无线巡更系统技术分析论文

[摘要]随着电气智能化技术的深化应用,很多电气设备或系统的控制,逐渐走向由专业的控制系统进行控制,并向电气设备系统开放其通信协议,达到系统间的互联和互通。本文基于此,对智能化电气自动控制技术进行了初步分析。今天小编为大家推荐《无线巡更系统技术分析论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

无线巡更系统技术分析论文 篇1：

华安泰AI智能分析在校园安全防护的应用

摘  要：视频AI行为分析预警系统是基于计算机视觉技术发展的新兴视频分析技术，其中AI行为分析是该系统的核心技术，通过AI神经网络深度学习算法将人体骨骼关键点进行深度解析，从而获得人体活动规则，实现系统对人体行为特征进行分析，识别，主动预警。视频AI行为分析技术将传统视频从“会看”“会听”升级到“会思考”，AI视频行为分析将逐渐代替人眼并具备远超于人眼分析能力的预警系统，往智能识别，主动预警，有效处置的方向发展。

关键词：AI;人工智能;校园安全;行为分析

0  引  言

事实上经过近30年的发展，国内传统视频监控设备趋于饱和，而视频监控的后处理技术的需求存在巨大市场空间[1]。作者于2003年—2008年在华为技术有限公司从事无线终端产品研发试制工作，进入华安泰智能科技有限公司一直负责产品研发工作，经过大量市场一线的调研和实地需求测试工作中瞄准视频分析处理技术这一方向[2]，基于本单位实际项目对AI智能分析应用进行论述。

1  視频分析技术发展三阶段

1.1  第一阶段：移动侦测技术

以移动侦测技术为视频分析关键技术，主要技术方案是通过视频画面中的码流变化程度来实现的[3]，还不具备真正的“行为”分析能力，人的移动和物体的移动、甚至风吹草动都会触发移动侦测报警，准确率不高，如图1所示。

1.2  第二阶段：图片识别的传统人工智能视频分析技术

2012年前后，随着人脸识别、人形识别、物体识别、视频结构化等图片识别的传统人工智能视频分析技术的兴起，基于视觉深度学习算法，对视频图像的结构化处理，解析出视频场景中的人形，再结合、目标检测、目标跟踪、移动侦测等技术，分析出视频中的异常，识别准确率相对提高[4]。这也是目前市场上主要的视频分析产品应用技术，如图2所示。

但随着大型安防项目的开展，动辄成百上千路的视频监控应用对传统人工智能视频分析技术带来了极大的挑战，识别效率、准确率跟不上，同时，由于过度依赖于视频分析，当视频场景中出现光线变化、风吹草动或非人体行为的变化，会频繁产生误报，反而加大监看工作人员工作量。

1.3  第三阶段：视频AI行为分析技术

近两年，基于AI神经网络深度学习算法的人体行为分析技术逐渐发展起来。AI人体行为分析技术是视频AI行为分析预警系统的核心技术，通过AI视觉算法深度解析人体骨骼关键点，将人体结构与周围环境进行区分，并学习人体的运动属性（求救、打架、跌倒、攀爬、瞌睡、闯入、离岗等），结合时间属性、人数、动作及区域等维度，将行为识别范畴扩展至安防领域所需要识别的人体异常行为，如聚集、独处、人员热力、滞留、徘徊、缺岗等，进行准确检测及高效预警，如图3所示，识别率高，误报率低，应用前景明朗。

2  AI行为分析预警系统在校园安全防护应用中的应用优势

AI行为分析预警系统在校园安全防护应用中的优势主要有：

（1）不依赖于视频场景，有效避免误报。AI行为分析预警系统采用人体独有的骨骼架构、骨骼运动模式检测方法，结合时间属性及统计技术，使AI行为分析预警系统在识别监控画面、排除干扰方面具有独特优势，对比传统的利用移动侦测技术、图像比对技术、区域划线技术等视频分析系统，AI行为分析预警系统准确率达到95%左右，可以有效避免误报，提高识别的准确率。校园安保人员配备数量有限，校园安保现状不容乐观[5]，较高的行为分析准确率能有效防范校园安全事故的发生，及时处置各种安全风险。同时，较低的误报率也能有效降低校园安保人员的工作强度，提高工作效率。

（2）GPU运算，识别效率高。AI行为分析预警系统基于GPU算力分析架构，图像处理能力、并发效率比CPU更高[6]，发生异常事件3秒内即完成检测及实时告警。国产化适配后的单台分析服务器性能最大可接入近1 000路视频图像进行同时分析，对比市场上分析16路、32路、64路CPU架构传统视频分析服务器，从应用性和经济性来讲，大大提高了系统的管理效率和经济效益。目前中小学视频监控点位主要部署在校园周界、室内外公共活动场所，楼顶、教室等区域，数量众多，传统的CPU分析方式效率低下，分析结果往往会存在5～10秒的延时，无法满足校园报警处理及时性要求。AI行为分析预警系统通过GPU方式进行分析，充分利用GPU的视频解码能力，大大提升了并发处理效率，有效确保各类报警在3秒内上报给校园安保人员，老师及领导、同时无惧多个视频点位同时触发报警。

