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发信人: jcy (俏皮小花仙), 信区: Communication
标题: 智能建筑的系统集成
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月21日09:22:20 星期四), 站内信件

本文由建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会提供成的概念，最早出现于
大规模集成电路制造业。20世纪70年代以后，当芯片所包含的元器件数与回路数急
速增加时，相互之间的关联性与不确定性等矛盾日益突出。采取昔日简单电路设计
方法已不足以解决实际问题，当时又正值电子计算机技术开始迅速发展的时期，因
而具备了提出集成概念与实现集成目标的基本环境。20世纪末，高新技术突飞猛进
，继而机械制造业提出并实现了CIMS集成制造系统；计算机网络规模的不断扩大，
迅速进入各行各业，并深入到世界的各个角落，随之提出计算机网络集成任务；集
成系统、集成路线、集成技巧、集成环境、集成目标、集成架构、集成方法、集成
功能、集成特性、集成管理、应用集成、网络集成、系统集成商、智能建筑的系统
集成等等专用名词随处可见，并还在不断扩展。改革开放后的中国，智能建筑物如
雨后春笋，在全国各地拔地而起，体现了高新科技与现代建筑艺术的巧妙集成，也
迫切要求深入研究和解决系统集成问题。

　　一．两种概念在中文中，集成一词泛指：一体化、整体化、消除隔离、相互
结合、综合化等诸多含意。集成的概念应用于工程技术，其范围既包括建筑环境、
机械设备、电气装置、电子控制与信息系统，还包括操纵管理上述设备的人的集合
；其内容既涉及各种不同学科、不同专业、不同子系统，不同的软硬件等诸多领域
，也涉及检测、控制与信息管理；其方法既有物理系统互连与信息通信等物理系统
的集成，开放环境下不同目标下的应用集成，也包括仿真、决策支持等经营集成；
其目标既要重视子系统本身的协调与优化，但更追求大系统的协调和总体优化。智
能建筑属大系统工程范畴。
　　一般来说，大系统的特点在于：多目标、高维数、关联性、分散性、不确定
性和主动性。其中不确定性包括随机性、模糊性与发展性等；主动性则主要表现在
因人参与后导致系统特性的变化。智能建筑涉及的专业范围有建筑、结构、暖通、
空调、给排水、变配电、照明与弱电等众多子系统，各子系统又由很多小系统所组
成，小系统尚可再进一步细化，而各个系统之间又是相互关联的。从智能建筑的目
标看，随各个工程的需求与经济状况等条件的不同而存在明显差异，投资商力求以
较少的投入，就能适应市场发展的需要，并能尽快行到更好的投资回报；而使用者
则希望能创造有利于发展知识经济的良好生活与工作环境，其中包括理想的信息环
境，同时还希望房价低；对物业管理公司而言，则希望以最少的人力物力投入，就
能满足业主与使用者的要求，并力争通过节能与提高效率等措施来获取更高的经济
效益与社会效益。除上述内容之外，作为智能建筑总体而言，必然还存在上下级关
系、行业管理与领导关系、国际金融市场变化与国内经济政策修订等诸多等因素的
变化。这一切都导致不可能只采用传统方法就能解决智能建筑的工程实施与合理运
作，也不可能通过纯数学方法求取精确。求解这种复杂系统，不能简单地把它当作
高维的整体去解，而常常需要将其视作多级耦合的子系统，先解决子系统的控制与
管理，再通过上级进而实现上下级以及下级子系统的解耦与协调。总之，智能建
筑工程关系到社会、经济、管理、能源、电力、资源、环境、通信、运输、地理、
人文等众多因素，目标又涉及到社会效益、经济效益与环境效益等很多方面，是一
种较典型的大系统问题。要解决智能建筑工程的优化任务，必然涉及智能手段、最
优化方法与系统集成技术等一系列高新技术。结合我国的现实情况，实际上有着
两种对智能建筑系统集成的概念：
　　（1）广义集成的概念广义的智能建筑系统集成概念，强调是建、结、水、
暖、电多专业，设计、运营与服务等多方位的全面集成。
　　在任何建筑物中，建筑与结构都是主体。然而，在智能建筑中的设备专业，
尤其是弱电系统，由于应用的新技术多、升级快，投资愈来愈大，故往往被人们特
别重视。自动化技术的优劣，效果明显，无论是带来效益或是造成损失，都容易计
