系統(tǒng)集成講座

智能建筑技術(shù)概述

—智能建筑的概念、分類

和系統(tǒng)集成

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）信息與電子工程系

王汝琳教授博士生導(dǎo)師

第一座智能建筑1984年世界上第一座智能建筑在美國(guó)康涅狄格洲的哈特福特市誕生。現(xiàn)在智能建筑已成為國(guó)家：建筑現(xiàn)代化的標(biāo)志；科技現(xiàn)代化、信息化的標(biāo)志；經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和國(guó)家實(shí)力的標(biāo)志。智能建筑的綜合特征：能為人們提供

舒適、高效、安全的工作環(huán)境和生活環(huán)境。

舒適的工作和生活環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)供熱系統(tǒng)給排水系統(tǒng)電力供應(yīng)系統(tǒng)燈光照明系統(tǒng)衛(wèi)星有線電視系統(tǒng)背景音樂系統(tǒng)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)智能卡系統(tǒng)

高效的工作和生活環(huán)境結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)程控交換機(jī)系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)電子轉(zhuǎn)帳財(cái)務(wù)系統(tǒng)酒店管理系統(tǒng)物業(yè)管理系統(tǒng)

安全的工作和生活環(huán)境

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)消防噴淋系統(tǒng)防盜報(bào)警系統(tǒng)出入口控制系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)保安巡更系統(tǒng)周界防衛(wèi)系統(tǒng)電梯保安與控制系統(tǒng)緊急廣播系統(tǒng)緊急照明系統(tǒng)緊急呼叫系統(tǒng)OAS辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

BAS樓宇管理自動(dòng)化系統(tǒng)

CAS

通訊自動(dòng)化系統(tǒng)系統(tǒng)集成安全防范系統(tǒng)出入口門禁系統(tǒng)電視監(jiān)視系統(tǒng)防盜報(bào)警控制系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)廣播系統(tǒng)電力供應(yīng)管理監(jiān)視系統(tǒng)照明控制與管理系統(tǒng)環(huán)境控制與管理系統(tǒng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備維修管理系統(tǒng)背景音樂緊急廣播空調(diào)通風(fēng)冷、熱源控制工作照明給排水、污水處理事故照明特種照明電梯、電扶梯監(jiān)視停車場(chǎng)管理程控用戶交換系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)電話會(huì)議系統(tǒng)電視會(huì)議系統(tǒng)電視接收系統(tǒng)無線尋呼及無線對(duì)講系統(tǒng)世界范圍信息資源共享決策支持綜合信息管理文字處理電子排版電子郵件個(gè)人數(shù)據(jù)庫報(bào)表處理財(cái)務(wù)管理電子文檔處理辦公日程管理人事檔案管理智能建筑系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖麥克黑爾智能建筑金字塔智能建筑分系統(tǒng)圖樓宇自控系統(tǒng)綜合布線系統(tǒng)消防系統(tǒng)辦公自動(dòng)化和局域網(wǎng)系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)防侵入系統(tǒng)門衛(wèi)管理系統(tǒng)智能卡巡更及鎖匙管理系統(tǒng)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)公共天線電視和音響、廣播（）.智能建筑計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)綜合布線系統(tǒng)總體方案注：該布線系統(tǒng)是靈活的星形的物理結(jié)構(gòu)，它可以通過不同的適配器或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成不同的邏輯結(jié)構(gòu)，適于電話系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、保安監(jiān)視系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)為二級(jí)星形結(jié)構(gòu)，連接配置有較強(qiáng)靈活性。二級(jí)星型一級(jí)星型PBXHUB主配線架MDF服務(wù)器服務(wù)器電腦機(jī)房樓層配線架IDFF16F15F8F9F10F11F12F13F14B2B1F1F2F3F4F5F6F7BAS全空氣調(diào)節(jié)機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)圖新風(fēng)排風(fēng)送風(fēng)回風(fēng)空調(diào)區(qū)域電控箱過濾加熱器表冷器加濕器送風(fēng)機(jī)防凍開關(guān)新風(fēng)閥熱電阻濕度傳感器排風(fēng)閥回風(fēng)閥回風(fēng)機(jī)熱電阻濕度傳感器二氧化碳探測(cè)器熱電阻濕度傳感器熱電阻濕度傳感器電控箱蒸氣冷水熱水DDC現(xiàn)場(chǎng)管線電源管線接入DDC箱號(hào)電磁閥電動(dòng)二通閥壓差開關(guān)壓差開關(guān)壓差開關(guān)消防水位報(bào)警壓力開關(guān)降檔煙垂壁消火栓按鈕關(guān)防火門關(guān)防火卷簾門感溫探測(cè)器檢修信號(hào)閥開排煙閥水流指示器手動(dòng)報(bào)警按鈕及電話插孔感煙探測(cè)器停一般風(fēng)機(jī)關(guān)電控防火閥開正壓送風(fēng)口溫控防火閥?？照{(diào)機(jī)、新風(fēng)機(jī)啟停排煙風(fēng)機(jī)、正壓送風(fēng)機(jī)防排煙機(jī)房電梯機(jī)房電梯迫降啟動(dòng)警鈴和聲光報(bào)警裝置分層切斷非消防電源氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備（含電源、打印機(jī)與CRT裝置）緊急廣播電梯狀態(tài)顯示盤消防電話總機(jī)通風(fēng)、排煙機(jī)房使雙速風(fēng)機(jī)高速排煙消防泵房啟停消火栓泵噴淋泵集中空調(diào)機(jī)房?？照{(diào)機(jī)變配電站說明火災(zāi)報(bào)警與消防控制系統(tǒng)對(duì)分散于各層的量大的裝置，如各種閥等，為使線路簡(jiǎn)單，宜采用總線模塊化控制；對(duì)于關(guān)于全局的重要設(shè)備如消火栓泵、噴淋泵、排煙風(fēng)機(jī)等，為提高可靠性，宜采用專線或模塊與專線雙路控制；對(duì)影響很大，誤動(dòng)作可能造成混亂的設(shè)備，如電鈴、斷電等，應(yīng)采用手動(dòng)控制為主的方式。巡更系統(tǒng)系統(tǒng)圖巡更點(diǎn)設(shè)置示意圖前端控制器前端控制器前端控制器前端控制器保安值班室PTPTPTPTPTPTPTPTPTCRTKYPRTCPUN層1層2層前端控制器重要房間注：1.本系統(tǒng)為有線巡更系統(tǒng),該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器、前端控制器、巡更點(diǎn)等設(shè)備組成。2.巡更時(shí)，保安人員按規(guī)定的線路及時(shí)間到達(dá)各個(gè)巡更點(diǎn)，并觸動(dòng)巡更點(diǎn)開關(guān)，巡更點(diǎn)將信號(hào)通過前端控制器及網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器送到計(jì)算機(jī)。本系統(tǒng)可實(shí)時(shí)觀察保安人員巡更情況，自動(dòng)記錄各種巡更信息，并隨時(shí)打印各種巡更記錄。3.巡更點(diǎn)主要設(shè)置在各主要出入口及主要通道、各緊急出口、主要部門處。手機(jī)通道出入控制系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)碼分配器多畫面分割器視頻字符發(fā)生器主控制鍵盤分控制鍵盤分控制鍵盤矩陣切換器保安監(jiān)控室R/DR/DR/D注：1.本系統(tǒng)適用于攝像頭數(shù)在10臺(tái)到100臺(tái)之間的中型系統(tǒng)。