（3）独立取流，同时分析多种行为。AI行为分析预警系统具备独立取流分析的功能，可以实现同时分析多种行为。该系统通过从摄像机或者视频平台取流分析，当同一路视频流（摄像机）出现多种异常行为时，客户端界面迅速弹出报警信息，以一分屏、四分屏、九分屏等形式播放告警位置的实时视频，同时进行语音播报提醒，可以有效避免漏报、报警延时等情况。而传统是行为分析系统每一种行为分析均需要拉取一遍视频流，给视频源增加负担的同时，也会消耗数倍的行为分析服务器硬件资源，增加建设成本，华安泰AI行为分析预警系统在实现多种行为分析功能的基础上，还能够大大减少服务器成本。

（4）后台操作简单。在实际应用方面，AI行为分析预警系统客户端后台操作简单，值班人员通过基本的计算机培训即可进行设置，无须专业技术人员进行部署。比如，添加摄像机，通过后台选择摄像机品牌、码流及事件设置等。区域的部署仅需选择对应有效区域进行区域调整，如图4事件区域设置所示，必要时添加无效区域，并设置触发时间及检测时间段。

（5）系统扩展性强。由于AI行为分析技术基于人体骨骼关键点算法及运动轨迹算法等行为识别算法开发，同时支持人脸识别算法、物体识别等模块，在行为识别的同时，实现人员人脸检测比对及不明物品检测、非法传递等分析预警。

（6）系统兼容性强。AI行为分析预警系统前端可兼容任何第三方品牌的摄像机接入系统进行分析，后端可直接对接任何品牌的安防平台或门户平台。完美兼容前后端，无须改变任何架构或者更换任何设备均可达到使用条件。校园安防建设情况不一，同一个校园的视频监控系统也存在不同厂家，不同类型的情况，只有完美兼容第三方品牌的摄像机，才能真正筑牢校园行为分析安全防范网。

（7）多系统联动功能。AI行为分析预警系统可以实现与第三方平台系统对接：消防系统、门禁系统、广播系统联动报警处置，并与安防综合管控平台、智慧信息巡更终端系统无缝对接。当摄像机检测到异常事件发生时，智慧信息巡更终端接收到前端摄像机报警同时显示详细信息，如：触发事件类型、时间、实时视频、报警源圈图（即：报警位置地图标注图），超过规定时间后逐级上报至分控中心安防综合管控平台客户端。如果分控中心客户端平台当在规定时间内未处理报警事件后，继而推送至指挥中心综合管控平台客户端，实现三层逐级报警与处警模式。

3  行为分析预警系统校园应用场景

近年来高校安全工作面临的风险和挑战日益凸显，各类新问题、新盲点层出不穷，扭转被动局面、增强安全工作主动性的必要手段就是提升校园安防智能化水平[7]，形成贯穿安全事件“事前—事中—事后”全生命周期体系，构建事前的全面预防、事中的快速响应和应急处置，以及事后的追溯总结等完整闭环，实现“大事不出、小事减少、管理有效、秩序良好”的平安校园目标。

随着全国智慧校园2.0要求，对校园内存在的安全行为预警、行为体征采集、异常点识别管理等应用为校园管理者提供有效管理手段，必将大大提高校园安全管理水平[8]。智慧校园的应用当中，AI智能分析预警系统实现了对校园周界、教学楼、宿舍楼、操场、食堂、公共活动区域、保安值班室等几乎全校园所有人员及异常物品的智能分析预警，如图5所示。

如在校园周界，部署入侵（闯入）、攀爬、双重警戒线等事件;在楼道走廊部署独处、徘徊、攀高等事件;在公共活动区域部署聚众、徘徊、打架、求救、倒地、逆行等事件;在考场部署物品传递等事件;在保安值班室、分控室、指挥中心等，可部署离岗、睡岗、缺岗事件等。

事前风险分析可对各类异常维度数据汇总、分析，有效展示出热点风险，如：高风险预警区域、高风险预警种类、高风险预警时段、整体预警趋势等，让管理者针对安全风险整改有的放矢。

