江森楼宇自控系统结构介绍
江森-空调自控系统
目录第一章系统说明 (2)第二章系统概述 (3)第三章系统特点 (4)第四章设计依据 (7)第五章楼宇自控系统结构 (13)第六章楼宇自控系统DDC配置 (23)第七章记录及摘要 (27)1第一章系统说明根据桂林农行的设计要求作工程设计,参照所提供之技术说明,并以品质标准进行空调自控系统设计。
选用江森公司的空调自控系统,控制范围包括以下部分:－空调系统－新风系统－冷冻站系统系统摘要一个高素质的空调自控系统是不可缺少的,所以本公司选用Johnson Controls 之空调自控系统, 空调自控系统包括网络控制器(NCU)及台数字控制器(DDC),分别分布在总控中心，现场等地方。
1台中央操作站将采用美国微软公司的视窗NT或视窗95（作业系统为运行环境，Metasys亦以开放式设计，能以不同之技术结合，如DDE，COM/DCOM，TCP/IP，ODBC，OPC，ACTIVETIVEX，BACNET等。
Metasys之LAN网络采用符合工业标准的ARCNET或Ethernet,使网络之应用更广泛，其灵活性及容错性是用户完全可以信任的，所有网络控制器(NCU)与数字控制器均是独立工作及配备电2池.所有资料\数据及程序均不会消除.本系统的好处及特点将会在下一章节详细说明.系统的优点第二章系统概述空调自控系统)的任务是创造安全、舒适与便利的工作环境，尽量减少能源消耗，提高经济效益，以获得强劲的市场竞争力。
美国江森自控公司的Metasys中央监控系统，是一个完美的建管系统。
她利用了90年代所有可以运用的先进科技技术，将每一个不同层面的装置设施结合起来，并发挥其最大的效力。
Metasys再次赋予建管系统以新的生命。
从网络设计方面，它可以透过结构化布线系统的方便，能与任何一个共用布线系统的设备联上而无须增加任何辅件，使其与其他系统的结合功能更为方便.从网络设计方面,它也能以Arcnet或Ethernet等不同形式.软件方面,METASYS也大大的开放了结合的条件,如其具有DDE功能的软件,可以跟其它软件交换资料.而其开放式平台设计跟Windows, UNIX, LonWorks及Bacnet等标准配合，使软件编写时有所依据．3第三章系统特点最先进的技术Metasys系统采用最先进的技术实现受控设备完全自动化控制，其中WIN98/NT、COM/DCOM、TCP/IP、ODBC、OPC、ActiveX、Bacnet、Lonmark等技术已经成功与BAS系统相结合，安装运行已有一万多套，并且又有Johnson Controls 百年的控制经验为强大的后盾，使得Johnson Controls提供的楼宇自控系统是其它厂家无法比拟的。
江森自控及楼控业务介绍-20110915
Johnson Controls
33
NAE网络控制引擎特点
Johnson Controls
34
NAE网络控制引擎特点
Johnson Controls
35
NCE网络控制引擎特点
NCE 25
� 与NAE35/45类似的硬件结构 � 基于Web结构，内置用户界面，可通过
IE直接多用户访问。（最多2用户） � 内置一个33点I/O现场控制器（BACnet
� 全球最大的暖通空调及冷冻设备 （HVAC&R） 服务供应商
� 全球最大的5家火灾报警系统提供商之一 � 全球最大的10家消防和安全系统经营企业之
一 � 拥有世界上最大的设施性能数据库 � 管理着超过12亿平方米的建筑设施 � 拥有超过120年的建筑设施系统经验 � 拥有40年的设备管理经验
Johnson Controls
Johnsቤተ መጻሕፍቲ ባይዱn Controls
22
BAS的节能控制效果
�对冷冻泵循环系统、冷却泵循环系统、冷却塔风机系统等设备实施 变频控制后的基本节能效果为35%～55%
�BAS可以大大提高温湿度控制精度。一般来说，运用 BAS监控与常规 空调控制相比，在提高控制精度方面，可以节省 20％左右的冷量
�变风量空调控制可减少空调负荷15%～30%，针对工作时间和非工作 时间，以及环境中人员热源的多少，自动调整控制的设定值，实现 最佳节能控制
FEC控制 器
Johnson Controls
IOM扩展模块
VMA一体化控制器 FCU联网温控器
