摘要：国家信息化、城市数字化，使智能建筑进入了一个新的发展时期，智能建筑传统的理念、技术、管理都发生了很大变化，新技术、新产品不断进入智能建筑．使其市场容量不断扩大。本文介绍了数字城市的内涵，基本框架、智能建筑的发展现状，建筑由智能化到数字化的发展，以及新技术．数字化产品在智能建筑中的应用，并提出几个值得商榷的问题。
I、关于智能建筑：
1．概述：
1984年美国康涅狄格州哈特福市建成世界商第一座“智能大厦”“都市大厦”（City place building）在美国智能型建筑学会(AIBI)的推动下，美国、日本、西欧及亚洲相继建成一大批智能建筑．日本的新建筑物中，60％以上属智能型。美国自95年以后建造、改造的办公楼70％以上是智能建筑。90年代后期智能建筑除单体智能建筑外，已向”智能化街区”、”智能化大厦群”、“智能化国际信息城”发展。
我国自90年代智能建筑也得到了较快地发展，除相继建成中国国际贸易中心，华润大厦、上海博物馆等智能建筑外，还把智能建筑的概念推向智能化小区和智能化住宅。
2．智能建筑(智能大厦)的定义
美国研究机构认为：将建筑物的结构、系统、服务和管理四项基本要素及它们之间的内在关系进行最优化，来提供一个投资合理，具有高效、舒适、便利环境的建筑物。日本研究机构认为：指兼备信息通信，办公自动化信息服务以及楼宇自动化各项功能的，便于进行智力活动需要的建筑物。我国通常认为：建筑物中的楼宇自动化系统，办公自动化系统．通讯自动化系统通过结构化布线和计算机网络进行集中管理、统一管理，实现舒适、安全、节能、高效。
我国90年代在广州、深圳、上海。北京建成一批智能大厦
①北京发展大厦是智能建筑的雏形(开始采用3A)；
②广州国际大厦(大陆首座智能商务大厦，具有完善的3A)、北京国贸中心、上海博物馆、上海金茂大厦、中华世纪坛、八一大厦、中国电信指挥中心等；
④全国建成几百座智能大厦并向住宅社区发展——智能化住宅小区；
⑤1996年建设部成立了智能建筑开发推广中心；
⑥2000年中国自动化学会成立了智能建筑与楼宇自动化专业委员会，建设部组织制定了”智能建筑设计标准"GB／T50314-2000。
⑦2003年中国建筑业协会成立了智能建筑专业委员会。
二、数字化城市
1．什么是数字化及数字化技术：
通俗地讲，“数字化技术”是指以处理“0”，“1”为基本逻辑单元形式的各种相关技术。目前我们所说数字化是指数字化技术在各个领域的应用。严格来说，所谓数字化是指利用计算机信息处理技术把声、光、电、磁等信号转化成数字信号，或者把语言、文字、图像等信息转变为数宇编码，用于传输与处理的过程。
2．数字化城市的基本内涵
城市数字化是利用现代化的信息技术、计算机技术、网络技术、通信技术和多媒体(图形、图像、视频等)技术，将城市活动中的众多信息孤岛，通过城市的现代化的通信基础设施——”信息高速公路”连接起来，以达到信息资源采集、加工、融合和共享，决策支持的信息化和科学化、公众化、规范化、法律化的目的，提高城市的生活和管理素质，同时以城市信息化、数字化为基础，逐步实现地域信息化和数字化，以至全国的信息化和数字化。城市信息化、数字化的基本框架如表1。
①信息化的基础设施是以光缆为基础首干的宽带城域网，即人们常说的“城域信息高速公路”，一般可以分为三层，即：首干层：以光缆为基础的宽带城域网，一般是ATM技术或DWDM技术。带宽可以是155M、622M、2.5GB、10GB等；汇聚层：以光纤／小同轴双绞线，其技术是ATM,FR；接入层：可以是宽带接入XD-SL／HFC／ETHERNET，也可以是窄带接入信息化的核心。
②政策法规与标准体系：包括有关信息共享的法规政策标准。如：数据标准体系、系统应用与服务标准体系和系统建设，运行与维护标准体系。
