建筑設備集成管理系統

　　1、概述

　　智能建筑的集成管理系統，是把建筑物內若干個(gè)既相互獨立，又相互關(guān)聯(lián)的系統，包括通信網(wǎng)絡(luò )系統CNS、信息系統IS、樓宇設備自動(dòng)化系統BAS、火災自動(dòng)報警系統FAS、安全防范系統SAS等等，通過(guò)集成到一個(gè)統一的、協(xié)調運行的系統中，實(shí)現建筑物設備的自動(dòng)檢測與優(yōu)化控制，實(shí)現信息資源的優(yōu)化管理和共享，為使用者提供最佳的信息服務(wù)，創(chuàng )造安全、舒適、高效、環(huán)保的工作、生活環(huán)境。

　　智能建筑集成管理系統(Building Management System)是以分布式信息與控制理論為基礎而設計的計算機分布式系統，它綜合利用了現代計算機技術(shù)(Computer)、現代控制技術(shù)(Control)、現代通信技術(shù)(Communication)和現代圖形顯示技術(shù)(CRT)，即所謂4C技術(shù)。BMS是智能建筑最為關(guān)鍵的神經(jīng)系統，它需要解決多個(gè)復雜系統以及多種控制協(xié)議之間的互聯(lián)性和互操作性問(wèn)題。

　　在2000年頒布的國家標準《智能建筑設計標準GB/T50314-2000》中正式提出了“智能化系統集成”的設計要求。智能建筑系統集成可進(jìn)一步集成辦公自動(dòng)化系統OAS，物業(yè)管理系統MIS，視頻會(huì )議系統，CRM，ERP系統，與建筑物相關(guān)的應用信息系統等“純” IT系統，實(shí)現更高層次的集成建筑管理系統(IBMS)。

　　在2006底并于2007年起實(shí)施的《智能建筑設計標準GB/T50314-2006》中有關(guān)于建筑設備監控系統(IIS)的描述：IIS建筑設備監控系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)IIS系統)是指通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )和控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將不同功能的建筑智能化系統，通過(guò)統一的綜合信息平臺實(shí)現集成，以形成具有信息匯聚、資源共享及優(yōu)化管理等綜合功能的系統。

　　圖 1?1,建筑設備監控系統圖

　　根據招標文件要求及業(yè)主具體需求分析，本次工程集中管理系統集成的主要任務(wù)是完成一、二層次的BMS集成，即實(shí)現智能建筑的弱電系統集成，從而能為更高層次的一體化集成打好基礎，在滿(mǎn)足統一管理弱電系統的同時(shí)，在軟件架構上、數據標準上采用先進(jìn)的架構，能夠滿(mǎn)足未來(lái)實(shí)施一體化IBMS集成的需求。

　　2、系統集成設計目標

　　現代智能化樓宇包含樓宇自動(dòng)化系統、消防自動(dòng)化系統、出入口控制及門(mén)禁系統、閉路電視監控系統、智能照明管理系統、防盜報警系統、綜合布線(xiàn)管理系統、物業(yè)管理系統、變配電管理系統、公共廣播及背景音樂(lè )系統、停車(chē)場(chǎng)管理系統、公共及業(yè)務(wù)信息顯示系統、辦公自動(dòng)化系統等十余個(gè)專(zhuān)業(yè)的子系統，這其中包括多層網(wǎng)絡(luò )結構的傳統控制域子系統，也包括以數據庫應用為核心的IT管理信息系統，由于技術(shù)和市場(chǎng)的原因，各子系統大多采用專(zhuān)有的通訊協(xié)議實(shí)現內部的數據傳遞，軟件架構采用封閉的模型，對外缺乏符合國際標準的第三方接口，造成了各子系統之間無(wú)法實(shí)現信息的共享更談不上聯(lián)動(dòng)、互操作了。這種現狀顯然不能滿(mǎn)足現代化樓宇綜合管理水平的要求，現代建筑物所面臨的各種情況客觀(guān)上要求各子系統在全局性管理預案的指導下，有條不紊的執行各種復雜的指令動(dòng)作，充分發(fā)揮1+1>2的系統集成合力。具體需求可以概括為以下幾條：

　　(1)信息共享：

　　這種信息不僅包括各子系統之間需要交互的各種實(shí)時(shí)狀態(tài)信息、聯(lián)動(dòng)信息、用戶(hù)權限管理信息，還包括收集管理用戶(hù)、物業(yè)管理需要的業(yè)務(wù)和辦公自動(dòng)化用的各類(lèi)信息(數據、圖文、音像等)，還有來(lái)自外部(如Internet 網(wǎng))的各類(lèi)信息、數據、圖文、音像等，通過(guò)收集整理、建成一個(gè)共享信息庫，供用戶(hù)和物業(yè)管理人員隨時(shí)調閱察看。

