（环境工程专业论文）智能大厦与智能化住宅小区的集成研究.pdf

摘要 随着办公住宅一体化建设模式的出现 智能大厦与智能化住宅小区开始同时出现在 一个园区内 但由于二者往往利用不同的软硬件产品和技术来构建 导致了二者自成体 系 相互之间不能进行有效的通信和信息共享 给社区管理带来很大的不便 为了实现 园区所有智能化系统信息资源的高度共享和统一管理 须将二者有机集成 同时 二者 的集成也是数字社区 数字城市建设的一个重要方面 本论文研究了智能大厦和智能化住宅小区的系统集成问题 提出了整体集成方案以 及集成平台的具体实现方法 首先 以目前国内外智能建筑发展现状以及集成软件的发展现状为背景展开研究 对智能大厦与智能化住宅小区集成的必要性和重要性做了分析 其次 对目前智能化系统集成所采用的相关技术 包括协议转换技术 统一协议技 术 o p c 技术 o d b c 技术 中间件技术等进行分析比较 并研究了系统集成w e b 化 趋势 再次 在分析智能大厦和智能化住宅小区智能化系统组成的基础上 对园区集成系 统进行需求分析 设计了基于w e b 体系构架 采用o p c 技术的集成平台的集成系统总 体方案 并对集成平台实现功能做了详细设计 而后 给出了集成平台的实现方法 以实验室为例 利用集成平台对智能大厦与智 能化住宅小区实验系统进行集成与开发 验证了二者集成在技术上的可实施性 对数字 社区 数字城市的建设提供借鉴 最后总结了论文完成的主要工作 指出了可以进一步完善的方向 本文的研究为目前出现的办公住宅一体化社区的智能化系统的管理提供了解决方 案 符合园区数字化 智能化管理的实际需求 有实际应用前景 关键字 智能化系统集成 信息资源共享 s y n c h r o i b m s o p c 技术 a b s t r a c t w i t ht h ee m e r g e n c eo fi n t e g r a t e do f f i c e r e s i d e n t i a lc o n s t r u c t i o nm o d e l i n t e l l i g e n t b u i l d i n ga n di n t e l l i g e n tc o m m u n i t yb e g i nt oa p p e a ri nas a m ep a r k b u ta st h e yo f t e nu s e d i f f e r e n th a r d w a r e s o f t w a r ep r o d u c t sa n dt e c h n o l o g i e s t h e ya r ei n d e p e n d e n to fe a c ho t h e r t h e r ei sl i t t l ee f f e c t i v ec o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns h a r i n gb e t w e e nt h e m w h i c hb r i n g sa l o to fi n c o n v e n i e n c et ot h em a n a g e m e n tf o rt h ew h o l ep a r k s oi ti sn e c e s s a r yt oi n t e g r a t e t h e mt or e a l i z ei n f o r m a t i o n r e s o u r c e sf u l ls h a r i n ga n du n i f i e dm a n a g e m e n tf o ra l l i n t e l l i g e n ts y s t e m s a tt h es a m et i m e t h e i ri n t e g r a t i o ni sa ni m p o r t a n ta s p e c to fd i g i t a l c o m m u n i t i e sa n d d i g i t a lc i t i e sc o n s t r u c t i o n t h i sp a p e rr e s e a r c h e ss y s t e m i n t e g r a t i o n o f i n t e l l i g e n tb u i l d i n ga n di n t e l l i g e n t c o m m u n i t y a n dp u t sf o r w a r da no v e r a l li n t e g r a t e ds o l u t i o na n di t ss p e c i f i cr e a l i z a t i o n f i r s t l y t h ep a p e rr e s e a r c h e st h eb a c k g