采用以太網結構，TCP/IP協議；運用構件對象模型(COM)、軟件構件重用和智能(Agent)技術，是一個典型的分布式客戶機/服務器網絡平臺。

系統中使用通訊網關實現和各子系統的通訊

連接，采集各類機電設備的實時參數，然后通過實時對象服務程序把它們轉變為一致的數據格式向網絡上，通訊網關可以適應不同類型的接口和數據格式，也不會發生數據傳送瓶頸；在用戶工作站一端，運行個人服務程序，向各類對象服務程序發出服務請求，實現和完成各種各樣的個人工作流程，例如對選定對象的監測、控制和管理。

個人服務由許多不同功能的系統服務按需要組態、設置構成。系統提供許多稱為“單元(Cells)”的可重用軟件構件，用于組織用戶的個人圖形操作界面和作為各種系統服務功能的基礎材料。服務、單元(Cells)和對象服務這三個軟件要素，提供了系統面向用戶的個人操作界面的自定義功能。這套軟件還創建了一種稱為pCOM的過程構件對象模型，大大加強了對實時數據的處理能力。正是這些最先進而又十分成熟的軟件技術保證了弱電系統信息集成的很高需求。

系統一般結構示意如下：

區域網-子系統集成一般分兩步完成信息集成系統：第一步，建立弱電系統集成區域網，實現對機電設備的統一監測、控制和管理，即PSCADA系統已經成功提供的各項功能；第二步，利用獲得的信息開發增值應用，例如故障跟蹤、能源管理、自動計費、訪客引導等等功能系統，進一步開發在物業管理和綜合信息服務方面的大量應用。通過區域網-子系統集成獲得的數據可以放入企業網絡的相應數據庫服務器以求得到更大范圍的數據共享。

在建設期中的智能建筑，一般對第二步增值應用的功能需求(種類和范圍)，往往不能明確定位，但只要在這個時期以信息集成為目標進行規劃、建設，則將來無論什么需求都能很方便地實現。

四、信息集成的最好方式是采用區域網-子系統集成

隨著計算機網絡技術的發展和成熟，網絡系統集成已被廣泛應用于各行各業，成為企業信息化的必然選擇。這一點同樣適合于要走信息化道路的智能建筑。我們提出智能建筑信息集成的最好方式是采用區域網-子系統集成，是基于以下的理由：

1.作為企業信息化的基礎，在弱電系統管理這一層面，用戶總是需要一套專門的成熟完整的集成信息管理系統。無論哪一種BAS產品現在和將來都難以勝任這一任務。

分析歷來有過的中央監控系統，如工業界的DCS或者民用建筑的BAS，其軟件界面和功能總有這樣那樣的缺憾，其實這是正常的現象，因為它們都是為某一類硬件產品而設計。為了彌補這種缺憾，新一代網絡環境下的系統集成軟件便應此而產生。無論那一種軟件產品，只有針對某一類運用專門設計，才會獲得成功。區域網-子系統集成所采用的軟件系統就是為集成信息管理而開發的。

就大廈信息集成的總目標而言，對BAS系統的要求是優化對機電設備參數的采集和控制，著重于采用先進而開放的數據交換標準，譬如說它的通訊網為BACNet協議，現場通訊為LangMark標準，等等。即解決現場設備的監控和提供優化的信息源，而不是讓它來代替集成信息管理。

2.支持系統集成的新一代軟件技術已趨完善，例如多層次分布式C/S(客戶機/服務器)工作模式；開放的數據庫接口ODBC；支持代碼重用的構件對象模型COM及其組裝技術；支持不同應用程序之間交換數據的OLE2工業標準，等等。借助這些先進技術開發、設計的成套系統集成軟件PSCADA系統已在一些大型智能建筑上得到成功的運用。

3.為了和當代主流技術合拍，越來越多的弱電系統產品配置了通訊接口，提供開放的通訊協議，有了和外部交換數據的能力。只要編制一個通訊接口程序，就可將需要的分系統納入區域網-子系統集成系統之中。做這樣的通訊接口開發已不是困難的事。

4.由于弱電產品的多樣性，你會面對五花八門的數據格式，信息交換有的通過軟件，有的通過硬件接口，即使采用相同的通訊規約，其傳送的數據格式也各有自己的定義。采用區域網-子系統集成就是將這些不同類型的數據模式整合起來進行集成管理，以一致的格式和界面提供給用戶使用，其效果和作用是不言而喻的。