算。建筑设计的优劣，其后果往往更加严重，既可能有很好的经济效益、社会效益
或环境效果，也可能导致巨大的损失，却由于难于被定量评价，而往往被人们忽视
。在研究智能建筑的系统集成时，上述问题依然存在，而且可能更加突出。因此，
首先强调创造优异智能建筑环境的重要性，突出智能建筑系统集成的跨专业、多学
科、多技术集成的特点，将是十分必要的。
　　对大型集团公司销售人员的工作特点进行分析后，不难发现如下的共同特点
：为了深入市场调查加强与客户的沟通，销售人员不能像秘书那样整天在办公室办
公，必须经常外出。不少公司销售人员在办公室的工作时间最多不超过50%。这样
，如果能将流动办公特点"集成"到建筑设计中，将可能带来巨大的经济效益。根据
同时在公司办公的销售人员的总数不超过半数这一规律，自然会想到：为什么每个
员工必须保留各自专用的办公区呢？如果将整个大空间划分为多个标准的、通用的
、符合上述功能要求的个人办公区间，岂不更经济实惠？当人们到公司上班时，允
许他们任意选择个人所希望的办公小区，并保持该区属个人专用直至他离开该区为
止。这样，虽不保证每个销售工程师专用的办公空间，但却同样可全面满足上述对
办公区域的各种要求。按上述集成设计思想，起码可比常规方法减少建筑总面积二
分之一。在寸土寸金的智能建筑中，上述流动办公与共享工作空间的"集成"思想，
给很多大型公司带来的经济效益是十分大的。IBM公司宣称，共享方式避免了投资
上的浪费，他们通过共享工作空间，在固定资产上已节省了约10亿美元。
　　为了更进一步完善上述集成思想，利用高新技术，发挥多学科优势，还可以
达到锦上添花的效果。伴随着建筑平面划分的模块化、标准化，空调、照明、动力
、综合布线等系统的设计也必须相应模块化与标准化。目前，可方便地利用带有计
算机控制装置和能实现远距离自动跳接功能的综合布线系统，将上述共享工作空间
的转接工作实现自动化。当员工选定工作台的位置并输入工作区号与个人编号后，
跳接装置自动将该工作区的E-mail、电话与传真都改为该员工的专用的号。如果利
用智能卡系统，则员工号的输入与输出就可像常规上班那样"刷卡"（可以是接触式
，也可以是非接触式），上班时只要选定工作区号并刷卡即可快速完成上述自动跳
接；下班时照常刷卡，以使工作区重新恢复到"自由态"。除此之外，尚可赋予其考
勤统计、消防联动、安保协调等多种集成功能。
　　（2）狭义集成概念狭义的智能建筑系统集成概念只局限在弱电系统。改革
开放前，在我国的微电子技术、计算机技术与信息技术等高技术领域，与国际先进
水平相比差距很大，比建筑结构等专业的差距更大。要实现智能建筑目标，弱电专
业所涉及的子系统最多，新技术更新的周期最短，工作量极大，难度也最大，因此
往往被视为工作的难点与重点。由此导致智能建筑市场出现一种狭义的智能建筑及
其系统集成的概念：定义智能建筑只强调是3A（即楼宇设备自动化系统BAS、通信
自动化系统CAS与办公自动化系统OAS），定义系统集成只强调3A系统内部及其相互
之间的集成。严格讲，狭义定义只局限于弱电系统是不全面的，但却突出了我国重
点需要解决的问题。当我们利用这种狭义概念分析研究弱电系统时，希望勿忘智
能建筑属大系统工程范畴，涉及到建筑、结构、给排水、暖通空调、机械、强电以
及监测、控制、通信、信息管理等诸多专业，关系到经济、环境与社会等诸多领域
。针对当前我国在实施智能建筑过程中的实际需求，本文仍以分析研究控制、信
息与管理系统的集成技术为主要内容。但是，即使局限于弱电系统领域，但也必须
从技术、经营与服务等多个环节去全面理解集成的内涵。
　二．两类模式在智能建筑的弱电系统集成（IBMS）工程中，根据投资者的需
求与投资状况，实际存在多种多样的型式与内容。但是，归纳起来，不外乎两类模
式：以楼宇自动化集成系统（BMS）为重点，兼顾CAS、OAS的系统集成；同时实现
BAS、CAS与OAS本身子系统的集成以及各子系统间相互集成的一体化集成。
　　（1）以BMS为重点的IBMS集成模式 BAS集成系统，又称BMS集成系统。它是以
开放的楼宇机电设备自动化系统为核心，广泛实现与消防报警控制系统、安保系统
、出入控制系统、IC卡系统以及车库管理等子系统的综合集成，并具备与CAS系统
和OA系统的基本集成功能和实现更为广泛集成基础的系统。开放系统的互联架构示
意如图1所示。