r o u n do fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a la c t u a l i t ya n d d e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n tb u i l d i n ga n di n t e g r a t e ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t a n da n a l y z e st h e n e c e s s i t ya n dt h ei m p o r t a n c eo fi n t e g r a t i o no fi n t e l l i g e n tb u i l d i n ga n di n t e l l i g e n tc o m m u n i t y s e c o n d l y t h ep a p e ra n a l y z e sa n dc o m p a r e st h es y s t e mi n t e g r a t i o nt e c h n o l o g i e s i n c l u d i n gp r o t o c o lc o n v e r s i o nt e c h n o l o g y u n i f i e dp r o t o c o lt e c h n o l o g y o p ct e c h n o l o g y o d b ct e c h n o l o g y m i d d l e w a r et e c h n o l o g y b e s i d e st h ew e bt r e n do fs y s t e mi n t e g r a t i o ni s r e s e a r c h e d t h i r d l y t h ep a p e ra n a l y z e st h en e e do fi n t e g r a t i o ns y s t e mo ft h ep a r k b a s i n go nt h e i n t e l l i g e n ts u b s y s t e m so fi n t e l l i g e n tb u i l d i n ga n di n t e l l i g e n tc o m m u n i t y a n dd e s i g n sa l l o v e r a l l p r o g r a m o f i n t e g r a t e ds y s t e mb yu s i n gi n t e g r a t i o np l a t f o r mb a s i n g o n w e b a r c h i t e c t u r ea n do p c t e c h n o l o g y a n di t sf u n c t i o n sa r ed e s i g n e di nd e t a i l t h e n t h ep a p e rg i v e sag e n e r a lr e a l i z a t i o no fi n t e g r a t e dp l a t f o r m b yi n t e g r a t i n g i n t e l l i g e n tb u i l d i n ga n di n t e l l i g e n tc o m m u n i t ye x p e r i m e n t a ls y s t e m so fc h a n g a nu n i v e r s i t y i n t e l l i g e n tb u i l d i n gl a b o r a t o r y t h u sv a l i d a t et h et e c h n i c a lr e a l i z a t i o no fb o ms y s t e m s i n t e g r a t i o n w h i c hp r o v i d e sr e f e r e n c et od i g i t a lc o m m u n i t i e sa n dd i g i t a lc i t yc o n s t r u c t i o n i nt h el a s t t h em o s t l y a c c o m p l i s h e dt a s k sa r es u m m a r i z e d a n df u r t h e ri m p r o v e m e n tp u t f o r w a r d t h e e s e a r c hp r o v i d e sas o l u t i o nt ot h em a n a g