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FEC现场控制器简介
FEC硬件及特点
�BACnet MS/TP现场控制器 �包含FEC控制器、IOM扩展模块 �部分型号提供本地LCD显示及监控 �现场接线方便 �状态指示灯（电源、故障、SA、FC、EOL） �通用输入输出点 �蓝牙无线调试功能 �可选的无线通讯组件
江森楼宇自控系统简介剖析课件
施耐德楼宇自控系 统
施耐德电气是全球能效管理领 域的领导者，其楼宇自控系统 以高效、可靠、灵活著称，为 各类建筑提供智能、节能的解 决方案。
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《楼宇自控系统在智能建 筑中的应用与发展》
该论文详细阐述了楼宇自控系统在智能建筑 中的应用场景、优势以及发展趋势，对于了 解该领域的技术发展具有很高的参考价值。
江森楼宇自控系统硬件设备
传感器
温度传感器
实时监测和调节楼宇内的温度，确保舒适的 室内环境。
光照传感器
测量室内光照强度，配合窗帘或百叶窗自动 调节阳光摄入量。
湿度传感器
监测室内湿度，防止过湿或过于干燥的空气 对居住者造成不适。
空气质量传感器
监测室内空气质量，及时发现并处理异味、 烟雾等不良气体。
控制器
特点
江森楼宇自控系统具有高度集成性、灵活性、可靠性以及可扩展性，能够实现楼宇设备的远程监控、数据采集、 设备联动以及节能控制等功能。
系统组成与架构
系统组成
江森楼宇自控系统主要由传感器、执行器、控制器、通讯网络等组成，实现对 楼宇设备的实时监控与控制。
系统架构
江森楼宇自控系统采用分布式架构，按功能分为中央管理层、网络通信层和设 备控制层。中央管理层负责全局监控，网络通信层负责数据传输，设备控制层 负责设备控制。
江森楼宇自控系统的发展历程
初始阶段
早期的江森楼宇自控系统主要关注设备的独立控制，尚未形成完整 的体系。
发展阶段
随着技术的发展，江森楼宇自控系统逐步实现了设备的集中监控和 远程管理。
成熟阶段
目前，江森楼宇自控系统已经发展成为集成了设备管理、远程监控、 数据分析、节能控制等多种功能的综合性管理系统。
江森智能楼宇控制器的系统组成
江森智能楼宇控制器的系统组成目前，在我国的智能楼宇系统中，江森作为世界三大品牌之一，具有一定的市场。
METASYS系统主要是由操作站)、网络控制器、直接数字控制器等构成。
操作站网络控制器最常用的连接方式是N1通信网络，N2通信总线作为现场存取网络，负责连接直接数字控制器及接口模块至网络控制器。
(1)中央操作站中央操作站是一台标准的个人电脑，系统是一个集散监控系统。
它采用直接数字式控制方式，操作系统为Windows运行环境。
允许WindOWS支持的其他软件同时运行，并可同它们开展动态的数据交换(DDE)o系统的界面操作全部视窗化，其网络图犹如一张联络图，可清晰地显示所有监控设备及其相互关系。
任何一个操作站均可存取整个网络的所有信息且各操作站可同时工作。
METASYS系统的软件采用江森公司开发的“图形化编程语言"(GP1)和M5集成工作站软件，在编辑程序时，利用组态构造对系统开展画面编辑、动画设计、数据连接、构件的属性定义等。
对智能建筑中的诸如空调系统、给排水系统、供电系统、照明系统、电梯系统等开展状态的监控。
(2)网络控制器METASYS系统的网络控制器采用的是NCU控制器。
它是一种高性能的现场盘，由一系列电子智能化模块组成，可实现复杂、高性能的程序控制并可协调通信网络中各种独立的直接数字控制器。
还可以为直接数字控制器提供报警监视和综合控制功能。
NCU上备有多种简单、通用的系统接口，第一个接口是标准的RS-232连接件，可连接手提电脑或输出打印机。
第二个接口是网络端口，可存取网络中所有信息。
第三个接口是调制解调器，用于远程监视或打印。
NCU网络控制器是连接操作站和现场控制器的枢纽，在系统组网中是必不可少的网络单元。
(3)直接数字控制器直接数字控制器作为现场控制分站，具有可编程功能,可不经中央处理机独立监控有关设备。
并且可以就地显示所监视的温度、湿度、压力和压差等参数。
直接数字控制器内部配有电池，能为存储器提供72小时的保护，当主机发生故障时，各分站直接数字控制器也可以独立工作。
江森楼宇自控系统结构介绍
北京东方广场
