基于數(shù)據(jù)中心的智能建筑系統(tǒng)集成構(gòu)架探析-建筑電氣2009

基 于 數(shù) 據(jù) 中 心 的智 能 建 筑 系 統(tǒng) 集成 構(gòu) 架 探 析
苗朋厚 董志華 (總參工程兵第四設(shè)計(jì)研究院，北京市 10085O)
Analysis Of the Structure of Intelligent Buildjng System Integration Based 0n Data Center
Miao Pengh0u Dong Zhihua(The 4th Engineering Design&Research Academy
General Staff PTJA， Beijing l00850， China)
Abstract In the inteUigent building， system 操作的方便性、數(shù)據(jù)的共享性、資源的節(jié)約性、運(yùn)行
integrati0n has become an indispensable management 的高效性。
means， but its usability is hard to be guaranteed．The
1．2 系統(tǒng)集成的主要方式
system integration stmcture based 0n the data center is
目前系統(tǒng)集成有多種方式，根據(jù)集成系統(tǒng)的層次
proposed by meI ing the system integration into the data
結(jié)構(gòu)可分為三種：
center， which imprl0ves the usability 0f the system
a． 在現(xiàn)場(chǎng)層進(jìn)行集成。現(xiàn)場(chǎng)層即設(shè)備層．它采
integrati0n．
Key wOrds System integration Data center 用總線技術(shù)把現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)
Intelligent building Usability 現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。工程中通常不同系統(tǒng)所采
用的通信協(xié)議是不一致的，它們之間進(jìn)行通信采用協(xié)
摘 要 系統(tǒng)集成已成為智能建筑必不可少的管 議轉(zhuǎn)換器或網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種集成方式適用于系統(tǒng)較
理手段 ，但其可用性很難得到保障。本文通過(guò)將 系統(tǒng) 簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)量較少的建筑。通常表現(xiàn)在帶有不同通信
集成融入到數(shù)據(jù)中心。提出了基于數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)集 協(xié)議的智能設(shè)備的集成。
成構(gòu)架，提高了系統(tǒng)集成的可用性。 b． 在中間層進(jìn)行集成。中間層也稱為監(jiān)控層。
關(guān)鍵詞 系統(tǒng)集成 數(shù)據(jù)中心 智能建筑 可用性 不同協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線連接到服務(wù)器后 ，形成各 自的實(shí)
時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，采用 0PC (對(duì)象鏈接和嵌入
隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步 ，智能建筑中的 過(guò)程控制)、DDE (動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 )、ODBC (開(kāi)放數(shù)
信息系統(tǒng)越來(lái)越多 ，這些系統(tǒng)既各 自獨(dú)立 ，又相互 據(jù)庫(kù)互聯(lián) )、ADO．NET等訪問(wèn)技術(shù) ，通過(guò)格式的規(guī)
關(guān)聯(lián) 。為了管理的方便 ，通常把它們集成在統(tǒng)一 的 范化，把這些數(shù)據(jù)庫(kù)集成在一起 ，形成監(jiān)控層的實(shí)時(shí)
操作平臺(tái)上，不僅優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行 、實(shí)現(xiàn)資源的共 數(shù)據(jù)庫(kù)利歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的集成。安
享，而且還為大家創(chuàng)造安全、舒適 、高效的工作和 防系統(tǒng)和建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的集成就屬于此類。
生活環(huán)境。但是由于 目前系統(tǒng)集成方式的不規(guī)范 、 c． 在管理層進(jìn)行集成。目前管理層軟件的開(kāi)發(fā)
不統(tǒng)一 、不完善 ，其可用性并不能滿足要求，使用后 通常采用瀏覽器 ／服務(wù)器 (B／S)模式。這種模式對(duì)
多出現(xiàn)可靠性差 、難維護(hù)、系統(tǒng)擴(kuò)展升級(jí)不易等一系 客戶端的配置要求較低 ，一般只需安裝瀏覽器即可 ，
列問(wèn)題。本文以數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)探討智能建筑系統(tǒng)集 大量的信息都集中在服務(wù)器上，客戶端只需向服務(wù)器
成的構(gòu)成方式 ，以提高系統(tǒng)集成的可靠性 、可維護(hù)性 發(fā)出請(qǐng)求，就可得到想要的信息。系統(tǒng)的維護(hù)、升級(jí)
和可擴(kuò)展性 都非常方便，節(jié)省大量人力、物力。其集成的基本框
圖見(jiàn)圖 1。