e m e n to fi n t e l l i g e n ts y s t e m sf o rt h ep a r k w h i c hi n t e g r a t e di n t e l l i g e n tb u i l d i n ga n di n t e l l i g e n tc o m m u n i t y c o n f o r m i n g t ot h ed i 百t a la n d i n t e l l i g e n tm a n a g e m e n td e m a n d a n d h a sp r a c t i c a la p p l i c a t i o np e r s p e c t i v e k e y w o r d s i n t e l l i g e n t e di n t e g r a t i o ns y s t e m i n f o r m a t i o ns h a r i n g s y n c h r o l b m s o p c t e c h n i q u e 4 2 2 智能化住宅小区实验系统 2 8 4 3 集成实验系统建设的总体目标 3 0 4 4 集成实验系统的实现与开发 3 1 4 4 1 0 p c 服务器的开发与配置 3 1 4 4 2 系统参数组态 3 9 4 4 3 监控界面组态 4 4 4 4 4 w e b 服务程序配置 4 7 4 4 5 系统功能 4 9 4 5 信息门户的建立 5 0 4 5 1 集成系统信息门户开发 5 1 4 5 2 信息门户实现的功能 5 2 4 6 本章小结 5 3 总结与展望 5 4 参考文献 5 6 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目 5 8 致谢 5 9 图表清单 图3 1 智能化系统集成组成 1 3 图3 2 住宅小区智能化系统的组成 1 4 图3 3s y n c h r o l b m s 体系层次结构图 1 8 图4 1智能化系统的三层体系构架 2 5 图4 2f o r mb u i l d e r 界面 2 6 图4 3 建筑设备综合管理实验系统结构图 2 7 图4 4 智能化住宅小区实验系统结构示意图 2 8 图4 5 集成实验系统开发流程图 2 9 图4 6 集成平台与e b i 通信原理图 3 2 图4 7m n g r 用户的具体设置 3 2 图4 8d c o m 安全设置 3 3 图4 9 注册表中的o p c r e a d 和o p c w r i t e 3 3 图4 1 0 文件安全属性设置 一3 4 图4 1 l集成平台与智能天工o p c 服务器通信原理图 3 4 图4 1 2o p cs e r v e r 对象接口 3 5 图4 1 3o p cg r o u p 对象接口 3 6 图4 1 4o p c 服务器开发流程 3 7 图4 1 5 子系统配置工具 3 9 图4 1 6o p c 服务器配置 4 0 图4 1 7 子系统设备的属性设置 4 0 图4 1 8 监控点数据采集属性设置 4 1 4 2 2 智能化住宅小区实验系统 2 8 4 3 集成实验系统建设的总体目标 3 0 4 4 集成实验系统的实现与开发 3 1 4 4 1 0 p c 服务器的开发与配置 3 1 4 4 2 系统参数组态 3 9 4 4 3 监控界面组态 4 4 4 4 4 w e b 服务程序配置 4 7 4 4 5 系统功能 4 9 4 5 信息门户的建立 5 0 4 5 1 集成系统信息门户开发 5 1 4 5 2 信息门户实现的功能 5 2 4 6 本章小结 5 3 总结与展望 5 4 参考文献 5 6 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目 5 8 致谢 5 9 图3 1 图3 2 图3 3 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 l 图4 1 2 图4 1 3 图4 1 4 图4 1 5 图4 1 6 图4 1 7 图4 1 8 图表清单 智能化系统集成组成 1 3 住宅小区智能化系统的组成 1 4 s y n c h r o l b m s 体系层次结构图 1 8 智能化系统的三层体系构架 2 5 f o r mb u i l d e r 界面 一2 6 建筑设备综合管理实验系统结构图 2 7 智能化住宅小区实验系统结构示意图 2 8 集成实验系统开发流程图 2 9 集成平台与e b i 通信原理图 3 2 m n g r 用户的具体设置 3 2 d c o m 安全设置 一3 3 注册表中的o p c r e a d 和o p c w r i t e 3 3 文件安全属性设置 一3 4 集成平台与智能天工o p c 服务器通信原理图 3 4 o p cs e r v e r 对象接口 3 5 o p cg r o u p 