智能建筑系统集成技术前景？
近年来，在业内同行中，系统集成的问题是争论的焦点。除了一些技术细节，往往还涉及到一些宏观技术问题上的获取知识，很多问题耐心一点就会解决。
1以太网和TCP/IP协议已经成为智能建筑系统集成的基础。
虽然智能建筑系统集成有其特殊的组成部分，但归根结底应该是计算机网络系统集成的重要组成部分。因此，我们在讨论智能建筑的系统集成时，不能离开计算机网络及其系统集成技术的发展。
1.1全国互联网的普及推广。使TCP/IP协议成为事实上的国际标准。
Internet是美国国防部在1969年建立的计算机网络系统，在ARPAnet.1979中引入了TCP/IP体系结构和协议规范。1986 ARPAnet正式分为两部分，一部分是独立的国防数据网，另一部分是美国国家基金会资助的NSFnet。许多单元使用TCP/IP协议相互连接。从65438年到0993年，由于浏览器的成功开发，互联网进入了大发展时期。1993年，美国政府提出了信息高速公路计划，即N II计划。1995年，七个西方国家通过G II建立了一些信息。这些使互联网成为一个覆盖全球的超级计算机网络，它正横向延伸到世界上的每一个国家和家庭。自上世纪90年代互联网进入中国以来，其用户每年都以惊人的速度发展。截至2001年底，中国用户数达到15万。随着互联网的普及，TCP/IP协议被广泛采用。众所周知，ISO(国际标准化组织)在1977中提出了OSI(开放系统互联)参考模型，即七层参考模型。事实上，采用OSI参考模型的产品并不多。TCP/IP协议以其开放性，可以互联现有的局域网，统一地址规则，IP地址和域名的唯一性，基本规范高层协议。TCP/IP协议也采用分层架构。但是它并不完全符合ISO/OSI参考模型。TCP/IP分为四层:链路层、internet层、传输层和应用层。
1.2 Intranet的发展和千兆以太网的成功应用，使以太网成为智能建筑系统集成的基础。
随着互联网技术的日益普及和快速发展，人们希望将互联网技术应用到集团企业的信息管理系统和政府部门的办公系统中，这就是所谓的intranet。内网没有标准的翻译术语，有的叫内网，有的叫企业网，所以我们暂且称之为企业网。目前，国内外的大型企业集团都已经或正在建设Intranet网络，实现一个单位内部网络与外部网络的互联。内网使用统一的TCP/IP协议，技术成熟，客户端软件简单统一，可以接入内网，享受丰富的人力信息资源。内部网可以为信息交流和共享提供灵活、高效、轻松、可靠的办公环境，可以对外宣传和发布产品信息。可以进行以下基于标准的服务文件、信息浏览、目录查询、打印、电子邮件、网络管理、远程登录和文件传输，逐步实现无纸化办公。
随着计算机网络的普及和发展，人们对网络带宽提出了更高的要求，如多媒体通信、视频点播、电子商务、视频会议、高清电视、远程医疗、远程教育、CAD/CAM等。20世纪90年代，人们开始研究千兆以太网。1998年，IEEE批准了IEEE802.32标准，千兆以太网正式进入应用时代。千兆以太网与10M和100M以太网具有相同的帧结构。它采用全双工或半双工方式接入传输介质，采用载波扩展和分组技术解决网络直径问题。千兆以太网定义了三种设备:简单中继器、网络交换机和缓冲分配器。千兆以太网有以下特点:简单性:保留了以太网的简单性；兼容性:保留了以太网的基本技术，采用相同的协议和帧格式，支持全双工/半双工模式，保证网络升级的平滑过渡。千兆以太网成为局域网和内部网的主干已经成为不争的事实。
因此，随着Intranet的发展和千兆以太网的成功应用，每个智能建筑都必须有自己的Intranet主干网。在目前情况下，这个网络
必须是千兆以太网，必须采用TCP/IP协议。该网络也是IBMS综合系统的主干网络。
随着1.3现场总线技术的发展，以太网正从管理层和控制层向现场层延伸。
TCP/IP协议是事实上的国际标准，它解决了异构计算机之间的网络互联和通信协议问题。信息领域的大网络对自动化领域的各个层面都有很大的影响。它已经从楼宇自动化系统的管理层延伸到控制层，现在正在向现场层延伸。
