1. 智能建筑向数字建筑的发展
随着网络通信与信息处理技术的飞速发展和广泛应用,原有楼宇智能化中的楼宇自控、安全防范及消防报警系统不断地提高和完善,而且多种通讯网络、信息应用和多媒体会议及显示等系统也都成为了智能建筑同步建设的内容。智能化程度较高的建筑,不仅要求建立多种多样的智能化、信息化和电子化的系统,而且要求建立整体的综合集成管理与服务的体系。这一切标志着智能建筑向数字建筑方向发展。从效果上看,一般智能建筑提供的只是安全、舒适的环境,而数字建筑则提供更全面的信息化管理与服务的环境,这些信息化的管理与服务大大提升了现代智能建筑的功能,使居住的企业和个人充分享受信息化的手段,使他们的业务活动效率和效果及社会生活的质量与便捷性得到很大的提高。
说得通俗些,信息化也好,数字化也好,主要都有“化”在建筑物中。按照建筑物的使用功能,数字建筑可分为数字行政大楼、数字社区、数字工厂等。我们可以把建筑中所建的智能化、信息化和电子化系统功能与整个建筑中各个企业和个人对其总需求的比例,作为衡量其数字化程度的指标。我国许多新建的智能建筑,已达到国外较高的水准。
顺德行政大楼就是一个很典型的例子。该楼建设始于1998年,2000年初建成。顺德政府领导人把建设现代智能化行政大楼作为推进城市现代化建设的典型工程。该楼的智能工程不仅包括弱电系统,还包括通讯网络系统、电子政务应用系统和多媒体会议及显示系统等31个子系统。这种综合的建设内容和整体建设方案已大大超过以往智能化大楼的范畴。总承包商太极计算机公司在建设中总结了“四大集成、四网融合,跨网应用和一体化管理”的新智能化大楼的建设思路。实际上,顺德行政大楼代表了我国智能建筑向数字建筑的发展,详见图1所示。
2 智能建筑综合集成管理需求分析思路
在智能建筑的建设中存在着不少问题。主要问题是在各类智能楼宇的建设中,虽然建设的智能化、信息化和电子化的系统越来越多,但如何统一众多系统的建设,如何基于多个子系统开发综合管理与服务功能,提高整体的智能化应用水平和使用效果,这个问题远远没有解决。
在目前影响智能建筑整体功能建设的因素中,关于智能建筑整体功能的综合需求分析与研究还很不够。目前在较大型的项目招标中,多数已开始重视整体功能的开发,增加了系统集成的项目。希望通过综合集成汇集各系统的资源,实现各系统资源和信息的综合利用。然而由于对综合集成的需求研究不够,要求不明确,集成工作不容易深入下去。许多项目的系统集成,也只是把一些子系统的设计、运行和状态信息采集上来,而构造哪些管理与服务功能,设计要求不明确,难以落实。
我们认为现代智能建筑,特别是群体建筑或园区,其数字化综合集成管理与服务功能可由三个平台来实现。如图2所示。
这里仅就建筑智能化综合集成管理与服务功能的需求分析思路作些探讨。
概括起来,建筑智能化综合集成管理与服务平台建设的重点是解决建筑内各个智能化设备系统的管理及向管理者提供服务的问题。简单地说,其需求为“五个面向,一个扩展”:面向消防的集成管理,面向安防的集成管理,面向楼控的集成管理,面向设备的集成管理,面向收费的集成管理;各项管理功能在网上的扩展。
确切地讲,智能建筑的各个管理与服务功能无非是针对一些重点区域、逻辑关联区域以及随着应急事件发展延伸下去的全局性区域,因此不能对整个楼宇笼统地去讨论,而应在已有的安防分区、消防分区以及其他设备分区基础上统一划分综合监控和跨系统联动分区。分区是智能建筑最小的功能管理单元,其作用就是把区域内不同系统关联起来,为管理者构建相应管理与服务手段,使整体功能落到实处。
根据分区的用途可分为:
自然分区。按楼层和地域划分的综合监控和联动的最小区域。在自然分区中根据防护的重要性和设备的部署又可区别出一般分区和重点分区;
逻辑分区。按多系统管理的逻辑关系划分的综合监控和系统联动的最小区域。其可能跨多个自然分区。例如:在消防报警要求楼控设备联动时(如开排风机、关防火门等),所涉及的设备可能不在一个自然分区,此时可定义一个逻辑分区。原有的楼控子系统运行图以及计算机网络拓扑图都是逻辑分区的例子;
全局分区。凡是所要处理的事件影响全局、要在全局范围采取措施的,则由全局性区域中展示。例如:全局性安防措施、火灾救援措施以及与外部系统(110、120)衔接关系等可通过全局分区去构建;
总分区:即所有自然分区、逻辑分区、全局分区的总和。
一个智能建筑的“五个面向,一个扩展”的管理功能的需求,应在划分分区基础上落实到各分区的管理功能中。在制定划分分区需求时,要根据建筑的特点和重要性以及消防、安防、设备管理的要求等综合考虑。通过划分重点自然分区、逻辑分区和全局分区,并按分区设计综合监控和系统联动等功能,实现智能建筑的整体管理目标。
各分区的功能设计,除了实现各子系统设备、运行状态等图形化的综合和分层动态展示外,更主要是制定好跨子系统联动的预案,包括重点分区预案、逻辑分区预案和全局分区预案。在系统应用时,使管理者能够根据事先制定的预案及现场图像和实时采集的信息,采用点击操作简单地就能掌握情况、进行处理或上报上级单位及领导进行决策。一个现代智能建筑综合集成管理系统应该是一个日常能全面监控,发生事件时快速反应,并能支持决策处理的系统。
