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智能建筑解决方案

第一章前言

智能建筑建设背景

在信息社会中,人们对于现代建筑的概念也在发生变化,传统建筑提供的服务已远远不能满足现代社会和工作环境等方面的要求。智能大厦(IntelligentBuilding,以下简单称IB)的出现,使得一幢幢楼就变成一个小社会,其内部有众多的小公司,各种商业的生活行为要求数以兆计的信息和控制指令进出整座大厦。IB把建筑物的结构、系统、服务和管理等基本要素以及它们之间内在联系进行优化组合,从而提供一个投资合理、高效、舒适、便利的环境.由于经济的发展和社会的信息化,“智能大厦”这一术语逐渐在建筑业流行起来,在国内的楼宇建设中正流行一股“智能化”的热潮。许多房地产商在广告宣传时,将其大名必冠以“智能化”或“5A甲级智能大厦”。但大厦的“智能化”并不仅仅是建设一个简单的综合布线系统,更不是时髦的头衔能随便加在自己头上。我们必须对智能大厦有一个全面、综合、深入的认识,这对于设计者、使用者乃至发展商都是非常重要的。

新建建筑智能化和现有建筑节能改造为行业增长奠定空间,预计未来3-5年增速有望超过20%。中国建筑智能化系统工程行业市场规模在2005年首次突破 200亿元,2006年达到238.5亿元,预计十一五期间智能建筑总投资额增速不低于20%,2010年智能建筑市场容量将超过500亿元。智能建筑行业未来受宏观调控影响较小,伴随着建筑智能化和建筑节能业务的迅猛发展,智能建筑和建筑节能行业增长将显著快于GDP增速。

智能建筑主要由以下几部分系统组成,我们简称为“4S”体系:

BAS(Building Automation System)—楼宇自动化

IAS(Information Automation System)—信息自动化

OAS(Office Automation System)—办公自动化

SAS(Safety Automation System)—安防自动化

随着IP网络技术的不断发展,基于网络化的智能建筑系统系统集成发展也越来越快。在智能建筑内部利用现有的网络和已有的控制器基础上,充分发挥网络监控和计算技术的强大功能,使整栋大厦的整体环境得到全局的优化,对其中的各种设备实施检测和管理。同时,随着Internet技术的不断发展,智能建筑将有良好的前景。

1.2 我国智能建筑的发展趋势分析

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。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。

随着建筑行业的飞速发展,智能化的建筑环境已经成为一个必须的要素。国内已建成超过千座的智能化建筑,用于建筑智能化的投资比重从最初占建筑总投资的5%增长到现在的10%,甚至个别典型项目达到15%左右的份量。智能建筑也由发展初期的独立系统逐步向综合平台控制迈进,国内目前已出现了北京中关村数字园区、武汉经济技术开发区数字化工程等一批与世界先进科技水平同步的智能建筑群,还有的地方建成了集办公、居住、商用、厂房等多种建筑物群为一体的数字化街区,使单体的智能建筑走向建筑群的智能化、数字化。回顾智能建筑的发展历程,可以发现,它是一个由独立体系向综合体系过渡的过程,是由高成本向低成本转化的过程,是由复杂化向简约化迈进的过程。

1.3 计算机网络和智能建筑的关系

随着计算机网络技术的飞速发展,网络信息技术已经渗透到社会生活的各个领域,为改善人们的工作环境和生活环境提供极大的方便,成为推动人们生活质量不断提高的强大动力。正式这种强大的需求推动者智能建筑技术的快速发展,是的越来越多的高层建筑,住宅小区和各类场馆向着智能化的方向发展。

首先,只有通过计算机网络才能实现系统内部的信息与外界信息的交换,从而使智能建筑成为信息高速公路的信息节点。尤其是在信息技术高速发展的今天,智能建筑不可能作为一个信息孤岛独立存在于信息社会中。

其次,智能建筑是一个跨越多个学科的综合系统,这样的系统由多个子系统组成,各个子系统产生的数据和控制信息只有通过计算机网络进行有效的传递和交换,才能达到各个子系统协同工作的目的。