③关于定向信息工程：利用数字地球的理论，基于3S技术深度开发和利用空间信息建立服务于数字化城市的规化、建设管理，服务于政府、企业、公众、服务于人口，资源环境，经济社会的可持续发展信息基础设施和信息系统。为发挥数字化城市的功能提供多方面的信息保障。
④信息化的核心
服务：电子政务、电子商务、安全、公共事业、数字化社区、电子社保、智能大厦(数字化大厦)、电子商城、接入服务和其它增值服务。
三、数字化城市的建设促进智能建筑的变化
1．智能建筑的类型不断扩展
传统的智能建筑主要是写字楼和酒店，新兴的智能建筑包括：机关、企业单位办公用建筑的智能化；数字化图书馆；医院智能化、数字化；数字化校园；数字化博物馆、会展中心；数字化体育场馆；智能化小区及数字化社区。
2．智能建筑由单体向建筑群智能化发展
随着数字化城市的发展和城市公用信息平台的形成对目前建筑群智能化和信息化的要求越来越多。办公、居住、商用、厂房等多种建筑物群形成的数字化街区、数字化园区、数字化建筑群不断涌现，使智能建筑由单体的智能建筑走向建筑群的智能化、数字化：如北京中关村软件园数字化工程、哈尔滨软件园数字化工程、烟台开发区建筑群智能化工程、武汉经济技术开发区数字化工程等。
以武汉经济技术开发区的数字化工程为例：首先要建设统一的应用平台，支撑园区各项信息应用的发展并构建具有国际水平的信息基础网络及相关的基础设施。建立园区IDC及NOC、空间信息系统、园区公共智能化系统、电子政务应用平台、电子商务系统、企业信息化系统、社会公共服务信息化系统、数字化社区的数字化系统、建筑物信息化系统、园区信息化管理系统、园区数字化物流系统。
因此，形成以信息服务、信息应用为核心建筑群数字化系统不仅在规模上、系统酉2置上、功能上、技术难度上远远超过传统的智能大厦，而且对智能大厦也是一次挑战。
3．智能化建筑传统的理念概念正在不断更新
随着肝技术的发展，智能建筑的理念和概念也得到了发展和更新。特别是随着国家信息化的要求，数字城市的发展，智能大厦、智能化居民小区已成为数字城市的一个信息节点，对传统的智能大厦，智能化居民小区的理念、概念产生新的挑战。
传统的智能建筑通常认为智能大厦的智能化系统是以楼字自控系统为核心组成。当前很多专家认为智能大厦作为数字化城市中的信息节点，其智能化系统应以信息系统为核心，而传统的楼宇自控、消防、安防等于系统应作为一般必要的配置。智能化居民小区的智能化系统通常认为是以安防为核心，当前很多专家认为在数字城市发展的今天，应成为信息系统为核心的数字化社区，安防、物业管理等设备应作为一般必要的配置。
智能大厦3A的概念应具有更新的内涵。以办公自动化OA为例，1984年美国建成世界上第一座“智能大厦”提出了OA的概念。狭义的办公自动化系统OAS定义“利用先进的科学技术，不断使人们的部分办公业务活动，物化于人以外的各种现代化办公设备中，并由这些设备与办公人员构成服务于某种目的的人机信息处理系统”。
由于技术的发展OAS的内容愈来愈丰富，包括了综合信息与数据库管理、决策支持系统电子邮件、群件系统、事物处理、物业管理、财务及电子商务系统和行业管理系统。特别是国家信息化及数字城市的发展、其信息系统包括了电子商务、电子政务、远程电子教育、远程网上医疗、网上图书馆等。以及各种专业的业务信息应用系统OAS的概念已远远不能概括上述内容，目前许多专家提出应把OAS改为“信息管理系统”将更加全面更加科学，其余的系统如BAS、CNS也应进行研究、商榷以适应数字城市的发展。
4．智能建筑的市场容量迅速发展
加入WTO、申奥成功、世博会申请成功、振兴东三省和西北大开发使我国智能建筑的市场容量迅速发展，以北京为例：
①北京市市政工程建设大规模启动包括名种智能化大楼以及大量数字化社区的建设；
②北京市CBD朝阳商务中央区的建设进入高潮；
③金融一条街，金融中心的建设；
④中关村科技园区大规模建设例如中关村软件园生命园等数字化工程；
