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试述智能化建筑在楼宇住宅中的应用

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张庆玉

[导读] 摘要：随着建筑工程的规模越来越大，在建筑工程中，智能化建筑已经占据了非常重要的地位，建筑智能化的核心技术就是信息技术，而且对于信息技术的要求也非常高，本文作者在阐明智能化建筑基本问题的原则上，从战略的高度提出建筑智能化管理系统的分布化、综合化和动态化的观点；在分析智能大厦的实施基础上，提出工程设计实现需要前期仿真的观点，以供参考。

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        摘要：随着建筑工程的规模越来越大，在建筑工程中，智能化建筑已经占据了非常重要的地位，建筑智能化的核心技术就是信息技术，而且对于信息技术的要求也非常高，本文作者在阐明智能化建筑基本问题的原则上，从战略的高度提出建筑智能化管理系统的分布化、综合化和动态化的观点；在分析智能大厦的实施基础上，提出工程设计实现需要前期仿真的观点，以供参考。
        关键词：智能建筑；管理系统；研究
        建筑智能化就是将建筑工程数字技术与信息技术进行有机结合，形成智能建筑，这样就能够对建筑物内的照明、电梯以及空调等进行智能控制，还可以实现自动化管理和自动化办公的要求、总而言之，将建筑工程和计算机信息技术进行有机结合，能够符合时代快速发展的需求，因此智能建筑也是建筑行业未来发展的必然趋势。
        1 建筑电气与智能化建筑的发展现状
        电气设备在建筑行业中的重要性无须赘述，随着智能化建筑的出现，电气设备设计、安装、施工问题更加突出。传统建筑施工过程中，建筑电气技术主要负责电力供应和光电照明，而智能化建筑施工过程中，电器技术会和计算机技术进行结合，从而支撑、维护建筑内部的各种电器设备。但受到多方面因素的影响，建筑电气设备的质量无法保证，智能化建筑中的电气功能无法完全发挥出来。的根据实际调查可以发现，国内的智能化建筑水平有限，无法根据设备价格、性能随意选择，而且很多设备无法做到专业性的安装，对电气设备的使用留下了安全隐患。不仅如此，因为专业技术等方面的限制，智能化建筑中很多设备在后期维修、保养的过程中，过度依赖供应商，严重降低了智能化建筑设备的使用效率，同时也增加了技术人员的负担。总而言之，想要提高智能化建筑的安全性、可靠性，就要将建筑电气技术全面应用到智能化建筑中，实现电器技术智能化，以此高效快速的解决建筑中存在的问题，促进建筑行业发展。
        建筑电气和智能化建筑有着直接的关系，智能化建筑系统是由建筑电气支撑，在建筑领域中，二者可以相互作用、相互影响，尤其是在信息时代背景下，建筑电气技术得到了大幅度开发，能够支撑高科技技术发展。比如：建筑电气设备可以通过远程控制和处理解决电气设备中存在的问题，在建筑行业中，弱电设备会对电力系统产生一些排斥和干扰，而在智能建筑中存在很多的弱电设备，这些设备都需要进行技术维护，传统的维护手段需要耗费大量的人力和资金，而且弱电设备的正常运行也会受到影响。在这样的情况下，想要提高工作效率，并且帮助弱电设备运行，就要采取科学合理的电气技术，对设备的安装维护工作进行科学合理的规划，为建筑行业带来利益，最终达到提高工作效率的目的。
        2 智能建筑一体集成的分布化
        智能大厦的系统一体化集成实质上是建立在系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成的多种集成基础上的一门高新技术。智能一体化集成化的本质是计算机网络的管理。传统的集成式网络管理系统难以适应网络规模日益扩大、网络元素日益复杂的楼宇智能化要求，需要引入分布式管理方法。
        分布式管理就是将管理的功能合理地分布于多个管理实体，以便有效、及时地对网络资源进行监视、约束和控制，提高響应效率和扩展功能，更好地实现网络管理目标。一个实际的网络系统，可以根据管理的需要，按照地域、功能子系统、网络等定义相对独立的管理域并选定其管理者；各管理域通过管理者的交互实现全局管理目标。管理者之间的交互有两种结构：层次的和全分布的。层次结构是通过上层管理者与下层管理者的交互来完成各管理域的管理者之间的协调。全分布式结构是一种对等结构，采用该方式的管理者之间能直接对等通信。一个实际的应用系统，管理分布化的过程就是将管理应用功能由集中式客户机/服务器（Client/Server）模式转移到分布式计算平台的过程。分布式计算平台的目标是实现跨平台资源的透明互操作和协同计算。
        当前支持分布式计算主要有两类环境：基于过程的分布式计算和面向对象的分布式计算。目前的主流是后一类。如基于CORBA（Common Object Request Broker Architecture，公共对象请求代理体系结构）和Java的计算，它们采用面向对象的技术，提供对象式的应用编程接口，主要是针对重用和异构环境下的操作问题，这对相对庞大和复杂的智能大厦系统是非常适用的，目前CORBA技术已引起业界的关注和重视。CORBA是一个开放式跨平台的、语言独立的分布式标准，它引入代理的概念屏蔽了下层的网络传输，利用面向对象概念，实现分布式应用软件的可重用性和可扩展性，既大大简化了分布式应用系统的开发和维护，又便于异构环境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的优点。目前遵从CORBA规范的产品主要有Inprise公司的VisiBroker，IONA公司的Orbix，Digital公司的ObjectBroker，IBM公司的Component Broker等，将基于面向对象的分布式计算技术引入智能建筑是顺应技术潮流的，同时它应是甲乙类智能建筑的技术要求。
        另外，分布式管理系统更容易实现大厦的智能化，不仅能实现管理的并行性和分布性，而且具有对管理活动的全过程进行多目标、多因素、多阶段、多层次的协调，实现管理系统的整体协调和全局优化。

