智能建筑系统集成律动研析——智能建筑大集成思想的实践与思考

张海滨（滨城区信息中心）

智能建筑系统集成律动研析——智能建筑大集成思想的实践与思考

张海滨
（滨城区信息中心）

伴随社会进步，系统集成其内涵和外延也在不断丰富，正在广泛深入地发展。系统集成的理性在于准确把握系统集成的律动，因地制宜地走出系统集成的时代节奏。论文结合滨城智能政务中心实践，把握系统集成的演进律动，审视集成技术的最新发展，提出了楼宇内外信息一体化的大集成思想，对系统集成的发展方向和路径节奏进行了研析。

系统集成律动；大集成思想；设备集成；网络集成；应用集成；数据集成

1　引言

智能建筑作为一个集成系统，伴随信息一体化的时代诉求，其系统集成的内涵和外延正在与时俱进地发展。明晰系统集成的律动，是做好系统集成工作的前提。许多时候，系统集成还缺乏目的性，关键在于人们对系统集成的律动缺乏认识和把握。可以说，系统集成是一个动态发展的概念，是一个持续发展的过程。系统集成的理性在于准确把握系统集成的律动，因地制宜地走出系统集成的时代节奏。本文结合滨城智能政务中心实践，提出了楼宇内外信息一体化的大集成思想，对系统集成的发展方向和路径节奏进行了研析。

2　系统集成理念

智能建筑是一个集成系统，其理念是：通过对各个子系统的系统集成，组成一个有机结合的系统，获得比所有子系统全部功能简单叠加更多的功能，即1+1＞2。

2.1系统集成的本质

系统集成的本质就是通过最优化的统筹设计，向用户提供一种方案或一种思想，来满足用户对功能的要求，体现系统集成的附加值。智能建筑相关软硬设备的系统集成，往往需要通过综合管理平台等第三方或二次开发软件来完成，以实现集中管理、分散控制，达到资源共享的目的。

2.2系统集成的律动

最初的系统集成，主要围绕解决一些具体的实际问题，如设备的启动、照明及报警的管理、温度的控制等。随着各类智能化应用的增多，设备与设备之间需要通过通信网络和专有网关将不同厂商、不同功能的产品集成在同一个系统中，并实现各厂商设备的互操作性，进而实现整个楼宇智能化系统的标准化和开放化。通常，系统集成主要阶段目标如下：

1）对各级强弱电系统进行统一的监测、控制和管理；

2）实现跨子系统的联动，提高智能楼宇的总体管理水平；

3）在开放信息网络之上，密切结合应用需求，能够灵活地嵌入到全球信息网络框架下。

2.3系统集成的关键环节——子系统间的接口界面标准

系统集成的关键在于解决好智能化系统之间的互连性和互操作性问题。系统集成中，每个参与其中的设备厂家都具有针对自身产品的协议及系统特点。智能化系统是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构，它需要解决各类子系统之间的接口、协议、系统平台、应用软件、建筑环境、施工配合、组织管理及人员配置等各类面向集成的问题。

3　系统集成技术

系统集成技术包括实现“设备集成”的系统互连技术，实现“信息集成”的软件集成技术和数据集成技术。目前，网络互联的主要硬件设备已经标准化、商品化，系统集成主要面临的是软件集成的问题——通过标准的通讯协议达到互操作的目的。

1）TCP/IP协议——系统集成的基础标准

TCP/IP协议，解决了网络互连和异构计算机之间的通讯协议，已经从建筑自动化系统的管理层延伸到了控制层，而且正在向现场层延伸，将出现以太网“一网到底”的局面。TCP/IP协议已经成为智能建筑系统集成的基础，成为事实上的国际标准。

2）中间件技术——系统集成的桥梁

中间件作为一种独立的系统软件或服务程序，实现不同的平台和应用之间的互联和互操作，能够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为理想。中间件技术和产品的成熟，使其成为智能建筑系统集成的桥梁，有力推动了智能建筑系统集成技术的发展。