对象接口 3 6 o p c 服务器开发流程 3 7 子系统配置工具 3 9 o p c 服务器配置 4 0 子系统设备的属性设置 4 0 监控点数据采集属性设置 4 1 图4 1 9 图4 2 0 图4 2 1 图4 2 2 图4 2 3 图4 2 4 图4 2 5 图4 2 6 图4 2 7 图4 2 8 图4 2 9 图4 3 0 空调系统时间表任务的后台脚本 4 1 o p c 驱动配置 4 2 联动事件设置 4 3 监控界面组态图 j 一 4 4 动画链接设置 4 5 工程发布视图 4 6 共享w e bs e r v i c e 文件夹 4 8 集成实验系统监控主界面 4 9 空调监控系统界面 5 0 安全防范系统联动设置 5 0 信息门户设置 5 2 信息门户实现的功能 5 3 论文独创性声明 本人声明 本人所呈交的学位论文是在导师的指导下 独立进行研究工 作所取得的成果 除论文中已经注明引用的内容外 对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果 本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名 丁妊陋v 力孑年f 月髻日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品 知识产权归属学 校 学校享有以任何方式发表 复制 公开阅览 借阅以及申请专利等权 利 本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时 署名单位仍然为长安大学 保密的论文在解密后应遵守此规定 论文作者签名 了魄州年r 月瑶日 导师签名 王哪 州年r 月w 日 长安大学硕士学位论文 1 1 课题研究的背景和意义 第一章绪论 1 1 1 智能建筑的发展现状 1 9 8 4 年 由美国联合技术公司u t c 的子公司联合技术建筑系统公司在美国康涅狄 格州的哈特福德市建成了第一栋智能大厦 不久 在日本东京建成的青山大楼则进一步 提高了建筑的综合服务功能 配备了安全防范系统 消防系统 节能系统等 1 1 随后 智能建筑在美日得到了蓬勃发展 并向英 法等欧洲国家和新加坡 香港等国家和地区 迅速扩散 我国的智能建筑起步较晚 但发展势头迅猛 据统计近年来我国已建成数千 栋智能大厦和智能化住宅小区 智能化住宅小区是由智能化大楼的概念延伸出来的 与面向办公人员的智能大楼相 比 它更注重于满足住户在安全 舒适的居住环境 便利的社区服务和社区管理 具有 增值应用效应的网络通信等方面要求 2 1 智能化住宅小区的概念于上世纪九十年代中期 首次在国内提出 2 0 0 0 年建设部批准了广州汇景新城 上海怡东花园等7 个小区为国家 康居示范工程智能化系统示范小区 随后各地智能小区的建设飞速发展 3 与此同时 智能化系统也由早期的单系统发展到多系统 进而发展到集成系统 4 随着建筑规模的日益扩大以及人们对办公 生活环境需求的日益提高 智能大厦和智能 化住宅小区中融入了越来越多建筑智能化系统 使得智能化系统的管理变得日趋复杂和 困难 迫切要求通过统一的应用平台和操作界面对这些子系统进行统一监控与管理f 5 j 实现各系统信息资源的高度共享 智能化系统集成就是在这种背景下产生的 它通过使 用标准的协议和接口技术 使得各智能化子系统具有开放性 实现信息高度集成共享以 及系统的优化管理 体现系统集成后的附加值 6 全面提升建筑的智能化水平 1 1 2 办公住宅一体化建设模式的需求 目前 国内兴起了办公住宅一体化的建设模式 一些企事业单位在规划建设办公楼 商务大厦的同时 往往配套了相应的公寓或住宅 构成办公住宅一体化的大型园区 这 种建设模式可以有效的缓解日益繁忙和拥挤的城市交通 节省人们的上下班时间 与此同时 一些房地产开发商也积极采取这种建设模式 开发涵盖办公大楼 教育 高级公寓 住宅小区 休闲娱乐等的大型综合社区 为业主提供完整的办公 居住生活 解决方案 第一章绪论 但是由于办公楼与住宅在功能需求和使用对象等诸多方面存在差异 它们各自的智 能化系统的建设往往采取不同的设计思想 利用不同的软硬件产品和技术来构建 这就 导致了办公楼 公寓和住宅各自成为独立的体系 二者相互之间不能进行有效的通信和 信息共享 给整个社区的管理带来很大的不便 为了实现对整个社区的统一监控和管理 就必须将智能大厦与智能化住宅小区有机 集成起来 实现它们之间的相互通信以及信息资源的高度共享 提高园区管理的智能化 水平 将智能大厦与智能化住宅小区进行系统集成具有以下优点 1 实现二者之间的互联互通以及对二者的统一管理 提高管理效率 减少管理 人员的数量 消除分散管理带来的种种不便 2 提高园区的信息化水平 提供完善的物业管理服务 3 提高园区的信息化程度 如实现社区一卡通系统 员工仅需一张卡就可在办 公区域和住宅区域畅行无阻 1 1 3 数字社区 数字城市建设需求 随着信息化 数字化 网络化 智能化时代的来临 各国纷纷兴起建设数字化社区 和数字城市的热潮 