⑤奥运体育场馆和设施的建设，北京今年国家将斥资362亿用于60项重大工程建设，设立32个体育场所,52个训练场地。其中新建19个，利用原有场馆升级改造建13个，并有配套的宾馆，饭店，写字楼。全国各大城市如上海、天津、广州、深圳——受数字城市及WTO影响已全面进入智能化建筑建设的新高潮，全国的智能建筑市场容量将有很大的突破。
四、各种先进技术在智能建筑中的应用
1．无线通信技术在智能大厦和数字化社区中的应用：
①无线系统分为无线接入系统、移动通信系统、无线本地环络系统、无绳电话系统、移动卫星接入系统和无线局域网。
②短距离无线局域网
短距离无线局域网的定义：无线局域网是指以无线电波．激光红外线等无线媒体取代有线局域网中的部分或全部传输介质而构成的网络。
IEEE802．11协议：是最初制定的一个无线局域网标准，速率最高可达2Mbps．由于其传输速率和传输距离不能满足要求，因此IEEE又推出了802．11b．802．11a以及802．11g三种新标准．目前802．11b已成为无线局域网(WLAN)的主流标准，这种短距离无线局域网无需申请占2．4G频率段适合家庭数字化系统。
HomeRF工业标准：该标准由若干著名公司为核心的“家用射频工作组”提出的适合家庭区域范围内进行无线通信的标准同样不经申请可占用2．4G频率段．该标准适合家庭，目前占有频有所下降。
兰牙技术及应用：兰牙技术把各种便携式计算机设备与蜂窝移动电话用无线链路连接起来．使计算机与通信更加密切结合起来使人们能随时地进行数据信息交换与传输，智能建筑中，兰牙技术有非常广阔的应用前景及应用范围。
户内无线报警系统的应用见图1。
2．数字化视频传输技术
①VOD：“视频点播”也叫点播电视，是指能在用户需要时随时提供交互式视频服务业务并提供给单个用户对大范围的影片，视频节目，游戏．信息以及其它服务．进行几乎同时访问的能力，其交互性区别于传统的视频节目的接收方式。系统组成见图2。
采用的是数字技术、多媒体技术、网络技术、通讯技术和数字压缩技术。标准VOD(TVOD-True Video On Demand)快进，快退．暂停及时回应用户响应，一个用户占一个频道，对网络终端要求高。准VOD(NVOD-Near Video On Demand)对网络终端要求低，实时性差。VOD中最核心部件之一是视频服务器，大容量地存贮经压缩的视频数据．并按要求播放(见图3)。若用普通电视接受VOD必须加机顶盒这样模拟电视可接数字信号。传输信道包括HFC、PSTN、计算机网络。
传输大数据量的视频音频信号采用56 kbps的MODEM卡，传送1秒钟的视频要花费25分钟根本无价值，总之必须压缩。见图3。
②会议电视：MTV(Meeting TV)
定义：向网络桌面系统提供点对点或网络形式的交互式多媒体传输服务。系统组成：多媒体计算及MPC及VO设备(如摄像机、录像机、扫描仪、音响系统)、多点控制器(MCU)、数字通信网络接口。
功能：各个会议点的多媒体计算机，将反映各个会场的主要视频音频信息，并进行数字化压缩，根据视频会议的控制模式，经过数字通信系统．按指定方向进行传输。
转换控制模式：语音激活模式、主席控制模式、讲课模式。
会议系统的解决方案：(见图4)
③数字闭路应用电视：DCCTV(Digital Closed Circuit Television)数字闭路应用电视采用网络技术及数字技术的数字式监视和数字式录像，录音系统取代了基于模拟技术的CCTV系统。系统由摄像、传输、显示及控制部分组成。视频监控发展三个阶段包括：第1代：模拟监控系统；第2代：数字化监控系统；第3代：网络视频监控系统。
3．控制系统全数字化技术
20世纪80年代以来微机技术的发展开始采用计算机控制。第一代控制系统DDCS(直接数字控制系统)集中式控制可靠性很差。第二代控制系统DCS称为分散式控制系统或集散式控制系统这是一个半数字化系统。第三代FCS (Fieldbus ControlSystem)称为现场总线控制系统是一种全数字化控制系统，现场总线控制系统使控制系统发生了概念上的全新变化它使传统的控制系统结构上发生了根本的变化。现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统也称为开放式．全数字化．多点通信的底层控制网络。
