第12卷第6期土木建筑工程信息技朮Vol.12 No.62020年12月Dec.2020基于数字孪生的智慧建筑系统集成研究(清华大学信息国家研究中心，北京100084)【摘要】在总结分析智慧建筑系统集成技术与行业现状基础上，剖析目前智慧建筑系统集成尚存的雄点，提出基于数宇李生理论的工程全生命周期系统集成模式，即智慧建筑数宇李生系统集成法。给出了基于组态款件平台的数宇李生建筑集成系统开发实现方法，指出基于数宇李生建筑集成系统的一个突出趋势是共享化。设施、工具、信息、数据、服务等都可以通过共享平台实现共享和交换。建议城市信息模型(C)宜采用基于模型的复杂系统工程思雏，在数宇李生建筑互联互通基础上建立，这也是当前快速构建CM的一条可行路径。【关键词】智慧建筑集成系统：智慧建筑数宇李生系统集成法：数宇李生建筑：CM【中图分类号】TU17【文献标识码】A【文章编号】1674-7461(2020)06-0044-05【D01】10.16670/i.cmki.cnl1-5823/u.2020.06.08于弱电系统的集成，也就是BMS(Building Manage-1智慧建筑系统集成内涵与现状ment System)层次的系统集成。BMS系统集成的本“系统集成”英文是System Integration,简称Sl。质是实现各个集成子系统之间的信息交换、对各集系统集成作为一种新兴的服务方式，是近年来国际成子系统实行统一的监督管理及控制。信息服务业中发展势头最猛的一个行业。系统集智慧建筑系统集成最初的也是最基本的目的成的本质是最优化综合统筹设计。在T领域，所谓在于解决独立系统造成的“信息孤岛”现象。智能系统集成，是根据客户的具体业务需求，将硬件平建筑系统涵盖的内容相当广泛。据不完全统计，当台、网络设备、操作系统、工具软件以及按客户需求前智能建筑涉及到的不同子系统已达30多个，包括开发的应用软件，集成为功能和信息相互关联的T楼宇自控、安防系统、消防报警系统、门禁系统、公系统。在智能建筑领域，伴随着智慧城市的蓬勃发共广播等，而这些系统在智能化初期基本都是单独展“系统集成”正在逐渐成为智能化工程的“标配”建设，采取相对独立的技术路线、系统设备和控制和“刚需”，也正成为建筑科学领域研究和关注的软件。这样使软硬件之间、系统与系统之间、以及热点。系统运行与实际管理之间相互分割，造成资源浪我国国家标准《智能建筑设计标准》(GB/费，形成了一个个“信息孤岛”，难以适应客户综合T50314一2000)中规定：系统集成(S)是将智能建监控与集中管理的要求。于是，具有统一软件平台筑内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和的智能建筑集成化管理系统应运而生。系统集成功能上连接在一起，以实现信息综合、资源共享。的目标就是要把不同功能、不同技术、不同厂商、不一般认为，智能建筑的系统集成从概念上讲，有广同要求、不同操作平台，不同接口的不同设备和系义系统集成和狭义系统集成两种。广义系统集成统，用统一的系统平台连接起来，协同运转，最终实强调的是以建筑物为基础，结合水暖电以及运营和现一体化管理，从而提高整个建筑的智能化与信息服务等多方位的全面集成。狭义系统集成则仅限化水平。【作者简介】杜明芳1979-)，女，博士，副教授，研究员，主要研究方向：模式识别与智能控制、机器人、无人车、大数据、数字孪生、智慧城市、产业规划、数字经济。(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net基于数字李生的智慧建筑系统集成研究45口（如OP℃接口、Modbus协议）以平等方式集成到2智慧建筑系统集成难点分析及数字孪生中央数据库，管理层通过BMS系统的核心调度程序系统集成法的提出对各子系统实现统一监控、管理。这是目前公认的从智慧建筑集成化系统实际应用情况来看，目最先进的手段，比起前两种，其优势不言而喻。