1 智能建筑系統(tǒng)集成的現(xiàn)狀
1．3 系統(tǒng)集成的現(xiàn)狀
1．1 系統(tǒng)集成的基本概念 在智能建筑內(nèi)，由于系統(tǒng)功能的不同及管理部門
智能建筑 系統(tǒng)集 成就是利用計(jì) 算機(jī) 網(wǎng)絡(luò) 、控 的分工，電子信息系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房一般分類設(shè)置，常設(shè)
制 、通信等技術(shù) ，把建筑內(nèi)各子系統(tǒng)的設(shè)備 、功能 有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)房、電話交換機(jī)房、有線電視與衛(wèi)星電
和數(shù)據(jù)等集成在一個(gè)統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的操作平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn) 視機(jī)房、安全防范監(jiān)控機(jī)房、火災(zāi)報(bào)警機(jī)房等。為了
基于數(shù)據(jù)中心的智能建筑系統(tǒng)集成構(gòu)架探析(苗朋犀 董志卓建 筑電乞。
-_—_—__—___——__■ BUfLDiNG
2口口9年第日期I ELECTRlClTY
直接并機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙臺(tái)UPS冗余并聯(lián)工作。
通信系統(tǒng)服務(wù)器I J安防系統(tǒng)服務(wù)器J 1 web服務(wù)器 }1 web瀏覽器
系統(tǒng)中每臺(tái)uPS均處于同步并機(jī)且有獨(dú)立支撐
TcP，IP協(xié)議
負(fù)載的能力。各 UPS之間獨(dú)立調(diào)控 ，自動(dòng)均勻
集成服務(wù)器 I I信息系統(tǒng)服務(wù)器l l火災(zāi)報(bào)警服務(wù)器l I設(shè)備監(jiān)控服務(wù)器 分配負(fù)載，有效地消除了單點(diǎn)故障，極大地提
圖 1 管理層系統(tǒng)集成框圖 高了供電可靠性。
Fig．1 Block diagram of[he managemen￡layer system integration
配置精密空氣 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 。在 網(wǎng)絡(luò)設(shè)
節(jié)省機(jī)房面積，常把安全防范監(jiān)控機(jī)房和火災(zāi)報(bào)警機(jī) 備機(jī)房 、UPS機(jī)房、電池室設(shè)置機(jī)房專用型精密空
房等設(shè)置在一起。在配置上每個(gè)系統(tǒng)均設(shè)置一臺(tái)服務(wù) 調(diào)．根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的布置密度及散熱量的差異，
器，如門禁服務(wù)器、入侵報(bào)警服務(wù)器等。為了節(jié)省費(fèi) 可采用風(fēng)冷 、水冷等冷卻方式 ，精確控制機(jī)房 內(nèi)的
用，常采用一般的兼容機(jī)代替，這顯然是以犧牲系統(tǒng) 溫濕度．確保設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài) ，延長(zhǎng)了設(shè)備
可靠性為代價(jià)的。由于智能建筑內(nèi)信息子系統(tǒng)數(shù)量較 的使用壽命。
多，增加了平時(shí)操作、維護(hù)、保養(yǎng)的難度。為了保證 設(shè)置火災(zāi) 自動(dòng)報(bào)警及氣體 自動(dòng)滅火系統(tǒng)。由于
供電的可靠性，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置小型的 UPS(不間斷電 氣流的影響 ，數(shù)據(jù)中心不應(yīng)選擇普通的感煙探測(cè)系
源)系統(tǒng)。在工作環(huán)境上，為了節(jié)省費(fèi)用 ，常采用分 統(tǒng)。而應(yīng)選擇靈敏度高、探測(cè)能力強(qiáng)的早期預(yù)警探
體空調(diào)，或利用大樓的中央空調(diào)，對(duì)每個(gè)機(jī)房均單獨(dú) 測(cè)系統(tǒng)。氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)包括控制盤、鋼瓶、聲
設(shè)置精密空調(diào)的情況很少。 光報(bào)警器、緊急按鈕等設(shè)備，可手動(dòng)、自動(dòng)、應(yīng)急
由于每個(gè)系統(tǒng)均設(shè)置了服務(wù)器，造成 了不必要 操作。當(dāng)探測(cè)系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，氣體滅火系統(tǒng)將 自
的浪費(fèi)；由于每個(gè)系統(tǒng)只設(shè)置了一臺(tái)服務(wù)器 ，沒(méi)有 動(dòng)啟動(dòng)。
冗余、沒(méi)有備份，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性難以得到保證， 完善的防雷接地安全系統(tǒng)。設(shè)備機(jī)房通常設(shè)置
一 旦服務(wù)器崩潰 ，系統(tǒng)就會(huì)中斷運(yùn)行 ，重要的數(shù)據(jù) 在建筑物內(nèi)部，以降低雷電的干擾。電源、弱 電進(jìn)
就可能丟失；由于設(shè)置的為小型 UPS系統(tǒng) ，沒(méi)有備 出線設(shè)置多級(jí)浪涌保護(hù)，降低雷擊電磁脈沖對(duì)強(qiáng)、
份 ，供電的可靠性較低 ，保 障供電的時(shí)間也較短 ； 弱電線路的影響。建筑物采用總等電位聯(lián)結(jié) ，共用
由于沒(méi)有設(shè)置精密空調(diào) ，電子設(shè)備的工作環(huán)境較差， 接地裝置。工作接地 、防雷接地 、安全保護(hù)接地 、