事中预警提示可在事件发生时，采用多种方式进行预警提示，如：视频弹窗、语音提示、前端喊话提示等，让安保人员能够直接关注到预警情况，并进行及时的干预，如图6所示。

事后现场还原可在事件发生后，还原整个事件发生现场过程，如：现场抓图、事件发生时间点的前后15秒录像，如图7所示。

4  结  论

人工智能时代下的视频AI行为分析预警系统，从提高识别效率、降低误报率、解决大型安防项目需求出发，切入监控智能行为分析痛点，已进入到各行各业的安防应用清单中，尤其在校园生命安全防护领域发挥着不可估量的作用。通过视频行为分析、体态行为特征、运动和平时生理数据采集与学生心理评测数据结合，对学生身心健康进行长期跟踪，对异常行为及心理健康问题能及时预警和提前干预，帮助学生、家长和学校共同构建坚强的校园安全防护。

参考文献：

[1]王建中.浅析软件定义摄像机的应用与发展[J].中国安防，2020（8）：98-100.

[2]张文生.对人工智能现在和未来的思考[J].广西科学，2021，28（3）：209-214.

[3]曾令卉.智能视频监控系统中移动侦测算法的研究与实现[D].武汉：武汉邮电科学研究院，2012.

[4]周楠，陆卫忠，丁漪杰，等.基于深度学习的人体行为识别方法研究综述[J].工业控制计算机，2021，34（8）：116-117+119.

[5]何文，尹长源，刘海宏.湖南校园安全保卫工作现状研究[J].现代交际，2021（2）：44-47.

[6]何健，袁双，李芳，等.基于GPU+FPGA异构计算资源的目标信息智能處理技术[J].空天防御，2021，4（3）：10-16.

[7]张培荣.我国中小学校园安全问题研究[J].法制与社会，2019（25）：137-138.

[8]武永娇，黄宁.“教育信息化2.0”视域下智慧校园建设研究[J].数字技术与应用，2019，37（8）：51-52.

作者简介：岑兆祥（1979.10—）男，汉族，安徽滁州人，总经理兼研发中心总监，本科，主要研究方向：AI人工智能与物联网技术创新。

作者：岑兆祥 王意 杨理文 胡俊 王小满

无线巡更系统技术分析论文 篇2：

智能化电气自动控制系统的技术

[摘 要] 随着电气智能化技术的深化应用,很多电气设备或系统的控制,逐渐走向由专业的控制系统进行控制,并向电气设备系统开放其通信协议,达到系统间的互联和互通。本文基于此,对智能化电气自动控制技术进行了初步分析。

[关键词] 电气系统 自动控制 智能化 管理系统

随着信息技术的发展,如计算机技术、控制技术、数字技术、显示技术、网络技术以及现代通信技术的发展,使电气技术实现了飞跃性的发展。当前,我国与国际上进行广泛的技术交流,国际上许多先进的新产品、新技术不断进入中国电气市场,使电气行业迈出了新的一步。至今为止全国智能化系统示范工程相继建成,令世界瞩目。

一、电气设备控制技术

二十世纪80年代主要采用计算机集中控制的方式,由于可靠性较差,运行速度较慢,90年代以后已经很少采用,取而代之的是集散式控制方式。在90年代末,随着计算机技术、控制技术、网络与通信技术的发展和结合,电气设备控制技术得到了迅速发展,突出表现在:

1、现场总线的体系结构与参考模型、应用软件的开发平台与工具、现场总线的应用等各方面取得了很大的发展,现场总线技术在电气设备控制系统中得到了广泛的应用。

2、在对控制网络的组网技术、实时网络操作系统、可靠性技术等方面进行深入研究的前提下,出现了以太控制网络。

3、控制网络与信息网络的集成成为控制网络技术发展的一个热点,各种电气设备控制系统与信息网络的集成技术日益成熟。

4、各种控制网络的新技术在电气设备控制系统中得到应用。计算机领域的OPC技术、Web技术、TCP/IP已逐渐融合到电气设备控制系统中,大大推动了电气设备控制技术的发展。

电力设备的控制,从过去的单一继电控制走向了自动控制,除了各类元器件性能更好、体积小,使控制箱体体积减小外,更主要是由于采用了数字技术控制,使受控设备处于最佳控制状态,进一步达到了节能的效果。照明工程更是从过去的光源单一、光源和灯具效率低的状况中走向了更广阔的前景。目前在电气系统中所采用的光源,有多种品种可供选择,光源朝着发光效率高、光色好、显色指数高方向发展,灯具也在不断提高其效率和配光形式,以利于各种不同场合的应用。光源的附件,例如用于荧光灯的镇流器,从过去的普通电感式镇流器发展到节能型电感镇流器、电子镇流器,而且针对谐波分量的大小,生产出低谐波电子镇流器。众多的光源、附件和灯具,能满足设计人员的各种选择和设计,并充分满足各类场所对照明的要求。不管是室内的工作照明还是装饰照明,不管是道路和庭院的室外照明还是建筑物的泛光照明,无一不显示出电气技术的发展给照明带来的方便和好处。

