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摘要： 本文對(duì)智能建筑系統(tǒng)集成技術(shù)作一概要論述，通過采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制，結(jié)合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，分析了以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及軟件技術(shù)在智能建筑集成中的應(yīng)用。
    關(guān)鍵詞： 智能建筑 局域網(wǎng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
    近幾年來，在業(yè)內(nèi)的同仁中，系統(tǒng)集成問題是個(gè)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。除了一些技術(shù)細(xì)節(jié)之外，往往涉及那對(duì)一些宏觀的技術(shù)問題上取得共識(shí)，不少問題上的爭(zhēng)論將迎忍而解。
    1  以太網(wǎng)及TCP／IP協(xié)議已經(jīng)成為智能區(qū)筑系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)
    智能建筑系統(tǒng)集成盡管有其特殊件，但歸根結(jié)底應(yīng)該是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的重要組成部分。所以我們?cè)谟懻撝悄芙ㄖ�系統(tǒng)集成的時(shí)候，不能脫離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展。
    1.1  國(guó)特網(wǎng)的普及和延伸。使TCP/IP協(xié)議成為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
    因特網(wǎng)是美國(guó)門防部1969年建成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，ARPAnet.1979年推出了TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議規(guī)范。1986年ARPAnet正式分為兩部分，一部分為獨(dú)立的國(guó)防數(shù)據(jù)網(wǎng)，另一部分為美國(guó)國(guó)家基金會(huì)資助的NSFnet.很多單位使用TCP／IP協(xié)議互相連接的所有網(wǎng)絡(luò)的總稱。1993年因?yàn)g覽器的開發(fā)成功，使因特網(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展時(shí)期。 1993年美國(guó)政府提出了信息高速公路計(jì)劃，即NⅡ計(jì)劃，1995年西方七國(guó)通過GⅡ建設(shè)若干共識(shí)。這些使因特網(wǎng)成為街蓋全世界的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，橫向正在向全世界的每個(gè)國(guó)家、每個(gè)家庭延伸。自90年代因特網(wǎng)進(jìn)入我國(guó)以來，其用戶每年都以驚人的速度發(fā)展。2001年底，在中國(guó)的用戶已達(dá)1500萬。隨著因特網(wǎng)的普及，TCP/IP協(xié)議得到了廣泛采用。大家知道，ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）于1977年提出了OSI（開放系統(tǒng)互連）參考模型，即七層參考模型。而實(shí)際上采用（OSI參考模型的產(chǎn)品并不多。TCP/IP協(xié)議，其開放型可以把現(xiàn)行的各種局域網(wǎng)互連，統(tǒng)一地址規(guī)則、IP地址與域名的唯一性、高層協(xié)議基本標(biāo)準(zhǔn)化。TCP/IP協(xié)議也采用分層的體系結(jié)構(gòu)。但是它與ISO／OSI參考模型并不完全一致。TCP/IP分為四層：鏈路層、網(wǎng)際層、傳輸層、應(yīng)用層。
    1.2  Intranet的發(fā)展與千兆位以太網(wǎng)的成功應(yīng)用，使以太網(wǎng)成為智能建筑系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)
    隨著Internet技術(shù)的日益普及和迅速發(fā)展，人們想把Internet的技術(shù)應(yīng)用于集團(tuán)企業(yè)的信息管理系統(tǒng)和政府部門的辦公系統(tǒng)，人們稱之為Intranet.Intranet現(xiàn)在還沒有標(biāo)準(zhǔn)的翻譯名詞，有的叫內(nèi)部網(wǎng)，有的叫企業(yè)網(wǎng)，我們暫且叫企業(yè)網(wǎng)�，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè)集團(tuán)都有已經(jīng)或正在建設(shè)Intranet網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的互連。Intranet使用統(tǒng)一的TCP／IP協(xié)議，技術(shù)成熟，客戶端軟件簡(jiǎn)單統(tǒng)一，可以連到Intranet共享人類豐富的信息資源。利用 Intranet企業(yè)對(duì)內(nèi)可提供一個(gè)靈活、高效、寬松、可靠的辦公環(huán)境，以便于信息交流、信息共享，對(duì)外可宣傳和發(fā)布產(chǎn)品信息，可以開展以下基于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)文件共享、信息瀏覽、目錄查詢、打印共享、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)管理、遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸?shù)�，逐步�?shí)現(xiàn)無紙化辦公，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理的科學(xué)化和自動(dòng)化，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
    隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及和發(fā)展，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求，例如：多媒體通信、視頻點(diǎn)播、電子商務(wù)、電視會(huì)議、高清晰度電視、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、CAD／CAM 等。進(jìn)入90年代人們就開始千兆位以太網(wǎng)的研究，1998年IEEE批準(zhǔn)了IEEE802.32標(biāo)準(zhǔn)，從此千兆位以太網(wǎng)正式進(jìn)入應(yīng)用時(shí)代。千兆位以太網(wǎng)與 10M、100M以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)相同，采用全雙工或半雙工方式對(duì)傳輸介質(zhì)進(jìn)行訪問，采用載波擴(kuò)展和數(shù)據(jù)包分組技術(shù)來解決網(wǎng)絡(luò)直徑問題。千兆位以太網(wǎng)定義了三種設(shè)備：簡(jiǎn)單中繼器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、緩沖分配器。千兆位以太網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：簡(jiǎn)單性：保留了以太網(wǎng)的簡(jiǎn)單性；兼容性：保留了以太網(wǎng)的基本技術(shù)、采用相同的協(xié)議、相同的幀格式、支持全雙工／半雙工方式，確保網(wǎng)絡(luò)升級(jí)平滑過渡。千兆位以太網(wǎng)成為局域網(wǎng)和Intranet的主干網(wǎng)，已經(jīng)成為人們不爭(zhēng)的事實(shí)。
    因此，Intranet的發(fā)展及千兆位以太網(wǎng)的成功應(yīng)用，使每座智能建筑必然要有自己的Intranet主干網(wǎng)。在目前情況下這個(gè)網(wǎng)絡(luò)
    必然是千兆位以太網(wǎng)，必然是采用TCP／IP協(xié)議。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)也就是IBMS集成系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)。
    1.3  現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，使以太網(wǎng)正在從管理層、控制層向現(xiàn)場(chǎng)層延伸
    TCP／IP協(xié)議，解決了網(wǎng)絡(luò)互連和異構(gòu)計(jì)算機(jī)之間的通信協(xié)議，是事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。信息領(lǐng)域的以大網(wǎng)對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域各層面產(chǎn)生了很大影響。已經(jīng)從建筑自動(dòng)化系統(tǒng)的管理層延伸到了控制層，而且現(xiàn)在正在向現(xiàn)場(chǎng)層延伸。
    2000年初，IEC公布了現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC－61158，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在當(dāng)今世界上30多種現(xiàn)場(chǎng)總線中，采納了8種現(xiàn)場(chǎng)總線。這8種總線，有8種協(xié)議，互不兼容、距離統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線還有很遠(yuǎn)的距離。其中HZ－HSE總線就是百兆以太網(wǎng)。工業(yè)自動(dòng)化開放式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟IAONA，就是專門就HSE進(jìn)行開發(fā)研究的國(guó)際組織。以太網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)總線可能存在兩個(gè)問題一個(gè)是采用CSMA／CD的信息發(fā)送方式，存在“不確定性”問題，無法確定發(fā)送測(cè)控信息的時(shí)間，擔(dān)心影響實(shí)時(shí)控制；另一個(gè)是線路利用率低，因?yàn)橐蕴�網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中，不代表實(shí)際數(shù)據(jù)的字節(jié)較大，而自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)嶋H數(shù)據(jù)很短，效率較低。