①现场总线的定义：
现场总线是用于现场仪表与控制室之间的一种“全数字化，双向．多变量，多点多站的通信系统”其本质含义表现在以下六个方面：现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能模块和开放式互连网络(见图5)
②现场总线的优点：
实现了全数字化通信，不同厂家产品互操作；实现了真正的分布式控制(分散式控制)：可以传送多个过程变量的同时可将仪表标识符和简单诊断信息一并传送，可以产生最先进的现场仪表，多变量变送器；提高了测试精度；增强了系统的自治性。
③几种有影响的现场总线技术Lonworks也叫LON(Locai Operating Network)是一种得到广泛应用的现场总线，由美国Echelon公司推出它采用了ISQ／OSI模型的全部七层通讯协议，采用面的对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设计，在智能建筑中得到广泛的应用；
CAN(Control Area Network控制局域网)由德国BOSCH公司推出用于汽车内部测量与执行部门之间的数据通信。国内在三表系统及楼宇自控系统中得到应用。
PROFIBUS：是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170的现场总线标准，DP型用于分散外设间的高速数据传输适合于加工自动化领域的应用。
4．工业以太网
①什么是工业以太网
普通以太网应用到工业控制系统．这种网络叫工业以太网。
②工业以太网的优点：
基于TCP／1P的以太网采用国际主流标准，协议开放、完善不同厂商设备容易互连具有互操作性；可实现远程访问，远程诊断；
不同的传输介质可以灵活组合．如同轴电缆，双绞线，光纤……；网络速度快．可达千兆甚至更多；支持冗余连接配置．数据可达性强，数据有多条通路抵达目的地；系统容易几乎无限制．不会因系统增大而出现不可预料的故障，有成熟可靠的系统安全体系；可降低投资成本。
③工业以太网的应用
以太网作为现场传输介质已不是一个新鲜事物，应用已遍布于全世界，在军事、工业、民用领域的现场测控中得到日益广泛应用．覆盖各种不同的工业应用，包括国内外的核加速器的最新测控方案不约而同都选择了以太网。由成千上万个部件装配成一辆完整的汽车，薄钢板生产或从大量甜菜中精炼糖等。不论需要多高的质量或完成多复杂的过程，工业以太网提供强有力的单元层网络。由此可见国内外专家们对以太网现场使用的评价，利用以太网及TCP／1P解决智能建筑更是一种可行的系统集成方案。从测控领域的发展方向上看，基于以太网的测控系统将是未来测控领域的一个重要发展方向．也是智能建筑系统集成的一种简单有效的方案，它符合IEEE 802．3(ETHERNET)标准。
北京楼宇自动化工程中心采用ENC-2001，P工业以太网测控系统对燕化星城15栋高层住宅的变配电换热、采暖通风、供水消防、三表查收。楼宇对讲六个子系统采用工业以太网远程控制已运行一年。
用于工业控制目前尚存在的实时性问题、可靠性问题、安全性问题和供电问题已经全部有了解决方案。
其应用网络结构如图6所示。
5．系统集成的最新发展
我们所述系统集成是特指智能建筑的系统集成。其简单意义“将智能大厦中分离的设备、功能。信息借助于计算机网络和综合布线集成到一个相互关联的统一的协调的系统之中实现信
息、资源、任务共享”。