Shanghai Mori Building 上海环球金融中心
深圳华为科研中心
10
LOGO的变更
↗
11
楼宇自控的目标
• 实现楼宇内各机电设备的自动控制 • 降低大厦的运营成本、能源成本 • 延长机电设备的使用寿命，提高大楼安全性
12
楼宇自控的组成
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成
29
系统网络
30
楼宇自控的组成
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成
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软件平台
• • • • • • •
完成与现场网络的通讯，收集所有的现场数据 在网络上发布动态图形和易于使用的人机界面 管理并发送各种报警、告警信息至打印机或eMail 转化现场数据容易理解的曲线或分析图等 记录历史数据，协助用户维护设备 提供能源管理手段 与其他系统共享数据
数字输入 隔离电路 CPU 处 理器 模拟输入 A/D转换 A/D转换 模拟输出 隔离电路 数字输出
传感器
物理量变化
执行机构
17
独立控制
温度回路
温度设定值
控制算法
服务区域 实际温度
室内或风道 温度传感器
水阀开度
送风温度
18
独立控制
湿度回路
湿度设定值
控制算法
服务区域 实际湿度
室内或风道 湿度变送器
压力 — 开关通用控制器 /传感器；空气 — /制冷站 液体； / HVAC
空气处理机 冷水机组
阀门 — 球阀通讯总线 /柱塞阀/蝶阀；黄铜 /青铜/铸铁 / — N2 / LonWorks / BACnet 不锈钢；两通/三通； 驱动器 — 水阀/风阀；开关/调节；
江森楼宇自控系统培训资料
他發明的室內恒溫器誕生了一個新行业。
第一台电动房间恒温器获得专利，由此开创了建筑 控制行业，也催生了一家新公司。
1885年，在密尔沃基投资者参与下，江森电器服务 公司成立，从事建筑用自动温度调节系统的制造、 安装和服务。
为什么要使用BAS
会议室
环境
随着会议室的人 数增多，室温会 上升。
1 Page 16精选2021版课件
空调机控制
数字输入 DI 7
数字输出 DO 2
模拟输入 AI 1
模拟输出 AO 4
TOTAL 14
温度检测 TE6300
调节风门 M9000
Control System, Western Region, Greater China
1 Page 17精选2021版课件
DI DO AI AO
104
71
23
9
1
冷冻水供水温度（AI） 冷冻水回水温度（AI） 冷冻水供水压力（AI） 冷冻水回水压力（AI） 冷冻水总管流量（AI） 冷却水供水温度（AI） 冷却水回水温度（AI） 冷却水供水压力（AI） 冷却水回水压力（AI）
DDC Program
冷源控制
DDC Program
热源控制
Control System, Western Region, Greater China
2 Page 24精选2021版课件
数字 数字 模拟 模拟 TOT 输入 输出 输入 输出 AL
DI DO AI AO
51
28
6
13
4
调节阀门 VG8000
水泵监控 --
开关蝶阀 VF6000
压力传感器 P499
江森楼宇自控自控介绍
24
为客户解决问题
• 能源成本
–能源管理 –可持续性 –技术演进 –基础设施改造 –延长维护周期 –不动产管理 –设施利用率问题 –法律规范
25
设施效益业务概况 优化设施使用寿命周期的各个阶段
设施使用寿命周期
计划 / 评估 购买 / 优化 设计 / 建造 运营 / 维护
建筑设施效益 127亿美元 我们是适合任何楼宇环境的一站式楼宇 解决方案全球领导者，我们致力于为所 有楼宇增加能源效益以及运营绩效。
动力解决方案 43亿美元 全球最大的铅酸汽车蓄电池生产商，并 且继续开发混合动力汽车使用的先进化 学电池，推行行业的不断发展。近80% 的电池销往零部件市场，另外20%则为 其他品牌汽车制造商制造。
– 超过1,300家分支机构 – 员工超过140,000名 – 业务遍及125个国家
2
江森自控
江森自控是创造智能环境的全球领导者， 将创造力融入人们的生活、工作和出行中。