2000年初，IEC发布了现场总线国际标准IEC-61158，采用了当今世界上30多种现场总线中的8种。这八种总线有八种协议，互不兼容，离统一的现场总线还很远。其中HZ-HSE总线为100 Mbps以太网。IAONA是一个工业自动化开放网络联盟，是一个专门从事HSE开发和研究的国际组织。作为现场总线，以太网可能存在两个问题。一种是它使用CSMA/CD发送信息，有“不确定性”的问题，无法确定发送测控信息的时间，怕影响实时控制；另一个是线路利用率低，因为以太网数据帧中不代表实际数据的字节很大，而自动化领域的实际数据很短，效率很低。例如:DI20字节、DO16字节、AIAO200字节、通信接口500字节、PID操作500字节、计数器4字节等。这样，在使用以太网包封装时，需要对大量信号进行填充，以满足DI、DO、counter等48字节的最小长度。为了解决第一个问题，可以通过提高以太网的传输能力来满足实时控制的需要。为了解决第二个问题，可以用数据报协议UDP/IP代替TCP/IP。由于采用了高速以太网，这些问题很容易解决。随着以太网技术的发展，在楼宇自动化领域，可能会出现以太网连到底，互联网和控制网络一体化的情况。
综上所述，以太网和TCP/IP协议已经成为智能建筑系统集成的基础。
浏览器/服务器计算模式将成为智能建筑集成系统的主要计算模式，中间件将成为智能建筑系统集成的桥梁。
由于个人计算机PC的普及和发展，计算机网络的计算模式已经从大型机占主导地位的集中式计算模式转变为客户机/服务器计算模式。由于浏览器的发展，计算机网络的计算模式开始从浏览器/服务器计算。
2.1计算机网络的计算模式开始向浏览器/服务器计算模式转变，浏览器/服务器计算模式将成为智能建筑集成系统的主要计算模式。
在计算机网络初期，通常以大型计算机作为生命力，很多终端用户享受着主机的CPU资源和数据存储功能。这种模式称为集中计算模式或分时模式。这种模式的主要缺点是主机负担过重，设备昂贵，系统的可靠性和可用性依赖于主机，功能扩展困难。
随着个人计算机PC的普及和发展，客户机/服务器计算模式逐渐取代了集中式计算模式。在C/S计算模式中，一台或多台客户机与一台或多台服务器相连，形成一个分布式计算系统。在这种模式下，应用程序分为前端客户端部分和后端服务器部分。客户端负责与用户交互，收集用户信息。它可以请求服务器完成大规模计算或大规模应用，然后将服务器返回的结果提交给用户。优化网络利用率，因为客户端只向服务器发送请求的内容，服务器只返回最终结果。
随着浏览器的发展，计算机网络的计算模式开始向浏览器/服务器模式转变，即B/S模式。传统C/S模式下的服务器被分解为一个Web服务器和一个或多个数据库服务器。客户端不再直接连接到服务器，而是连接到Web服务器。Web服务器连接到数据库服务器。用户的请求发送到Web服务器，Web服务器再通过CGI发送到数据库服务器，Web服务器将结果格式化为HTML格式，反馈给用户。这种三层结构的Intranet网络采用统一的TCP/IP技术标准，技术成熟，客户端软件简单，通过浏览器查看信息。优异的性价比，能充分利用现有资源。
目前，虽然C/S模式和B/S模式并存，但B/S模式因其开发、应用、维护和升级简单，易于组建内部网，是网络计算模式的首选。因此，浏览器/服务器计算模式将成为智能建筑集成系统的主要计算模式。
2.2中间件技术和产品的成熟，使得中间件成为智能建筑系统集成的桥梁。
与传统的以大型计算机为中心的集中式计算模式相比，客户机/服务器计算模式的优势得到了人们的认可。客户机/服务器模式并没有导致大量的应用，主要是由于缺乏有效的开发工具。直接为网络写软件，适合少数通信领域的专家，但对于大多数程序员来说，写这种跨平台、多协议、多编程的语言是非常困难和耗时的。例如操作系统的多样性和复杂的网络程序。