数字城市逐渐成为城市发展战略的重要组成部分 数字社区在我国 也得到了空前发展 智能大厦与智能化住宅小区作为未来数字社区 数字城市的基本单元和信息节点r 7 1 在数字社区 数字城市的建设中具有非常重要的地位 数字社区和数字城市建设的主要 目标之一就是建设综合信息服务平台 将原来属于不同部门的互不关联的管理系统 如 公安 消防 交通 人防等进行整合优化 实现信息资源的共享以及信息的快速传递 提高城市的整体管控水平以及应对突发事件的能力 8 智能大厦和智能化住宅小区中的各类信息资源是综合信息服务平台的一个重要信 息来源 9 综合信息平台建设的一个重要方面就是将智能大厦和智能化住宅小区的管理 系统进行有机集成 将它们包含的智能化子系统的各类信息资源根据实际需要进行整合 优化 建立统一的数据库平台 构筑全方位的信息化应用环境 例如城市公共安全防范系统的建设就需要将智能大厦与智能化住宅小区中的安全 防范系统与消防系统有机融合 整合相关信息 在实现安全防范和灾情信息资源共享的 基础上 提高城市整体应对突发事件的能力 可将与安防 消防有关的各项信息建立数 据库 并且对各类数据库进行维护和综合管理 包括 大楼或小区的物理位置 建筑的 2 长安大学硕士学位论文 组成 建筑周边的环境 安防系统组成 消防水源 灭火器 各类火灾与灾害事故特性 信息等信息 当发生偷盗事件时 调用安防信息数据库来实现对事故信息的采集 传输 显示 存储 为公安部门提供信息支持 以决定出警数量 当发生火警事件时 调用消 防信息数据库来实现对火灾现场信息的采集 传输 存储 检索 处理和分析 并通过 相应的前端摄像机调用现场图像 为各级部门和消防部门提供信息支持和辅助决策 出 动消防人员数量 消防车数量 制定合理的人员疏散方案 最大限度的减少生命和财产 损失 1 2 国内外系统集成的现状 智能化系统集成离不开集成软件 随着智能建筑技术的逐渐成熟 集成软件也得到 了逐渐发展和完善 早期的集成软件作为集成平台结构相对封闭 开放性较差 基于 c s c l i e n t s c r v e r 模式 集成能力有刚1 0 现行的集成平台支持多种通信协议和接口技 术 采用基于子系统平等的方式和b s b r o w s e r s e r v e r 模式 大大增强了其集成能力 国外有楼控厂家开发的e b i 6 0 0 t a c 等 这些软件多为智能大楼集成软件 由 工控专用的组态系统发展而来 功能侧重的是实时性和专用性 多用于大厦里的机电设 备的监控 这些软件的普遍特点是 大都以楼宇自控系统为主 综合多种工业标准协议 和数据接口技术 采用集散式结构将各智能化子系统有机集成起来 实现对楼宇中的机 电设备的自动化集成管理 其不足之处在于 由于基于其自身的硬件平台实现集成 集 成能力相对有限 与楼宇自控系统捆绑过密 导致系统品牌选择受限 i l l 对于日益复杂 的信息集成而言愈发显得力不从心 1 2 目前这种以楼宇自控系统为主的b m s b u i l d i n g m a n a g e m e n ts y s t e m 系统集成软件在国内大多数智能建筑系统集成工程中应用较为广 泛 近年来 国内智能化系统集成发展较快 出现了智能大厦集成软件 智能化住宅小 区集成软件以及专业化的集成平台 智能大厦集成软件存在着和国外软件类似的特点和 不足 智能化住宅小区集成软件主要通过小区的信息网络和控制网络 将各个分散的智 能化系统集成起来 实现信息资源的共享 提供完善的物业服纠 智能化领域中新产品 新设备的不断涌现要求集成软件必须具有开放性 能够兼容 后续系统设备 从而保证技术上的领先性 1 4 l 专业化的集成平台由于独立于具体的硬件 设备 采用先进的体系构架和集成理念 能够满足新产品 新设备的要求 目前 在专业化集成平台开发方面处于国内领先地位的软件企业主要有西安协同和 3 第一章绪论 清华同方 西安协同代表性的产品是建筑自动化管理系统软件s y n c h r o b m s 系列 目前 已发展到了基于 n e t 技术的s y n c h r o i b m s 清华同方的代表性软件是以数字城市为发 展理念的智能建筑信息集成系统软件e z l b s 系列 最新版本为采用面向服务架构s o a 技术和 平台 套件 设计理念的e z l b s 3 0 这些软件由于采用了开放性的体系构架 基于w e b 技术 融合了先进的信息技术 控制技术和智能建筑新技术 一定程度上代表了集成软件未来发展趋势 在智能化系统 集成应用方面具有显著优势 1 3 论文的主要研究内容 章节安排 本文主要研究智能大厦与智能化住宅小区的集成 系统地探讨了目前建筑智能化领 域常见的各种集成技术 分析了智能大厦与智能化住宅小区集成系统的功能需求 并在 此基础上提出了基于软件平台的总体集成方案 然后以我校智能化实验室的集成为例 说明基于软件的集成平台的一般搭建方法 验证了两者集成的可实施性 本文共五章 每章的具体内容安排如下 第一章主要介绍课题研究的背景和意义 分析了国内外建筑智能化系统集成的发展 现状 介绍本文的主要工作和研究内容 