　　 IBMS集成系统是保证智能大厦具有安全、舒适、温馨、便利与灵活等特点的
基本系统。也是实现更高级智能集成的重要前题。具本集成任务，视具体工程需求
而定。从江森自控公司与摩托罗拉等公司提供的工程材料可知，在智能建筑建成时
至少可实现如下功能：
　 --与消防自动报警系统的联网和集成消防自动报警与控制系统应单独设置控制
室，实现独立的显示、控制和报警功能。BMS应提供与其互联所必须的标准通信接
口和特殊接口协议。在BMS（IBMS）平台上，应能观察到火灾报警系统的相关信息
；在消防总控制台上，也可显示相关的、实时的BAS信息。
　 --与保安系统的联网和集成保安系统应单独设置中央控制室，其组成包括闭路
电视监视系统、出入口控制系统、防盗保安系统与巡更系统等子系统。BMS与安保
系统的通信协议，必须符合BACnet等标准协议。BMS应提供与保安监控中心互联所
必须的标准通信接口和特殊接口协议。在BMS（IBMS）的平台上，应能实时观察到
防盗保安系统、闭路监控、出入口控制系统、巡更等系统的很多相关信息。
　 --与停车场管理系统的联网和集成停车场管理系统独立设置，但在BMS（IBMS
）平台上，应能实时获得停车场的相关信息和具备联动与管理很多附加功能。
　 --与机电设备及其它相关系统的联网和集成

　　参与集成的子系统都必须是开放的，必须遵循国际标准的通信协议，并具备使
系统升级和兼容的能力，以便保证该智能化集成系统在今后相当长的时间内能够不
断扩容、升级和进一步完善其系统集成功能。
　　 --BMS与CAS集成系统间的联网和集成。除CAS应实现自身的内部系统集成功
能外，CAS集成系统还应提供充足的对外通信能力，并能与BMS间建立良好的饿连网
环境和实现很多附加集成功能。
　　 --BMS与OAS集成系统间的联网和集成在智能建筑中，OAS的系统构成繁杂，
形式多样，并与将来的大厦用户关系密切。除自建自用的智能大厦外，OAS本身的
系统集成一般不宜于在工程建设其间就一步到位。针对一般房地产开发商投资项目
的特点，建议：把BMS与OAS集成系统间的集成重点放在保证大厦的正常运作的物业
管理系统上。物业管理主要包括电话、计算机网络、水、电、气、停车场、公共卫
生、人工、环境、消防、保安、公共服务设施、设备维修管理及信息服务等内容。
除各子系统本身特点外，智能型建筑的物业管理系统至少提供设备管理、多媒体实
现、异常情况报警、文档管理、统计报表、信息查询和管理服务等功能。
　　（2）一体化IBMS集成模式未来世界，智能建筑将伴随知识经济的发展将进
一步完善其功能。虽然，短期内尚缺乏实现一体化集成的驱动力，但超前做好技术
储备是需要的。
　 CAS集成系统智能大厦中的CAS系统，一般包括程控电话系统、计算机局域网络
系统，卫星电视接收与有线电视系统、点播电视系统、卫星通信系统等众多子系统
。上述系统相互之间存在不同程度的内在联系，并共同承担起整个工程可靠、快速
通信任务，故应组成相独立的CAS集成系统。在建设期间，大厦的出售与出租情况
未定，对系统的功能需求尚不十分明确，国家公众网络也在不断发展，因此不可能
具有一成不变的模式。为节省房地产商的投资，该集成系统的一般做法是全面规划
，分步实施。待各子系统逐步建成后，再进一步相应完善系统集成功能是合理的。

