張佳薔 丁鍇

摘要：近年來(lái)在科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)建筑行業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，但是由于人們生活水平提高，使得人們對(duì)建筑的性能要求更高，這為智能化建筑提供了廣闊的使用前景。本文在闡明智能化建筑基本問(wèn)題的原則上，從戰(zhàn)略的高度提出建筑智能化管理系統(tǒng)的分布化、綜合化和動(dòng)態(tài)化的觀點(diǎn);在分析智能大廈的實(shí)施基礎(chǔ)上，提出工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)需要前期仿真的觀點(diǎn)，以期對(duì)今后的工作有所裨益。

關(guān)鍵詞：智能建筑;管理系統(tǒng);研究

近年來(lái)在科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)建筑行業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，但是由于人們生活水平提高，使得人們對(duì)建筑的性能要求更高，這為智能化建筑提供了廣闊的使用前景。所以智能化建筑在樓宇住宅中的實(shí)際應(yīng)用的研究具有現(xiàn)實(shí)意義，這對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展以及數(shù)字化城市的發(fā)展都具有促進(jìn)意義。

1智能建筑一體集成的分布化

智能大廈的系統(tǒng)一體化集成實(shí)質(zhì)上是建立在系統(tǒng)集成、功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成和軟件界面集成的多種集成基礎(chǔ)上的一門(mén)高新技術(shù)。智能一體化集成化的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理。傳統(tǒng)的集成式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)元素日益復(fù)雜的樓宇智能化要求，需要引入分布式管理方法。

分布式管理就是將管理的功能合理地分布于多個(gè)管理實(shí)體，以便有效、及時(shí)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)視、約束和控制，提高響應(yīng)效率和擴(kuò)展功能，更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理目標(biāo)。一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以根據(jù)管理的需要，按照地域、功能子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等定義相對(duì)獨(dú)立的管理域并選定其管理者;各管理域通過(guò)管理者的交互實(shí)現(xiàn)全局管理目標(biāo)。管理者之間的交互有兩種結(jié)構(gòu)：層次的和全分布的。層次結(jié)構(gòu)是通過(guò)上層管理者與下層管理者的交互來(lái)完成各管理域的管理者之間的協(xié)調(diào)。全分布式結(jié)構(gòu)是一種對(duì)等結(jié)構(gòu)，采用該方式的管理者之間能直接對(duì)等通信。一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，管理分布化的過(guò)程就是將管理應(yīng)用功能由集中式客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）模式轉(zhuǎn)移到分布式計(jì)算平臺(tái)的過(guò)程。分布式計(jì)算平臺(tái)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)資源的透明互操作和協(xié)同計(jì)算。

當(dāng)前支持分布式計(jì)算主要有兩類(lèi)環(huán)境：基于過(guò)程的分布式計(jì)算和面向?qū)ο蟮姆植际接?jì)算。目前的主流是后一類(lèi)。如基于CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture，公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)）和Java的計(jì)算，它們采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，提供對(duì)象式的應(yīng)用編程接口，主要是針對(duì)重用和異構(gòu)環(huán)境下的操作問(wèn)題，這對(duì)相對(duì)龐大和復(fù)雜的智能大廈系統(tǒng)是非常適用的，目前CORBA技術(shù)已引起業(yè)界的關(guān)注和重視。CORBA是一個(gè)開(kāi)放式跨平臺(tái)的、語(yǔ)言獨(dú)立的分布式標(biāo)準(zhǔn)，它引入代理的概念屏蔽了下層的網(wǎng)絡(luò)傳輸，利用面向?qū)ο蟾拍?，?shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用軟件的可重用性和可擴(kuò)展性，既大大簡(jiǎn)化了分布式應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)，又便于異構(gòu)環(huán)境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的優(yōu)點(diǎn)。目前遵從CORBA規(guī)范的產(chǎn)品主要有Inprise公司的VisiBroker，IONA公司的Orbix，Digital公司的ObjectBroker，IBM公司的ComponentBroker等，將基于面向?qū)ο蟮姆植际接?jì)算技術(shù)引入智能建筑是順應(yīng)技術(shù)潮流的，同時(shí)它應(yīng)是甲乙類(lèi)智能建筑的技術(shù)要求。

另外，分布式管理系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)大廈的智能化，不僅能實(shí)現(xiàn)管理的并行性和分布性，而且具有對(duì)管理活動(dòng)的全過(guò)程進(jìn)行多目標(biāo)、多因素、多階段、多層次的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)和全局優(yōu)化。

2智能建筑一體集成的綜合化

網(wǎng)絡(luò)是建筑物智能化的基礎(chǔ)，系統(tǒng)一體化是以網(wǎng)絡(luò)為支撐的，網(wǎng)絡(luò)信息來(lái)源于不同實(shí)體，隨著智能建筑的不斷深化，被管理的對(duì)象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有：被管理的數(shù)量、對(duì)象的種類(lèi)、組織的異構(gòu)性、物理分布、參與組織的單元的數(shù)量、服務(wù)綜合的程度等，這時(shí)，由傳統(tǒng)的相對(duì)單一的網(wǎng)絡(luò)管理擴(kuò)展為基于分布化的網(wǎng)絡(luò)綜合管理是環(huán)境的必然要求。