第二章主要分析系统集成技术及系统集成的w e b 化趋势 第三章主要介绍基于集成平台的集成系统总体设计方案 通过对智能大厦和智能化 住宅小区的集成进行需求分析 结合智能化系统常见的标准协议以及接口技术 提出了 基于集成平台的总体集成方案以及集成系统的功能设计 第四章详细介绍集成平台的具体实现 并以实验室建筑设备综合管理实验系统与智 能化住宅小区实验系统的集成开发为例 说明了集成系统的一般实现方法 并说明了集 成系统的信息门户建设方案 最后总结了整个课题的研究工作 提出了工作的不足和今后的改进方向 1 4 本章小结 本章主要介绍了课题的研究意义和研究背景 分析了国内外系统集成的发展现状 最后 介绍了本文的主要研究内容及其结构安排 4 长安大学硕士学位论文 2 1 系统集成概述 第二章系统集成技术分析 2 1 1 系统集成的概念 随着现代通信 计算机网络技术 控制技术的飞速发展 智能建筑日益大型化 复杂化 其中的智能化子系统的数量越来越多 各智能化子系统变得日益复杂 信息交 换量日益增多 各子系统间的相互关联越来越多 控制对象也越来越多而且分散 1 5 这 对于智能建筑中信息的传输速率和共享程度提出了更高的要求 一般而言 在同一栋智能大厦中各智能化子系统往往采用了不同厂家的产品 这 些产品设备互不兼容 相应的协议标准和数据接口也为厂家特有 很少对外开放 这就 造成了各子系统设备相互独立 子系统之间难以进行相互通信 无法达到各系统信息资 源的高度共享 各系统不能相互配合 协调动作 要解决各子系统之间以及硬件设备之间的相互通信和信息资源共享问题 就必须 使各智能化子系统具有开放式结构 将其采用的协议和接口进行标准化和规范化 从而 将各自分离的设备 功能和信息处理等集成到相互关联的 统一和协调的系统之中 达 到信息资源的充分共享 实现系统的集中监控和管理 1 6 1 这就是智能化系统集成 智能建筑设计标准 g b t 5 0 31 4 2 0 0 6 中对智能化集成系统i i s i n t e l l i g e n t e d i n t e g r a t i o ns y s t e m 的定义为 将不同功能的建筑智能化系统 通过统一的信息平台实 现集成 以形成具有信息汇集 资源共享及优化管理等综合功能的系统 1 7 l 智能化集成系统不是各智能化子系统的简单组合和堆砌 而是充分利用计算机网 络技术和数据库技术 以最优化的综合统筹设计 将各子系统有机地综合在一起 实现 高度的信息共享和综合应用 智能化集成系统立足于满足建筑物的使用功能 通过使用先进的通信协议和接口 技术实现各智能化系统的数据通信 信息采集和综合处理 从而建立智能化系统信息共 享平台 实现信息化应用功能 达到各系统监控信息资源的共享 综合管理和优化配置 的目的 同时保证智能化集成系统具有高可靠性 容错性 易维护性和可扩展性 2 1 2 系统集成的意义 在智能建筑中采用各种技术将各自分散的智能化子系统集成起来 可以带来以下 好处 5 第二章系统集成技术分析 1 资源高度共享 包括信息资源和设备资源的共享 信息资源包括各智能化子 系统的控制信息 报警信息和各类事件 收集到的用户 物业管理业务和办公自动化所 用的各类信息 数据 图文 声像等 以及外部如i n t e m e t 上的各类信息 数据 图文 声像 通过收集整理这些信息和事件 建立一个共享数据库 提高系统信息的共享性 设备资源包括内部网络设备的共享 对外通信设施的共享以及公共设备的共享 1 8 2 集中监控管理 对信息设施系统 信息化应用系统 建筑设备管理系统 公 共安全系统进行集中监视 控制 对系统的运行 起停时间以及其他需要集中控制的系 统进行监控管理 1 1 3 全局事件的决策处理 在建筑内发生重大事件时如火灾 根据突发事件进行 决策 对全局进行决策处理 并根据需要进行子系统之间的联动控制 如发生非法入侵 事件时 不仅在监控界面的电子地图上显示出报警区域的具体情况 而且还联动控制闭 路电视监控系统 调出相应区域的视频图像 进行报警复核 若发生在夜间还可联动打 开该区域的照明灯光 系统通过对全局事件进行处理 可以完成更多的工作 大幅度的 提高整个系统的功能 提供更多的增值服务 4 优化运行与节能 通过时间响应程序 事件响应程序 最佳起停控制程序等 对建筑物内的机电设备进行自动化控制 使机电设备运行于最佳状态 达到节能目的 1 9 1 同时通过选用合理的设备起停策略 均衡设备的运行时间 定期对设备进行维护管理 延长设备的寿命 5 高效管理与服务 无需配备大量的管理人员 不同专业管理工作的更加协调 等 提供统一的物业管理 如报表统计 能源管理 统计决策等功能 为将来的物业发 展和计算机物业发展提供良好的基础 2 2 系统集成技术分析 目前 智能建筑市场上广泛使用着不同厂家的 不同协议的智能化系统设备 即使 在同一建筑物的智能化系统中 各子系统往往也会采用不同厂家的产品或是同一厂家的 具有不同协议标准和数据接口的产品 2 0 1 不同的智能化厂商由于所包含的智能化系统的差异 往往符合不同的标准协议 对 外提供不同的数据接口 