　　OAS集成系统伴随信息时代的发展，办公自动化系统的远期功能需要将愈来愈
高，智能大厦应能提供多种层次和类型的办公自动化系统，其中包括提供广泛网络
服务，如电子商务、远程教育、电视会议等事务型办公自动化系统；也包括高层次
的信息管理与服务（MIS）系统；将来尚需提供更高层次的辅助决策支持系统。上
述系统的最大特点是其功能的实现以软件为主，各类办公自动化系统相互间存在密
切的内在联系，故亦应组成相对独立的OAS集成系统。结合国外工程实际，针对中
国当前和近期国民经济与科学技术的发展状况，建议大多数智建筑的投资者采取如
下系统集成方针：规划设计按高标准的一体化系统集成方案，在层高、机房通道等
与土木建筑关系密切的环节应留有充分的发展余地，即将来弱电系统需要升级时不
会影响建筑主体；近期要实施的工程设计则以BMS为重点，适当兼顾与CAS和OAS系
统的集成要求。
　上述以BMS为核心的系统集成方案并不是低标准的，如果能按上述原则又结合本
身工程特点，即使三年之内建成也完全可以和欧美的高级现代化建筑相媲美。
　（3）多种方法该类系统集成的应用对象是建筑，最终目标是达到智能建筑的
功能集成要求，故其集成范围决不局限于机电产品和系统，也不局限于自动化技术
和系统，更不能简单理解为计算机网络系统。对弱电系统的自动化而言，其集成的
基础环境是计算机网络的高度开放与互联；而对整个建筑的系统而言，关键是多学
科应用软件的开发。伴随着人工智能的广泛应用，涉及到更多的学科、更多的途径
、更多的方法、更多的对象与更多的协调，等等，从而导致集成化方法迅速发展。
智能建筑的系统集成涉及到上述计算机网络集成、机械与电器产品的集成等众多方
面，但因环境、目标与方法等因素不同，故又与上述集成的概念存在根本上的差异
。归纳起来，智能建筑的主要集成化方法如下：
　 l 功能集成化：由于目标、需求、历史背景与客观条件存在着很大差异，不同
智能建筑的计算机控制与管理系统的功能集成各有侧重，一般系统可分为如下3类
：一集成监控与办公信息系统（ICOS）： FMS十0AS→ICOS 式中，＋：进行集成
； →：产生结果。 --集成智能控制管理信息系统（IMIS）： ICOS十MlS 十
IMIS 或 FMS＋OAS＋MIS →IMIS-集成智能决策支持系统（IDSS）： IMIS十DSS→
IDSS 或 FMS＋OAS+ MIS＋DSS→IDSS 注：目前，此类系统尚处于研究阶段。在实
际的管理实践中，用户的需求往往是综合性的，因而要求智能管理系统应具有多层
次、多方面、多阶段和全方位服务的功能。 "集成"不是杂乱的"凑合"，而是有机
的"融合"。对于大系统而言，必定是一个人一机管理系统的智能集成。智能集成管
理系统的努力的目标是，将决策支持系统（DSS）、管理信息系统（MIS）与楼字设
备集成管理系统（FMS）等功能有机融合在一起。我国极少数人和公司向业主提出
过高的集成要求，显然脱离了社会的实际需求，而要求"最佳决策"者，则更有失科
学性。根据智能建筑的需求，利用大系统理论，通过运用系统工作方法，考虑环境
与经济等条件的制约，集国内外各厂家产品与技术之长，合理选择并有机组合各子
系统的技术与设备，以求获得智能建筑总体功能之优势。
　　 l 技术集成：在智能控制与管理系统的设计与实现过程中，需要进行技术集
成。技术集成主要包括模型集成、方法集成、软件集成、人-机的集成等多方面。
通过技术集成，不仅有助于开发广义集成管理模型、集成智能优化方法、多库协同
软件、多媒体人一机智能接口与分布式计算机网络等智能管理关键技术，同时应使
上述各项技术相互配套，相互渗透，实现多技术的有机结合。技术集成化的发展，
反过来又将促进各项子技术的发展。智能建筑弱电集成系统是一种典型的人-机系
统，其服务对象是人，又有人参与，故决定其运行效率、经济效益的关键之一在于
人-机协调（man一machine coordination）水平。实现人机协调集成的要点首先是
人机合理分工，其次是人-机智能结合，然后是技术与经营的集成。实现智能建筑
系统集成目标的技术手段很多，包括物理系统集成、应用集成、经营集成等诸内容
，可用图2加以概括。

