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作者簡介：郭維鈞（1939-），男，教授，中國注冊自動化系統工程師。1962年7月畢業于天津大學自動化系電力系統及自動化專業?，F任北京工業大學電子信息與控制工程學院教授、建設部信息化專家委員會專家、任住房和城鄉建設部科技委智能建筑推廣中心副主任，2003年起擔任中國建筑業協會智能建筑專業委員會副主任、專家組主任及《智能建筑》編委會主任。全國安防SAC/TC100特聘專家、中國自動化學會理事及專家委員會專家。
主持和參加過十多項科研項目，其中五項獲省、部級以上科學技術成果獎和科學進步獎。1991年被國家授予北京市突出貢獻專家稱號，1992年開始享受政府特殊津貼。
摘 要：本文主要介紹了智能建筑相關技術的發展動向。首先介紹了國外智能建筑的現狀，主要說明了網絡建筑、IT技術的滲透、系統集成和可持續發展四個特點；接著，介紹了國內智能建筑技術現狀與發展，主要從信息網絡技術、通訊網絡技術、綜合布線系統、無線技術的發展、數字視頻傳輸技術、工業以太網技術、火災自動報警技術的發展和系統集成與信息融合八個方面進行介紹；最后，論文對數字家庭產業的未來進行了展望，并說明了未來數字家居重點解決的十大技術關鍵。
關鍵詞：智能建筑；系統集成；數字家庭
Abstract： This paper introduces development trend of Intelligent Building related technology.First of all, the paper introduces the present status of intelligent building in foreign countries，like：Network building，IT technology pervasion，System integration and Sustainable development.And then.the paper introduces the present status and development of intelligent building in our country from eight aspects：Information network technology，Communication network technology，Generic Cabling System，The development of wireless technology，Digital video transmission technology，Industrial Ethernet Technology，Automatic fire alarm technology，and System integration and information fusion.At last，a future prospect of digital interior industry is made and ten key technology of future digital home is presented.
Key words：Intelligent Building；System Integration；Digital Home
1 國外智能建筑現狀
2005年11月27日至12月6日受英國IBG的邀請赴英國倫敦進行學術交流及項目考察，出席了英國IBG與建設部智能建筑專委會的學術交流會以及英國IBG與BSI共同舉辦的國際智能建筑研討會，考察了Cisco、CDC公司以及BRE、University of Reading，參觀了Country Hall、Blue Water、Swith Hammer智能化工程，參觀了Chiswick park London節能建筑，受到了英國專家的熱情接待，體會到英國等國家在理念和技術值得我們借鑒。