3）OPC技术——设备软件标准化接口

OPC重点解决应用软件与过程控制设备之间的数据读写标准化及数据传输等功能，解决了设备的软件标准化问题，从而使不同网络平台、不同通讯协议、不同厂家的产品方便地实现互联和互操作，开创了系统集成的新途径，将成为系统集成的主要方式。

4）ODBC技术——数据库标准接口

ODBC是微软公司推出的一种应用程序访问数据库的标准接口，也是解决各种数据库之间互联的标准，目前已被大多数数据库厂商所接受，是智能建筑实现数据集成的重要方式。

5）物联网——物物相连的世界

物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络，能够实现物品与物品之间进行信息交换和通信，达到“物物相连”。物联网技术的广泛应用将打破不同行业、不同部门之间的壁垒，实现数据的分享和整合，形成未来智慧城市的“传感中枢”。

6）云计算——新的计算环境

云计算是一种基于互联网的计算方式，IT基础设施以按需、易扩展的方式通过网络获取，它颠覆了人们使用计算机资源的传统观念。云计算关注的是创造一种环境，让国家和地区更加具有竞争力，促进国际竞争。

7）移动互联网——无线大宽带的世界

移动互联网已日益演变为互联网业务的重要入口和主要创新平台，并成为各种信息资源交流的重要枢纽。当前，随着三大运营商4G技术应用的推广，人们已经走进了一个无线、大带宽互联的世界。

8）大数据——系统集成的终极追求

物联网、移动互联网再加上传统互联网，每天都在产生海量数据，“大数据”应运而生。今后人们的决策行为将日益基于数据分析做出，对社会经济生活产生重大影响，为我们看待世界提供了一种全新的方法。可以说，“大数据”是系统集成的顶级目标。

4　系统集成的广度发展

信息技术快速发展和应用，使人们与外界乃至整个世界的联系更为紧密。智能建筑作为现代城市中的智能单元，在不断完善自身智能化的同时，需要强化同外界的信息一体化融合，增加附加值，更好地为经济社会发展服务。

4.1从注重楼宇单体智能化，向楼宇内外一体化集成转变

智能建筑作为现代城市的智能单元，追求楼宇自身智能化已成为基础要求，而融入区域信息化是必然趋势。

1）智能建筑转向以信息系统为核心

传统的智能建筑的智能化系统以楼宇自控系统为核心，随着信息技术进步和时代诉求变化，其智能化系统逐步转向以信息系统为核心，实现楼宇内外的互联互通、信息共享和联动协同，而传统的楼宇自控、消防、安防等子系统逐步变为一般必要的配置。

2）智能建筑功能内涵日趋丰富

智能建筑是人、信息和工作环境的智慧结合,是建立在建筑设计、行为科学、信息科学、环境科学、社会工程学、系统工程学、人类工程学等各类理论学科之上的交叉应用,必将随着科技进步而丰富其功能内涵，趋向于以数字化为特征的功能协同和联动，更具人性化。

3）智能建筑要具有持续可集成能力

智能建筑的智能化系统是一个发展的概念，是一种系统集成，要求能够依实际需要、财力状况、技术进步不断发展，具备适应情况变化的能力，这就要求智能建筑结构、功能区布局合理，具备持续集成能力。

4）智能建筑要融入区域信息化

随着信息社会的发展，楼宇单体智能化与外界的互动增多，因此，需要更加注重外联信息接口预留，实现楼宇内外的系统集成。系统集成要融入区域信息化，追求畅通的外界联络和区域内楼宇之间的协同、联动。

4.2从注重行业内智能化功能实现，向跨行业系统集成转变

1）系统集成基础框架要兼顾当前应用和未来发展，充分结合新技术应用，如物联网、移动互联网、云计算等。

2）构建全区统一的信息化基础设施平台，支持全区经济社会发展。

3）充分考虑中心入驻部门的信息化特殊需求，兼顾好智能化基础平台和特殊需求的关系。

4）在电子政务内网方面，与上级电子政务专网衔接，与互联网物理隔离，连接区党委、政府、人大、政协、区直部门，原则上不再向下延伸建设，主要满足全区各级部门内部办公、管理、协调、监督以及决策的需要。