設(shè)備的工作穩(wěn)定性及運(yùn)行壽命受到一定的影響。另 防靜電接地等分別接到共用的接地裝置上，達(dá)到均
外，機(jī)房分類設(shè)置，也降低了系統(tǒng)集成的運(yùn)行可靠 壓 、等電位，降低外界電磁干擾 、保證數(shù)據(jù)通訊的
性，任何子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正 可靠性的目的。有較高保密要求的機(jī)房 ，可做成屏
常使用。 蔽機(jī)房。
設(shè)置門禁系統(tǒng)，控制非相關(guān)人員的進(jìn)人；設(shè)置監(jiān)
2 數(shù)據(jù)中心保證數(shù)據(jù)可用性的主要措施
控、防盜報(bào)警系統(tǒng)。保證設(shè)備和數(shù)據(jù)的安全。
2．1 數(shù)據(jù)中心的基本概念 2．2．2 采用冗余結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)中心 (Data Center)通常是指對(duì)數(shù)據(jù)信息的 為了保證數(shù)據(jù)中心的可用性，一個(gè)全冗余、無(wú)單
集中處理、存儲(chǔ)、傳輸、交換、管理的物理空問(wèn)，而 點(diǎn)故障的網(wǎng)絡(luò)就成了數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的
服務(wù)器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等為數(shù) 冗余、服務(wù)器的冗余、存儲(chǔ)的冗余、通信鏈路的冗余
據(jù)中心的關(guān)鍵設(shè)備。為了確保這些關(guān)鍵設(shè)備的安全 、 等，做到任何單個(gè)設(shè)備、單條鏈路出現(xiàn)故障都不影響
穩(wěn)定和可靠運(yùn)行 ，數(shù)據(jù)中心還配置了 UPS電源、精 網(wǎng)絡(luò)的連通性，更不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。典型的
密空調(diào)、應(yīng)急照明、防雷接地、氣體消防、安全防范 冗余結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 2。
等，這些統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施。 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的主控板、交換網(wǎng)板 、路由處理系
2．2 數(shù)據(jù)中心保證數(shù)據(jù)高可用性的主要措施 統(tǒng)、電源等都采用了熱備份冗余設(shè)計(jì)，其本身不存在
2．2．1 設(shè)置先進(jìn)全面的基礎(chǔ)設(shè)施 單點(diǎn)故障。通常設(shè)置兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，一用一備，并
供電電源采用雙 uPS熱備份系統(tǒng)。利用熱同步 通過(guò)虛擬冗余路由協(xié)議 (VRRP)提供一個(gè)唯一的默維護(hù)性 。
先進(jìn)的布線技術(shù)簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光纜的應(yīng)用簡(jiǎn)
化了布線結(jié)構(gòu)；冗余布線、可擴(kuò)展布線技術(shù)方便了維
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) 護(hù)，有利于擴(kuò)展。
3 基于數(shù)據(jù) 中心的智能建筑 系統(tǒng)集成構(gòu)架
務(wù)器交換機(jī)
分析
3．1 數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢(shì)提升系統(tǒng)集成的品質(zhì)
存儲(chǔ)交換機(jī) 把系統(tǒng)集成融人到數(shù)據(jù)中心內(nèi)，將使之擁有數(shù)據(jù)
中心的所有優(yōu)勢(shì) ：數(shù)據(jù)中心多重冗余熱備份的網(wǎng)絡(luò)結(jié)
構(gòu)和先進(jìn)的綜合布線技術(shù)可提高系統(tǒng)集成各系統(tǒng)的運(yùn)

內(nèi)容描述： 在2009年的《建筑電氣》期刊中，有一篇題為"基于數(shù)據(jù)中心的智能建筑系統(tǒng)集成構(gòu)架探析"的文章。該研究詳細(xì)探討了隨著信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心作為現(xiàn)代智能建筑的核心組成部分，在建筑電氣領(lǐng)域的應(yīng)用與集成的重要性。文章深入剖析了智能建筑系統(tǒng)的構(gòu)成，包括但不限于樓宇自動(dòng)化(BAS)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(PSCADA)、環(huán)境控制系統(tǒng)(如HVAC)以及安全防范系統(tǒng)等，如何通過(guò)先進(jìn)的信息通信技術(shù)和協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)各種設(shè)備的高效管理和控制。 文中進(jìn)一步討論了這些系統(tǒng)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交互協(xié)議，以及如何通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化能源利用效率，提升建筑運(yùn)營(yíng)管理水平，并闡述了未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)。這篇論文旨在為建筑設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持，推動(dòng)基于數(shù)據(jù)中心的智能建筑向著更加綠色、節(jié)能、舒適和智能化的方向發(fā)展。