一 樓宇自動化與智能建筑的起源與發(fā)展

      樓宇自動化系統(tǒng)（BAS，Building Automation System）是智能建筑的主要組成部分之一。智能建筑通過樓宇自動化系統(tǒng)實現(xiàn)建筑物（群）內(nèi)設(shè)備與建筑環(huán)境的全面監(jiān)控與管理，為建筑的使用者營造一個舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、便捷的工作生活環(huán)境，并通過優(yōu)化設(shè)備運行與管理，降低運營費用。樓宇自動化系統(tǒng)涉及建筑的電力、照明、空調(diào)、通風(fēng)、給排水、防災(zāi)、安全防范、車庫管理等設(shè)備與系統(tǒng)，是智能建筑中涉及面最廣、設(shè)計任務(wù)和工程施工量最大的子系統(tǒng)，它的設(shè)計水平和工程建設(shè)質(zhì)量對智能建筑功能的實現(xiàn)有直接的影響。

      早期的樓宇自動化系統(tǒng)通常只有樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、控制技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展，其他樓宇設(shè)備的自動控制系統(tǒng)也逐漸地被集成到樓宇自動化系統(tǒng)中，如火災(zāi)自動報警與消防滅火設(shè)備自動控制系統(tǒng)、智能卡設(shè)備自控系統(tǒng)等?，F(xiàn)代智能建筑的樓宇自動化系統(tǒng)是一個高度集成、和諧互動、具有統(tǒng)一操作接口和界面的“高智商”的自動化系統(tǒng)。

　　信息技術(shù)的飛速發(fā)展使樓宇自動化系統(tǒng)發(fā)生了本質(zhì)的變化。在以往的智能建筑中，樓宇自動化系統(tǒng)通常與IT系統(tǒng)是分離的。隨著企業(yè)級管理日益流行，開放系統(tǒng)技術(shù)以及Internet技術(shù)的發(fā)展，單純的物業(yè)管理必將會納入企業(yè)管理之中；專有通信協(xié)議的自動化系統(tǒng)將被開放通信協(xié)議的自動化系統(tǒng)所取代，并在整個樓宇自動化系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)完全互操作，Internet將會成為管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施之上，形成網(wǎng)絡(luò)化的樓宇系統(tǒng)，真正成為企業(yè)級信息系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化樓宇系統(tǒng)使樓宇自動化系統(tǒng)不僅具有統(tǒng)一的操作界面，而且使包含物業(yè)管理在內(nèi)的企業(yè)管理更加高效。

　　隨著社會與科技的進(jìn)步與發(fā)展，只有樓宇自動化系統(tǒng)所提供的建筑環(huán)境已無法適應(yīng)信息技術(shù)的飛速發(fā)展和滿足人們對建筑環(huán)境信息化、智能化的需求。1984年1月在美國康涅狄格州Hartford 竣工的 City Place 大樓的宣傳材料中，第一次出現(xiàn)“智能建筑”一詞，標(biāo)志著“智能建筑”概念的形成。該大樓以當(dāng)時最先進(jìn)的技術(shù)來控制空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、防災(zāi)和防盜系統(tǒng)、垂直交通運輸（電梯設(shè)備）、通信和辦公自動化等，除可實現(xiàn)舒適、安全的辦公環(huán)境外，還具有高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點。大樓的用戶可以獲得語音、文字、數(shù)據(jù)等各類信息服務(wù)，而大樓內(nèi)的空調(diào)、供水、防火防盜、供配電等系統(tǒng)均為計算機控制，實現(xiàn)了自動化綜合管理，為用戶提供了舒適、方便和安全的建筑環(huán)境，引起全世界的關(guān)注。

　　隨后，智能建筑及其“建筑智能化系統(tǒng)”蓬勃發(fā)展，以美國和日本最為突出。此外，法國、瑞士、英國等歐洲國家和新加坡、馬來西亞、香港等國家和地區(qū)的智能建筑也迅速發(fā)展。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，美國的智能建筑超過萬幢，日本新建大樓中60%以上是智能建筑。我國智能建筑起步較晚，直到20世紀(jì)80年代末期才有較大的發(fā)展，但其迅猛的發(fā)展勢頭令世人矚目。近幾年來，在我國的北京、上海、廣州、深圳等城市，相繼建成了一批具有相當(dāng)水平的智能建筑，如北京的發(fā)展大廈、上海的金茂大廈、深圳天安數(shù)碼城等。當(dāng)前國內(nèi)的智能建筑開始轉(zhuǎn)向大型公共建筑，例如會展中心、圖書館、體育場館,乃至城市信息化小區(qū)。