環(huán)境是系統(tǒng)存在、變化、發(fā)展的外部條件;系統(tǒng)與環(huán)境相互作用、相互影響，進(jìn)行信息、能量或物質(zhì)的交換。

綜合管理是指確保系統(tǒng)的所有資源根據(jù)其目的而有效運(yùn)營(yíng)的所有手段，它是系統(tǒng)與環(huán)境相統(tǒng)一的產(chǎn)物。有關(guān)綜合管理的平臺(tái)也在不斷涌現(xiàn)和改進(jìn)，如基于事件（event）的驅(qū)動(dòng)輪詢(xún)方案，基于CORBA平臺(tái)的方案。

3智能建筑一體集成的動(dòng)態(tài)性

事物的發(fā)展是相對(duì)穩(wěn)定的，在相對(duì)穩(wěn)定的情況下，隨著環(huán)境的需要仍在不斷的發(fā)展和完善。智能建筑系統(tǒng)一體化集成的動(dòng)態(tài)性是基于分布式的管理系統(tǒng)，也只有分布式的管理系統(tǒng)才能更好地實(shí)現(xiàn)其動(dòng)態(tài)化。

動(dòng)態(tài)化有兩個(gè)含義：其一是故障的檢測(cè)與動(dòng)態(tài)重組恢復(fù);其二是系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。分布式系統(tǒng)具有故障診斷軟件包，采用互查技術(shù)來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)生故障的部位，并進(jìn)行處理，動(dòng)態(tài)地分配或重組系統(tǒng)，使系統(tǒng)工作于可靠狀態(tài)。分布式系統(tǒng)采用并行處理技術(shù)，可滿足智能大廈分階段建筑使用的要求，邊組織，邊開(kāi)通，從而減少了一次性開(kāi)通的難度和避免了一次性投資的方式。另外分布式系統(tǒng)的硬件和軟件都是模塊化的，模塊的連接嵌入比較方便，能夠很好地配合日益擴(kuò)大的系統(tǒng)需求，便于提高和完善系統(tǒng)的性能，保障了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)先進(jìn)性。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)化要求使用動(dòng)態(tài)的管理策略，由于Java和CORBA的迅速發(fā)展，動(dòng)態(tài)管理技術(shù)也在日趨成熟。

4智能建筑的前期仿真

智能大廈的建設(shè)除了要達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，即提供安全、舒適、快捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，建立先進(jìn)、科學(xué)的綜合管理機(jī)制，節(jié)省能源和降低成本，還要達(dá)到系統(tǒng)的優(yōu)化配置以減少投資。這就需要在工程實(shí)施前對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求和功能進(jìn)行考核，以便查漏補(bǔ)缺和修正。另外，因?yàn)橹悄艽髲B的網(wǎng)絡(luò)集成不同于研究試驗(yàn)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性、開(kāi)放性等要素對(duì)大廈的智能化管理和提高運(yùn)行效率具有十分重要的意義，所以，對(duì)智能大廈的前期仿真就顯得不僅十分必要而且十分重要。

由美國(guó)的Cleve和Moler博士在1980年前后創(chuàng)立的、正在蓬勃發(fā)展的Matlab為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真提供了良好的環(huán)境。Matlab的家族成員之一的Simulink為系統(tǒng)的仿真更是提供了極大的方便，綜合其它軟件的使用可以使該軟件在智能建筑的CAD中發(fā)揮更大的作用;此軟件也能為其它軟件提供良好的接口，便于SynchroHome等智能化集成系統(tǒng)軟件的調(diào)用。該軟件有兩個(gè)明顯的功能;連接與仿真。首先利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫(huà)出所需的系統(tǒng)模型。然后利用軟件提供的功能對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真，在系統(tǒng)的任何節(jié)點(diǎn)上可以輸出波形，從而更好地監(jiān)控系統(tǒng)的工作過(guò)程，并實(shí)時(shí)地對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行修改以達(dá)到預(yù)期目的。這種思想和方法適合于智能大廈一體化集成的仿真與分析，相信基于Simulink的仿真技術(shù)必將在智能建筑的CAD中打開(kāi)一個(gè)嶄新的局面。

5結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可見(jiàn)，隨著智能大廈進(jìn)程的不斷加快和深化，隨著“數(shù)字城市”和“數(shù)字地球”研究的不斷深入，智能大廈系統(tǒng)集成的主要趨勢(shì)將是分布化、綜合化、動(dòng)態(tài)化，它們之間的關(guān)系是相輔相成和互相促進(jìn)的;同時(shí)由于智能大廈的建設(shè)是一種投資行為，對(duì)其進(jìn)行前期仿真是十分必要性。

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