二、智能化电气控制系统的技术分析

智能化电气设施自动控制与管理系统包括两项内容,其一是计算机管理软件,其二是电气智能控制装置,实现对居室温度、湿度进行自动调节;对排风进行控制。而计算机管理软件要对电气设施进行管理并提供若干服务程序。

1、电气智能控制器的功能分析

(1)电气智能控制器功能

通过对室内温度监测,得到实际温度与设定温度比较:当实际温度低于设定温度一定值时,在夏季关空调,在冬季开暖气;当实际温度高于设定温度一定值时,在夏季开空调,在冬季关暖气。温度控制达到智能标准:18～28℃。

通过对室内湿度监测,得到实际湿度与设定湿度比较:当实际温度高于设定温度一定值时,关加湿器;当实际湿度低于设定湿度一定值时,开加湿器。湿度控制达到智能定标准:30～70%。

对三表实行脉冲计数,并发送到上位机。

当门磁或红外报警时,在设防状态下,声光报警和自动拨号器启动,并有报警信号传到上位机。

玻璃破碎报警时,声光报警启动;在设防状态下,自动拨号器启动:有报警信号传到上位机。

紧急按钮报警时,自动拨号器启动,并有报警信号传到上位机。

排风扇按钮控制排风扇,排风扇运行一段时间自动关闭。

烟感探头报警时,煤气闭阀器关闭,声光报警和自动拨号器启动,并有报警信号传到上位,此外,通过判断烟感探头输入信号可识别探头是否有故障。

煤气泄漏报警时,排风扇启动,煤气闭阀器关闭,声光报警和自动拨号器启动,并有报警信号传到上位机。

探头复位输入控制火灾探头掉电复位及开启煤气闭阀器。

通过上位机运作,可以控制厨房设备按一定时序启动。

温度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。

湿度的设置可以通过上位机或者设定按钮实现。

(2)采用lonworks技术进行开发

开放性:网络协议开放,对用户平等;

通信媒介的多样性:可采用任何媒介进行通信,如双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外等,并且同一网络可以有多种通信媒介;

互操作性:其通信协议lontalk是符合iso定义的osi模型,任何制造商的产品都可以实现互操作性;

网络拓扑:有星型、总线型、环型以及自由型;

网络结构:主从式、对等式或客户/服务式结构;

通信的每帧有效字数可从0至228个字节;

通信速率可达1.25mb/s,此时有效距离为130m;78kb/s的双绞线,直线通信距离可达2700m;

其技术核心器件棗neuron芯片内部装有三个8位微处理器、34种i/o对象和定时器以及lontalk通信协议等。该芯片具有通信和控制功能。 采用了lonworks技术:lonworks技术作为先进的总线技术,会更有利于电气智能控制装置的推广。

模拟量的引入:从长远来看,将模拟量引入智能电气将是必然,该系统将模拟量引入,也体现装置的前瞻性。

软件编程语言采用neuron c语言,利用该语言事件驱动任务的特点,增强了装置的实时性。

该系统可灵活组态:如果用户不需要该模块中的模拟输入,我们就会在设计硬件电路时预留出端口,而不焊接模数转换模块,这样可为用户省下投资,也为其将来扩展做好准备;数字输入点被开关量或脉冲信号来触发,其可以配置成电表水表煤气表输入,可以配置成安防信号输入,也可以是二者结合;12路输出只是一个开关信号,也可根据实际情况进行灵活配置。

与目前系统集成商所提出智能电气系统方案相比,该系统将计算机引入电气智能控制系统来管理电气设施。

电气节能:智能电气在提供给人们安全、舒适的环境的同时,也应将节能的概念引入智能电气系统中。我们可以对卫生间排风采取实时控制,使其在满足室内排风要求的同时做到节省电能;通过对室内温度的设定,在不同季节内对空调或供暖设备进行控制,使其在一定的条件下工作,当达到预期要求时,立刻停止工作,进而达到节能的目的。

2、计算机管理系统分析

计算机管理系统是在delphi5.2平台上开发而成,其功能、设计特点如下:

(1)功能。该软件通过网卡直接对电气设施进行管理:三表计费、设备状态显示、电气设备时序控制、温湿度设定。

(2)特点。系统是软、硬件技术成功结合的典范:将计算机硬件、软件技术相结合,通过lon控制模块成功地实现了环境监测及设备控制。

3、安全防范技术

安全防范包括闭路电视控制、入侵报警、通道控制(门禁)、巡更、对讲、周界防越等子系统。安防系统从最初的各子系统相互独立,发展到如今的各子系统之间的联动,极大地提高了安全防范的严密性、可靠性和实时性,为人们的工作、学习和生活提供了安全保障。闭路电视控制子系统也从以往的模拟技术向数字化方向发展,整个安全防范系统也朝着系统规模化、数字化、综合化方向发展。