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在B/S计算模式下，中间件负责管理Web服务器和数据库服务器之间的通信，并提供应用服务。最基本的中间件技术是通用网关接口(CGI)和应用编程接口(API)。它可以直接访问或调用外部程序访问数据库，提供与数据库相关的HTML页面，或者执行用户查询，并将查询结果格式化成HTML页面，通过Web服务器返回给用户的浏览器。CGI允许Web服务器运行外部应用程序，并通过外部程序访问数据库资源，以生成HTML文档并将其返回给浏览器。
CGI提供了一种连接数据库的简单方法。中间件是一种介于应用软件和系统软件之间的软件，是客户端和服务提供商之间的连接器。它用复杂性换取了用户应用程序的简单性。中间件是基于分布式处理的软件，可以解决网络分布式计算环境中异构数据资源的互联和共享问题，实现各种应用软件的协同工作。使用中间件还可以提高应用软件系统的开发效率，使系统的可伸缩性和可扩展性更加理想。自20世纪90年代以来，中间件技术和产品逐渐成熟并开始应用。特别指出，我国中间工与国外基本持平，国内市场份额与国外厂商基本处于同一起跑线。随着中间件技术和产品的成熟，中间件已经成为智能建筑系统集成的桥梁，极大地促进了智能建筑系统集成技术的发展。
3 OPC技术和ODBC技术为系统集成开辟了新的途径，采用OPC技术和ODBC技术实现智能建筑系统集成将成为智能建筑系统集成的主要方式。
网络互联的硬件设备已经标准化、商品化，所以我们在考虑系统集成的时候，主要面临的是软件集成的问题，如何通过标准的通信协议达到互操作的目的。随着智能建筑功能需求的不断增加，建筑中各种机电设备的监控系统的种类和范围也在不断扩大，它们可能采用不同的网络平台和不同的通信协议。在实现BMS系统集成时，为了解决互联互通问题，采用的技术手段大致有以下几种:
1.利用统一通信协议实现系统集成的方法。
2.利用协议转换实现系统集成。
3.利用OPC技术实现系统集成。
4.利用ODBC技术实现系统集成。
3.1采用统一的通信协议实现系统集成。
楼宇自动化系统属于过程控制范畴，长期以来没有建立国际标准的通信协议，严重阻碍了智能建筑技术的发展。1995年，美国暖通空调工程师协会推出了楼宇自动化领域的第1个开放标准通信协议——BAC net。该协议紧密结合建筑工程的特点，定义了23种对象、39种服务、6种数据链路结构和三层网络架构，正在向BACnet/IP方向发展。同年通过ANSI认证，成为美国国家标准。空调、制冷、锅炉、配电等设备的很多厂商都采用了这个标准协议，为智能建筑的系统集成创造了非常有利的局面。BACnet采用了EIA 232-PTP、EIA 485-MS/TP、LonTalk、Arcnet和以太网五种协议。但是在之前的BACnet协议中，不同厂商生产的设备之间的互联仍然需要协议转换器，还没有达到开放系统互操作的要求。
LonWorks是美国赫斯兰公司于1990年推出的具有LonTalk协议的全分布式、开放、互操作的网络。通过LonMark互操作性协会认证的产品具有良好的互操作性。但这种方式并不是真正意义上的开放系统，因为这个协议对厂商并不是中立的，包括赫斯兰公司的知识产权，真正的开放系统应该是对所有厂商都是中立的。
3.2利用协议转换实现系统集成。
不同协议的网络互连可以使用协议转换器。协议转换器分为专用协议转换器和标准协议转换器。专用协议转换器是指两种协议之间的专用转换器。有了这个协议转换器，如果要连接多种不同类型的网络，就需要多种类型的协议转换器。有时协议转换器很难匹配不同网络的定制机制和服务。此外，当协议转换器出现故障时，这种结构不提供可靠的端到端机制，因此这种专用的协议转换器并不可取。采用标准协议转换器，局域网内通信采用简单通信结构，包括物理层、链路层和为应用层提供连接服务的会话/传输协议。在该方案中，所有连接到本地网络的站点只使用简单的会话/传输协议，而所有协议转换器只使用相同的传输层协议和IP，从而解决了互联网的匹配问题。随着技术的发展，协议转换器的应用会越来越少。特别是OPC技术和ODBC技术的成功应用，为不同协议的网络互联开辟了新的途径，协议转换方式的应用会更少。