      據(jù)國外媒體預(yù)測，近期在中國興建的大型建筑將占全球的一半，21世紀(jì)全世界的智能建筑將有一半以上在中國建成。

二 無線可視化門鈴系統(tǒng)

      在我國，智能化小區(qū)越來越多，現(xiàn)代住宅小區(qū)智能化是以高科技為基礎(chǔ)，運用先進(jìn)的儀器設(shè)備和管理手段，利用計算機及相關(guān)的最新技術(shù)，在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)上采用現(xiàn)代化的計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)來提高效率、降低損耗、節(jié)約成本。不斷提高住宅小區(qū)物業(yè)管理、安全防范及信息服務(wù)等方面的自動化程度，為住戶提供一個安全、方便、舒適的生活空間。

　　智能小區(qū)必備三道安全防范網(wǎng)：

　　第一道防線電視監(jiān)控系統(tǒng)：封閉的住宅小區(qū)四周圍墻、柵欄上，設(shè)置了先進(jìn)的主動紅外入侵探測器，使用紅外光束封閉周邊的頂端，一旦有人翻墻而入，監(jiān)控中心的小區(qū)電子地圖便可迅速顯示發(fā)案部位，并發(fā)出聲光報警，提醒值班人員及時處警。值班人員根據(jù)電子地圖所顯示的報警部位，通過無線電臺，呼叫就近的巡邏人員前往處置；在住宅小區(qū)的大門和停車場（庫）出入口、電梯轎廂及小區(qū)內(nèi)主要通道，安裝了電視監(jiān)控系統(tǒng)，并實行２４小時的監(jiān)視及錄像，監(jiān)控中心的人員通過電視畫面可以隨時調(diào)看各通道的情況，一旦有案情，就可為警方提供有價值的圖像證據(jù)資料。

　　第二道防線電子巡更系統(tǒng)：在整個小區(qū)的房前屋后、綠化地帶、走道等處都合理、科學(xué)地設(shè)置了電子巡更系統(tǒng)的記錄裝置。記錄裝置能詳細(xì)、準(zhǔn)確地記錄巡邏人員每一次巡邏到該裝置前的時間，"鐵面無私"地監(jiān)督每一位巡邏人員按預(yù)定的巡邏線路和時間間隔完成巡邏任務(wù)，有效保證了巡邏人員在規(guī)定的時間內(nèi)到達(dá)小區(qū)任何位置的報警點。

　　第三道防線樓宇對講系統(tǒng)：在小區(qū)的出入口、住宅樓棟口、每個樓宇入口鐵門處裝有訪客對講系統(tǒng)，當(dāng)來訪者來到小區(qū)的出入口，由物業(yè)保安人員呼叫被訪用戶，確認(rèn)有人在家并由住戶確認(rèn)訪客者身份后，訪客者方能進(jìn)入小區(qū)。進(jìn)入小區(qū)后，訪客者在樓棟口按被訪者的戶室號后，通過與主人對講認(rèn)可，主人通過遙控方式開啟底層電控防盜門，讓來訪者進(jìn)入。該對講裝置還與小區(qū)監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，隨時可與其取得聯(lián)系

其中第三道防線是應(yīng)用最普遍，最重要的一道防線，一下主要分析基于802.11協(xié)議的無線可視化門鈴系統(tǒng)。

1. 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理

      目前樓宇門禁裝置大多為一個簡單的可控電子開關(guān),一般采取語音對話的有線控制方式,不具備可視化能力和無線控制能力,其存在交互效果差、有線網(wǎng)絡(luò)布線繁瑣、智能化程度不夠高的缺點。隨著視頻編、解碼技術(shù)和無線傳輸技術(shù)的快速發(fā)展,智能化樓宇系統(tǒng)也得到了快速的發(fā)展。嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品以其體積小、成本低、使用靈活方便等優(yōu)點,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著市場上智能化樓宇的不斷升溫,門鈴系統(tǒng)已作為智能化辦公室和智能化小區(qū)的一個重要組成部分。本研究介紹的智能小區(qū)無線可視化門鈴系統(tǒng)正是在這樣的應(yīng)用前景下,基于802.11無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行設(shè)計的。如圖1所示,該系統(tǒng)采用低功耗、高性能的嵌入式IDT RC32434作為主控芯片,使用VW2010芯片進(jìn)行硬實時編解碼以提高編解碼效率,采用PHILIPS公司的BGW200無線芯片進(jìn)行音視頻碼流的轉(zhuǎn)發(fā)控制。整個系統(tǒng)由服務(wù)器端和客戶端兩部分組成,主要實現(xiàn)音頻視頻數(shù)據(jù)采集和高質(zhì)量編解碼以及無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。