一个全球化年销售额346亿美元的多元化跨行业的公司
专业汽车内饰 175亿美元 我们是面向全球各大汽车制造商的市场 领导者，为轻型轿车和卡车，提供创新 的座椅系统、顶饰系统、驾舱车门系统 、仪表盘、汽车电子产品和电子能源管 理系统。
我们的环境保护行动意味着缩减： 12.1亿吨CO2 440万吨NO 720万吨SO2 129,000吨颗粒物(PM10) 34.6吨汞 57.6吨镉 3.2吨铅排放 相当于栽种38亿棵树或消除2.5亿辆中等排量轿车的尾气污染
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可持续性发展是我们的事业
美国环境保护署曾两次 总能源节省量预测 (1990年至2000年) (1999年和2001年) 表彰江 1. 节约能源成本 167亿美元 森自控，并授予“年度能源 2. 节约电力1.66亿兆瓦时 之星®”的最高奖励，至今 3. 降低电力负荷2,511兆瓦 (相当于新建6个400兆瓦的电厂) 还没有第二家公司获此殊 4. 少排放2.17亿吨CO2 (相当于栽种6.5亿棵树或者消除4200万 荣。 辆中等排量轿车的尾气污染)
江森楼宇自控系统简介
温度传感器
METASYS系统现场执行器件
用于测量空气的相对湿度，并转变成010V的标准信号。 有室内型、室外型、风管型。 工作范围：5-95%RH。 测量精度：+2%。
湿度传感器
METASYS系统现场执行器件
VA-7010用于控制风机盘管阀门 VA-7150用于DN15-DN32之间的阀门 VA-7200用于DN25-DN50之间的阀门 RA-3000用于DN65-DN100之间的阀门 FA-3200用于DN100-DN150之间的阀门
江森METASYS系统采用开放式结构， 完全符合BACnet标准。
METASYS运用的尖端科技
BACnet Ethernet, ARCNET, Token Ring LonWorks TCP/IP, Optomux-22 DDE, Net DDE COM, DCOM, ActiveX OLE, OPC SQL, ODBC Windows 95/NT Internet, Intranet, Infranet
直接数字控制器
METASYS系统三级控制设备
RS485 EX P
A B CA B C
ADDRESS
直接数字控制器：它还可以通过传输 模块（XT）和扩展模块（XP）把监控点扩 展到88-94点。
Power
RD TD XT9100
FUSE
COM 24V
xt9100
直接数字控制器
• • • •
模拟量扩展模块XP-9102为6AI/2AO
METASYS系统优点
延长使用寿命：METASYS通过程序控制， 延长设备的使用寿命。
确保大厦安全：METASYS具有联网功能， 可将消防报警和安全保 卫系统纳入BA以确保大 厦的人身、财产安全。 提高大厦品位：业主使用了BA系统 （METASYS）可使大厦向 智能化方向迈进了一 步，提高了大厦的品 位。
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LonMark®
N2
26
系统网络
• N2 网络
扩展模块 XP-910x
通用控制器DX9100 网络控制引擎 NAEx510
通用控制器DX9100 扩展模块 XP-910x VAV专用控制器 VMA14x0
联网风机盘管 TC-9102
27
系统网络
• LonWorks 网络
通用控制器 FX15 网络控制引擎 NAEx520
压力 — 开关通用控制器 /传感器；空气 — /制冷站 液体； / HVAC
空气处理机 冷水机组
阀门 — 球阀通讯总线 /柱塞阀/蝶阀；黄铜 /青铜/铸铁 / — N2 / LonWorks / BACnet 不锈钢；两通/三通； 驱动器 — 水阀/风阀；开关/调节；
服务：机电设施维护 > 控制系统维护 > 能源审计 > 节能改造
– DI信号通常为无源触点的通路/断路；
14
控制基础
• 执行机构
– 根据控制器输出的电信号，改变调节对象的物理状态； – 针对不同的调节对象，包括不同工作方式的执行机构； – 以阀门为例，可拆分为阀体和驱动器，驱动器接受电信 号改变阀门开度； – 电信号主要分为模拟量信号AO和数字量信号DO； – 标准AO信号包括：
