形形色色的现代化建筑,被称为现代化城市这个乐章中凝固的音符,而建筑智能化系统则是现代化建筑的神经中枢,有了建筑智能化系统,这些凝固的音符就变得鲜活生动起来。
智能建筑(Intelligent Building)作为现代建筑技术和信息技术相接合的产物,由于它具有高效、节能、安全、舒适等突出优点,引起了世界各地的普遍重视,并得到了蓬勃发展。国家标准《智能建筑设计标准》中对智能建筑的定义是:智能建筑是以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。
近年来,由于用户对智能建筑功能要求的差异,为了有针对性地设计出符合用户使用功能要求的智能建筑,智能建筑的功能发展进人了一个多元化的发展阶段。建筑智能化系统包括BA楼宇自控系统、FA消防自动报警与联动控制系统、SA安全防范系统、OA办公自动化系统、综合布线系统、CATV系统、广播音响系统、电子会议系统、多媒体信息系统等。
但现在实际工程中从设计方乃至建设方往往偏重各系统各自功能的完善与合理,并不重视系统间的相互联系,使得各智能化系统各自为政,互不干涉,造成系统运营成本高昂,管理效率低下的结果;系统的整体运作水平较低,其效能不能充分体现;建筑物防灾、抗灾的综合能力未能显著提高;而且一旦某个子系统设备跟不上时代发展的步伐,整个建筑就显得落伍,满足不了实际应用的要求。
针对这些情况,可对各智能化子系统进行一体化集成,实现建筑管理系统(BMS),BMS可进一步与通讯信息网络系统实现更高层次的建筑集成管理系统(IBMS),实现建筑物设备的自动检测与优化控制,实现信息资源的优化管理与共享,安全、高效、环保,满足智能建筑的要求。
BMS智能化系统集成是以楼宇自动化控制系统为核心,以综合布线系统为桥梁,以计算机网络为载体,结合自动控制技术、现代通讯技术,实现楼宇设备自动化系统、信息通讯系统、综合安保自动化系统、消防报警控制系统等子系统的集成,实现内部各弱电系统之间的信息交换、信息共享、信息处理及相关系统的互联控制。作为建筑物的综合管理系统,真正体现了不同系统间的天衣无缝的集成,可以将环境、暖通、照明、电力、安保、门禁出入控制、数字录像等纳人统一的管理平台。同时,它又可以根据用户的需求对建筑内的不同子系统进行单独控制。
在工程实例中,各个建筑智能化系统集成的技术实现各不相同,并不要求也不可能有一种统一的模式,主要是根据工程实际情况与要求来采取相应的集成措施。
1 BA楼宇自控系统与SA安全防范系统的集成
在以往的SA安全防范系统设计中,防盗报警系统与闭路电视监控(CCTV)系统相对独立,这就产生一些实际问题,如当防盗报警系统报警时,安防中心接到信号,只能手动控制报警所在处的摄像机实施监视与启动录像机进行录像;如果晚上防盗报警系统报警时,还无法同时打开报警所在处的照明供摄像机摄像,一切准备就绪后,往往已错失监控的最佳时机。为了解决此类问题,笔者在省纪委监察厅办公大楼安全防范系统设计中采用如下方法:在各个控制摄像机附近应急照明的配电箱应急照明控制回路中的消控中心,强制接通应急照明回路中均增加一个常开触点,其线圈电源引自防盗报警系统主机。施工上是从防盗报警系统主机放射式引出多根两芯控制线到各个应急照明配电箱。这样的解决方法只能是点亮报警所在处或附近的应急照明回路,因为应急灯具的安装位置不一定理想与应急照明的照度偏低等问题,无法真正做到专门为监视摄像机服务,也增加了应急照明控制的复杂程度。
采用楼宇自控系统与安全防范系统集成技术后,这些问题可迎刃而解。BA楼宇自控系统通过接口软件实现与闭路监控系统的集成。防盗报警系统则直接将报警探头接人BA系统,成为系统的一部分,其集成功能自然形成。
集成后可实现的主要功能如下:
(1)在安保系统工作站平面上可直观地了解建筑物内所有摄像机的分布,在大厦的平面图上用鼠标直接选摄像机点去观看,可通过键盘或鼠标完成图像切换;
(2)防盗报警系统报警时可通过BA系统联动现场摄像机图像在BMS中央站显示。遇到非法侵入或接到报警信号,可根据预先设置将最接近现场的摄像机对准报警部位,将该摄像机的图像信号立即切换到主监视器上,并启动长延时录像机,进行录像;
(3)实现BMS中央站对现场摄像机云台、电动变焦镜头的控制,对监视图像进行任意切换、监视;