4、通信网络技术

智能电气系统中的通信网络包括计算机网络、双向有线电视传输网络和电话通信网络等,前两者作为智能电气系统宽带骨干网集中了几乎全部的信息应用和信息管理资源,连接了几乎全部的用户站点。在二十世纪90年代中期以前,各种类型的网络均有一定的市场和用户,但在90年代后期,以太网以其投资合理、布线灵活、性能优越、使用维护方便等优点,逐渐在各种网络通信技术中独占鳌头。

5、综合布线技术

综合布线是智能电气系统中数据、语音以及多媒体通信的基础平台,自该项技术进入我国市场以来,由于其优异的性能,给国内的智能电气系统市场带来了一种新理念、新技术,并立即在电气行业引起了巨大的反响,被各类智能电气系统所广泛采用。为了适应网络传输带宽和速率的发展,综合布线新产品相继问世,从最初的3类线、5类线到6类线,甚至出现了超前于标准的7类布线系统产品,以满足千兆网的需求。尤其是进入到90年代中期,综合布线技术在电气中的应用,弱电系统的设计内容从当初的几个系统逐渐扩展到十几个子系统。

三、智能化电气系统的发展

当前,经建设部科技发展促进中心评估,通过了一批在工程中已实际采用、具有国内领先水平的电气智能化技术的科技成果,他们主要采用了电气系统集成技术。在智能电气系统内的每个子系统,一般来说均由各自的网络连接起来,在各自的操作站下完成预期的工作,但尚未达到信息资源共享。为了达到管理的方便快捷,各子系统之间的信息资源共享,应进行系统集成。

在系统集成过程中,集成所选择的系统平台不同,网络结构不同,所集成的子系统范围不同,有不同的集成模式。随着计算机技术、网络技术、控制技术、显示技术的发展,使电气设备控制系统通过计算机网络与其它子系统相连,由此产生以电气设备控制系统为主的系统集成方式。它们利用开放的协议以达到各相关子系统之间的联动控制和信息共享,提高了管理效率,也提高了处理突发事件的能力,并达到了节能和节省人力的目的,这就是电气设备管理系统(BMS)。系统集成不是目的,而是提升电气使用功能和提高管理效率的技术手段,集成的内容不是多多益善,而应根据使用和管理的需要,在技术成熟、系统可靠、投资合理、管理高效等前提下,按需集成。

参 考 文 献

[1] 中国计划出版社编《注册建筑电气工程师必备规范汇编》中国计划出版社2003.6

[2] 中国建筑设计研究院机电院编《智能建筑电气技术(精选)》中国电力出版社 2005.5■

作者：李凤海

无线巡更系统技术分析论文 篇3：

智能建筑及其网络系统的功能和结构

一、引言

智能建筑（Intelligent Building，又称为智能大厦）的概念和实践开始于八十年代，当时的主要特征是，在建筑的弱电系统中引入数据通信的技术，建立可以向用户提供共享的数据通信的设施以及实现大楼设备自动控制和集成管理。智能建筑是建筑技术与信息技术相结合的产物，适应了社会信息化与经济国际化的需要，因此发展迅速。在信息化社会中，一个现代化大楼内，除了具有电话、传真、空调、消防与安全监控系统外，各种计算机网络、综合服务数字网等都是不可缺少的。只有具备了这些基础通信设施，新的信息技术，如电子数据交换、电子邮政、会议电视、视频点播、多媒体通信等才有可能进入大楼。互联网的发展正以人们所不曾预料的速度把人类带入信息时代，这正在深刻地改变着人们工作和生活的方式，也对智能建筑的系统结构产生了深刻的影响。信息产业界认为今后的五至十年互联网必将进入千家万户，实际上人们对信息的需求和互联网的成功正是智能建筑能不断发展的主要动力。在智能建筑系统中，信息是最重要的因素，而通信网络正是为建筑的各个部分传递信息的道路。随着分布式智能建筑控制系统技术的日益成熟和应用普及，在大楼设备自动化控制系统中控制将进一步分散，在网络中传递的将更多的是管理信息，系 统的集成则越显得重要。另一方面，目前由于人们信息需求的激增，以及计算机技术带来的多媒体终端等先进的终端技术，一个智能建筑的智能化瓶颈往往在于它的通信网络。可以说，通信网络技术水平的高低制约着智能建筑的智能程度。因此，智能建筑中的通信网络是保证智能建筑智能化的基础。