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        3 智能建筑一体集成的综合化
        网络是建筑物智能化的基础，系统一体化是以网络为支撑的，网络信息来源于不同实体，随着智能建筑的不断深化，被管理的对象趋于复杂化，复杂化的因素主要有：被管理的数量、对象的种类、组织的异构性、物理分布、参与组织的单元的数量、服务综合的程度等，这时，由传统的相对单一的网络管理扩展为基于分布化的网络综合管理是环境的必然要求。
        环境是系统存在、变化、发展的外部条件；系统与环境相互作用、相互影响，进行信息、能量或物质的交换。
        综合管理是指确保系统的所有资源根据其目的而有效运营的所有手段，它是系统与环境相统一的产物。有关综合管理的平台也在不断涌现和改进，如基于事件（event）的驱动轮询方案，基于CORBA平台的方案。
        4 智能建筑一体集成的动态性
        事物的发展是相对稳定的，在相对稳定的情况下，随着环境的需要仍在不断的发展和完善。智能建筑系统一体化集成的动态性是基于分布式的管理系统，也只有分布式的管理系统才能更好地实现其动态化。
        动态化有两个含义：其一是故障的检测与动态重组恢复；其二是系统具有可扩展性。分布式系统具有故障诊断软件包，采用互查技术来检测系统发生故障的部位，并进行处理，动态地分配或重组系统，使系统工作于可靠状态。分布式系统采用并行处理技术，可满足智能大厦分阶段建筑使用的要求，边组织，边开通，从而减少了一次性开通的难度和避免了一次性投资的方式。另外分布式系统的硬件和软件都是模块化的，模块的连接嵌入比较方便，能够很好地配合日益扩大的系统需求，便于提高和完善系统的性能，保障了系统的动态先进性。系统的动态化要求使用动态的管理策略，由于Java和CORBA的迅速发展，动态管理技术也在日趋成熟。
        5 智能建筑的前期仿真
        智能大厦的建设除了要达到预期的目标，即提供安全、舒适、快捷的优质服务，建立先进、科学的综合管理机制，节省能源和降低成本，还要达到系统的优化配置以减少投资。这就需要在工程实施前对系统设计的基本要求和功能进行考核，以便查漏补缺和修正。另外，因为智能大厦的网络集成不同于研究试验网，网络系统可靠性、开放性等要素对大厦的智能化管理和提高运行效率具有十分重要的意义，所以，对智能大厦的前期仿真就显得不仅十分必要而且十分重要。
        由美国的Cleve和Moler博士在1980年前后创立的、正在蓬勃发展的Matlab为系统的动态仿真提供了良好的环境。Matlab的家族成员之一的Simulink为系统的仿真更是提供了极大的方便，综合其它软件的使用可以使该软件在智能建筑的CAD中发挥更大的作用；此软件也能为其它软件提供良好的接口，便于SynchroHome等智能化集成系统软件的调用。该软件有两个明显的功能；连接与仿真。首先利用鼠标在模型窗口上画出所需的系统模型。然后利用软件提供的功能对系统直接进行仿真，在系统的任何节点上可以输出波形，从而更好地监控系统的工作过程，并实时地对系统模型进行修改以达到预期目的。这种思想和方法适合于智能大厦一体化集成的仿真与分析，相信基于Simulink的仿真技术必将在智能建筑的CAD中打开一个崭新的局面。
        6 结束语
        建筑电气在智能化建筑功能可以保证建筑内的电子设备独立运用并且充分发挥自身的有效功能，最为重要的是，建筑电气技术能够确保智能化建筑在实际应用的过程中起到节能安全效果。通过以上分析可见，随着智能大厦进程的不断加快和深化，随着“数字城市”和“数字地球”研究的不断深入，智能大厦系统集成的主要趋势将是分布化、综合化、动态化，它们之间的关系是相辅相成和互相促进的；同时由于智能大厦的建设是一种投资行为，对其进行前期仿真是十分必要性。
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