例如在楼宇自动化领域h o n e y w e l le b i j o h n s o nc o n t r o lm e t a s y s m 5 分别提供a p i d d e 接口 国内外知名的安全防范系统和消防系统生产厂商一般提 供r s 4 8 5 r s 2 3 2 数据接口 个别的还提供o d b c 数据接口 符合t c p i p 协议 6 长安大学硕士学位论文 智能化系统集成的关键就在于通过使用多种技术将这些协议标准和数据接口都标 准化 规范化 从而使各智能化子系统都具有开放式结构 解决子系统之间的互联互操 作问题 实现各系统的信息资源共享 这就不可避免地牵涉到多个厂家产品 多种通信 协议 多种数据接口 需要解决各类设备 子系统之间的接口 协议 系统平台 应用 软件等各类面向集成的问题 针对具有不同协议标准和数据接口的智能化子系统 要将其集成到同一的平台上 一般可采用将协议转换 标准化数据接口 使用开放性的标准和协议 采用先进的软件 技术和数据库技术等方法途径 相应的技术可分为如下几种 采用协议转换方式 采用 统一的通信协议 采用o p c 技术 采用o d b c 技术 采用中间件技术等 1 采用协议转换方式实现系统集成 具有不同通信协议的网络互连 可以采用协议转换的方式 协议转换器分为专用的 协议转换器和标准的协议转换器 专用协议转换器指两种协议之间专用的转换器 如果 要连接多个不同类型的网络 就需要多种类型的协议转换器 采用标准的协议转换器 在局域网内部通信采用了简单的通信结构 包括物理层 链路层以及对应用层提供连接 服务的会话 传送协议 解决了互联网的匹配问题 例如通过采用针对第三方系统设备开 发的专用网关进行协议转换 将其集成到b m s 平台上 实现与第三方设备的互连与信 息共享 2 1 1 但许多第三方设备供应商一般不愿公开其协议 使得第三方设备的选择受到 很大的限制 导致这种集成方式的应用场合将越来越少 已逐渐被o p c 技术与o d b c 技术等新的集成技术所取代 2 采用统一的通信协议实现系统集成 采用开放性的国际化标准协议 使不同厂家的系统设备都能够互联 互换和互操作 实现系统间的无缝集成是智能化系统集成的最佳解决方案 目前在智能建筑领域应用最 广 最具有发展前景的b a c n e t 协议和l o n w o r k s 标准 1 b a c n e t 协议 1 9 9 5 年a s h r a e 推出了楼宇自动控制领域的第一个开放式标准通信协议b a c n e t b u i l d i n ga u t o m a t i o na n dc o n t r o ln e t w o r k s 该协议定义空调与制冷系统及其他楼宇系 统中 计算机监控设备数据通信的服务与协议 还为设备间的信息通信的描述定义了抽 象化的对象模型 简化了楼宇中数据通信技术的应用与使用 b a c n e t 作为一个标准通 讯和数据交换协议 使得各厂家按照这一协议标准开发的系统设备相互兼容 不同厂家 生产的控制器都可以相互交换数据 实现互操作性 2 2 b a c n e t 协议符合当今世界的技 7 第二章系统集成技术分析 术发展趋势 代表着新世纪智能建筑中b a s 系统的主流技术和做发展方向 b a c n e t 协议同年通过了a s h r a e 认证 成为美国标准 后又相继成为多个国家的 国家标准 国际标准 同时 很多空调 制冷 变配电 给排水等设备厂商均积极采用 该标准 出现了一系列基于b a c n e t 标准的软硬件产品 为智能建筑的无缝集成奠定了 基础 2 l o n w o r k s 标准 l o n l o c a lo p e r a t i n g n e t w o r k s 是美国e c h e l o n 公司1 9 9 1 年推出的局部操作网络 l o n w o r k s 是e c h e l o n 公司为支持l o n 总线开发的技术 它为l o n 总线设计 成品化提 供了一套完整的开发平台 l o n w o r k s 技术具有诸多优点 如协议开放 应用开发简单 网络拓扑灵活 易于编程 支持多种通信介质 无主结构能够实现真正分布式控制系统 目前在智能建筑领域得到了广泛应用 2 3 l l o n w o r k s 总线技术使得控制网络各部分子系统 设备运行于同一l o n w o r k s 网络平 台 各子系统间互连互动 同时可随时更改网上设备 具有很强的可扩展性 l o n w o r k s 技术支持以不同通信介质分段的网络 如双绞线 电力线 无线电 红外线 同轴电缆 和光纤等 l o n t a l k 是l o n w o r k s 使用的开放式通信协议 l o n t a l k 协议遵循i s o 制定的o s i 模型 提供了o s i 参考模型所定义的全部七层服务 协议采用短帧报文 可靠性高 实 时性好 l o n t a l k 协议采用面向对象设计方法 通过网络变量把网络通信设计简化为变 量设计 通过绑定完成网络变量之间的数据交换 