5）在电子政务外网方面，满足各级部门进行社会管理、公共服务业务系统部署要求，与互联网逻辑隔离。覆盖区级党政单位，通过互联网向下延伸到所辖街道（乡镇）。

6）建设政务外网门户。面向全体公务员，提供统一认证、统一入口与统一展现服务，为各级公务员提供个性化的资源共享、业务协同、决策支持、学习交流、个人事务等服务。

7）建设统一的运维管理平台。通过部署系统，运行监控引擎，监控网络、主机、操作系统、应用软件等的运行状态。

“立足行业，放眼全局”应当成为各行业进行智能楼宇功能规划、系统集成的基本思路。

通过极差变换法，将每年影响生产设备采购量的相关数据均变为属于[0，1]区间的值。某生产设备各年采购量影响因素的相关数据经归一化处理的结果见表2。极差变换归一化处理并不改变各期数据之间的相对关系，因此，不会影响到采购量预测模型的构建。

4.3放眼智慧城市建设，追求系统集成的高境界

智慧城市是系统集成的最高境界。当前，新型城镇化被赋予了智慧城市的色彩，使智能建筑“大集成”思想更具时代意义。明确智慧城市框架元素和成长方式，统筹规划，顺势推进，有助于所辖区域智能建筑智慧布局，延伸系统集成的广度。

1）智慧城市内涵

通常，智慧城市整体架构体系包括：统一的城市数据中心；3张基础网络，即通信网、互联网、物联网；4个层次，即感知层、网络层、应用层、平台层。其中，“4个层次”是智慧城市建设的基础构成和应用框架，是智慧城市规划设计中的基础元素，将体现在智能楼宇功能布局上。

2）基础设施

城市基础设施的智慧化建设和改造，是系统集成的基础。首先是城市市政设施的智慧化改造；其次是城市信息基础设施智慧化建设。

3）公共信息平台

公共信息平台是支撑城市运行管理、居民服务、产业服务的信息化应用基础，能够为各种智慧城市应用提供公共的计算、存储和通信接口，提供系统集成的枢纽。

4）应用服务体系

智慧城市通过传感等科学技术手段，对城市的资源、环境、基础设施、产业等进行感知和处理，为政府城市管理和公共服务提供智能决策依据及手段，为企业和个人提供智能信息资源和应用平台，促进城市各关键系统和谐高效地运行。

5　系统集成的深度走势

通常，智能化系统集成分为4个层次，即设备集成、网络集成、应用集成和数据集成。随着科技进步，以及人们诉求的增加，系统集成走向纵深，实现数据充分共享，智能化精确联动。

5.1设备集成

最初的系统集成属于设备集成，仅用于解决一些具体的实际问题，比如设备的定时启动、照明及报警的管理、温度的控制等。随着各类应用的增多，设备与设备之间协同、联动功能增多，需要通讯网络和专有网关支持，将不同厂商、不同功能的设备集成在同一个系统中，并实现各厂商设备的互操作性。

5.2网络集成

网络集成包括楼宇内部网络集成，以及与楼宇外界网络集成，是实现楼宇内外信息一体化的基础，需要统筹规划。以滨城区为例，辖区内政务网络主要分为3类，即政务外网、政务内网和部门专网。其中，政务内网覆盖全区乡镇（街道）、部门、主要大型企业共158个单位。政务外网跨越区、乡镇（街道）、社区，为各单位提供互联网出口和应用平台。部门专网是区内部门通过租用专线，连接各自省、市业务部门的专用网络，实现各自系统内的业务数据交换。目前，滨城区各类部门专网共25种，已部署业务类应用114种，这部分网络是进行整合的主要对象。