(4)报警与灯光、闭路监控的联动。根据防盗报警系统防盗报警信息,通过BA系统联动相关区域的照明灯光和闭路监控系统动作、图像切换、录像等,使CCTV摄像机能更清晰地拍摄到现场图像和便于保安人员查询;
(5)提供声光报警设备通知警卫人员给予注意;
(6)防盗报警系统直接报警探头接人BA系统,将报警系统的报警探测器接人BA系统的DDC,并可在报警探测器线路被剪断时报警。这样进一步减少了弱电子系统的数量,减少了系统集成联动的环节,使系统管理更加方便,系统更加可靠,最大程度地提高联动反应速度。此时防盗报警系统、闭路电视监控系统、公共照明系统的联动将变得非常迅速。
其工作流程为:防盗报警探测器报警——通过BA系统打开现场灯光,同时通过集成接口联动闭路电视监控系统工作。
系统间联动图如图1所示。
2 BA楼宇自控系统与FA火灾自动报警与联动控制系统集成
当BA楼字自控系统与FA火灾自动报警与联动控制系统没有采取集成措施时,楼宇自控系统需要一个中央控制室,火灾自动报警与联动控制系统则另外需要在首层设一个30-40ma的消控中心,各自还需要有一组轮流值班的管理人员。无形中就增加了土建与运行成本。尤其在一些项目中,建筑面积寸土寸金,设备房占用大量面积显得尤为可惜。两个系统集成后就可以将BA中控室与消控中心合二为一,并且只需要一组管理人员来操作这两个系统主机。两个系统集成在节约成本方面是不言而喻的。
BA楼宇自控系统与FA火灾自动报警与联动控制系统也是通过通讯接口产品软件来实现集成。
按照国家有关消防报警规范,BMS系统对集成的火灾自动报警系统和联动控制系统“只监不控”,BMS系统仅监视有关信息,而对消防设备不进行控制,以免在异常状态时,对某些设备控制指令不一现象。BMS中央站监视的信息包括:
(1)实时反映、显示烟感、温感等探头和手动报警按钮等的位置和状态;
(2)实时反映、显示消防、喷淋等消防水泵运转及过载报警等的动态图像并与消防控制中心同步;
(3)当火警发生并得以确认时,消防系统工作站向BAS系统中央站发送报警信号,如输送火灾发生的楼层位置、报警地址等信息;BA系统中央站监视有关空调机、新风机的送风机、排风机、排烟机、电梯的消防联动;
(4)火灾报警系统通过BA系统与智能IC卡门禁系统的联动。在火灾报警情况下,通过BMS系统切断相关大楼、相关楼层的门禁系统UPS电源,使相关楼层的门禁系统失电,打开出现火情层面的所有房门的电磁锁(电磁锁选用失电开门型),以确保人员的迅速疏散;
(5)火灾报警系统通过BA系统与闭路监控系统的联动。在火灾报警情况下,通过BMS系统按照设定程序联动闭路监控系统,并将相关楼层摄像机的画面调出,实时显示在彩色监视器上,观察现场火情,便于救灾指挥。
3 综合布线系统与智能一卡通系统的集成
智能一卡通系统常用的网络结构有两种:一种是基于RS422/485的总线型结构;一种是基于TCP/IP的以太网结构。
以往的普通情况下,我们设计到智能一卡通系统时,大多采用基于RS422/485的总线型结构的方案,系统主机放射式引出多根RS485通讯线到各个IC卡主控器,从主控器到辅控器乃至读卡器都采用RS485通讯线,线路与其它系统完全分开独立敷设。这个设计方案有其经济性上的优点,但也有缺点:与其它各种计算机网络兼容组网不便;不易在同一张卡上实现多种功能;功能不够强大;还有扩展性不强,布线施工繁琐等缺点;系统无法最大限度地发挥出本身的优势。
新一代的智能一卡通系统可通过采用TCP/IP结构来融入综合布线系统中,TCP/IP结构较之RS422/485结构具有如下优点:
(1)通信速度快、实时性强;
(2)系统组网方便、扩展灵活、控制能力强;
(3)系统可靠性、稳定性高;
(4)可节省布线施工、系统扩充和维护的成本。
集成的具体实施是智能一卡通系统采用6类非屏蔽双绞线自系统主机,通过数据通讯转换器接人综合布线系统主配线架及各分配线架,这样可以直接与各种计算机网络兼容组网。6类非屏蔽双绞线从综合布线系统网络再敷设至各个IC卡主控器,然后从主控器到各辅控器、各辅控器到各读卡器之间也都采用6类非屏蔽双绞线连接。原理框图如图2所示:
4 综合布线系统与CATV系统的集成