二、智能建筑实现的功能

从一开始，智能建筑就追求两大目标，这就是：①提供安全、舒适、快捷的优质服务功能；②建立先进与科学的综合管理机制从而达到节省能耗和降低人工成本的功效。第一目标是为建筑的使用者提供的，第二目标是建筑的管理者所需要的。要实现服务功能，可以通过以下各子系统的功能分别来实现：

⑴安全性方面：防盗报警系统；出入口控制系统；闭路电视监视系统；保安巡更管理系统；周界防卫系统；火灾报警系统；消防喷淋系统；应急广播系统；应急照明系统；应急呼叫系统。

⑵舒适性方面：暖风空调系统；供热系统；给排水系统；电力供应系统；灯光照明控制系统；卫星及电缆电视系统；背景音乐系统；多媒体音像系统；智能卡系统；停车场管理系统。

⑶便捷性方面：结构化布线系统；程控交换机系统；无线通信系统；办公自动化系统；电子转帐系统；物业管理系统；酒店管理系统；互联网通信系统。

实现第二个目标依靠两个方面，第一是通过各子系统在系统、功能、网络和软件界面的集成达到实现综合管理的支撑保证，第二是通过开发应用软件来实现综合管理和自动控制的目的。

三、 智能建筑的系统结构

在智能建筑的发展过程中，一般认为智能建筑的系统结构模式是三大系统的集成，这三个系统分别是楼宇管理自动化系统、办公自动化系统和通信网络系统，它们在综合布线系统基础之上，通过系统的、功能的、网络的和软件界面的集成，形成智能建筑物管理系统。

组成楼宇管理自动化系统的子系统为：安全防范系统；火灾报警与消防控制系统；广播系统；电力供应管理监视系统；环境控制与管理系统；照明控制与管理系统；交通运输系统；设备维修管理系统。

组成办公自动化系统的子系统为：共享信息库功能系统；办公与文件处理流程自动化管理系统；辅助决策系统；电子邮件系统；行业管理系统；物业管理系统；财务及电子转帐管理系统；机电设备维修管理系统；通信与网络线缆管理系统；广域网信息资源共享系统。

组成通信网络系统的子系统为：集成网络管理系统；程控用户交换机系统；无线通信系统；电话会议系统；电视会议系统；电视接收系统；无线寻呼及无线对讲系统；多媒体通信系统；Internet互联系统。

对于一个典型综合性办公大楼的智能化系统，可用代表智能主要成分的楼宇管理自动化系统(BA)、通信网络系统(COM)和办公自动化系统(OA)的三个功能圆相交耦合办法来描述系统集成，如图1所示。图中，

OA－常规办公自动化；

BA－常规楼宇设备自动化；

COM－大楼通信网络；

DOA－分布式网络办公自动化系统；

DBA－分布式楼宇自动化监控系统；

BOA－大楼物业办公自动化系统；

IBI－综合集成大楼智能化系统。

现在的这种三大系统集成体系结构是一个纵向的结构，在这种结构中，不论是设备的生产，还是系统的设计，其思维和行动的顺序都是先建立各个系统，再进行集成。随着计算机技术和互联网技术的发展，在楼宇设备管理系统中，技术朝着分布式智能控制和监视的方向发展。目前在楼宇自动控制系统中的各个相对独立的子系统，必将被一个统一的分布式智能控制系统所取代，而这个统一的分布式控制系统是建立在一个统一的通信网络的基础之上的。通信网络必然发展成为以TCP/IP协议体系的技术作为核心技术的统一网络。为此我们提出了智能建筑的分层体系结构，将智能建筑系统分成自下而上的五个层次结构，每一层由执行相同功能的实体构成，在同一层的实体称为对等实体，对等实体之间按照同层协议进行交流（通信）。每个层次接受下一层提供的服务，同时向上一层提供服务，层与层之间只通过有限的几个服务点（也就是接口）交流服务。自下而上，这五个层次分别是：智能建筑环境层，传输媒体层，通信网络层，自动控制层，管理应用层。图2示出了这五个层次的结构图。

智能建筑环境层的功能是提供支持建筑智能化工程而新增的建筑环境部分，传输媒体层的功能是为通信网络层提供比特流动的传输媒质，通信网络层的功能是为自动控制层实现其功能提供通信网络，自动控制层的功能是实现楼宇设备自动控制，办公设施自动控制和通信网络功能自动监控，管理应用层是直接面向用户的，提供用户体验和实现智能建筑功能的窗口和方法。智能建筑的分层体系结构从横向建立建筑智能化工程标准的体系结构，将系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成融合在体系结构之中。同时，标准的分层体系结构也可指引生产厂家发展标准化的相应产品，更好地实现智能建筑的标准化。