3.3 OPC技术实现系统集成。
OLE对象链接和嵌入是Microsoft为应用程序之间的数据交换和通信提供的协议。允许应用程序链接到其他软件对象。在美国，一个组织定义了一个基于OLE的通信标准，用于过程控制，也就是OPC。OPC的重点是应用软件和过程控制设备之间的数据读写和数据传输的标准化。
OPC提供了信息管理领域应用软件与实时控制领域应用软件之间数据传输的方法，提供了应用软件访问过程控制设备数据的方法，解决了应用软件与过程控制设备通信的标准问题。当设备通过OPC互联时，图形应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等应用软件都是基于OPC标准的，现场设备的驱动程序也是基于OPC标准的。在统一的OPC环境下，各个应用程序可以直接读取现场设备的数据，不需要逐个编写专门的接口程序，各个现场设备也可以与不同的应用程序直接互联。OPC的重要作用是将设备的软件标准化，使不同网络平台、不同通信协议、不同厂商的产品能够方便地互联互通。OPC技术的完善和普及为智能建筑系统集成时实时控制领域和信息管理领域的综合集成创造了良好的软件环境。因此，OPC创造了一种新的系统集成方式，并将成为系统集成的主要方式。
3.4利用ODBC技术实现系统集成。
ODBC是微软推出的应用程序访问数据库的标准接口，也是解决异构数据库之间互联的标准，已经被大多数数据库厂商所接受。本标准适用于各种数据库。兼容ODBC的应用软件可以通过SQL结构化查询语言查询和修改不同类型的数据库。这样，单个应用程序就可以访问许多不同类型的数据库和不同格式的文件。ODBC提供了一种从个人计算机、小型机和大型机数据库中访问数据的开放式方法。使用ODBC，开发人员可以开发能够并行访问多个异构数据库的应用程序。现在，ODBC已经成为客户端访问服务器数据库的API标准。只要使用的数据库支持ODBC技术规范，就可以交换信息，而不考虑其数据库的类型。利用ODBC等开放式分布式数字技术实现系统集成，也是智能建筑实现系统集成的重要途径。
如果对比OPC技术和ODBC技术，可以发现OPC技术比ODBC技术更成熟，产品也更多，国内也有更成熟的OPC技术和产品。因此，目前使用OPC技术实现系统集成可能比使用ODBC技术实现系统集成更广泛。这两种技术的集成和互补将加速系统集成技术的发展。
现在智能建筑系统无缝集成的条件已经初步具备，智能建筑系统集成将达到一个新的高度和广度。
一般来说，智能建筑系统集成应满足以下条件:计算机网络条件、计算机应用软件条件、机电设备和智能子系统单机条件、系统集成技术条件。只有基本满足这个条件，才能实现智能建筑的系统集成。以前我们谈智能建筑系统集成，总觉得是未来的事。这里有两个主要原因。一方面，没有理想的方法来实现BMS的系统集成。另一方面，由于各类民用建筑缺乏应用软件，办公自动化系统只能承担物业管理和事务管理。办公自动化系统处于事务性层面，缺乏一个完善、完整的办公自动化系统。
随着互联网的发展和千兆以太网的成功应用，计算机网络条件已经具备。由于单片机控制技术和现场总线技术的发展，各种机电设备和子系统的智能化程度越来越高，各种设备和子系统之间存在着内在的联系，需要系统集成。特别是随着计算机软件技术的发展，各种民用建筑主业使用的计算机软件日趋成熟，如百货商场使用的商业软化库、博物馆管理软件；展厅管理软件；酒店管理软件；医院管理软件；体育竞赛管理软件等等。这些软件的水平基本上已经进入了管理办公自动化系统的水平。现在智能建筑中的办公自动化系统不仅仅是事务管理和物业管理，更是主要业务的管理。特别是OPC技术和ODBC技术的推广应用，为智能建筑的无缝集成创造了条件，智能建筑的系统集成将达到新的高度和广度。
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