5.目前普及型的網絡操作系統已十分穩定、可靠，網絡技術已完全成熟，例如象WindowsNT4.0系統已得到廣泛的應用。

6.高性能個人計算機的價格急速下降，隨著普及率提高，網絡元器件也在下跌，使構筑網絡系統硬件的費用大為降低。

7.區域網-子系統集成的總費用一般只占全部弱電系統投資的十分之一以下，這筆資金的投入可使在建大廈在智能化、信息化方面檔次的提高量卻遠遠超過十分之一。

8.一旦完成區域網-子系統集成，就可在此基礎上，按照需要建立種種增值應用，例如設備故障跟蹤，設備維護管理和自動計費等等；并且按照大廈住戶的需求，進行軟件開發，形成大廈綜合管理自動化系統。這個系統不僅是要對整個大廈內所有設備資源和運行狀態進行監測，記錄和管理，而且要對大廈內的各種公共服務設施，通訊系統，辦公自動化系統等進行綜合集成管理，構成一個集成的自動化管理系統和信息服務系統。即建立一個集成智能建筑物管理(I2BMS)系統，顯然她是建立在弱電系統信息集成基礎之上的。只有完成信息集成，才有可能建立和完成一個真正的I2BMS系統。

關于以BAS為中心的集成和區域網-子系統集成這兩種弱電集成方式，下面列表作一番扼要比較：

比較內容

以BAS為中心的集成

區域網-子系統集成

PSCADA系統

軟件結構

Windows3.1或Windows95環境下的應用程序。無數據共享。

WindowsNT下的分布式客戶機/服務器結構，數據共享。

采用技術、標準

專有軟件，自成系統，相對封閉。

采用構件對象模型COM，智能服務、ODBC數據庫和PCP/IP協議等。先進、優秀，符合當前軟件工業界標準。

個人操作界面

固定、呆板，很少用戶自定義內容。

可按用戶需要定義、設置個人化的圖形操作界面。

系統資源利用

與它方應用軟件結合受限制，一般都需要專門的軟件編程開發。

可結合它方應用軟件發揮強大功能，如Office和LoutusNotes?？蓪崿F網絡環境下的多系統協同運算。

軟件風格

繁瑣，難學。

面向對象，采取即插即用和“拖-放”技術，簡單易用。

可擴充性

受限制，不易實現。

不受限制，系統規模僅受以太網頻帶寬度約束。

用戶數量

有限。

不受限制。

增值應用

附加的增值應用難以實現，需大量軟件開發工作。

有設備故障跟蹤、維護管理及自動計費等可選。

綜上所述，作為甲級智能樓宇，以信息集成為目標的現代化建筑，弱電系統集成宜采用區域網-子系統集成的方案。

五、弱電系統集成承包商的選擇

智能建筑的弱電系統已逐漸成為引人注目的市場。而對系統集成承包商的選擇也逐漸得到重視，因為這一點對工程的成效影響很大，尤其是對于以信息集成為目標的項目特別至關重要。

一些傳統的工程承包商，往往著眼于推銷某一種特定的弱電系統產品，對系統集成的優化難以作出客觀、公正的技術評估。由單純硬件產品供應商(例如：樓宇自控產品廠商、綜合布線產品供應商)做系統集成是80年代末90年代初的習慣做法，作為早期智能建筑的運作方式，在計算機網絡技術還不很普及的時候，項目本身沒有許多軟件工程服務量，即進行初級的系統集成是行得通的。然而這種運作方式顯然根本不能滿足目前高檔的智能大廈對信息集成管理的要求。

另一方面，系統集成軟件是復雜、龐大的軟件系統，一般需要

二、三年以上的時間去逐步完善。所以委托給沒有成熟產品的軟件開發者去臨時開發，也很不合適。

隨著智能大樓的發展，弱電系統集成已成為了一個專門的行業，弱電系統集成作為一個內涵豐富，技術性極強的專門行業已不適宜作為某個弱電產品供應商的“副業”來操作，而應作為工程承包商的主營業務傾其精力、能力去認真操作。

那么弱電系統集成商應有什么特點呢？

他們必須具備以下三個特點：

1.擁有弱電系統產品的專家，具有豐富的工程經驗。

2.擁有計算機軟件工程的專家，具有應用程序的開發能力。

3.提供一套支持信息集成的具有先進特征而又十分成熟的集成網絡軟件。

弱電系統集成是一項十分龐大的綜合性系統工程，需要相應的技術專家對眾多弱電產品作評估和把握，需要一套行之有效的技術管理和施工管理的作業方法。在這樣的工程中，實際的現場經驗具有頭等重要的意義，你不能將一項投資達數百萬元以上的工程當作實驗讓沒有經驗的人去做。

弱電系統集成的主要任務是收集弱電系統數據，完成對弱電數據信息的集成管理。系統集成商首先要熟悉各子系統產品，這種熟悉不能紙上談兵，應該有實際的工程經驗，能真正了解技術細節。從而能正確提出信息集成所需要的各項工作任務。