1.1 網絡建筑
Cisco公司的Nick Main先生介紹了通過IP網絡在智能建筑中將信息整合在一起，借助于IP網絡實現了語音、數據、視頻的傳輸，使人們能在辦公樓內的PC機上方便地上網，打IP電話，收看各種視頻信息，特別值得一提的是參觀Cisco的全球安全設施操控中心（SFOC）收獲很大，SFOC可以操控90個國家400套出入口控制器和閉路監控攝像機，英國是歐洲的EMEA監控中心，可以把歐洲、非洲國家的所有分公司及辦事處通過數字攝像機可以看到非洲某處犯罪作案的錄像回放，特別清晰，可圖像的連續性只有4幀/秒，完全可以看清作案過程，因此我感到國內安防系統追求25幀/秒的指標是浪費了資源。Dimension Data公司的Mark Griffiths先生提出網絡是智能建筑的核心，網絡融合是發展方向，Cisco公司提出了網絡建筑、IP建筑等新理念值得我們思考！
1.2 IT技術的滲透
目前IT技術不斷滲入到IB技術中，國外有的專家把智能建筑稱為IT建筑或者建筑IT。從考察中我們可以看到，英國人正在充分地應用IT的技術資源，采用網絡辦公的方式，節省公司的運營成本。例如Cisco公司的部分顧員采用家庭網絡辦公的方式，這在NICK的報告中談到如果Cisco的全體員工都來公司辦公樓上班，那么公司要增加一個新的辦公樓，公司需要增加投資約4.5億英鎊。這些，是否對我們也有所啟發。
1.3 系統集成
參觀訪問英國CDC公司，總裁Mike Williams先生介紹了集成商應如何在建筑物中挑戰多重系統——傳統大樓中各種智能化的系統使用其各自專用通信網絡自成一體，分離建筑物管理復雜重復，技術重疊，成本高，解決方法是利用TCP/IP通信協議進行開放、可靠寬帶的信息管道建設從而實現系統整合（系統集成）這種整合要進行系統集成設計，系統界面管理，成本控制。
他們的經驗認為最佳的集成不僅是各子系統技術整合而且是管理流程的技術整合，人員的技術整合三方面缺一不可，倫敦市政大廈（Country Hall）實現了IP網對安防、消防、樓宇控制的系統集成，這些經驗值得我們學習。
1.4 可持續發展
關于建筑的發展有所謂“智能建筑”、“健康建筑”、“綠色建筑”、“生態建筑”等說法，不論名詞如何稱取。有一點是肯定的，那就是建筑的發展一定要符合可持續發展的原則。智能化系統的建設也必須服從于這一原則，可持續建筑的發展也為智能化技術的發展提出了更新、更高的要求。除滿足建筑物傳統意義上的安全、舒適、便捷的要求外，智能化技術還必須為建筑減少能源消耗、減少環境污染，提高運行效率提供保障。例如對于智能化圍護結構的運行控制，對自然通風與自然采光調節，對個性化送風的控制，對自然能源利用系統的運行控制，以及建筑物能源智能化管理都需要智能化系統進行高度“智能”的控制。可以說，離開了智能化系統，生態建筑的生態效益就無法得到實現。但目前，在國內來說，樓宇設備自控系統（BAS）的運行狀態以及所發揮的作用在所有智能化的系統中可能是問題最多，運行效果最不理想，是最為急需提高的。
2 我國智能建筑相關技術現狀與發展
隨著現代計算機、控制、通信技術的不斷發展及關鍵技術的突破，智能建筑將向著集成化、智能化、協調化方向發展。神經網絡技術、專家系統和模糊邏輯控制技術已經開始應用于智能建筑，神經網絡芯片和模糊芯片用于設備系統的智能控制，應用專家系統對設備進行監測、預測維護和故障診斷分析等，智能傳感器和自診斷技術已用于對建筑物結構的安全、壽命提供診斷報告?；谌斯ぶ悄芗夹g和計算機網絡技術，可以進一步提高智能建筑的智能控制與智能管理水平。智能建筑的發展趨勢是以人為本，可持續發展、綠色、信息化與智能化結合。
2.1 信息網絡技術
