一 樓宇自動化與智能建筑的起源與發展

      樓宇自動化系統（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實現建筑物（群）內設備與建筑環境的全面監控與管理，為建筑的使用者營造一個舒適、安全、經濟、高效、便捷的工作生活環境，并通過優化設備運行與管理，降低運營費用。樓宇自動化系統涉及建筑的電力、照明、空調、通風、給排水、防災、安全防范、車庫管理等設備與系統，是智能建筑中涉及面最廣、設計任務和工程施工量最大的子系統，它的設計水平和工程建設質量對智能建筑功能的實現有直接的影響。

      早期的樓宇自動化系統通常只有樓宇設備自控系統。隨著計算機技術、數字通信技術、控制技術以及微電子技術的發展，其他樓宇設備的自動控制系統也逐漸地被集成到樓宇自動化系統中，如火災自動報警與消防滅火設備自動控制系統、智能卡設備自控系統等。現代智能建筑的樓宇自動化系統是一個高度集成、和諧互動、具有統一操作接口和界面的“高智商”的自動化系統。

　　信息技術的飛速發展使樓宇自動化系統發生了本質的變化。在以往的智能建筑中，樓宇自動化系統通常與IT系統是分離的。隨著企業級管理日益流行，開放系統技術以及Internet技術的發展，單純的物業管理必將會納入企業管理之中；專有通信協議的自動化系統將被開放通信協議的自動化系統所取代，并在整個樓宇自動化系統內實現完全互操作，Internet將會成為管理系統的基礎設施之上，形成網絡化的樓宇系統，真正成為企業級信息系統的一個子系統。網絡化樓宇系統使樓宇自動化系統不僅具有統一的操作界面，而且使包含物業管理在內的企業管理更加高效。

　　隨著社會與科技的進步與發展，只有樓宇自動化系統所提供的建筑環境已無法適應信息技術的飛速發展和滿足人們對建筑環境信息化、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“智能建筑”一詞，標志著“智能建筑”概念的形成。該大樓以當時最先進的技術來控制空調設備、照明設備、防災和防盜系統、垂直交通運輸（電梯設備）、通信和辦公自動化等，除可實現舒適、安全的辦公環境外，還具有高效、經濟的優點。大樓的用戶可以獲得語音、文字、數據等各類信息服務，而大樓內的空調、供水、防火防盜、供配電等系統均為計算機控制，實現了自動化綜合管理，為用戶提供了舒適、方便和安全的建筑環境，引起全世界的關注。

　　隨后，智能建筑及其“建筑智能化系統”蓬勃發展，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、香港等國家和地區的智能建筑也迅速發展。據有關統計，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80年代末期才有較大的發展，但其迅猛的發展勢頭令世人矚目。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水平的智能建筑，如北京的發展大廈、上海的金茂大廈、深圳天安數碼城等。當前國內的智能建筑開始轉向大型公共建筑，例如會展中心、圖書館、體育場館,乃至城市信息化小區。

      據國外媒體預測，近期在中國興建的大型建筑將占全球的一半，21世紀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

      在我國，智能化小區越來越多，現代住宅小區智能化是以高科技為基礎，運用先進的儀器設備和管理手段，利用計算機及相關的最新技術，在傳統的建筑結構上采用現代化的計算機技術、傳感技術、傳輸技術、網絡技術、自動控制技術等各種先進技術來提高效率、降低損耗、節約成本。不斷提高住宅小區物業管理、安全防范及信息服務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。

　　智能小區必備三道安全防范網：

　　第一道防線電視監控系統：封閉的住宅小區四周圍墻、柵欄上，設置了先進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，監控中心的小區電子地圖便可迅速顯示發案部位，并發出聲光報警，提醒值班人員及時處警。值班人員根據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；在住宅小區的大門和停車場（庫）出入口、電梯轎廂及小區內主要通道，安裝了電視監控系統，并實行２４小時的監視及錄像，監控中心的人員通過電視畫面可以隨時調看各通道的情況，一旦有案情，就可為警方提供有價值的圖像證據資料。

　　第二道防線電子巡更系統：在整個小區的房前屋后、綠化地帶、走道等處都合理、科學地設置了電子巡更系統的記錄裝置。記錄裝置能詳細、準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"地監督每一位巡邏人員按預定的巡邏線路和時間間隔完成巡邏任務，有效保證了巡邏人員在規定的時間內到達小區任何位置的報警點。

