ezIBS智能建筑信息集成系统在清华大学超低能耗示范楼的节能应用

1 示范楼对于信息集成系统的要求
　　示范楼汇集了当今世界范围内建筑节能的最新产品、设备和相关技术，使用了50多种新技术、新产品，如智能围护结构、楼宇式热电冷联供系统、溶液除湿新风处理系统、智能控制网系统等。示范楼综合了示范、展示、实验功能，是一个以真实建筑为基础的实验台，为了满足教学科研的要求，示范楼内安装了上千个各类智能传感器、智能执行器、控制网服务器、网关等设备。
　　示范楼由于拥有先进的节能设计理念，采用了大量的新的技术和新的设备，使得节能效果显著。超低能耗示范楼建筑围护结构导致负荷仅为常规建筑物的１０％，冬季可基本实现零采暖能耗。考虑办公设备、照明等系统在内，建筑物全年电耗仅是北京市同类建筑物的３０％。
　　如果把照明、办公设备、空调通风系统通通考虑上,示范楼单位面积全年总电耗约为每平方米40千瓦, 北京市高档办公建筑则为每平方米100千瓦至300千瓦。
　　实现这样好的节能效果，必须拥有一个强大的测控系统和集成平台，能够为实现这些新技术提供综合的数据信息和进行详细的多角度分析，从而实现节能所需要的控制和操作。
　　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 系统集成的难点
　　集成系统平台建立起来以后，运行策略的设定和统计分析算法的优化是系统集成中难度最大的工作。每个建筑的情况都不相同，集成系统的各种运行策略绝不可以在不同工程之间照搬。只能在具体分析了建筑的实际情况之后，在集成系统的实际运行过程中不断分析系统的运行状态，总结运行策略和分析算法的优缺点并不断改进，才能逐渐形成适合自身的一套管理方案，也只有这样才能充分发挥出集成系统的作用。
　　所以，系统集成商的任务不仅仅是为用户建立一套运行稳定可靠的集成系统平台，还要协助用户分析他们的需求、建筑的特点，并以其在智能大厦工程实施和维护工作中积累的深厚经验为基础，为用户提供咨询和系统优化服务，在较长时间的运行过程中帮助用户建立起一套方便的、高效的、节能的运行管理方案。
超低能耗示范楼集成系统的主要难点有：
大量新技术、新设备和实验系统的应用
多种技术的综合应用
节能方案的应用分析和优化
时间排程与外部环境的实时协调

3 系统集成的实施与功能
3.1 集成子系统概况
　　 示范楼ezIBS集成系统主要包含了以下弱电系统：楼宇自控系统、安防监控系统、消防系统、照明灯控系统、智能百叶窗控制系统、智能测控系统。表一是示范楼ezIBS集成系统的子系统概况。

3.2 全IP结构测控网和集成系统网络
　　示范楼内的测量网和控制网全部采用以太网和TCP/UDP/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。图三展示了示范楼中测量网、控制网的网络结构。

　　示范楼集成系统工程的实施比较顺利，一方面各子系统的资料比较齐全，包括设备参数表、建筑平面图、通信协议等资料能够很快交到实施人员手中；另一方面ezIBS 2.0集成系统支持OPC DA 2.0规范、兼容数字视频系统等特性使工程实施中的二次开发量较小，同时ezIBS 2.0系统提供的ezHMI SVG组态工具使集成系统工程的参数定义和界面制作也十分方便和快捷，保证了集成系统工程能在较短的时间内顺利完成。

3.3 集成所实现的功能概要
　　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：

• 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。
• 信息共享、远程访问和远程管理
  　　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控制。
  　　试想，某个远在异国的大学希望能够参观示范楼的某些新设备或借用示范楼的某台设备进行实验，他们不一定非要到现场才能进行这些工作。只需示范楼的管理人员为其分配集成系统内相应的访问或控制权限，他们登录到示范楼的ezIBS 2.0集成系统网站就能看到相关设备的各种参数和运行状态，而实验则可以通过远程控制来进行。
  　　特别是示范楼集成系统包含了视频监控，通过基于MPEG4的视频压缩技术，远程用户可以通过安装在设备附近的摄像头的实时视频图像来观察设备的实际运行情况。
• 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。
  　　示范楼的专职管理人员少，设备复杂、数量多，ezIBS 2.0系统内设计合理的系统联动减少了管理人员的工作量，提高了管理工作的效率和水平。
• 节能管理和时间排程
  　　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、实现系统的预期运行目标，还是为了降低系统运行的能耗，通过ezIBS 2.0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必需的。
  　　ezIBS 2.0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 2.0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）
• 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。
  　　在示范楼的ezIBS 2.0系统中，为每个子系统都设定了故障和报警策略，并使用电子邮件和手机短信提示，管理人员可以在发生故障或报警后很快收到提示。
• 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。
• 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。
  　　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 2.0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。