同時，系統集成商應擁有真正的集成軟件開發能力，他不僅要為信息集成提供一個實現數據共享的網絡平臺，而且能面對現場的需要解決各種各樣的實際應用問題，去滿足大廈信息服務和綜合管理方面的需要。提供一整套信息集成管理的解決方案，是對系統集成商的基本尺度和要求，凡沒有能力提供這種方案的，就稱不上是系統集成商。

值得一提的是系統集成商應傾注全力向業主提供一整套完整的最佳的解決方案，而不應只關注于推銷某種弱電產品，只有這樣作為弱電系統總承包者，他的做法才會客觀和公正，他才能得到眾多供貨廠家的支持，也才會得到業主的信賴和委托。

然而，當前真正同時具備上述三個特點的弱電系統集成商不多。為了使工程能讓真正的專家去開展，在目前條件下可以提倡具有不同專長的工程商之間的合作。

六、弱電系統產品的選擇

大廈弱電產品種類很多，每一種類又有許多品牌，每一品牌又有眾多的供應商，怎樣作出判斷去選擇呢？我們認為有以下幾點值得注意：

1.避免主觀印象，先入為見，一般用戶往往傾向于自己比較熟悉的產品，其實最為可靠的是聽取專家的意見。

2.注重產品供應商的技術服務、工程服務和售后服務的素質和能力。

3.確認產品本身的先進性和成熟性，是否采用當今正在發展的、主流的技術，是否可靠成熟等等。

4.一定要確保所選產品是真正開放的系統，即具有和外部世界交換數據的能力。這一點對系統集成來說有決定性的意義。

下面就弱電產品的通訊接口以樓宇自控系統為例作些討論：

當前世界上眾多樓宇自控系統(BAS)產品供應商云集中國大陸，尤其是上海。在這里列出一些比較著名的公司(產品)名稱：Honeywell,JohnsonControls,Landis&Staefa,Satchwell,STE&E,CaradonTrend,Andvor,Siebe,CSI(ControlSystemInternational),TA(Tour&AnderssonAB),Auto-Matrix等等。

考察這些BAS產品和外部設備的數據交換能力或者說開放性能，可以說有多種多樣的情況。但通過分析綜合，這些產品和外部設備的數據交換能力，大致可分為以下幾種情況：

1.產品支持某種標準的數據交換協議，具有很好的開放性能。例如支持微軟Windows操作系統下的OPC(OLEforProcessControl)功能；或者動態數據交換(DDE)功能，數據交換通過軟件實現，不需要硬件接口；公開接口技術的詳細規格、說明，接口軟件隨系統監控軟件一起售于用戶，開發通訊功能不必向產品供應商支付另外費用。

2.產品支持某種標準的數據交換協議，具有一定的開放性能。例如具有DDE功能，或者有其它某種軟件數據交換工具象API函數接口，但不公開有關軟件技術的詳細規格、說明，用戶開發數據通訊功能需要另外購買支持這種功能的軟件，有的產品可能還要增配相應的硬件。

3.沒有軟件數據交換功能，但在控制機上具有串行通訊接口，如買方有外部通訊要求，供應商可以提供串行通訊協議，但一般要求買方另外支付一定的費用，并在知識產權方面承擔一定的責任。

4.沒有軟件數據交換功能，也不提供開放的通訊協議。

對于有信息集成要求的項目來說，應優先考慮采用符合上述第1種情況的BAS產品，當然符合上述第1至第3種情況的BAS產品都是可選的。然而選用那一種產品，使用什么方式和集成系統交換數據，在軟件工作量方面是出入很大的，這些因素將會反映入系統集成的工作量和成本之中。這里僅舉樓宇自控系統產品為例，其它弱電產品和上述情況類似。

由于實施系統信息集成，要求被集成的弱電產品是一個開放的、能夠和外部交換數據的系統。這一點適用于所有被集成的弱電子系統產品。

在系統集成工程開展時，作為系統集成商應負全面的責任，他們應將已經掌握的各種接口資料，向業主

，設計院和建設者提出客觀的參考意見。他們應向所有子系統供貨商提出系統集成方案關于實現數據通訊的技術要求，由各子系統供貨商承擔責任，提供關于通訊接口的技術資料。他們應和各子系統供貨商建立融洽的合作關系，因為集成系統和各子系統通訊接口的設計、技術開發和調試完成，取決于各子系統的本身的正常開通及現場數據地址的組織和編程，這種合作關系是極為重要的。

為了避免可能的糾紛，關于產品供商向用戶提供開放的通訊協議的承諾，應該寫入供貨合同的相應條款之中。通訊協議作為供貨產品的一個重要組成部分，供貨商應對此負全責，如果通訊協議不完整或不能據以實現通訊，則應視為責任者違約。

參考文獻：

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