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现场网络
RS485 / LonWorks / BACnet / Modbus / TCP
制冷机
空调机
新风机
VAV
FCU
24
系统网络
管理网络
暖通设备
控制设备
暖通设备
控制设备
冷却塔 控制网络
VAV末端 控制网络 空调机组
水泵 制冷机
风机盘管
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系统网络
• 开放性
网络控制引擎 NAE
MS/TP LON
动力方案业务
建筑设施效益业务
• 业界第一
•
– – – –
• 为各种住宅、商用建筑物及工业生产场地提供解决 方案
年销售额102亿美元
系统 服务 房地产与设施管理 工业冷冻
• •
全球最大的服务团队 500多家分支机构及本地网络
• 领导市场
• • •
5
设备和系统集成 能源／运营效益 影响企业盈亏状况的解决 方案
您了解 JOHNSON CONTROLS
在建筑智能化行业的贡献吗？
6
温控器的发明者
源于纺织行业 对温度的需求， Warren Johnson 发明电气温控器
7
1885 江森公司由Warren Johnson创立
历史发展
1956 1972 1990 首次开发了基于气动 控制的楼宇中央监控系统 江森公司发明了世界上第一套智能楼宇管理系统 推出了兼容消防,安保, 机电设施的智能楼宇综合管理的 Metasys 系统 江森自控收购约克国际，成为价值2000亿美元的全 球建筑环境市场上最大的集成产品、系统和服务供 应商。
Building Efficiency Business
1
江森楼宇自控系统 系统结构介绍
石成 江森自控郑州分公司
2
您了解JOHNSON CONTROLS吗？
3
车内体验业务
• 业界第一 • 领导市场 • 年销售额183亿 • 创新 美元 • 零配件和系统 • 座椅和内饰件 集成 • 电子部件
4
• 业界第一 • 年销售额37亿 美元 • 汽车电池 • 售后市场领先 • 领导市场 • 技术卓越 • 系统／服务的专家 见解 • 混合电池开发
加湿器或 加湿阀调节
送风湿度
19
独立控制
回风控制
新风焓
回风焓
空气质量 设定值
控制算法
服务区域 空气质量
室内或风道 二氧化碳传感器
新/回风 阀门调节
新/回风 比例
送风新风量
20
独立控制
温度回路
湿度回路
回风控制
温度传感器
湿度变送器
水阀执行器
风阀执行器
控制器输入点
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其他
控制器输出点
风机启停
楼宇自控的组成
小型控制器 FX05 房间控制模块 RCM VAV专用控制器 LN-VAV 联网风机盘管 TEC22xx
28
系统网络
• BACnet 网络
通用控制器 FEC2610
BACnet MS/TP
网络控制引擎 NAEx510
扩展模块IOMx710
通用控制器 FEC1610
BACnet MS/TP
扩展模块 IOMx710 VAV一体化控制器 VMA1600 联网风机盘管 TEC26xx
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成
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楼宇设施管理系统
• BMS 管理网络
Router Firewall Switch Internet
IDC Server
信息管理系统
设施管理系统
Firewall BMS 工作站
Remote
Printer
Switch
OA
IPMS
ERP
29
系统网络
30
楼宇自控的组成
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成
31
软件平台
• • • • • • •
完成与现场网络的通讯，收集所有的现场数据 在网络上发布动态图形和易于使用的人机界面 管理并发送各种报警、告警信息至打印机或eMail 转化现场数据容易理解的曲线或分析图等 记录历史数据，协助用户维护设备 提供能源管理手段 与其他系统共享数据