2.多畫面分割器根據(jù)工程需要,可采用四畫面、九畫面、十六畫面分割器3.磁帶錄像機(jī)、分控制鍵盤、監(jiān)視器數(shù)量根據(jù)工程需要確定。4.磁帶錄像機(jī)采用長(zhǎng)時(shí)間磁帶錄像機(jī)

基本組網(wǎng)方式(1)基于監(jiān)控專網(wǎng)傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)矩陣聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

(2)基于以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)字矩陣聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

(3)基于網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的數(shù)字化系統(tǒng)

(4)基于DVR/DVS數(shù)字錄像設(shè)備的數(shù)字化系統(tǒng)

我國(guó)已經(jīng)建成的系統(tǒng)舉例功能結(jié)構(gòu)圖(1)南寧市應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

(2)深圳市應(yīng)急指揮系統(tǒng)

(3)海淀區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)海淀區(qū)控制及應(yīng)用等級(jí)分析應(yīng)急指揮交通管理城市管理招商引資多維社管網(wǎng)各街鄉(xiāng)分控中心移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)委辦局分控中心其它輔助系統(tǒng)治安防控視頻指揮調(diào)度中心監(jiān)控終端監(jiān)控終端監(jiān)控終端構(gòu)建應(yīng)用模式應(yīng)急處置流程北京市突發(fā)事件應(yīng)急委員會(huì)海淀區(qū)突發(fā)事件應(yīng)急委員會(huì)