系统集成的必要性：在应急状态或其它涉及整体协调动作时为管理者提供统一的指挥和协调能力．保证人身及设备安全。即实现各子系统之间的联动．提高系统可靠性及安全性；提供信息共享，发挥增值服务功能；统一设计，整体规划，保证施工质量，实现物业管理现代化；经调查减少管理人员及操作人员，提高工作效率，节约成本。
由于数字城市的发展。为实现整体的信息共享系统集成的需求越来越迫切有了很大的发展．表现在以下几方面：
①Internet, Intranet Web技术的应用
由于数字化城市的发展，必须满足在Internet,Intranet网上集成的需要，以便于实现与信息系统的集成并实现智能化系统的远程管理及网上管理。并采用Web技术用B/S取代了C／S体系结构，安装简单兼容性好、使用方便、扩展升级方便。如图7所示。
②OPC技术的应用：由于各子系统的通讯协议的标准不同，互联困难，为解决各子系统的集成，如果采用标准的工业接口，便可方便实现系统互联。OPC就是一个标准工业接口。OPC是一种增强型OLE．应用于过程控制域，是由微软等公司发起开发的。允许信息管理域应用软件与实时控制域层进行不断的数据传输，解决应用软件与过程控制设备之间的通信标准问题。OPC服务器不断由设备端读取和存储相关数据，并根据客户需要，以同步和异步方式向客户提供更新的数据。更确切地说两种类型应用之间的标准接口，这两种类型称为OPC客户端和OPC服务器。OPC服务器在一台设备上集中数据并经OPC接口向外供，OPC客户端则从OPC服务器获取数据．并使用这些数据。由于OPC是一个标准接口，由不同设备供应商提供的OPC客户端软件和OPC服务器软件就能够互相通讯。
例如：BMS与BAS集成需安在BAS中装入OPC Server在BMS BMS服务器上安装OPC Clint。如图8所示。
OPC Server可以由集成商二次开发，也可以由产品供应商提供产品化的OPC Server。
多个子系统集成如图9所示。
③BAS产品集成化：各公司相继推出集成化BAS产品。
该系统是Honeywell新开发的系统．该公司基于目前建筑自动化系统建筑集成化和网络Web化的挑战的背景下．最近研制出的第四代产品。该产品使独立的控制系统BAS网络Web化．可以使实时控制系统．从控制和管理协同工作——控制管理一体化(集成化)如图10所示。
A．系统结构：在传统的BAS中央站中嵌入Web服务器。融合Web功能以网页形式的工作模式使BAS与Intranet成为一体化系统。
B．BAS的三层结构由Web服务器层，数据访问层和数据库层组成EBI建筑物自动化系统企业网．如图11所示。
C.其中第二层是虚拟层用于连接各种事物访问：实时数据库(放实时数据)，相关数据库(放管理数据)。
D．系统把Excel 5000的XFi机电设备控制和XSM防火、保安两套系统集成在一起的一套新系统。
E．把XFi机电设备自动化系统和XSM防火保安系统两类数据库统一成为单一的实时数据库。
F．嵌入Web服务器，使客户端不再直接与数据库服务器相连．而是与Web服务器相连；Web服务器经过数据访问层。通过CGI与Server数据库相连，通过数据库动态链接DLL与EBI实时数据库相连后，Web服务器将处理结果转化为HTML格式，最后回传给客户端。
Continuum系统：是ANDOVER公司开发的新一代产品．该产品基于因特网技术和WEB浏览器技术．计算机网络模式从客户机/服务器(C／S)模式转向更为普遍的浏览器/服务器(B/S)模式，EVS模式与OS最大的区别在于客户端请求不再由单一服务器集中处理，而是将客户端与WEB服务器相连．WEB服务器再与各子系统数据库服务器相连。B/S模式的开发、应用和维护简单，技术成熟，正在被越来越多的弱电系统厂家所采用。ANDOVER楼宇自控系统就新近开发出了支持XML技术的Continnum主控器．不但支持只用于数据显示的HTML格式．还支持用于数据交换的XML技术。