《中共中央關于制定十一五規劃的建議》中明確提出要“加強寬帶通信網、數字電視網和下一代互聯網等信息基礎設施建設，推進‘三網融合’健全信息保障體系”。數字社區網絡基礎將向多網融合、三網合一技術發展，在同一個網絡上實現數據、音頻和視頻的傳送。三網在技術上趨向一致，網絡層上可以實現互聯互通、業務層上相互滲透和交叉，各種業務層和網絡層正走向功能乃至物理上的融合，整個網絡正在向下一代的融合網絡演進。
要實現好三網合一，綜合布線是基礎。在進行綜合布線系統規劃設計時，要充分做好三網合一應用的調研工作，在物理鏈路上必須設計好各種應用的信息點數量和位置、足夠的帶寬和路由，特別是光纖的應用；在進行網絡的設計時，必須做好各種應用網絡之間帶寬的相互關系、相互影響的分析，采用必要的技術手段如VPN、QoS及網絡安全技術等來確保這些網絡系統之間均不會產生相互不利的影響。
2.1.1 網絡寬帶化
為了滿足日益增長的信息應用以及本身的系統集成和信息融合的需求，特別是多種信息融合已引起國家主管部門的高度重視。多種信息融合有利于優化網絡結構，避免重復建設，減少投資；有利于資源集中和信息共享；有利于系統的科學管理、集中維護以及系統的發展和擴充等。智能建筑信息系統的寬帶化是必然的。
隨著光纖成本的下降，光纖已得到廣泛應用，光纖到區（樓）、光纖到戶FTTH（桌面），都為智能建筑網絡的光纖化創造了必要條件。
從2004年開始，全國首個“光纖到戶”試運行案例在武漢出現，2005年正式投入運行，實現了互聯網、電話、電視三網合一。2006年底，武漢的FTTH用戶達到兩萬戶，預計到2008年武漢將有10萬用戶。通過光纖網的應用普及，將有利于提高數字社區、智能家居建設水平及增值服務業務的開發。目前全國各地都在開展FTTH的推廣工作，如中國建筑業協會智能建筑專業委員會的試點項目南京鐘山高爾夫別墅區的光纖到戶工程順利通過專家驗收，首鋼遷鋼生活小區智能化工程采用Epon、Gpon技術實現了七棟成套式公寓、3棟招待所、1棟四層綜合樓的FTTP/FTTB，成套公寓768戶，招待所984房間共計12000多個信息點，實現了數據電話語音、多媒體通信、數字電視HTV、視頻監控三網合一、多業務承載、規模之大在國內領先。2008年10月30日通過中國建筑業協會智能建筑專業委員會的驗收和評估并獲得“優質工程”稱號。這是網絡寬帶化的主要途徑，值得關注。
2.1.2 下一代互聯網
目前所采用的TCP/IP協議版本為IPv4，IPv4面臨的問題如下：IPv4地址已經貧乏，為互聯網的運用帶來困難；無法保證Internet語言和音像業務的實時應用；無法保證Internet可靠的安全通信。
下一代互聯網能改善現有的互聯網遇到的安全性、可靠性、業務質量保證等，IPv6不等于下一代互聯網，下一代互聯網的通信協議是IPv6，其特性是：擴展地址空間、增強路由；地址自動配置，減輕管理者負擔；IP數據報報頭簡化，可減少傳輸過程中的延遲，提高網絡整體吐吞量；提高了網絡的安全性；提高了服務質量QoS；便捷的移動IP特性。
我國政府對下一代互聯網給予了大力支持。我國下一代互聯網的示范工程（CGNI）正在實施，采用IPv6技術建立由核心網（含城域網）、接入網、駐地網和交接中心組成的下一代互聯示范網絡。CGNI網絡工程建設第一期覆蓋全國20個城市，建立39個核心節點，2個交換中心，是世界最大規模的IPv6網絡基礎設施之一。我國主要電信運營商、產品供應商積極參與IPv6，網絡設備、應用軟件不斷推出，CNGI從試驗示范走向商用的目標十分明確，中國的IPv6商用時代不會很遠。但是從IPv4到IPv6，兩者要有個共存的階段，要使現有的大量已安裝了IPv4的主機和路由器兼容，其實現方法是雙重堆棧技術、網絡地址轉換/協議轉換技術、隧道技術。目前，我國在北京2008奧運場館工程和大學校園網中部分已采用了IPv6技術。
2.1.3 網絡與信息安全
據統計，截止至2006年底，我國上網用戶總數已達到1.37億，其中寬帶上網用戶超過1億。隨著網絡技術的不斷發展，網絡融合的步伐加快，進一步豐富了電子政務、電子商務、遠程教育、遠程醫療、移動信息在線等各類網上業務。