四、 智能建筑的通信网络系统的功能

总体上说，智能建筑的通信网络有两个功能，第一是支持各种形式的通信业务；第二是能够集成不同类型的办公自动化系统和楼宇管理自动化系统，形成统一的网络并进行统一的管理。

智能建筑中的通信业务目前主要有下列一些形式：1、电话；2、传真；3、电子邮件、语音邮件、电子信箱、语音信箱；4、可视电话；5、可视电话数据系统；6、会议电视；7、桌面会议系统；8、多媒体通信；9、公用数据库系统；10、资料查询与文档管理系统；11、学习培训系统；12、触摸屏咨询及大屏幕显示系统；13、人事、财务、情报、设备、资产等事务管理；14、访问Internet网络。

智能建筑通信网络的另一项功能是对控制的支持，这是以完成实时控制数据传递而实现建筑物设备控制自动化的网络，其特点是对时间有严格的要求，对控制有确定性和重复性，网络中数据资源共享

智能建筑通信网络的功能实现于分层体系结构的通信网络层的实体之中。通信网络层的实体为局域网，主干网，控制专用总线网和广域网连接网络等，其协议是这些网络互联的相关协议。这些功能的实现对通信网络的需求往往不同，已发展成熟的各种网络几乎都是针对特定的网络业务，而基于TCP/IP的开放的异构网络的互联的结构，使得在局域网内实现相当多的业务的综合传输交换成为可能。

五、 智能建筑的通信网络系统结构

智能建筑中的通信网络通常分为主干网、部门子网和控制网络。主干网是连接部门子网、数据传输速率较高的网络。部门子网是为完成各个部门特定目的而组建的局域网，它一般多种多样，控制网络是一种总线结构，与局域网可以互连。此外，通信网络还包括以电话通信为主的PBX网络。智能建筑的通信网络应能支持上述的通信业务和大楼管理自动化及办公自动化的要求，并且还要能够适应今后通信业务发展的需要。

通常情况下在智能建筑中作主干网的有以下一些网络技术：FDDI、100Base-T、千兆比特以太网、ATM等。

作为智能建筑中的部门子网，往往根据部门需求选择多种多样的网络。这可分为普通局域网、高速局域网和PBX网三种。在智能建筑中这三种子网往往共存。

控制网络目前是两种通信协议的总线结构共存，即RS485总线和LonTalk总线，其发展趋势是LonTalk总线。

现在，智能建筑中网络应用模式已经从传统的终端/主机, 客户/服务器应用模式逐渐向采用Internet技术、基于IP通信协议和基于Web的应用模式发展，也就是常说的Intranet发展。由于Intranet信息流是任意的和突发性的，而且由于子网之间通信的激增和多媒体应用，不仅需要大量的带宽，而且要求较小的时延。因此要进行网络集成，必须充分考虑通讯模式的改变对网络结构和网络管理提出了新的挑战。满足现在需要和将来发展的网络应该是安全的、可访问的、可管理的、动态的和可调整的网络，这样才能满足Intranet的所有要求。要满足这些要求，建立的网络应该解决网络向Intranet逐步发展的三个关键问题，以提供向Intranet进化的有效途径。这三个关键是：（1）管理网络增长，（2）扩展局域网性能，（3）优化广域网访问。解决局域网带宽的有效途径是全面采用交换技术。交换机一般分成用于主干的中心交换机和用于桌面的边缘交换机，对两者的要求不尽相同。中心交换机应提供无阻塞交换性能、高端口密度、高可靠性，以及高速子网间的路由、IP组播、基于策略的虚拟网、较强的流量控制和漫游分析端口功能。网络边缘交换机应具有较高的性能、较低的价格、高速下联接口、虚拟网支持和多媒体支持等。

主干网应采用ATM交换技术，这是因为在一些大的极端重要的网络结构中，单独的以太网已经不能满足服务质量(QoS)的需求，或不能满足在主干网之间可靠传输高带宽实时性应用的灵活性要求。ATM是面向连接的技术，它在每个连接的基础上提供真实的服务质量，允许话音、视频和数据的综合传输。因为它保证了必要的带宽和时延特性，同时保证每个呼叫不会受到主干网上其他呼叫的影响，这对于象视频会议和视频点播这类应用来说是非常重要的。另外，ATM同时提供极佳的带宽和距离上的可扩展性，在此基础上可以扩展物理网络。当前ATM 可以提供的速度从1.5 Mbps(T1) 到622 Mbps(STM-4) 和2.4 Gbps (STM-12)。如果使用单模光纤和大功率的远程激光，STM-4 ATM可以扩展到60公里，远远超过了任何以太网的速度，因此，它可以有效地支持建筑群范围的连接。同时，由于ATM在物理层使用同步光纤网/同步数字系列(SONET/SDH), 所以它可以在SONET/SDH环提供的服务上透明地扩展；又由于它天生具有连接 ATM 城域网和广域网的能力，所以它可延伸的距离实际上是无限的。