但前异构子系统间主要存在以下异构特征：它只强调了“通过开放的工业标准接口”集成，没有(1)硬件平台的异构。从大、中、小型计算机到涉及到如果有些设备或平台不支持某些工业标准工作站、个人计算机、工控机：从现场总线、工业控的情况一在工程实际中，这种情况经常会发生。制网、局域网到广域网。另外，这种只靠标准协议实现集成的做法有很大的局限性。很多时候子系统或中央监控平台并不能(2)操作系统的异构。有DOS、Windows3.1、提供标准协议接口，那么这种方案就彻底失效了。Window9.x、Windows NT、UNIX、OS/2、Linux等。以上经典系统集成方法各有优劣，仍在工程中(3)数据库管理系统的异构。有文件结构、Ac-广泛使用。但这些集成方法均不能解决建筑工业cess、dBase、FoxPro、Oracle、Sybase、DB2、nformix等。化和建筑大数据时代智慧建筑系统集成的新需求。(4)开发工具的异构。各个应用系统的开发工新的时期，智慧建筑系统集成的新需求集中体现具不同，可能会是汇编语言、Turbo C、Borland C、VC、在：能够实时可靠处理建筑大数据，能够满足建筑VB、PB、Delphi、Java等。工业化趋势，能够满足数据安全智享诉求，能够建“系统集成”，更确切地讲应该是数据的融合、立在科学模型基础之上。为此，提出基于数字李生网络的融合、架构的融合、知识的融合。目前智慧的智慧建筑系统集成方法，该方法可满足新时期的建筑系统集成的难点集中在以下几个方面：(1)管系统集成新需求，实现建筑工程全生命周期集成。理层与控制层的互联互通；(2)异构网络之间的融数字孪生综合图形图像学、系统工程、智能控合：(3)大数据背景下的实时集成与约简集成：(4)制、数据科学、地理信息系统等多学科的特点，面向可视化仿真模拟下的立体透明集成。实际应用系统的数字化工程需求，提供以数据线索目前智慧建筑系统集成的儿种主要方式及其关联、以多模型仿真的综合集成方法。数字孪生系特点如下：统集成法适合各种大小的系统，在智能建筑系统(1)以硬接点方式进行系统集成中，从单个建筑构件、单个设备到大型建筑智能化也称为以干接点方式进行系统集成。即通过工程，都可以采用多粒度数字孪生集成思路进行不增加一个设备子系统的输入/输出接点或传感器，同层级上的集成，然后再进行纵向集成，最终实现接人另一个设备子系统的输人/输出接点进行集成。纵横交织的透明化互联互通。(2)以楼宇自控系统BAS为中央平台进行系统数据的流动是一个建筑智能化系统的生命源集成泉。在一个现代化的建筑物中必须对各个方面的即楼宇自控系统通过计算机网络联接其他子数据进行交换和处理。这些数据包括：报警信息、系统，楼宇自控系统可以监测、控制和管理其它集控制信息、监测信息、设定值更改信息、手动控制信成子系统。这就相当于将楼宇自控系统与BMS集号、日程改变信息、系统维护信息、事件报告信息、成系统合二为一。优点是可充分利用BAS平台所质量控制信息、能源管理和企业调度信息等。对这提供的强大的网关转换功能，将各子系统连通：缺些数据的访问应该简单、快速和方便，因此必须实点是一旦楼宇自控系统发生故障出现停机BMS集现数据集成以降低通信的成本。建筑物的用户对成系统也就会瘫痪，失去对其余各子系统监控和管系统会有不同的要求，不同的用户可以根据自己的理的能力。需要，在系统中、在家里、甚至在旅途中都能通过不(3)基于子系统并行和OP心℃方式进行系统集成同的途径访问这些数据。因此建筑物的各个子系这是在总结以上经验的基础上提出的，其核心统必须能集成运行、简化操作、降低成本。为了满思想是：将整个大系统分成管理层和控制层两个网足这些要求，集成化的系统必须建立在一种先进且络层次，中央数据库位于管理层，各子系统位于控开放的技术平台上，不受当前或近期技术水平的限制层，各子系统的实时数据通过开放的工业标准接制。既要采用当前最新的技术，又要考虑到未来的(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net