我們也要清醒地認識到，網絡安全問題已日趨突出，網絡不安全因素正由“單一型”向“混合型”發展，如不對網絡安全事件的影響面和破壞力采取積極有效的應對措施，將威脅到國家的信息安全和經濟社會的健康發展。因此必須要采取切實有效的措施，不斷提高網絡安全應急處理能力，有效地防范和應對各種網絡安全問題。目前我國在安全測評評估技術、安全存儲系統技術、主動實時防護模型與技術、網絡安全事件監控技術、安全態勢的分析與識別體系、數據備份與可再生技術、可信計算平臺項目、UTM與網絡安全管理等技術方面已有實質性的突破。今后要密切追蹤網絡信息安全領域新技術、新應用、發展趨勢，加強相關技術特別是關鍵核心技術的攻關力度，著力開展IPv6新的網絡架構下網絡安全問題的研究，推動網絡信息安全產業的發展，以有效應對網絡安全面臨的各種挑戰。
2.2 通信網絡技術
2.2.1 程控電話用戶交換機
由普通電話業務向ISDN綜合業務交換延伸，并且可以實現與微蜂窩無線通信系統、會議電視系統、VSAT衛星通信系統等系統的互聯互通；通過IP網關開放IP電話業務，提供增值業務與呼叫中心業務，能夠方便構建專用交換網絡及與公用通信網絡互通。軟交換技術的應用為網絡與業務的融合提供了條件。
在用戶端采用xDSL、HFC、光纖接入（SMTP）、光纖＋以太網絡、無線接入等技術的綜合業務接入，使得光纖配線網絡更加接近用戶。
2.2.2 有線電視系統
網絡向寬帶（1GHz）與雙向（上行與下行）傳輸信號發展，并且在用戶端實現綜合業務的融合與信息處理。
2.2.3 綜合布線系統
綜合布線系統產品與應用技術在中國發展至今已將近14年了，它的技術體現在標準、產品、工程應用等方面。
綜合布線產品以超5類、6類、7類屏蔽與非屏蔽銅纜布線以及OM3多模光纜、單模光纜為主要潮流，支持的傳輸帶寬為100MHz～1GMHz，網絡應用的傳輸速率可以達到10000Mbps，其不僅是通信網絡的基礎設施，而且將廣泛應用于監控、門禁、樓控等弱電系統。
綜合布線系統技術發展體現于6類及以上高端纜線與器件、7類屏蔽布線、光纖到桌面、超小型光纖連接器、高密度配線模塊、電子配線管理、高阻燃線纜、工業級器件、電力布線、家居信息配線箱、適時管理軟件、有線＋無線混合傳輸、端至端整體配線＋網絡與通信設施、高精度測試儀表等應用領域。
2.3 無線技術的發展
智能建筑選用無線技術是今后的發展趨勢，隨著Internet的無線訪問、無線局域網、無線家居（如藍牙技術）技術的成熟，近年來采用GPRS技術實現無線監控越來越普遍，甚至實現了無線數字閉路電視監控，特別是近年來出現了WiMAX技術——一種寬帶無線接入技術。目前應用的無線網有兩種，一種是寬帶不可移動的，一種是可移動的非寬帶。WiMAX技術具備了寬帶移動功能，是一項能夠提供高速無線寬帶服務的新技術，它采用OFOM和MIMO技術，基于IEEE802.16e標準。其成本比蜂窩技術低很多，而覆蓋范圍比Wi-Fi大得多。WiMAX不僅能大幅度提高家庭和辦公室的網絡傳輸速度吞吐量和容量，而且能夠在手持設備上實現便攜和移動服務。其最大優勢是能夠用于蜂窩網絡運營商、有線運營商、有線電視運營商以及新型運營商，對不同服務提供商提供各種應用。除此以外，WiMAX技術受到眾多網絡基礎建設和終端設備廠商的廣泛支持，而且獲得了全球網絡運營商的認可。由于遵循IEEE技術，可確保不同網絡、不同廠商終端設備之間的互通，今后在數字城市管理、數字社區、智能化建筑群和智能建筑中都將會得到廣泛應用。
2.4 數字視頻傳輸技術
目前，在數字城市和數字化社區中，視頻傳輸技術基本上利用寬帶傳輸實現了數字化傳輸，如視頻點播系統（VOD）、會議電視系統（MTV）、可視電話系統、可視對講系統都已大量采用數字化技術，特別是數字視頻監控系統是近年來發展的新技術，是基于局域網/城域網/互聯網（Internet）的新一代遠程網絡的視頻監控系統。該技術的優勢十分突出：系統利用現有的網絡實現遠程監控、異地監控；監控點可隨時增加，不再需要為增加一個監控點重新布線；系統易于升級；具有廣泛的應用前景。