关于重点自然分区的应急处理预案的制定,应结合分区内的各系统设备情况。在火灾报警情况可包括打开周围CCTV摄像头观察、开启门禁、关闭电源等;不在一个自然分区的系统联动则用指明逻辑分区或全局分区的办法实现。应当说明,在一个事件的整个处理过程中,将会从一个分区转向相邻分区,从自然分区向逻辑分区和全局分区关联、辐射,从而服务于事件处理的全过程。
设备维护的预案,应根据主要设备报警、调用设备子系统运行图,显示故障发生在那一个设备,并且调用设备安装位置图,显示设备位置。同时还应给出设备档案信息,如设备型号、功能、安装时间、维护情况、条件情况、维护方案、厂家联系人等。
3 新智能建筑综合集成管理与服务平台设计实例
与智能建筑起始于楼宇自控系统BAS有关,智能楼宇管理系统也是由BAS开始的。BAS扩大到集成安防和消防的部分功能后形成BMS智能楼宇管理系统,继续增加部分集成内容和网络功能,形成了IBMS。其实至今IBMS并没有统一的定义。
从原有的BAS到BMS及IBMS,从系统组成和功能上不断取得新的进步,在实际运用中发挥了一定的作用。但是至今这些产品尚未很好地适应现代建筑规模的扩大和向数字化发展的要求。因为目前的智能建筑管理系统其主要功能都是由基于子系统运行图的组态软件来设计,因此具有局限性。这些BMS系统在楼宇自控方面功能很强、很完善,但用来集成其他系统时就不理想。
楼宇智能化基本的综合功能是消防、安防和楼控系统之间的跨系统监控和应急联动及在网上的扩展。这些功能本身就不能以楼控要求为基础来设计,而要以面向消防和安防要求为主来设计。其功能的实现不能单单依靠子系统运行图组态,而要依靠基于分区的(楼层的、逻辑的、全局的)图形组态。其所涉及的信息不仅包括状态信息、图形,还包括图像。这些要求基于BAS的BMS尚无很好的办法实现。
现有的BMS,不论是国外还是国内的,都是在底层功能方面,即在控制域网上协议转换方面解决的比较好,而在上层管理网上的应用功能都很有限,对各种通信网络功能的利用也不够。目前影响智能建筑综合集成功能的因素不仅是需求的分析研究不够,一般要求很笼统,管理软件没有设计到位也是一个重要原因。
最近,深圳太极软件有限公司结合深圳市市民中心智能化总集成项目即将推出新的智能楼宇综合集成管理与服务平台。该系统在总结归纳智能建筑综合集成功能需求分析要点和初步设计规范基础上,给出了智能楼宇综合集成管理系统新的设计方案和系统功能。
系统打破单屏显示的局限性,采用四个大型屏接投影屏幕、辅加六个图像监视器的多屏幕显示方案,实现了在多屏幕上的各种监控图、图像及预案的组合调度,使系统功能有良好的展现,如图3所示。
在楼宇自控管理系统(BAS)的子系统运行图组态功能基础上,系统强化了按分区跨系统综合监控和应急联动的图形组态功能,并通过相关分区的关联和全局性辐射进一步提供全局性跟踪处理功能,使系统功能直接面向火灾事故、安全匪情,提供跨子系统的、包括监控图像和处理预案的多屏幕组合监控和应急联动功能;还提供面向设备维护的带处理预案的多屏幕设备报警管理和设备维护功能。
由于系统对监控图和图像有较强的组织能力,对于电梯组、停车场、机房组及建筑物周界等能实现十分真实的组合监控功能。
TJIBMS三层功能组成图如图4所示。
4 智能建筑项目的组织管理与机构专业化
如上所述,在构建智能楼宇综合集成管理与服务系统中,不仅要将分散建设的子系统汇集起来,而且要按照建筑物的特点和使用功能的要求,归纳分析的综合集成功能要求,协调各子系统的建设方案,使各子系统能支持整体功能的实现。如果说系统集成的话,集成不应是被动的,而应是主动的。
在智能建筑中,一般智能化系统的投入已占总投资的6~8%,水平高的甚至占到12~~15%。虽然投资所占比例并不太高,但它却是建筑物最新功能的体现。为了全面提高智能化系统的建设,其各子系统的规划、设计、施工与建设以及综合集成管理与服务系统的设计与建设必须采取“统一规划、协调设计、协调施工、统一集成”的方针和思想去进行。一定要克服目前广泛存在的多厂家分包,甚至是业主方多部门分散领导造成的各种弊病。在有条件的情况下,一个建筑的综合智能化系统项目应尽量采取总包的方式。在总包有困难时,应设立总集成商负责智能楼宇综合集成管理与服务系统的建设。
集成的概念源于计算机网络应用系统,即所谓单机集成、网络集成和应用集成。集成的内容扩大到数字楼宇的众多子系统,虽然仍然属于数据集成、业务集成的范畴,但应用的内容及功能已大大地超出了原来的范围,其集成设计工作量也大大增加。今后的发展趋势是,智能建筑综合集成管理与服务的需求分析和设计会越来越规范化,承担规划设计的机构也会越来越专业化,建筑中重要的信息化设施的方案应经过国家有关部门的备案和审批,实施制度化管理。整个工作会像建筑中原有土建和机电系统一样,由专业化的机构按照标准和规范去设计,由主管部门制度化审批。可以预言,在现有集成商基础上将会产生出更加专业化的规划设计机构,智能建筑综合集成功能相应的标准和规范会不断出台,智能建筑建设的新阶段即将到来。
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