　　(2)全轄區弱電系統的集中監視

　　高層次的管理人員需要對負責的各子系統的運行狀況有直觀(guān)的了解，卻不可能在一臺電腦上同時(shí)運行各個(gè)子系統的客戶(hù)端，即便能夠安裝大量的客戶(hù)端程序，針對高層次管理人員來(lái)說(shuō)，普通的系統控制客戶(hù)端含有大量高層管理所不需要的冗余信息，同時(shí)包含專(zhuān)業(yè)性很強的控制參數設定功能，這就大大降低了高管獲取必要信息的效率，也增大了誤操作的可能性。所以，從提升樓宇物業(yè)管理水平的角度出發(fā)，迫切需要為物業(yè)管理技術(shù)總負責人或者企事業(yè)單位工程部總監提供一種能夠以統一的圖形界面方式展現所有子系統重要信息的軟件工具。

　　(3)統一的報警、故障信息管理

　　在各子系統分散管理、控制的情況下，各種報警、設備故障信息只能到達本系統操作員層次，逐級上報和向其它子系統通報報警或故障信息只能采用人工模式，依賴(lài)于人員素質(zhì)和管理流程，這就造成瞞報或漏報現象，增加了潛在的事故隱患。所以，XXX工程需要在集成平臺上部署針對各個(gè)子系統的集中報警管理功能，將各系統分級別的報警信息在實(shí)時(shí)傳遞到本系統值班操作員的基礎上，同時(shí)以多種方式、實(shí)時(shí)地傳送到上級管理人員、其它相關(guān)子系統管理人員、甚至是遠在異地的廠(chǎng)商維護人員處，并提供報警處理功能，系統具備人工智能，根除相應的處理預案，指導管理人員具體處理報警信息。

　　(4)系統聯(lián)動(dòng)以及全局預案配置

　　在子系統分散管理、運行模式下，系統間的聯(lián)動(dòng)完全依賴(lài)于硬件方式，上述方式具有很大局限性，例如安防系統CCTV探頭的移動(dòng)偵測報警與相關(guān)區域的照明控制系統，消防系統煙感探頭報警與相關(guān)的CCTV探頭。而上述跨系統聯(lián)動(dòng)功能的實(shí)現能夠大大降低事故所造成損害，并降低管理的人力、物力成本。所以，大樓的集中管理集成需要提供一種靈活的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)配置工具，使得各個(gè)子系統能夠實(shí)現在某一特定場(chǎng)景下的互聯(lián)、互操。

　　(5)信息的處理與分析

　　在子系統分散管理、運行模式下各個(gè)子系統都擁有自己的數據庫，各自擁有本系統相關(guān)的歷史數據訪(fǎng)問(wèn)和分析功能，隨著(zhù)節能要求的日益緊迫以及對于管理水平不斷提高的大前提下，如何通過(guò)管理手段降低空調和照明這兩項最大的能源開(kāi)支?新的管理流程是必要建立在對既往運行數據的科學(xué)分析之上，這就要求XXX工程的集成平臺要能夠提供針對各子系統數據的抽取、挖掘以及分析功能。

　　本集成管理系統能夠實(shí)現工程現場(chǎng)的機電設備、火災及安全信息資源的采集、存儲和共享，能為本工程今后的管理提供先進(jìn)的手段、科學(xué)的信息依據，能為領(lǐng)導和職工提供高效、優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

　　通過(guò)規范設備管理程序，實(shí)現各子系統的功能聯(lián)動(dòng)、集中管理和信息共享。

　　通過(guò)優(yōu)化設備的運行控制，降低運行成本，合理節省能源。

　　確保設備安全可靠運行，全面提升XXX工程的消防及安全、樓宇設備管理和通訊管理等方面弱電管理的服務(wù)水平。

　　我們設計的集成管理系統就是要對轄區內所有建筑設備，以及建筑物內的應用信息系統進(jìn)行全面有效的監控和管理，確保XXX工程建設工程內所有設備處于高效、節能、最佳運行狀態(tài)，并提供一個(gè)安全、舒適、快捷的工作環(huán)境。

　　3、系統集成總體框架圖

　　ez IBS智能建筑集成管理系統采用J2EE技術(shù)路線(xiàn)，包含一組部署在ez ONE業(yè)務(wù)基礎平臺之上的應用組件，可通過(guò)J2EE/WebServices架構與同方ez ONE業(yè)務(wù)基礎平臺融合成為一個(gè)獨立于智能建筑系統廠(chǎng)商的平臺，能夠將樓宇內各種智能化子系統的信息資源匯集到一個(gè)平臺之上，以統一的方式展現，所有的文件和信息都盡可能采用XML標準表達和描述，通過(guò)對資源的收集、分析、傳遞和處理，從而對整個(gè)大廈進(jìn)行最優(yōu)化的控制及決策支持，達到高效、節能、經(jīng)濟、協(xié)調的運行狀態(tài)。整套系統可支持多種操作系統。

　　ez IBS集成管理系統采用基于J2EE的三層架構和“瀏覽器”+“服務(wù)器”+“網(wǎng)絡(luò )”的系統結構，如圖 2?1

　　圖 2?1，集成平臺軟件架構圖

　　從軟件功能上劃分為四層：

　　第一層：人機接口層，用于各級操作員對系統的監視和操作，包括一般用戶(hù)和管理員用戶(hù)，有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)(包括PDA、手機、POS)界面，本次集成的用戶(hù)界面層采用標準的瀏覽器，這一層次主要通過(guò)ez ONE業(yè)務(wù)基礎平臺的實(shí)時(shí)門(mén)戶(hù)實(shí)現，支持個(gè)性化的用戶(hù)界面，并包括一系列通用組件如用戶(hù)權限、內容管理、通用查詢(xún)、報表等。監控組態(tài)由支持先進(jìn)的SVG(Scalable Vector Graphics)矢量圖標準的ez HMI工具組件生成。