海淀區(qū)突發(fā)事件應(yīng)急委員會(huì)辦公室現(xiàn)場(chǎng)指揮部區(qū)公安分局指揮中心各專項(xiàng)指揮部街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組相關(guān)委辦局區(qū)人防指揮中心區(qū)突發(fā)公共衛(wèi)生事件指揮部區(qū)公共設(shè)施事件指揮部區(qū)電力事故指揮部區(qū)交通安全指揮部區(qū)反恐和刑事案件指揮部區(qū)重大動(dòng)物疫病防控指揮部區(qū)安全生產(chǎn)指揮部區(qū)防震減災(zāi)指揮部區(qū)防汛抗旱指揮部區(qū)森林防火指揮部區(qū)消防安全指揮部區(qū)軌道交通建設(shè)指揮部北部地區(qū)建設(shè)辦公室組織機(jī)構(gòu)分析應(yīng)急指揮決策支持系統(tǒng)有線/無線簡(jiǎn)化的獨(dú)立系統(tǒng)任何區(qū)域更多類似裝置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器攝像機(jī)攝像機(jī)冷凝器BMS采暖通風(fēng)和空調(diào)

鍋爐緊急警報(bào)裝置進(jìn)出控制裝置數(shù)字錄音入侵警報(bào)滅火面板報(bào)警面板火警面板噴淋監(jiān)控面板分布式整合網(wǎng)絡(luò)一覽智能標(biāo)識(shí)軟件“粘合-中間件”(4)東潤(rùn)科技分布式InforTech平臺(tái)視頻監(jiān)控架構(gòu)DVSDVR存儲(chǔ)NIUInforTone服務(wù)器DVRDVS終端INTERNETINTERNET終端終端終端INTERNET顯示設(shè)備顯示設(shè)備存儲(chǔ)NIU三級(jí)監(jiān)控二級(jí)監(jiān)控三級(jí)監(jiān)控三級(jí)監(jiān)控二級(jí)監(jiān)控一級(jí)監(jiān)控警務(wù)其它終端三級(jí)監(jiān)控

智能建筑的系統(tǒng)集成

1、系統(tǒng)集成的概念：

資源共享，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信

功能集成，網(wǎng)絡(luò)集成，系統(tǒng)集成

2、系統(tǒng)集成的分類：智能建筑的系統(tǒng)集成方式(1)—以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的集成方式供電系統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)制冷系統(tǒng)....溫感探頭煙感探頭報(bào)警器....攝像頭錄像機(jī)監(jiān)視器....樓宇設(shè)備自控子系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)保安監(jiān)控子系統(tǒng)BACnet

系統(tǒng)andLonWorks

產(chǎn)品

BACnet是美國(guó)采暖冷凍空調(diào)工程師協(xié)會(huì)（ASHRAE)提出的以實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品間的通信為目的的通用型通信協(xié)議，它將OSI的七層協(xié)議簡(jiǎn)化為四層。

LonWorks是由美國(guó)Echelon公司開發(fā)并倡導(dǎo)的控制網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品，采用LonTalk協(xié)議，主要用于各控制系統(tǒng)的傳感器、控制器和執(zhí)行單元，有LonMark標(biāo)志。智能建筑的系統(tǒng)集成方式(2)—以DDC為基礎(chǔ)的集成方式通用型DDC通用型DDC暖通空調(diào)系統(tǒng)照明系統(tǒng)安防系統(tǒng)接入門禁系統(tǒng)--------通用型DDC暖通空調(diào)系統(tǒng)照明系統(tǒng)安防系統(tǒng)接入門禁系統(tǒng)--------暖通空調(diào)系統(tǒng)通用型DDC

門禁系統(tǒng)監(jiān)視管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)原則是：信息共享、分散控制、集中管理、節(jié)省投資、為更大規(guī)模的集成創(chuàng)造條件。

系統(tǒng)集成的前提條件：1、該系統(tǒng)有用于控制與管理的計(jì)算機(jī)操作站平臺(tái)（系統(tǒng)集成軟件）和符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通用的網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)如以太網(wǎng)等；2、該計(jì)算機(jī)平臺(tái)應(yīng)支持通用的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議，如TCP/IP，或者能夠提供專門用于集成的網(wǎng)關(guān)設(shè)備；

3、該系統(tǒng)提供明確的應(yīng)用層信息與數(shù)據(jù)通訊協(xié)議；或者支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SQL語言的數(shù)據(jù)庫體系；或者有能進(jìn)行客戶/服務(wù)器軟件開發(fā)的API；或者能支持網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE），或者支持對(duì)象的鏈接和嵌入（OLE）。