　　图2集成的3个阶段及其集成内容鉴于我国目前经济、人才和对信息的需求等
方面的实际状况，建议集成总体目标要适可而止，暂时不宜提得过高，即使一定要
高标准集成，也可以分期分批实现。（4）统一目标系统集成是实现智能建筑工
程目标的一种重要技术手段，其共同目的是使具有集成功能的智能建筑工程，更符
合信息时代的要求，有助于发展知识经济，能给使用者与投资者带来明显的经济效
益、社会效益，并给人类带来良好的环保效益。系统集成技术的应用是为了实现上
述综合目标，也只有在实现上述目标时发挥重要作用，才能表现出系统集成强劲的
生命力。就智能建筑而言，在当今科学技术一日千里和市场经济千变万化的形势下
，要实现上述目标，并同时满足投资者、使用者与管理者上述苛刻要求的关键技术
之一就是系统集成。换言之，系统集成的目标就是通过对庞大对象内多学科、跨行
业、多技术系统的综合与优化，将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与被集
成对象有机结合，在全面满足功能需求的基础上，集世界优秀产品与技术之长，追
求最合理的投资和最大的灵活性，以求得长期最大限度满足经济、社会与环境效益
的总目标。概括讲，系统集成的基本目标如下：
　最大限度地满足用户的需求：其中包括众多功能的需求，投资与投资回报率方
面的绎济需求，以及企业运作与物业管理等经营方面的需求。
　　集世界各公司与厂家的产品或系统之长：优选最适宜本工程的产品与软硬件
技术，通过开放的系统，将各子系统或设备有机地综合在一起，以合理的最小投资
去全面满足用户的需求。
　全面综合优化：避免硬件与软件的重复设置，充分发挥资源的潜在能力。
　充分考虑系统的经济性：其中包括节约初投资与保证长期运行的经济性。
　便于现代化管理：设备管理的科学化、档案化，保证系统的易维护性是系统集
成必须实现的基本要求；千方百计地利用新技术，以提高生产效率和尽量节约运行
能耗，力求通过加强现代化管理得到更大的经济效益，是现代化管理的共同目标。

　充分考虑高新技术的发展，并为其发展提供足够的适应性、灵活性、可扩展性
与可发展性。少数人认为集成是花钱买"名声"、买"点缀"，这是不正确的。在工
程实际应用中，追求经济效益、社会效益与环境效益的统一是普遍规律，集成也必
须严格遵守。在实现智能建筑系统集成时，时刻不忘智能建筑的总目标，力争只投
入少量资金，却可达到（1＋1）远大于2的实际效果，才是我们追求的真正目标。

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缘分就是两个人都能读懂对方
缘分就是两个人都在瞬间看懂了对方的眼神�
Nothing in the life is to be feared
It is to be understood

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