　　第二層：業(yè)務(wù)邏輯層，提供第一層的用戶(hù)界面所需的經(jīng)邏輯處理后的所有數據實(shí)現業(yè)務(wù)功能。業(yè)務(wù)邏輯層將被封裝成很多業(yè)務(wù)組件。

　　業(yè)務(wù)邏輯層主要采用接口隔離的設計方法，保證組件的內部修改不影響應用系統的其他層次。同時(shí)業(yè)務(wù)組件還可以以Web Services的方式橫向為第三方系統提供服務(wù)，以利于與第三方軟件的集成。

　　第三層：數據管理層，提供系統運行所需數據的存儲管理、備份、遷移等支持。它包括數據庫和文件系統，數據庫主要存儲業(yè)務(wù)數據，文件系統主要存貯系統配置數據。

　　第四層：數據通訊層(接口層)，專(zhuān)用于數據采集和與外部系統或設備的數據交換，執行必要的協(xié)議轉換。如圖 2?2

　　圖 2?2，集成系統層次圖

　　4、系統集成網(wǎng)絡(luò )結構

　　網(wǎng)絡(luò )平臺是ez IBS集成系統運行的基礎，

　　圖 2?3，集成系統網(wǎng)絡(luò )結構圖

　　ez IBS支持各中建筑智能化系統主流接口標準，包括但不限于下列接口標準OPC，DDE，RS232/RS485，LonWorks，BACnet，Socket等。

　　5、數據庫設計

　　ez IBS集成系統包含一套兼具實(shí)時(shí)數據庫功能的關(guān)系型數據庫，具有實(shí)時(shí)、分布、事件驅動(dòng)和遠程在線(xiàn)下裝的特點(diǎn)，一方面數據庫針對大量信息點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行存貯、管理，另一方面要為實(shí)時(shí)監控應用模塊、歷史數據訪(fǎng)問(wèn)模塊、綜合報警模塊提供信息源，各子系統的數據庫保持獨立，以OPC、JDBC方式與集成系統數據庫交互數據，這種物理上的獨立，體現了“集中管理、分散操作”的設計原則。集成數據庫與子系統數據庫通過(guò)同步或異步的方式實(shí)現數據一致。

　　集成系統可根據客戶(hù)需求選擇多種產(chǎn)品，數據庫系統可采用免費的系統如mySQL, PostgreSQL等，其他開(kāi)放源代碼如Tomcat 應用服務(wù)器也可采用。也支持微軟的SQL SERVER數據庫系統和高端的Oracle數據庫系統。

　　智能建筑集成系統集成各子系統的關(guān)鍵是如何解決差異性極大的子系統之間的互聯(lián)性和互操作性。ez IBS系統內含一套ez Gate通用數據網(wǎng)關(guān)，它屏蔽了各控制系統物理設備的差異性，使ez IBS通過(guò)統一的接口訪(fǎng)問(wèn)現場(chǎng)設備數據。如圖 2?4所示

　　圖 2?4，數據網(wǎng)關(guān)示意圖

　　ez IBS通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的、統一的標準化控制網(wǎng)關(guān)(ez Gate)和各種現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的控制系統集成網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行集成，可根據不同弱電子系統的特點(diǎn)用不同方式與第三方控制系統直接集成訪(fǎng)問(wèn)，其中針對大多數控制系統采用OPC標準協(xié)議進(jìn)行通訊，針對個(gè)別實(shí)時(shí)性要求較高的系統，不經(jīng)由第三方控制上位機軟件系統(如EBI、TAC Vista、同方易視、西門(mén)子消防控制軟件)，以最高效率的形式訪(fǎng)問(wèn)/控制底層硬件，即面向各種控制系統的上位機集成控制通訊網(wǎng)關(guān)。如圖 2?5所示：

　　圖 2?5，接口示意圖

　　數據網(wǎng)關(guān)本身是按COM(組件對象模型)設計思想所設計，其本身的每一個(gè)重要功能都是以組件形式存在;將各種通訊接口以驅動(dòng)(插件)安裝的形式集合在通用通訊網(wǎng)關(guān)中，以統一的XML數據格式為ez IBS提供數據通訊服務(wù)，同時(shí)也對ez IBS提供通用報警服務(wù)支持。并且可通過(guò)對外擴展訪(fǎng)問(wèn)接口(如OpcServer，WebServices)，為其它系統提供數據通訊服務(wù)。