Abstract:
This paper presents and analyses the ezIBS Intelligent Building Integration System in Tsinghua Low-energy Demonstration Building. Through the presentation of ezIBS’s performances and characteristics, the authors conclude that the ezIBS is a reliable AIF (Application Integration Framework) for an intelligent building integration. This paper also presents ezIBS’s application in demonstration building’s energy-saving research and daily use, and emphasizes on ezIBS’s energy-saving effect.
[关键词] 智能建筑 系统集成 超低能耗示范楼 建筑节能 ezONE ezIBS
Keywords:
Intelligent building, System integration, Tsinghua Low-energy Demonstration Building, Building energy-saving, ezONE, ezIBS
1 清华大学超低能耗示范楼概况
清华大学超低能耗示范楼是北京市科委科研项目，作为2008年奥运建筑的“前期示范工程”，旨在通过其体现奥运建筑的“高科技”、“绿色”、“人性化”。同时，超低能耗楼是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”的技术集成平台，用于展示和实验多种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品，并在此基础上陆续开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究，示范并推广系列的节能、生态、智能技术在公共建筑和住宅上的应用。项目包括建筑物理环境控制与设施研究（声、光、热、空气质量等）、建筑材料与构造（窗、遮阳、屋顶、建筑节点、钢结构等）、建筑环境控制系统的研究（高效能源系统、新的采暖通风和空调方式及设备开发等）、建筑智能化系统研究。超低能耗楼还将作为展示与宣传各种最新技术的舞台，为技术交流、产研挂钩、知识普及搭建桥梁；并成为清华大学与企业界合作开发、展示新产品的平台，以及向社会、大众宣传、展示建筑节能和可持续发展建筑概念、技术和产品的展台。
超低能耗示范楼座落于清华大学校园东区，总建筑面积约3000平方米，地下一层，地上四层，由办公室、开放式实验室或实验台及相关辅助用房组成。图一是清华大学超低能耗示范楼的示意图。
图1 清华大学超低能耗示范楼示意图
2 ezIBS智能建筑信息集成系统在超低能耗示范楼的应用
2.1 示范楼智能建筑信息集成系统的需求
示范楼内安装的设备来自多家厂商，每种设备都有各自的特点，即使只是为了有效的管理这些设备，智能建筑信息集成系统也是必需的，而且，也只有一个成熟的、设计良好的集成系统才能满足示范楼对自动化的下列需求：
能反映示范楼全局，能进行全局调控，以保证示范楼的正常运转
可方便的接入各种类型的设备，系统结构灵活可变，以进行节能设备试验
能准确可靠、长期稳定的记录所有设备的运行数据，以进行产品性能测试
运行策略和控制程序灵活可变，以进行系统运行模式研究和控制策略研究
数据公开，提供远程查询和异地操作，以建立公共的节能信息平台
2.2 技术先进的智能建筑信息集成系统ezIBS2.0
经过多方考察和实际测试，超低能耗示范楼最终选用了同方ezIBS 2.0智能建筑信息集成系统作为系统集成平台。同方ezIBS 2.0智能建筑信息集成系统是一个通用的IBMS服务平台，是构建在同方ezONE（易众）业务基础平台上的智能建筑行业的应用软件，它基于J2EE技术，提供了企业级的系统集成服务，包括各子系统的接入服务、数据存储服务、与应用软件进行数据交换的协议以及实现此协议的接口等，形成了一套基于这个平台的应用软件所使用的应用服务框架。其最终目标是对辖区内所有建筑设备进行全面有效的监控和管理，确保所有设备处于高效、节能、最佳运行状态，为用户提供一个安全、舒适、快捷的工作环境。图2是示范楼ezIBS 2.0集成系统的实际运行界面图。
图2示范楼ezIBS集成系统界面示意图
2.3 集成子系统概况
示范楼ezIBS集成系统目前主要包含6个弱电子系统，表1是示范楼ezIBS集成系统的子系统概况。
2.4 示范楼测控网的网络结构
示范楼内的测量网和控制网全部采用以太网和TCP/IP通讯技术，硬件结构由各种服务器、智能网关、智能传感器、智能执行器、各区域交换机组成，兼容性强、传输速度高、运行稳定可靠。图3展示了示范楼中测量、控制网的网络结构。
图3 示范楼测控网络结构示意图
2.5 集成系统实现的功能
ezIBS 2.0集成系统不但满足了示范楼的各项需求，还为用户提供了许多实用功能，示范楼ezIBS 2.0集成系统的主要功能和特点有：
2.5.1 统一的系统集成平台