第三,只有借助计算机网络才能实现对建筑设备、环境设备、信息资源的有效管理,从而把智能建筑系统中的相关资源进行整合和共享,以达到安全、高效、舒适的目标。

第四,智能建筑的智能性是通过计算机网络来具体体现的。只有各子系统之间的信息能够及时传递并实现交互,建筑物才有智能性可言。如同人的神经系统一样分布于建筑物的各个部位,成为捕捉信息、感知信息变化和传递信息的神经系统。

总之,计算机网络是整个智能建筑的信息支撑平台和传输通道,它形成了智能建筑系统中信息传递的股价。因此,我们可以说,计算机网络是智能建筑的中枢神经系统

第二章智能建筑的分类

第2章

2.1 智能小区

智能小区是智能建筑的一种,也是智能建筑的新成员。它是将传统的建筑技术与计算机技术、自动控制技术、通信与信息处理技术、多媒体技术等先进技术结合起来,以节约能源、降低运行成本,提高住宅小区物业管理水平、安防管理水平、信息服务水平和综合服务水平为特征,为人们提供安全、舒适、边界的居住和生活环境。

具体的说,智能小区应提供如下所述的环境:

安全环境。智能小区应能够提供符合防火、防盗、防煤气泄漏要求的安全环境,以保障居民人身安全和财产安全。

绿色环境。小区除了具有一定数量的绿地和人文景观外,还应利用高科技手段,节约能源、控制废水和垃圾污染、减少噪声污染。

开放环境。小区应能够利用网络技术,为用户提供图像、视频、语音、文本等多种媒体的信息服务,实现用户与外界方便的信息交流,用户在家里就可以享受到网上购物、远程医疗、远程教育等社会服务。

服务环境。借助计算机网络、通信技术和自动控制技术,实现物业管理的自动化和可虚化。例如实现对电表、煤气表的自动读取或远程读取等。

由上所述,要满足智能小区对环境的要求,必须在小区内部构建信息传递的告诉通道,因此,计算机网络就成为智能小区的重要基础设施。

2.2 智能楼宇

对于智能大厦来说,建筑物内的信息节点较多,信息流量较大,弱电系统的种类较多,因此必须遵守综合布线系统的国家规范进行弱电系统的设计、施工和验收,计算机网络系统的设计必须严格按照主干网和楼层局域网的模式进行。

例如,在高层建筑的计算机网络设计中,传统的设计思路是,业主对楼宇内部进行规划、设计、管理,因此整个楼宇的计算机网络系统应该按照Intranet方式来建设。这样楼宇内部的各个用户子网都是业主内部昂罗系统的一部分,用户在访问方式上,所有的用户都必须通过业主内部网络系统来共享资源,并且与Internet互联互通。

具体的说,智能楼宇应为业主提供以下服务:

1.交换核心区系统,交换核心区用于在大厦局域网、数据中心局域网、广域网及Internet之间高速交换数据。

2.大厦局域网系统,局域网系统实现楼宇内千兆到桌面的基础数据通道。

3.数据中心局域网系统,数据中心局域网为大厦数据中心内的每台服务器提供千兆的数据通道。

4.Ineternet接入系统,通过该系统实现与不同ISP的连接。

5.无线网络系统,实现在大厦内能够为授权用户提供无线上网服务。

6.网络管理系统,实现对大厦内所有网络设备的配置管理、故障管理、性能管理和流量管理等。

7.网络安全系统,保障大厦网络系统能够安全运行。

2.3 智能场馆

现代化的智能场馆,除了外观的现代化之外。其主要方面莫过于信息化技术的深入应用,提升场馆的智能现代化水平。

通过智能监控系统对场馆内各类子系统的设备运行状况、安全状况、能源使用状况等方面实行自动检测、控制和管理。对环境舒适性的温、湿度,风速的自动调节,对环境安全性的火灾,恐怖事件的全面监控,保证场馆内部的正常、安全运行。

通过网络系统为场馆内的信息传输提供网络平台,以支持语音、数据、图像、控制信号和多媒体信息的接收,交换,处理和存储。

通过计算机网络,有效的整合场馆内专用系统,为场馆内的各类应用系统之间的协调运行,提供一个开放性的平台。

第三章网络现状和需求分析

在智能建筑的四类网络上存在着各自的信息流,即数据、控制、语音、视像四种信息流。随着数字化技术的发展和系统集成的深入,多种信息的融合(或称四网融合)的特点会越来越明显。例如随着数字电话的发展,语音流和数据流趋于融合;随着数字电视的推广使用,视像流和数据流会趋于融合。