ATM技术的一个重要特性是ATM交换机通信的方式。它针对来自于ATM网络边缘非ATM用户设备的连接，使用用户网络界面(UNI)协议来动态地在主干网之间建立交换虚电路(SVC)。为了与另一个ATM交换机通信，ATM交换机依靠专用网络节点界面(PNNI)协议来确定传输路径和内部交换路由。PNNI在多个内部交换链路上能提供负载分担性能，这使得ATM具有了更强的可靠性。一个ATM交换机可以具有多个PNNI链路，所有这些链路可以同时处于活动状态。这使得管理者可以设计出高度灵活的网络拓扑结构，其中每一个ATM交换机可以连接到多个网络组成部分。由于所有的链路都是处于活动状态的，所以如果一条链路出现故障，PNNI可以自动地调节连接到其他的链路上，这样就确保了面向任务的数据和服务的可靠传输。PNNI除了可以为每个连接提供极佳的冗余性能外，还可以为每个连接选择最佳的路由来支持要求的服务质量(QoS)。当存在多个链路并能够支持新的连接时，网络负载就被分担，这样就充分利用了所有可用的带宽，保证了最大的吞吐量。ATM的另一个优点是它可以简化网络互连和网络管理。使得管理者可以简单地配置网络以取得高效的服务流。

部门网段可采用以太网技术，因为以太网相对简单且成本不高。并且以太网也在随着应用的发展而不断按比例发展。起初的以太网速度只有10Mbps，然后发展到100Mbps的快速以太网，现在已经有了1000Mbps的千兆以太网。之所以不将千兆以太网扩展到主干网中去是因为当前的网络核心需要的不仅仅是巨大的管道。千兆以太网缺乏ATM的灵活性并且它不支持负载分担。没有负载分担特性，当支持多个快速以太网输入时，即使是1000Mbps的骨干网也会被淹没。另外，千兆以太网也不能支持真实的、端到端服务质量。尽管采用服务等级流量优化技术，千兆以太网增加的成本和复杂性也不能提供ATM所保证的抖动和时延特性。相反，ATM却具有在端到端连接上保证完全的服务质量而不考虑协议层次的能力。

若干个大容量服务器（多媒体服务器）直接接入ATM网络，可满足多客户机与服务器的多媒体通信对网络带宽的要求。部门子网一般设计为交换模块式局域网, 最常用的是10Base-T，它不但是物理上的星型连接，而且使用非屏蔽双绞线作为传输媒质，这非常适合智能建筑综合布线的情况。对于多用户部门，可使用多交换模块组成多网段的部门子网。而对于有高速要求的部门来说，则可组建高速局域网，高速局域网为100Base-T。如果部门子网的高速用户数量不多，最好将高速宽带终端用户直接接入主干网，通过ATM网络的虚拟局域网功能，将一些高速宽带终端用户与一些部门子网组建成虚拟局域网。多功能电视会议中心主要包括数字化投影电视和音响系统及同声传译系统，在智能建筑的设计中，通过网络互连技术，将相应的语音和图像信息传送给相关的子网或公共网，实现信息共享，这样可使智能建筑具有更高的品质。楼宇管理自动化系统网络在逻辑上是独立的，中央监控系统监控和管理整个BAS，通过以太网接口，中央监控系统接入主干网络，可向有关终端传送监视和报警信息。通过主干网和远程接入服务器接入楼外通信系统。

六、结束语

随着通信和计算机技术的飞速发展，智能建筑的相关技术日趋成熟，目前智能建筑的建设正方兴未艾。在智能建筑的建设中，第一步是设计建设一个合理的能够满足大厦灵活组建通信网络要求的综合布线系统。其次，智能建筑中的通信网络是大厦智能化的基础，其主干网的设计须考虑其应可支持智能建筑中多种通信业务（多媒体业务）和异类部门子网及楼宇管理自动化专用控制网络的互连对主干网带宽的要求，因此，ATM是最佳的选择。楼宇管理自动化网络一般是专用网络，通过综合布线系统，可以灵活地组建物理上分散、逻辑上统一的楼宇管理自动化专用网络，其中央控制系统通过局域网交换机接入主干网，向相关的部门主机传送监视和报警信息。整个通信网络既是一个整体，又有各部分通信的灵活性和高效率。智能建筑技术是一个多门类的综合系统集成技术，所以，在建设智能建筑时，需要在大楼的设计阶段，就要融进通信网络的设计。

作者：惠晓实 刘贤德