智能建筑设备自动化系统的集成方式

智能建筑中的各种建筑设备子系统是由不同厂商生产、制造的，需要采用某种互连方式把这些分离的子系统或设备互相连接起来，以实现子系统内部和子系统之间的集成。

1.硬件集成

要进行智能建筑的系统集成，首先需要将各个智能化子系统在物理上连接起来，才可以使它们进行相互间的通信互动。在此基础上，然后才能进行另外的技术开发工作。

（1）硬连接 硬连接方式是通过增加一个设备子系统的输入/输出节点或传感器，接入到另一个设备子系统的输入/输出节点进行集成的。这种方式是早期系统集成的主要手段，其经济性是一个很大的问题，特别是当系统很庞大时，基本上是不可能实现的，目前已很少应用。

（2）串行通信 由于系统集成的优点，吸引了很多硬件厂商，他们纷纷将自己的设备加以改进，增加串行通信接口，如RS-232、RS-485等，使之可以与其他设备子系统进行通信，而设备子系统之间的信息传输，则是通过通信协议的转换来实现的。这种方式需要集成商在现场花费相当大的精力，他们将付出的不仅是技术方面的开发，更多的是与第三方厂商之间的关系协调。

（3）基于特定BAS平台的内部子系统互连方式 随着计算机技术的发展，BAS制造商将产品和计算机技术紧密结合起来，使BAS可以通过计算机网络连接其集成子系统，并可以实现对其集成子系统的监测、控制和管理，由此产生了以BAS为平台的系统集成方式。

相对于前两种集成方式，这种集成方式是一个较大的进步，系统集成度和功能明显提高。然而，以特定BAS为平台进行系统集成的方式仍然存在明显的缺点。例如，各厂商的BAS是一个相对封闭的体系，缺乏开放性；BAS与其他设备子系统的接口设备和接口软件局限于特定产品、特定型号，因此系统集成能力有限，维护和升级成本高。

（4）基于各子系统平等的系统连接方式 图7-7所示为基于各子系统平等的系统连接方式。

图7-7 基于各子系统平等的系统连接方式

基于各子系统平等的系统连接方式的核心思想是：建立系统集成管理层网络，将各子系统视为下层现场控制网，并都以平等方式集成。具体而言，系统集成管理网络在系统集成数据库的协助下，各子系统的实时数据，通过开放的工业标准接口（如ODBC、OPC接口等）转换成统一的格式，存储在系统集成数据库中，而系统集成管理网络通过系统核心调度程序对各子系统实现统一管理、监控及信息传递。

基于各子系统平等方式进行系统连接方法中，普遍采用符合工业标准的软、硬件技术，接口标准、规范，因此具有开放的系统结构，易于扩展，系统通用性强、应用范围广，同时有利于降低系统集成成本，加快项目进度，可适用于各种不同设备制造商子系统的集成。

（5）基于开放式标准的互连方式 目前，采用开放式标准开发的开放式系统是实现设备及子系统之间无缝连接的最好办法。所谓开放式系统，即系统所有部件均以公开的工业标准技术制造，系统符合公开的工业结构，因而不同厂商的产品，可以组合，实现不同设备及系统无缝连接，从而实现互操作。

基于开放式标准的互连方式具有以下三个主要特点：

1）系统的技术规范是所有厂商共同遵守的；

2）同样功能的部件虽然由不同厂商生产，但是可以互相替换，可以互操作；(www.xing528.com)

3）符合标准的系统之间可以直接互连。

采用开放式标准实现互连，是目前各建筑设备自动化子系统集成的主要方式，而开放性的国际标准通常多采用LonWorks和BACnet两种。

2.软件集成

网络互连的硬件设备已标准化、商品化，所以系统集成主要面临的是软件集成的问题，即如何通过标准的通信协议达到互操作的目的。

随着智能建筑的功能需求不断增长，使建筑物（群）内各种各样的机电设备的监控系统的种类和范围不断扩大，它们可能采用不同的网络平台、不同的通信协议等。在实现智能建筑系统集成时，为了理想地解决各异构子系统之间的互连和互操作性问题，常采用以下几种技术手段：

（1）采用统一的通信协议实现系统集成的方式 建筑设备自动化系统应属过程控制范畴，长期以来没有建立国际性的标准通信协议，这种局面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学会推出了楼宇自动控制领域的第一个开放式标准通信协议——BACnet，同年通过ANSI认证，成为美国国家标准，很多空调、制冷、锅炉、变配电等设备制造厂商均采纳该标准协议，为智能建筑的系统集成开创了有利的局面。BACnet采纳了五种协议，即EIA232-PTP、EIA485-MS/TP、LonTalk、ARcnet、Ethernet，但是在先前的BACnet协议中，不同厂商生产的设备互连仍需通过协议转换器，尚未达成开放系统实现互操作的要求。

LonWorks是美国Echelon公司1990年推出的全分布式的具有开放性和互操作性、采用LonTalk协议的网络，经过LonMark互操作性协会认证的产品具有良好的互操作性。但是这种方式不是真正意义上的开放系统，因为这种协议对厂商不是中立的，其中有Echelon公司的知识产权，真正的开放系统对各个厂商应该是中立的。