例如：DI20個(gè)字節(jié)、 DO16個(gè)字節(jié)、AIAO200個(gè)字節(jié)、通信接口500個(gè)字節(jié)、PID運(yùn)算500個(gè)字節(jié)、計(jì)數(shù)器4個(gè)字節(jié)等。這樣，當(dāng)使用以太網(wǎng)信息包包裝時(shí)，大量信號(hào)還需加上填充符才能滿足數(shù)據(jù)段最小長(zhǎng)度48個(gè)字節(jié)的要求，如DI、DO、計(jì)數(shù)器。為了解決第一個(gè)問題，通過提高以太網(wǎng)的傳輸能力，能夠適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的需要。為了解決第二個(gè)問題，可以用數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP/IP取代TCP/IP.由于采用了高速以太網(wǎng)，這些問題迎刃而解。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在建筑自動(dòng)化領(lǐng)域中有可能出現(xiàn)以太網(wǎng)一網(wǎng)到底、因特網(wǎng)與控制網(wǎng)融為一體的局面。
    綜上所述，以太網(wǎng)、TCP／IP協(xié)議已經(jīng)成為智能建筑系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)。
    2  瀏覽器/服務(wù)器計(jì)算模式將成為智能建筑集成系統(tǒng)主要的計(jì)算模式，中間作將成為智能建筑系統(tǒng)集成的橋梁
    由于個(gè)人計(jì)算機(jī)PC機(jī)的普及和發(fā)展，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模式從以大型機(jī)為主的集中計(jì)算模式過渡到了客戶機(jī)/服務(wù)器計(jì)算模式。由于瀏覽器的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模式開始向?yàn)g覽器／服務(wù)器計(jì)算計(jì)算模式
    2.1  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模式開始向?yàn)g覽器/服務(wù)器計(jì)算模式轉(zhuǎn)變，瀏覽器/服務(wù)器計(jì)算模式將成為智能建筑集成系統(tǒng)主要的計(jì)算模式
    計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的初始通常采用大型計(jì)算機(jī)作為生機(jī)，眾多的終端用戶共享大型機(jī)的CPU資源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。這種模式稱為集中計(jì)算模式或分時(shí)共享模式。這種模式主要缺點(diǎn)是主機(jī)負(fù)擔(dān)太重、設(shè)備昂貴，系統(tǒng)可靠性、可用性依賴于主機(jī)，功能擴(kuò)展困難等。
    隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)PC機(jī)的普及和發(fā)展，客戶機(jī)／服務(wù)器計(jì)算模式逐步取代了集中計(jì)算模式。在C／S計(jì)算模式下，一個(gè)或更多的客戶機(jī)與一個(gè)或更多的服務(wù)器相連，組成一個(gè)分布計(jì)算系統(tǒng)。在該模式下，應(yīng)用分為前端的客戶機(jī)部分和后端的服務(wù)器部分�？蛻舳素�(fù)責(zé)與用戶的交互、收集用戶信息，可以請(qǐng)求服務(wù)器完成大型計(jì)算或大型應(yīng)用，然后把服務(wù)器返回的結(jié)果提交給用戶。優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)利用率，因?yàn)榭蛻魴C(jī)只把請(qǐng)求的內(nèi)容傳給服務(wù)器，服務(wù)器也只是返回最終結(jié)果。
    由于瀏覽器的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算模式開始向?yàn)g覽器/ 服務(wù)器模式、即B／S模式轉(zhuǎn)變。把傳統(tǒng)的C／S模式中的服務(wù)器分解為一個(gè)Web服務(wù)器和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器�？蛻舳瞬辉倥c服務(wù)器直接相連，而是與 Web服務(wù)器相連。Web服務(wù)器再與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相連。用戶的請(qǐng)求送到Web服務(wù)器，再由Web服務(wù)器通過CGI送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，Web服務(wù)器將結(jié)果格式化為HTML格式，反饋給用戶。采用這種三層結(jié)構(gòu)的Intranet網(wǎng)絡(luò)，使用統(tǒng)一的TCP／IP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)成熟，客戶端軟件簡(jiǎn)單，通過瀏覽器查看信息。性能價(jià)格比優(yōu)越，能充分利用現(xiàn)有的資源。
    目前，雖然是C／S模式與B／S模式兩種模式并存，但因B／S模式開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)、升級(jí)簡(jiǎn)單，組成內(nèi)部網(wǎng)容易，成為網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式的首選。因此瀏覽器/服務(wù)器計(jì)算模式將成為智能建筑集成系統(tǒng)主要的計(jì)算模式。