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系统网络
• 开放的网络
OPC Server/Client Web Interface XML Web Service
MWA M5 M3 ADS
Web Interface
TM
网络控制引擎 NAE
BMS
MS/TP LON
®
LonMark®
N2 33
34
35
36
37
38
39
40
楼宇自控的组成
数字输入 隔离电路 CPU 处 理器 模拟输入 A/D转换 A/D转换 模拟输出 隔离电路 数字输出
传感器
物理量变化
执行机构
17
独立控制
温度回路
温度设定值
控制算法
服务区域 实际温度
室内或风道 温度传感器
水阀开度
送风温度
18
独立控制
湿度回路
湿度设定值
控制算法
服务区域 实际湿度
室内或风道 湿度变送器
HUB
BMS
管理服务器
.... NAE
网络控制器
NAE
网络控制器 Chillers Lighting Ventilation 制冷站 照明 通风
SMS
综合安防
FAS
消防
ICMS
一卡通
42
DDC
现场控制器
DDC
现场控制器
BAS Workstation
楼宇自控工作站
楼宇自控的组成
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成
44
软硬件组合
• 软件
M3
MWA M5 PMI ADS M3i
• 中央控制器
N30
NCU
NAE / NCE
• 现场总线
控制器 扩展模块 VAV控制器 FCU控制器
N2
DX, FX XT+XP VMA1400 TEC2100, TC9102
Lonworks
DX, FX, LN VMA1200, LNVAV TEC2200, TCU
消防系统 安防系统
物业管理
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全线产品一站式服务
• 围绕建筑物设施效益
暖通机电设备 > 传感器及执行器 > 控制系统 > 管理软件 > 集成平台
空气 分配末端
温度 — 开关单回路控制器 /传感器；空气— /液体； 温度/湿度/压力/流速 湿度 — 开关专用控制器 /传感器/焓值； — FCU / VAV / 热泵 / AHU
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成
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系统网络
• 现场网络
• 被控设备分散于楼宇内各处，现场网络用于连接这些现场控 制器； • 所有控制器的数据通过网络，向中央控制器或系统软件提交； • 中央控制器或系统软件，统筹网络中所有数据，完成复杂的 逻辑关联；
• 管理网络
• 通常为以太网； • 用于发布用户操作界面； • 用于和其他系统的软件通讯；
• 电压型 0-10V • 电流型 4-20mA
– DO信号为可接受24V或220V电压的通断信号；
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楼宇自控的组成
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成
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独立控制
• 控制器
– 将传感器传来的电信号，转换为可处理的数据； – 将经过处理的数据，转换为电信号输出给执行机构； – 具有CPU和内存，能够进行基本运算，独立实施设备监 控功能； – 具有通讯功能，能够将本身的数据传递给其他控制器和 管理软件；
北京东方广场
Shanghai Mori Building 上海环球金融中心
深圳华为科研中心
10
LOGO的变更
↗
11
楼宇自控的目标
• 实现楼宇内各机电设备的自动控制 • 降低大厦的运营成本、能源成本 • 延长机电设备的使用寿命，提高大楼安全性
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楼宇自控的组成
• • • • •
现场设备 独立控制 系统网络 软件平台 数据集成