ezIBS 2.0为用户提供一致的操作界面，并采用标准化的接口规范与各个子系统建立连接，采用统一的数据格式进行数据交换，能够迅速适应设备的变化，保证使用新设备的教学科研工作能够顺利开展。
2.5.2信息共享和远程管理
ezIBS 2.0全面采用Browser/Server结构，可以轻松实现各个子系统的信息共享，并支持远程访问和远程管理。
2.5.3 系统联动
示范楼内通过ezIBS 2.0系统整合在一起的各个独立子系统，形成了一个有机的整体，不仅实现了信息共享，也使各种跨系统联动的实现水到渠成。
2.5.4 故障和报警管理
ezIBS 2.0提供了完善的设备故障和报警管理功能，通过详细监测设备的运行状态进行故障诊断和事故报警，并在检测到故障或者报警后，使用包括显示报警提示、播放报警声音、发送电子邮件、发送手机短信等方式提醒管理人员注意。
2.5.5 设备资产管理
ezIBS 2.0的设备资产管理功能是示范楼在日常运行、维护和管理中的有力工具，它管理示范楼内1100余台设备和传感器的详细资料，如设备类型、技术参数、生产厂家、原理图、实物照片、当前运行状态等，并根据设备的运行状况随时更新。用户可以随时使用ezIBS 2.0系统查询相关设备的详细资料和当前运行状况，使示范楼的各项实验和检测工作都可以方便、安全的进行。
2.5.6 综合数据分析和决策辅助
稳定性是ezIBS 2.0的重要特点，ezIBS 2.0系统常年不间断的稳定运行为示范楼内的设备产生了一份详尽的运行状态记录，对运行状态记录的综合分析则是管理人员的有力工具。
3 ezIBS集成系统在超低能耗示范楼的节能应用
建筑运行效果是安装在建筑内的各个设备共同努力的结果，单个设备的调节和优化控制并不能保证整个建筑预期的运行目标。无论是为了保证设备的安全可靠运行，还是为了降低系统运行的能耗，通过ezIBS集成系统对示范楼内所有系统、设备进行全面的监控调节和运行管理都是一项有效手段。
3.1 跨系统联动
通过楼宇自控系统对冷热源等设备进行优化控制，是建筑节能的重要手段。集成系统存在的意义不在于超越楼宇自控系统提供更先进的节能运行策略，而在于它可以实现单个系统无法实现的、需要跨系统协作的节能控制策略。在示范楼内，楼宇自控系统、可根据照度自动调节的智能百叶窗系统、照明系统都是独立的系统，通过ezIBS集成系统的跨系统联动功能才能在这些系统间实现联动和协作，也才能实现根据室外环境照度等参数来调节百叶窗的角度、控制灯光的开启和亮度等策略。
3.2 时间排程
ezIBS集成系统提供的时间排程功能是对各种复杂的节能运行策略的有效补充，根据示范楼内人员的活动规律，管理员通过ezIBS集成系统设定了背景照明的定时关闭，每天下班1小时后自动关闭所有背景灯光以降低能耗。（示范楼照明系统采用背景照明与桌面台灯相结合，用户晚上使用桌面照明并根据需要自行调节亮度）
3.3 能耗统计分析
示范楼的科研人员在实际运行中测试各种新技术和新设备的实际节能效果时，通过ezIBS集成系统的能耗统计功能对同类设备进行实际能耗比较，可以找出节能效果较好的设备；通过将设备的实际能耗与其理论能耗进行对比，可以判断设备的运行管理是否需要优化；通过查询设备在某段时间的历史运行参数和控制参数，可以判断设备的控制逻辑是否合理。
4 集成系统在智能建筑中节能应用的展望
节能不仅仅是对能耗的控制，还要能提供一个高效的管理平台，不仅要提供节能的手段，更要提供精确的数据和科学的分析，以便更好的分配资源，提高管理水平，这又会反过来更好的加强对能耗的控制，平衡管理运行，构成良性的循环。而集成系统的发展目标正是要建立一个这样的管理平台。
目前通过优化设备控制方案来节能的理论基础还比较薄弱，这也是很多智能建筑节能效果不好的一个原因。而将智能建筑中的多个弱电系统集成在一起，通过各类设备的协调运行来节能的理论则更少。但是，随着现代控制理论在高层建筑建模及应用中的不断发展，智能建筑中的节能运行方案将会越来越多，也会越来越完善。同时也将会有更多的节能运行方案要求建筑物内的多个系统进行协作才能实现，那时集成系统将在智能建筑的管理和节能运行中扮演更为重要的角色。
5 总结
同方易众ezIBS 2.0智能建筑信息集成系统是同方股份有限公司凭借其在自动控制、通讯、信息、网络技术等领域的优势技术及经验，结合现代建筑工程技术，历时数年的艰苦开发和反复论证，最终开发完成并投入实用的。目前已经应用到了北京国家会计学院、南京奥体中心等数十个智能建筑工程中，已在工程实施中积累了50多个常见弱电系统的通讯接口，并逐渐增加和完善了大量的实用功能。
尽管通过集成系统实现节能的理论还有待完善，但ezIBS集成系统已经开始了在实际工程中分析和制定节能运行策略的探索。ezIBS集成系统在清华大学超低能耗示范楼中的成功应用，不仅为示范楼的示范、展示和科研工作贡献了一份力量，对示范楼的建筑节能研究起到了一定作用，同时也对ezIBS集成系统自身的发展起到了重要的促进作用。
参考文献
[1] 江亿等著，清华大学超低能耗示范楼，北京：暖通空调，2004
[2] 薛志峰等著，超低能耗建筑技术及应用，北京：中国建筑工业出版社，2005
[3] 徐兴声，智能大厦建筑的智能化与系统集成，北京：工程建设与设计，2000
[4] 江亿，我国建筑能耗状况及有效的节能途径，北京：暖通空调，2005
[5] 钱俊、夏远，智能建筑的节能问题及其对策研究，北京：智能建筑与城市信息，2006