CATV系统目前较为流行的是采用860MHZ同轴电缆全星型结构双向传输方式,CATV系统双向传输技术可以实现电视信号由前端向用户端即由上而下的正向发送(下行传输),同时也可以实现信号由用户端由下而上的反向发送(上行传输)。下行传输的信号主要是电视信号和数据信息,上行传输的信号可以是计算机终端的数据信息、控制键盘产生的控制或状态信号以及将这些信号转换成易于在双向电视传输线路上传输的信号形式,并通过电缆调制器、机顶盒实现信息的交互。
目前,智能建筑内的CATV系统采用双向电视传输技术不但可以传输高质量的电视节目画面,同时CATV电缆电视传输线路采用860MHz同轴电缆,系统的传输带宽为5~860MHz,其中从5~65MHz做为系统反向传输信号通带,供VOD和网络请求信号等通过。从65~550MHz做为TV信号和调频电台信号传送通带。550~860MHz频段直接可做为信息高速公路数据传送通带使用,将其改造为可以提供交互信息与数据传输的宽带高速网络,为在智能建筑内实施CATV系统与综合布线系统的综合传输模式提供预留网络接口。这种集成在目前还属于一种技术前瞻,有待落实。
以上所述前两种集成方法主要为软件集成,后两种集成方法主要为硬件集成,除此之外还有许许多多不同的已开发和未开发的集成技术,这里不再一一赘述。
在对以上几种集成的分析和集成前后的比较后,可以看出,智能化系统集成的优点有以下几点。
4.1 智能化系统集成带来系统整体的智能化
智能化系统不应该仅仅是各个厂家弱电产品的展览馆和各个子系统的堆集,而应该是通过对各个系统的系统集成,组成的一个有机结合的系统,通过系统集成实现各系统间的联动控制、信息的共享和充分利用,以及分析、判断、决策智能化,获得比所有子系统全部功能简单叠加更多的功能。简单地说,就是1+1>2的系统。
4.2 系统集成降低了系统运营成本,提高了管理效率
系统集成减少了弱电系统的控制室和管理人员的人数,提高管理效率,加强了事件综合控制能力,提高了建筑物的易管理性、易维护性,使物业管理现代化。
4.3 系统集成可提高系统整体运作和联动的能力
系统集成可提高系统整体运作和联动的能力,获得更多的系统整体功能;提高了建筑物防灾、抗灾的综合能力和系统的效能。
4.4 弱电系统集成是建筑保持一定时期技术上不落后的重要措施
由于计算机技术、通信技术等发展很快,产品更新换代也很快,要想从采用新产品、新技术来保证智能建筑整体不落后很难做到,且代价昂贵,但是如果采用系统工程方法从智能建筑的整体性、目的性、相关性、环境适应性和系统的可用性出发来设计工程,它就有可能建成智能建筑的“精品”。在整体上可能保持一定时期不落后,所以系统集成是保持所建的智能建筑在一定时期不落后的重要措施。
智能化系统的集成虽具有以上种种优点,但也不能把它看成解决一切问题的灵丹妙药,或在设计中单纯为了集成而集成。在工程实际中要值得注意的是:
(1)先进、实用,满足自身个性需求。要实现智能化系统的设计目标,采用集成技术是必不可少的重要手段之一。但我们既要承认系统集成的重要性,又不夸大其重要作用。主张系统集成既根据智能建筑的长远目标来制定高标准的长期规划,又面对现实结合工程特点,以应用为主,满足自身个性需求;
(2)采用开放的技术,使系统便于互联、扩展、可持续发展。建筑智能化系统技术发展迅速,系统集成应采用开放式结构,遵循开放式国际标准,以适应将来技术发展和系统扩展的要求;
(3)应充分进行系统优化设计,使系统整体性能最优。由于智能化系统包含了多个子系统,每个子系统又包括多方面的功能要求。子系统与子系统间存在着互相关联和功能交叉,因此在智能化系统集成时应明确子系统最优“不等于”整个系统最优,在设计中应充分进行系统优化,使系统整体性能最优。
以上是笔者对智能化系统集成技术的一些认识,其中不足之处还需广大同行批评指正。
在设计院弱电工程师、智能化系统集成商以及设备厂商的共同努力下,建筑智能化系统集成技术将会越来越丰富、越来越完善,可以预见在不远的将来,随着智能化建筑和建筑智能化系统的普及,我们将拥有安全、舒适、高效、环保的工作、生活环境,建筑智能化系统的集成也就真正达到了“以人为本”的最高宗旨。而那时的现代化城市将是更华美的乐章。
参考文献
1 《智能大厦系统工程》电子工业出版社
2 《建筑弱电工程设计手册》中国建筑工业出版社
3 《智能建筑设计标准》GB/T50314—2000
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