IP网平台的应用需求综上所述,在智能建筑中,对于TCP/IP以太网所构成的宽带网平台,其应用需求是多方面的,覆盖了社区智能化系统绝大部分功能以及未来的数字化增值服务,概述如下:

用户数多:伴随着用户数量不断增加,数据流量不断增大,如何确保数据的可靠稳定的传输,是构建基础网络重要问题

应用复杂:用户的主要应用来自于对外网的访问,ip电话业务和视频会议系统,在外网应用方面又包括办公数据和娱乐数据,应用种类较多,如果保证每个用户的有效带宽是需要考虑的主要问题。

安全隐患:如何实现各个区域的安全保障,保证整体网络的通畅是提高用户满意度的重要依据。

通信问题:随着用户通信方式多样化,如何为用户提供便捷全面的通信服务,并且最大程度上降低用户通信成本,是建设信息系统考虑的重要问题。

第四章网络整体架构设计

第3章

第4章

4.1 网络设计原则

1.开放性原则

集成后的系统应是一个开放系统,系统集成的过程主要是解决不同系统和产品间接口和协议的“标准化”,以使它们之间达到“互操作性”。它应当提供标准数据接口、网络接口、系统和应用软件接口。系统开放性特征是:

(1) 可扩展性、灵活性好;

(2) 兼容性和应用软件可移植性强;

(3) 可维护性好、生命周期长。

2.标准化和结构化原则

集成网络的总体结构必须是结构化和标准化的,既可使不同厂商的设备产品综合在一个系统中,并相互得到高度的信息共享,又可使系统能在日后得以方便的扩充,即满足通用性和可代替性。

3.模块化原则

系统要严格按照模块化结构方式开发,以满足通用性和可替换性。采用模块化设计,分步实施的战略。

4.互连性原则

    这种互联性体现在传输媒体和结构化综合布线系统;各种网络设备的配置;各种网络互联设备的配置;以及各类机电设备、话音/视频设备和各类控制设备等的配置。子网之间互联采用TCP/IP等标准化协议。

5.可管理性原则

集成系统是一个网络,随着网络规模扩大,网络管理十分重要。要对这样的一个网络进行管理,要求:

(1) 同时支持网络监视和控制两方面能力,能监视控制到网络主要设备;

(2) 尽可能大的管理范围和尽可能小的系统开销;

(3) 网络管理标准化。

6.先进性原则

系统要与技术发展潮流相吻合的产品,建立一个可扩展的平台,保护前期工程和后继先进技术的衔接,使系统具有先进性。

7.经济性原则

经济成本是系统集成必须考虑的因素之一,要求系统设计者从系统目标和用户需求出发,在功能完善的基础上达到造价相对合理经济的优化设计。

8.高效性原则

系统效率高低,体现在系统性能中,主要包括以下几各方面:

(1) 系统实时响应与控制能力;

(2) 通信的传输速率和带宽;

(3) 服务器响应数据库请求的能力;

(4) 网络的吞吐能力。

9.可靠性原则

要采用各种措施建造一个高可用性系统。主要措施有冗余,可用性群集,共享数据群集等。

4.2 智能建筑行业解决方案

4.2.1 设计概述

在网络系统的设计中,将采用模块化的网络体系结构。根据网络系统中不同的功能将整个网络系统分为功能相对独立的模块,整体网络功能通过增加或删除模块来进行调整,模块划分以逻辑上功能相近为原则,模块可独立扩展,也可在网络上方便的添加不同的模块,而不影响其他模块的网络互联,模块之间的连接通过局域网核心交换机实现。

核心层主要承担高速数据交换的任务,同时要为各节点提供最佳传输通道。主要任务是把大量来自接入层的访问路径进行汇聚和集中,承担路由聚合和访问控制的任务。这就要求设备必须具备良好的可扩展性,必须使用模块化的体系结构,可通过增加板卡提高端口密度,以便汇接更多的汇聚层设备。

汇聚层主要上联核心,下接接入,起到承上启下的作用。需要支持多万兆扩展模块,为后续下联采用万兆接口预留足够的接口。和核心交换设备路由交换,将二层网络放在接入层,避免过大的广播域。