（2）采用动态数据交换（DDE）技术实现系统集成的方式 DDE是一种简单的客户机/服务器结构的通信协议，主要用于Windows应用程序之间的信息传递和数据共享。当支持DDE的两个或多个程序同时运行时，它们可以用会话方式交换数据和命令，DDE会话是在两个不同的应用之间实现双向连接，靠两者的应用程序可以交替地传输数据。微软公司的DDE为应用程序之间提供了一种简单、易于使用的通信链路，使得模块化的工业控制软件充分体现了其自身的使用价值。专业化的工业控制软件开发商已经开发出了特定用途的软件模块，例如趋势曲线模块、控制回路模拟棒图、报警信息管理等。如果某个监督控制与数据采集（SCADA）软件包或者I/O服务器借助于一个DDE接口能够传送数据，那就可以利用这些特定用途的软件模块。

DDE最大的局限性在于其数据传递是“静态”的，当把数据从一个应用程序复制到另一个应用程序时，原应用程序的任何变化不再影响已复制应用程序的数据，特别是在数据交换量大时，数据的传送速度较慢，没有安全性管理机制，程序开发比较困难，所以目前正由更强有力的对象的链接与嵌入（OLE）技术所取代。

（3）采用OPC技术实现系统集成的方式 OLE是微软公司提供的用于应用程序之间的数据交换及通信的协议，允许应用程序链接到其他软件对象中。OPC（OLE for Process Control，过程控制用OLE）是一种基于OLE的通信标准。OPC重点解决应用软件与过程控制设备之间的数据的读取和写入的标准化及数据传输等功能。

OPC提供信息管理域应用软件与实时控制域进行数据传输的方法，提供应用软件访问过程控制设备数据的方法，解决应用软件与过程控制设备之间通信的标准问题。当设备通过OPC互连时，图形化应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等应用软件均基于OPC标准，现场设备的驱动程序也均基于OPC标准。在统一的OPC环境下，各应用程序可以直接读取现场设备的数据，不需要一个一个地编制专用的接口程序，各现场设备也可直接与不同应用之间互连。OPC的重要作用是使设备的软件标准化，从而实现不同网络平台、不同通信协议、不同厂商的产品方便地实现互连和互操作。OPC技术的完善和推广，为智能建筑系统集成时，在实时控制领域与信息管理领域的全面集成创造了良好的软件环境，所以说OPC开创了系统集成的新途径，它将成为系统集成的主要方式。

（4）采用ODBC技术实现系统集成的方式 开放式数据库连接（ODBC）技术是微软公司推出的一种应用程序访问数据库的标准接口，也是解决异种数据库之间互连的标准，目前已被大多数数据库厂商所接受。该标准适用于各种数据库。ODBC兼容的应用软件通过结构化查询语言（SQL），可查询、修改不同类型的数据库。这样，一个单独的应用程序，通过它可访问许多个不同类型的数据库及不同格式的文件。ODBC提供了一个开放的，从个人计算机、小型机、大型机数据库中存取数据的方法，使用ODBC，开发者可开发出对于多个异种数据库进行并行访问的应用程序。现在，ODBC已成为客户端访问服务器数据库的应用进程（AP）标准，只要被使用数据库支持ODBC技术规范，无论其数据库的类型如何，均能进行信息交换。采用ODBC及其他开放分布式数据库技术实现系统集成，也是智能建筑实现系统集成的重要方式。

如果将OPC技术与ODBC技术作比较，可以发现OPC技术现在比ODBC技术更为成熟、产品更多，而且我国已有比较成熟的OPC技术和产品，所以目前采用OPC技术实现系统集成，可能会比采用ODBC技术实现系统集成更为广泛一些。两种技术的融合与补充，将会使系统集成技术加快发展。

（5）采用Web技术实现系统集成的方式 随着Web（万维网）技术的发展，智能建筑中开始出现了许多基于Web技术的系统集成，但目前大多数还不能称得上是真正面向Web的系统集成。主要原因有两点：①这种系统只是利用浏览器访问了静态数据；②数据库中存储的数据是由其他集成技术生成的。真正面向Web集成技术的系统，核心在于利用了Web服务技术进行系统集成，该技术的主要目标是在现有的异构平台基础上构筑一个与平台无关、语言无关、协议无关的通用技术层，通过这个技术层，各种平台上的应用可以连接和集成，实现互操作的功能。Web服务代表了系统集成的发展方向，当前许多公司都在注重研究，使其控制技术与Internet相连，并通过其进行远程控制。

随着企业内联网（Intranet）的建立，BAS必然采用Web技术，并力求在Intranet中占据重要位置。BAS中央站嵌入Web服务器，融入Web功能，使BAS与Intranet成为一体化系统，像霍尼韦尔公司的EBI、研华公司的iBAS-2000等系统有部分产品实现了上述功能，但要跨越平台实现纵向的系统集成还有很长的路要走。