　　第三道防線樓宇對講系統：在小區的出入口、住宅樓棟口、每個樓宇入口鐵門處裝有訪客對講系統，當來訪者來到小區的出入口，由物業保安人員呼叫被訪用戶，確認有人在家并由住戶確認訪客者身份后，訪客者方能進入小區。進入小區后，訪客者在樓棟口按被訪者的戶室號后，通過與主人對講認可，主人通過遙控方式開啟底層電控防盜門，讓來訪者進入。該對講裝置還與小區監控中心聯網，隨時可與其取得聯系

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

1. 系統整體結構設計與工作原理

      目前樓宇門禁裝置大多為一個簡單的可控電子開關,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、有線網絡布線繁瑣、智能化程度不夠高的缺點。隨著視頻編、解碼技術和無線傳輸技術的快速發展,智能化樓宇系統也得到了快速的發展。嵌入式無線網絡產品以其體積小、成本低、使用靈活方便等優點,得到了越來越廣泛的應用。隨著市場上智能化樓宇的不斷升溫,門鈴系統已作為智能化辦公室和智能化小區的一個重要組成部分。本研究介紹的智能小區無線可視化門鈴系統正是在這樣的應用前景下,基于802.11無線網絡協議進行設計的。如圖1所示,該系統采用低功耗、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無線芯片進行音視頻碼流的轉發控制。整個系統由服務器端和客戶端兩部分組成,主要實現音頻視頻數據采集和高質量編解碼以及無線網絡傳輸功能。

(1)服務器端工作原理

      由CCD Sensor和音頻端口進來的輸入信號,經過視頻A/D和音頻A/D轉換后,進行MPEG4視頻編碼和MPEG MP3音頻編碼。編碼后的視音頻碼流送到網絡復用模塊打包后,將壓縮編碼后的數據流經過802.11x無線網絡送到客戶端。

(2)系統客戶端工作原理

      由無線網絡接收的音視頻碼流數據,經過網絡解復用模塊解復用后,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行MPEG4視頻解碼和MP3音頻解碼。解碼后的數據經過視頻模擬編碼、D/A和音頻D/A轉換后送到可視終端顯示。

2. 系統硬件組成

      系統的硬件設計主要分四個部分:主控制系統、音視頻采集系統、多媒體編解碼系統、無線網絡系統。

2. 系統軟件設計

      本系統軟件設計按層次劃分主要分為三層：系統初始化引導和嵌入式系統內核移植、外設驅動程序編寫（包括USB攝像頭驅動、無線網絡模塊驅動等）、數據采集與無線傳輸。

(1) 系統引導、內核移植和文件系統的建立

(2) USB攝像頭驅動

(3) 音視頻數據采集

(4) 音視頻壓縮編解碼

(5) 無線網絡模塊驅動

三 總結

      通過對樓宇自動化這門課的學習，系統的了解了智能建筑的定義及組成，對樓宇自動化系統有了深入的理解，掌握了空調系統，給水﹑排水系統，消防系統的工作原理，加深了對自動化所學專業課程的認識，為以后的發展打好了理論基礎。

      樓宇自動化的主導思想是用一個可以控制樓宇中各種設備正常運行的控制中心代替人工思考和操作，幫助人們實現自動監視并控制機械設備；根據外界條件、環境因素、負載變化情況自動調節各種設備；見識并及時處理各種意外突發事件；實現對大樓內各種機械的統一管理、協調控制；能源管理及包括設備檔案在內的設備管理。樓宇自動化控制系統采用基于現代控制理論的集散型計算機控制系統，就是我們常說的分布式控制系統（DCS）.把現場被控制量經微型計算機控制裝置（DDC）采集到實時數據和控制任務與采集總線網的以太拓撲傳輸網絡以及核心設備——中央處理器有機地結合到了一起，使它們在一個整體層面上有條不紊地相互協作。樓宇自動化控技術在我國還處于一個快速發展的階段，隨著人們對于優質生活的不斷追求以及科學技術的不斷更新，一些更加先進的自動化技術將被應用到這一領域，隨著計算機技術﹑網絡技術﹑控制技術和通信技術的發展，智能化建筑的系統集成正在向網絡化﹑信息化邁進，必將給人們的生活帶來安全的舒適和極大的方便。