滨城政务中心建设之初，政府就有效整合网络资源，避免重复建设，实现全区信息化一盘棋，将全区内部办公网络（包括涉密网络）整合于政务内网，将全区对外服务网络整合于政务外网（部门专网有特殊安全等要求除外）。

5.3应用集成

在应用集成中，通常从界面集成应用入手，从易到难，逐步丰富应用集成平台的各项功能。以滨城区为例，区领导一致认为：行政服务大厅是群众直接感受政府服务质量的地方，跨部门的并联审批有助于提高为民服务的质量，决定行政审批由部门间的串联改为并联。所谓串联改并联，就是应用集成，实现“一家受理，转告相关”，使用户在申报项目时，只需向一个管理部门申报，其余相关管理部门都知晓，缩短了建设单位的申报时间，减少了报审周期。目前，滨城政务服务中心部署的《行政审批和电子监察系统》，通过“应用集成/业务流程集成”技术，建立了政府内部各系统统一、共用的消息平台，在保证各部门应用系统间数据横向畅通的同时，实现了不同系统间功能业务的协同操作，形成业务功能联动机制，最终实现了各类信息系统的“横向集成”，数据资源一体化管控，彰显中心“一条龙”、“一站式”保姆服务特色，提高了政府服务质量和效率。

5.4数据集成

数据集成是系统集成的最高境界。数据集成就是把不同来源、格式、特点性质的数据在逻辑上或物理上有机地集中，提供全面的数据共享和应用支持。要实现数据集成，不仅要考虑当前急需集成的数据范围，还要从长远发展考虑数据集成的架构、能力和技术等方面内容。以滨城区为例，为有效地给数据集成提供平台支持，滨城政务中心规划了云计算平台，分为3个中心，即资源数据中心、管理数据中心和灾备数据中心。

数据集成通过应用间的数据交换从而达到集成，主要解决数据的分布性和异构性的问题，其前提是被集成应用必须公开数据结构，即必须公开表结构，表间关系，编码的含义等。应该看到，数据集成带来了数据存储风险的提高与数据容量的空前扩张，因此需要利用有效的存储集成技术，对业务数据进行统一存储管理，并按数据重要性分级存储，提高数据存储的安全性及存储设备利用的有效性。

6　系统集成时代节奏

智能建筑是一种系统集成，建设方要根据信息技术的最新发展，以及功能需求和财力状况来决定楼宇的系统集成策略，而不是为集成而集成。不同地区、不同单位所建智能建筑，要顺应系统集成的律动，依据自身情况，走出自己的集成节奏。

土木建筑，通常强调百年大计，一次性的投资很大，一座建筑物一经建成，其主要结构及外形不会发生变化。而智能建筑是一个发展的概念，在基础架构上追求结构性，留有扩展余地；在系统建设上量力而行，逐步完善。以滨城区为例，对于“基础”，强调以数据中心为核心的功能区超前布局、基础网络的健全，以及管理方式的虚拟化（软件化）；对于“扩展”，支持智能化装备和系统的动态平滑扩展，能够做到与时俱进、随需扩张。

6.1基础架构——强基础

1）数据中心

数据中心是政务中心智能化系统的核心，能够向全区提供统一的基础设施和应用平台，并提供统一安全保障体系。基础设施保障和公共服务支撑也是政府职能的重要体现。

2）基础网络

政务中心基础网络包括4套网，即政务外网、政务内网、部门专网、智能专网。其中，政务外网为各部门提供统一的互联网出口和安全管控体系，便于政府业务类应用的统一部署和管理，提升政府服务社会的能力和水平；政务内网支持省、市、及政府部门间网络办公，提升政务效率和质量；部门专网，可通过分割形成多个部门专网（物理或逻辑），提高部门专网建设灵活性，避免重复建设；智能化专网实现政务中心建筑设备智能化控制，包括照明、空调、配电、安防等，提升园区品质和现代化水平。另外，在楼宇综合布线方面，遵循合理够用，适当冗余的原则。