(1)服務(wù)器端工作原理

      由CCD Sensor和音頻端口進(jìn)來的輸入信號,經(jīng)過視頻A/D和音頻A/D轉(zhuǎn)換后,進(jìn)行MPEG4視頻編碼和MPEG MP3音頻編碼。編碼后的視音頻碼流送到網(wǎng)絡(luò)復(fù)用模塊打包后,將壓縮編碼后的數(shù)據(jù)流經(jīng)過802.11x無線網(wǎng)絡(luò)送到客戶端。

(2)系統(tǒng)客戶端工作原理

      由無線網(wǎng)絡(luò)接收的音視頻碼流數(shù)據(jù),經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)解復(fù)用模塊解復(fù)用后,獲得的視頻碼流和音頻碼流分別送至視頻解碼模塊和音頻解碼模塊進(jìn)行MPEG4視頻解碼和MP3音頻解碼。解碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)過視頻模擬編碼、D/A和音頻D/A轉(zhuǎn)換后送到可視終端顯示。

2. 系統(tǒng)硬件組成

      系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要分四個部分:主控制系統(tǒng)、音視頻采集系統(tǒng)、多媒體編解碼系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2. 系統(tǒng)軟件設(shè)計

      本系統(tǒng)軟件設(shè)計按層次劃分主要分為三層：系統(tǒng)初始化引導(dǎo)和嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核移植、外設(shè)驅(qū)動程序編寫（包括USB攝像頭驅(qū)動、無線網(wǎng)絡(luò)模塊驅(qū)動等）、數(shù)據(jù)采集與無線傳輸。

(1) 系統(tǒng)引導(dǎo)、內(nèi)核移植和文件系統(tǒng)的建立

(2) USB攝像頭驅(qū)動

(3) 音視頻數(shù)據(jù)采集

(4) 音視頻壓縮編解碼

(5) 無線網(wǎng)絡(luò)模塊驅(qū)動

三 總結(jié)

      通過對樓宇自動化這門課的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)的了解了智能建筑的定義及組成，對樓宇自動化系統(tǒng)有了深入的理解，掌握了空調(diào)系統(tǒng)，給水﹑排水系統(tǒng)，消防系統(tǒng)的工作原理，加深了對自動化所學(xué)專業(yè)課程的認(rèn)識，為以后的發(fā)展打好了理論基礎(chǔ)。

      樓宇自動化的主導(dǎo)思想是用一個可以控制樓宇中各種設(shè)備正常運行的控制中心代替人工思考和操作，幫助人們實現(xiàn)自動監(jiān)視并控制機械設(shè)備；根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動調(diào)節(jié)各種設(shè)備；見識并及時處理各種意外突發(fā)事件；實現(xiàn)對大樓內(nèi)各種機械的統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)控制；能源管理及包括設(shè)備檔案在內(nèi)的設(shè)備管理。樓宇自動化控制系統(tǒng)采用基于現(xiàn)代控制理論的集散型計算機控制系統(tǒng)，就是我們常說的分布式控制系統(tǒng)（DCS）.把現(xiàn)場被控制量經(jīng)微型計算機控制裝置（DDC）采集到實時數(shù)據(jù)和控制任務(wù)與采集總線網(wǎng)的以太拓?fù)鋫鬏斁W(wǎng)絡(luò)以及核心設(shè)備——中央處理器有機地結(jié)合到了一起，使它們在一個整體層面上有條不紊地相互協(xié)作。樓宇自動化控技術(shù)在我國還處于一個快速發(fā)展的階段，隨著人們對于優(yōu)質(zhì)生活的不斷追求以及科學(xué)技術(shù)的不斷更新，一些更加先進(jìn)的自動化技術(shù)將被應(yīng)用到這一領(lǐng)域，隨著計算機技術(shù)﹑網(wǎng)絡(luò)技術(shù)﹑控制技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，智能化建筑的系統(tǒng)集成正在向網(wǎng)絡(luò)化﹑信息化邁進(jìn)，必將給人們的生活帶來安全的舒適和極大的方便。