數字視頻監控將成為主流，它將逐步實現數字化采集、數字化傳輸、數字化存儲及顯示。另外，廣播系統、多媒體會議系統、有線電視系統等正實現從傳統的模擬系統向數字化系統轉變，數字化系統的應用必將取代模擬系統。如2008年北京奧運工程采用的數字安防監控系統已經解決了延時、抖動、馬賽克等缺欠，經使用證明效果很好。
2.5 工業以太網技術
目前，由于現場總線標準中多種總線標準同時存在，始終不能統一，我們提倡的開放性和互操作性只能在同一種總線標準下實現。因此，工控界為尋求一種統一標準的總線，建議采用TCP/IP協議的以太網。工控界認為，這種把普通以太網用到工業控制系統的網絡稱為“工業以太網”，而智能建筑中的樓宇自控系統目前也逐步采用工業以太網技術。
工業以太網技術的優點是：基于TCP/IP的以太網采用國際主流標準、協議開放、容易實現互聯互通；可實現遠程訪問、遠程診斷；網絡速度快；支持冗余連接配置，數據可達性強；可擴展性強；投資成本降低。
目前，工業以太網技術的實時性、可靠性、安全性、供電等問題已經得到解決。國內外已有成熟產品進入市場，有關部門現正在制定工業以太網標準。目前采用工業以太網的樓宇自控產品已經商品化，在智能建筑工程中得到應用。
2.6 火災自動報警技術的發展
19世紀末，第一個感溫探測器的研制成功，實現了火災自動探測。20世紀50年代初研制出離子感煙探測器，向火災早期報警邁進了一步。20世紀90年代初，模擬分析感煙探測器的出現，可通過軟件分析技術大大降低誤報率。
2.6.1 火災探測器的發展
如何探測初期火災，做到早期準確報警是火災自動報警系統發展的方向，目前已研制出了相應的智能型探測器，特點如下：
（1）由單一型發展為復合類型的火災探測器；
（2）被動型探測器發展為主動型吸氣式感煙探測器。特別適用于大空間強電磁環境，需要隱藏的環境；
（3）接觸型探測器發展為非接觸型圖像式火災探測器，包括：
·視頻感煙探測器：采用攝像機監控被保護場所，通過計算機對圖像信號進行分析，利用特征提取對比法可早期報警，大大降低誤報率。
·雙波段圖像火災探測：雙波段圖像火災探測器是對早期火焰進行探測，采用微光攝像機加彩色攝像機組成雙波段圖像火災探測，可以進行雙波段探測，可進一步達到準確報警。
2.6.2 火災自動報警系統智能化程度不斷提高
（1）探測智能化系統：通過CPU對系統火災信號進行接收、傳遞、處理、顯示、報警及聯動控制。
（2）主機智能化系統：將探測器輸出的數字信號送至控制器，由控制器對信號通過先進的軟件技術進行計算、分析、判斷。
（3）分布式智能系統：是以上兩種系統的合成，智能化程度更高。
2.6.3 當前自動報警系統是研究動態
（1）開發的新型探測技術，如光聲火災控制技術、燃燒音火災探測技術、微波探測技術等。
（2）新的火災信號處理技術，如模糊神經網絡算法是一種集模糊邏輯推理的強大結構性知識表達能力與神經網絡的強大自學能力于一體的技術。它是模糊邏輯推理與神經網絡有機的結合體。
2.7 系統集成與信息融合
目前，智能建筑的特點是智能化子系統多、布線復雜、信息量大、信息種類較多。一個完整的系統，除了建筑智能化系統，還包括信息化系統（即所謂的IB+IT），為了實現科學管理，實現增值服務，對系統集成的要求越來越高。
系統集成與信息融合可以實現：
（1）對前端內容管理：包括對Internet信息、應用系統信息提取，發布提供搜索引擎，對非結構化數據加工提??；
（2）個性化展示：提供方便快捷、可視化、直觀的信息服務（包括欄目、布局、風格、設置、內容選擇）；
（3）對后臺應用系統和數據的集成包括：對共享信息的內容更換、存儲管理發布，實現內容的數字化集中管理共享和再利用。