3）集成通信

集成通信是未来发展的趋势，信息系统将走向高度集成。数字程控交换机最显著特征是成为一个集成通信系统，通过电信网和互联网，仅需要单一设备即可为用户提供语音、传真、数据和视频等多种通信方式。

6.2扩展能力——重扩展

1）数据中心扩展

数据中心规划布局有1个核心机房和多个功能机房，以及灾备机房等，功能区域预留能够满足各部门业务扩展的需要。数据中心采用云计算模式，属软件配置、管控的数据中心，可实现按需自助服务，具有快速可扩展性/弹性特点。

2）专有网络扩展

统一规划的政务专网，通过物理或逻辑分隔，将1套网可以分割出多个物理或逻辑隔离专网支持部门政务专网数量扩展，避免重复建设。同时，所有政务子网均支持MPLS VPN，可为某一系统提供专用的虚拟通道，实现各单位共享统一的物理网络，而在逻辑上却相互隔离，保障各部门系统内的数据不被非法用户访问，满足安全要求。

3）“三网合一”支持

“三网合一”有助于带宽的利用，是未来网络发展趋势。以滨城区为例，在数据中心设有运营商接入机房和广电接入机房，作为园区外界通信线路总出口。另外，数据中心配备数字程控交换机，为实现集成通信，最终实现“三网融合”提供设备支持。尽管“三网融合”尚需时日，但“未雨绸缪”，超前布局，也体现了科学发展观根本要求。

4）管理平台扩展

各类设备分布在楼宇不同位置，数量很多，而且会随需变化、升级，这就要求智能化管理平台能够平滑扩展，且稳定运行。首先，要求能够通过图形方式监控网络拓扑和节点运行状况；其次，要具有支持管理平台二次开发的工具和软件，满足用户功能扩展的需要。

6.3时代节奏——强调因地制宜，走可持续集成之路

智能楼宇是一个发展的概念，系统集成的最高境界是信息一体化资源整合。在基础上，框架结构要超前规划，留有余地，在应用上，智能化应用部署要量力而行，在集成上，要逐步推进集成层次，强调可持续集成。

系统集成是一个循序渐进的过程，这就要求建设方在建筑竣工时，提交完备的网络扩展和软件二次开发文档报告，以方便用户日后扩展系统，提升系统集成层级。比如,提供智能楼宇网络拓扑图，以及网络扩展、连接的说明；提供各类软件接口说明，便于同未来应用系统集成；提供办公系统数据库结构、字段说明等技术文档；做好人员培训工作，使用户具备基本掌控、管理和应用能力等。

7　结束语

系统集成是一个持续发展的过程，这就要求我们树立大集成的思想，注重协议的开放性和标准化，跟进信息技术的最新发展，在融入区域信息化的过程中，走向楼宇内外智能一体化的高度集成。当然，系统集成应当以建筑物的功能类别、管理需求及建设投资为依据；但谋划好基础结构，规划好功能扩展，走出符合自身发展的持续集成节奏，应当成为系统集成的基本策略。

【1】喻李葵.智能建筑与可持续发展[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

【2】张海滨.让智能建筑多些时代担当[J].智能建筑与城市信息，2014，3.

【3】张海滨.信息化理性与系统思想[J].中国信息界，2010，5.

【4】青岛市电子政务办.青岛政务云与灾备的一体化实践[J].信息化建设，2012，1.

Research for System Integration Rhythm of Intelligent Building

ZHANG Hai-bin
（Information Center of Bincheng District）

System integration is a dynamic concept, its connotation and extension of the integration development system in advance with the times. The reason lies in the accurate grasp system integration system integration rhythm, rhythm of time out of the integrated system suit one's measures to local conditions. In this paper, combined with the practice of city intelligent government center, pulse system evolution rhythm of integration, the latest development of examining the integration technology, puts forward the thought of integration of building internal and external information integration, the system integration of wide deep trend and path rhythm analysis.

system integration rhythm; integrated thinking; equipment integration; network integration; application integration; data integration

（G203

A）