接入层的主要任务是完成各子系统模块和终端用户的的接入,它直接和用户PC连接,可能遭受ARP风暴、MAC扫描、ICMP风暴、带宽攻击等等攻击方式,对安全性的要求很高,另一方面必须提供灵活的用户管理手段。

4.2.2 整体设计方案

(1) 智能小区

核心层设计

核心网交换机负责整个网络各个区域间的数据交换,同时也是整网(LAN)的路由中心,为其它区域提供三层连接。核心层交换机之间通过万兆链路互联,采用VRRP实现双机热备。核心交换机建议采用万兆模块化交换机PT-6600系列交换机,汇聚交换机通过千兆链路与核心交换机实现互联互通。

PT-6600系列是新天视以业务智能化为核心理念的新一代全分布式架构的核心路由交换机。该产品具备性能最佳的运营商级以太网、商业上最成熟的IPv6特性、高性能线速MPLS L2/L3 VPN功能、多平面分离的高可靠性设计、高性能的L2/L3交换、丰富精细的QoS策略、强大的融合业务支持、整合安全特性,因此,它能帮助用户切实提升商务效率和业务竞争力,成为构建广域网、城域网、园区网、数据中心的核心和汇聚的最佳选择。

PT-6600系列路由交换机提供3槽到10槽的多种产品,提供多业务增强处理模块,PT-6600系列所有产品的业务模块均可以通用,有效保护了您的投资。PT-6600系列的所有模块均采用同样版本的系统软件,平台统一,升级方便,大大降低您的总体成本。板卡、电源、风扇均支持热插拔,为PT-6600系列提供了电信运营商级的可靠性。柔性化智能化的交换机资源调度技术,为核心设备支撑更大规模的网络提供了有力保障。

汇聚层设计

汇聚层是小区各个区域数据的汇聚中心,分担核心层的压力,同时需要为各个区域数据提供快速的数据交换平台,另外充分考虑目前研究所网络的需求及未来几年的扩展,我们建议选用新天视的PT-3560G做为汇聚。汇聚交换机通过千兆双链路,直联核心交换机,实现冗余备份。

PT-3560G交换机是新天视推出的盒式高性能硬件IPv6千兆路由交换机,该系列交换机采用硬件ASIC芯片实现IPv4与IPv6双协议栈,可全线速转发IPv4/IPv6的2/3层数据包,在IPv6方面处于业界领先的地位。该款产品支持丰富的IPv6隧道协议,可灵活实现IPv4网络与IPv6网络的互连互通,且支持IPv6版本的RIPng,OSPFv3等动态路由协议,可用于部署大型IPv6网络。

接入层设计

网络接入层是直接连接用户的一层,是数据进入网络的第一层设备,因此考量接入交换机最重要的是交换机的接入灵活性,是否具备灵活的端口,能够满足用户的各种接入需求,同时,应采用千兆交换机以便实现和汇聚交换机的千兆上连,并且为了为无线AP供电,相应交换机必需支持PoE功能。

PT-2960系列交换机是新天视推出的盒式高性能千兆上联百兆接入路由交换机,该系列交换机采用百兆接入的端口形态,可灵活提供更多的千兆接口,AC+DC+PoE的冗余电源组合供电。

PT-2960系列还提供了多种内在安全防御机制,在二三层隔离、安全防范等方面具备特别强大的优势,可有效防范网络中各种攻击及病毒传播,同时VCT、端口环路检测、单向链路检测等功能帮助用户更轻松的管理网络。

互联网出口

为了满足小区用户的互联网访问的冗余需要,小区出口采用两条不同的运营商线路接入,为此我们采用两台高能性能统一安全网关作为互联网接入设备,实现整体出口防护,集合防火墙、防病毒、入侵防御、web过滤等功能,从Internet出口、小区网络内部、网络设备安全管理、安全策略等多方面、多层次实施,形成高效的综合安全解决方案。

通过统一安全网关自身的链路负载均衡功能,实现互联网的快速可靠访问。

出口位置部署TMA流控设备,进行关键业务的带宽管理,通过基于七层应用的带宽管理和应用优化,几乎能检测和控制任何网络应用,并为客户提供了业务智能感知、带宽资源精细管理、应用流量优化的一体化解决方案,通过较低的成本改善和保障了整体网络应用的服务质量。

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