建筑智能化系統集成將逐漸趨于成熟，系統集成將不再是各個子系統之間簡單的連接以及簡單的聯動。系統集成將充分利用現代計算機網絡通信與信息技術，將建筑內部眾多的智能化子系統，集成在一體化的高速通信網絡和統一的系統平臺上，實現統一的人機界面和跨系統、跨平臺的管理和數據訪問。建設基于統一網絡平臺的建筑智能化集成管理系統（IBMS），以實現信息綜合管理和資源共享，從而達到建筑綜合管理、指揮調度、運營與維修管理、客戶服務管理、物業管理智能化的目的。任何人可在任何地方通過標準的互聯網瀏覽器與控制網絡進行交互操作，不同廠家、不同協議產品均能在一個公共平臺實現集成網絡的管理，集成平臺將兼容各種標準通信協議，符合通用標準的硬件設備可兼容、互換。
目前，我國系統集成軟件產品已經取代了國外進口的產品，如西安協同的Synchro BMS、清華同方的ezONE和ezIBS、北京中創立方的InteBASE3000、太極公司的TJ-IBMS、北京三維力控IBMS專用版、浙大中控的ADV BMS、深圳太極的STJ-IBMS V2.0等。
3 數字家庭產業的未來
3.1 政府組織，試點推進
近年，廣東省在數字家庭推廣應用方面作了有力的嘗試，推出了廣東省政府主導的《數字家庭行動計劃》。
由廣東省信息產業廳提供資金支持，組織多家相關企業組建了非贏利性企業化運作機構——廣東省數字家庭公共服務技術支持中心（以下簡稱支持中心），承擔為產業合作、技術標準、產品檢測、示范展示提供平臺式的公共技術支持。并代表數字家庭行動計劃聯席會議進行政府資源協調，貫徹和執行聯席會議成員單位交付的有關數字家庭建設和試點工作任務，制定數字家庭“十一五”發展規劃和試點工作方案、組織數字家庭產業聯盟、編制產業技術標準、開發相關專利和技術、統籌各地數字家庭試點工作和組織國內外企業參與廣東省數字家庭試點建設和推廣工作。
廣東省首先確定在南海市進行試點。按照行動計劃和聯席會議的要求，協調網絡運營商、內容提供商、技術與產品服務提供商，實驗建設為包括廣電結算系統在內的多個網絡之間業務互通互聯提供數據結算服務的網間公共結算平臺、多媒體資源庫和資源管理平臺。
3.2 未來數字家居將重點解決以下十大技術關鍵
（1）網絡雙向改造技術
包括Cable Modem技術、光調制傳輸技術等有線電視網絡雙向改造技術。
（2）公共支撐平臺建設
包括網間公共結算平臺、公共多媒體資源庫平臺和公共資源管理平臺的組織、設計和建設，同時還將包括呼叫中心、體驗中心等配套設施的建設工作。
（3）電子認證技術應用
在網間結算平臺和機頂盒中，通過電子認證技術，實現信息內容的完整性保護、數據的保密與鑒別、用戶的身份鑒別和消費行為的防抵賴等功能。
（4）增強型雙模機頂盒
開發集成DRA、IC智能卡讀卡模塊、電子認證處理模塊和DRA解碼模塊等能滿足數字家庭試點服務功能需要的各種機頂盒產品。
（5）數字電視遙控器
設計能夠提供數字電視信息化應用和互動服務控制功能、提供簡易文字輸入、語音輸入和控制家庭攝像頭等功能的遙控器。
（6）數字家庭典型應用終端設備
智能信息家電產品，智能移動多媒體數據終端，數字家庭益智娛樂多媒體終端，數字家庭遠程醫療康護系統及設備，數字監控關鍵設備與應用系統，可移動的數字家庭智能終端等。
（7）Linux技術在數字家庭中的應用
基于Linux的嵌入式應用系統，基于Linux的增值服務平臺等。
（8）數字定位相關技術及產品研發
面向家庭成員在公共場所的動態位置定位、追蹤，動態信息獲取和交換理論方法和關鍵技術，車載系統包括車載智能導航系統、車輛防盜報警系統等。
（9）數字家庭網絡技術標準
數字家庭網絡管理標準，數字家庭網絡通信協議標準，數字家庭網絡系統體系結構及參考模型標準等。
（10）數字家庭網絡設備互聯互通標準
數字家庭終端設備互聯互通測試技術及指標研究，數字家庭異構網絡自動控制標準研究，電力線網絡。
——轉自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號