ANDOVER公司新一代Continuum系统秉承了楼宇自控系统的集散型控制器特点，采用TCPAP协议的以太网技术，其网络主控制器嵌入了WEB Server，本身就是一个以太网节点，同时支持HTML和XML协议以及OPC通信协议，满足最终客户需求的WEB浏览器界面。ANDOVER公司这种利用WEB浏览界面的集成方式与—些专项工程软件集成开发商的集成软件有着本质的区别：它已经成功完成了机电设备控制集成，这就如同一栋大厦已经具备了坚实的基础，在已完成的机电设备控制集成技术支持下，通过功能更加强大的Web，Client软件实现信息系统集成。Web，Client软件就是在B/S模式结构下搭建的中央集成管理系统平台，Web．Client一方面将机电设备控制集成系统中的楼宇自控系统、消防报警系统、保安监控系统、门禁系统等相关子系统成功集成到楼宇自控系统平台之上，另一方面使用楼宇自控系统平台做为WEB服务器，向浏览器客户机提供机电设备控制集成中所有相关的实时信息．并获取其他基于同类技术的信息系统信息，无需专门的软件公司开发专用软件．即能实现与客户机端软件系统的信息共享。如图12所示。
④集成软件产品化：
系统集成的应用软件的以往需要集成商进行开发，不能保证系统的可靠．而安协同软件服务有限公司于2000年开发并建筑自动化管理系统Synchro BMS是一个针对智能建筑系统集成的应用软件。是一个开放的可二次开发的平台软件。其最大特点是基于Web技术Internet4ntranet和OPC技术。系统遵循OPC规范完整数据访问，报警与文件接口，并提供标准的OPCServer的RAD快递开发工具．可彻底解决不同控制子系统数据通讯和信息集成的问题。2001年完成了厦门国际会展中心智能化系统。如图13所示。
五、智能建筑由智能化到数字化
1．建筑物数字化系统 随着国家信息化城市数字化的发展，大量智能建筑对信息化的需求越来越大，系统配置要求越来越高，投资越来越多，因此．相当数量的智能建筑已把信息化系统作为一个必要的系统。从而实现了智能建筑的数字化工程、智能建筑数字化工程，由三部分构成即：信息化系统、智能化系统和基础设施系统。如图14所示。
2．建筑数字化的基本框架。如图15所示。
3．建筑及住宅社区数字化技术标准：
(1)2003年1月成立《建筑及住宅社区数字化技术应用》——国家标准编制委员会
(2)标准编制内容：
。建筑及住宅社区控制网络通讯协议
。建筑及住宅社区运营服务数字化技术应用
。建筑及住宅社区数字化技术应用系统检测验收
。建筑及住宅社区物业管理数字化系统
(3)制定的必要性：
。知识产权
。非关税壁垒
。关系到信息化的成败
。国家实力的体现
。信息产业发展的支撑点
。衡量企业竞争力的重要尺度
。关系到国家信息安全
(4)2004年12月完成
(5)“数字城市示范工程技术导则”已经评审完成即将发布。
六、关于数字社区(数字化社区)
1．什么是数字社区：数字社区就是在社区中应用“数字化技术”实现各种服务。
2．数字社区的基本内涵：社区数字化就是利用现代化的信息技术、计算机技术、网络技术，通信技术和多媒体(音形、音像、视频等)技术．将社区活动中的众多信息孤岛通过社区中现代化的通信基础设施—“信息高速公路”连接起来，以达到信息资源采集、加工融合和共享为社区的现代化管理服务，创造一个安全、舒适、高效。节能。健康的工作环境及居住环境。
3．数字社区的特点：
整体化、信息化、智能化、网络化、集成化、生态化。
4．社区数字化系统的组成及基本框架包括信息系统、智能化系统，基础设施系统。基本框架。如图16所示。结束语
随着数字城市的发展．智能建筑进入了一个新时代，很多传统的理念、概念以及已有的规范、规章是否已不适应时代的发展，是一个值得商榷的问题。近年来，由建设部、信息产业部以及各省、市、自治区分别立项，进行了几百个智能化建筑的试点工程，今后是否再搞一般的智能建筑的试点也值得商榷，对数字化工程的试点是否能提到日程上以适应时代发展的。 全文共10147字节 |