不同水平的系統(tǒng)集成

用戶的實(shí)際需要是決定需要何種系統(tǒng)集成的唯一標(biāo)準(zhǔn)！1、部份集成：

所有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)重要狀態(tài)量、報(bào)警信號(hào)、故障信號(hào)的統(tǒng)一監(jiān)控；各系統(tǒng)有自己的數(shù)據(jù)庫，未建統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫；各系統(tǒng)的參數(shù)必須通過本系統(tǒng)控制器設(shè)置；設(shè)備有較大冗余。2、完全集成：所有系統(tǒng)通過統(tǒng)一的控制與管理計(jì)算機(jī)操作站平臺(tái)（系統(tǒng)集成軟件）實(shí)現(xiàn)所有狀態(tài)量、報(bào)警信號(hào)、故障信號(hào)的統(tǒng)一監(jiān)控和對(duì)所有參數(shù)的設(shè)置，各系統(tǒng)的參數(shù)可以通過任意一個(gè)子系統(tǒng)控制器進(jìn)行設(shè)置；所有系統(tǒng)通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)完全的數(shù)據(jù)共享；設(shè)備有較少冗余。

系統(tǒng)集成應(yīng)用實(shí)例1、美國(guó)江森公司MetasysFMS設(shè)施集成管理系統(tǒng)方案（FacilityManagementSystem）

江森公司的Metasys樓宇自控系統(tǒng)是開放式自控系統(tǒng)，如果集成到樓宇自控系統(tǒng)上，可將其他廠家的開放式系統(tǒng)或設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的RS－232或RS－485接口直接連到樓宇自控系統(tǒng)的MetasysN2總線上；非開放式設(shè)備或系統(tǒng)可以利用MetasysIntegrator接連到MetasysN2總線，

通過N2總線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。VAV控制器照明控制器消防控器RS-485RS-485NCU網(wǎng)絡(luò)控制器操作站NCU網(wǎng)絡(luò)控制器N2N2直接連到樓宇自控系統(tǒng)的MetasysN2總線N1MetasysIntegrator第3方設(shè)備2、江森公司MetasysBMS大廈設(shè)施集成管理系統(tǒng)方案（BuildingManagementSystem）

這種方案包括了MetasysFMS方案的所有內(nèi)容，并要求其他需要集成的子系統(tǒng)，都必須是開放性的，運(yùn)行在統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)上如以太網(wǎng)或ARCNET網(wǎng)。

MetasysBMS建立統(tǒng)一的開放式平臺(tái)，通過使用高性能的工作站作為MetasysBMS中央服務(wù)器，將所需要集成的弱電系統(tǒng)的有關(guān)信息動(dòng)態(tài)傳輸?shù)紹MS上的大型數(shù)據(jù)庫中。BMS與所有系統(tǒng)通過采用ODBC（開放式數(shù)據(jù)庫互聯(lián)）技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。MetasysBMS大廈設(shè)施集成管理系統(tǒng)支持多種國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如BACnet、OPC、LonWorks等等，通過EthernetLAN(N1)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。LAN主干線標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)EthernetTCP/IPMETASYS網(wǎng)絡(luò)控制器EthernetTCP/IP網(wǎng)卡與驅(qū)動(dòng)器N2總線通信接口EthernetTCP/IP網(wǎng)卡與驅(qū)動(dòng)器METASYSAPI界面集成軟件METASYS系統(tǒng)軟件METASYSIBMSEthernetTCP/IP網(wǎng)卡與驅(qū)動(dòng)器METASYSAPI界面集成軟件子系統(tǒng)監(jiān)控軟件第3方系統(tǒng)MetasysBMS系統(tǒng)集成特征1、江森公司Metasys系統(tǒng)集成N1LAN采用ARCNET工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，新系統(tǒng)與Ethernet無縫連接，采用Ethernet/IP協(xié)議。2、N1LAN兩接點(diǎn)之間最大距離為4英里，適合于大型樓宇或樓群的系統(tǒng)集成。3、對(duì)非開放設(shè)備或系統(tǒng)，利用EthernetTCP/IP網(wǎng)卡與N1

相連。4、MetasysBMS大廈設(shè)施集成管理系統(tǒng)支持多種國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如BACnet、OPC、LonWorks等等。5、N2網(wǎng)具有255個(gè)地址，利用RS-485或Optp22與各種設(shè)備相連。6、對(duì)非開放設(shè)備，利用MetasysIntegrator將其他廠家的自控設(shè)備或系統(tǒng)集成到MetasysN2總線，其他系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的RS－232或RS－485接口與MetasysIntegrator相聯(lián)。3、加拿大Delta公司的ORCAweb集成方案

ORCAweb使用用戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)用戶在這個(gè)平臺(tái)上即可實(shí)現(xiàn)所有狀態(tài)量、報(bào)警信號(hào)、故障信號(hào)的統(tǒng)一監(jiān)控和對(duì)所有參數(shù)的設(shè)置，各系統(tǒng)的參數(shù)可以通過