实现点对点的控制 2 4 1 l o n w o r k s 技术已在测量 控制等各个领域中被广泛采用 也被多个标准化组织所 承认 目前 它已被美国电子工业协会 e 队 定义为家庭控制网络的标准 还被美国 暖通空调和制冷工程师协会 a s 职a e 采纳作为其b a c n e t 标准的组成部分 已成为 楼宇自动化和家庭自动化中公认的技术标准 3 采用o p c 技术实现系统集成 m i c r o s o f t 提供的对象链接和嵌入o l e 是用于应用程序之间数据交换及通讯的协议 它允许应用程序链接到其他软件对象中 这种用于过程控制的o l e 通信标准 即o p c o l ef o rp r o c e s sc o n t r 0 1 o p c 以c o m 技术为基础 采用c s 模式 o p c 客户程序 可以与一个或多个提供o p c 接口的o p c 服务器相连 同时一个o p c 服务器也可与多 个客户程序相连 为多个o p c 客户提供信息 实现系统的无缝连接 2 5 o p c 为基于 w i n d o w s 的应用程序和现场过程控制间建立了桥梁 重点解决了应用软件与过程控制设 长安大学硕士学位论文 备之间的数据读取和写入的标准化以及数据的传输功能 o p c 把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家 以o p c 服务器的形 式提供给用户 解决了软 硬件厂商的矛盾 o p c 提供信息管理域应用软件与实时控制 域进行数据传输的方法 提供应用软件访问过程控制设备数据的方法 解决了应用软件 与过程控制设备之间通信的标准问题 当控制设备通过o p c 技术进行互联时 图形化应用软件 趋势分析应用软件 报 警应用软件 现场设备的驱动程序均基于o p c 标准 在统一的o p c 环境下 各应用程 序可以直接读取现场设备的数据 不需要逐个编制专用接口程序 各现场设备也可直接 与不同应用程序互连 2 6 1 o p c 使设备的软件标准化 从而实现不同网络平台 不同通 信协议 不同厂家产品间方便地实现互连与互操作 进一步提升了系统整体的开放性 o p c 技术的完善和推广 为智能建筑系统在实时控制域和信息管理域的全面集成创造了 良好的软件环境 目前 采用o p c 技术进行系统集成 已成为智能建筑系统集成的主 要方式之一 4 采用o d b c 技术实现系统集成 o d b c o p e n d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y 是m i c r o s o f t 推出的一种应用程序访问数据库的 标准 也是解决异构数据库间互联的标准 该标准适用各种数据库 目前已得到广泛应 用 与 o d b c 兼容的应用程序通过s q l 结构化查询语言 可查询和修改不同类型的数 据 一个单独的应用程序通过o d b c 可访问许多不同类型的数据库及不同格式的文件 o d b c 提供了一个开放的从个人p c 小型机 大型机数据库中存取数据的方法 因此 可由此开发出对于多个异种数据库进行访问的应用程序 2 7 1 目前 o d b c 已成为客户端访问服务器数据库的a p i 标准 只要被使用的数据库支 持o d b c 技术规范 无论其数据库类型如何 均可进行信息交换 因此 采用o d b c 或其它开放的数据库技术实现系统集成 也是实现智能建筑系统集成的重要方式 5 采用中间件技术实现系统集成 中间件 m i d d l e w a r e 是位于平台 硬件和操作系统 和应用之间的通用服务 这些服 务具有标准的程序接口和协议 针对不同的操作系统和硬件平台 它们可以有符合接口 和协议规范的多种实现 中间件处于应用软件和系统软件之间 是客户方与服务方之间 的连接件 它以自己的复杂换取了用户应用的简单 中间件基于分布式处理 能解决网 络分布计算环境中多种异构数据资源的互联共享问题 实现多种应用软件的协同工作 2 8 1 利用中间件还可以提高应用软件系统的开发效率 使系统的可伸缩性和可扩展性更 9 第二章系统集成技术分析 为理想 中间件技术和产品的成熟 使中间件成为智能建筑系统集成的桥梁 大大提高 了智能建筑系统集成技术的发展 在b s 计算模式中 中间件负责管理w e b 服务器和数据库服务器之间的通信并提 供应用程序服务 最基本的中间件技术有通用网关接口 c g i 和应用程序编程接口a p i 两种 它能够直接访问或调用外部程序来访问数据库 可以提供与数据库相关的h t m l 页面 或执行用户查询 同时将查询结果格式化成h t m l 页面 并通过w e b 服务器返 回给用户浏览器 c g i 允许w e b 服务器运行外部应用程序 通过外部程序来访向数据库 资源 以产生h t m l 文档并返回浏览器 2 9 1 2 3 集成软件的w e b 化发展趋势 智能建筑系统集成的发展离不开网络技术 近年来以太网及t c p m 协议的迅速发 展普及 企业纷纷建立内部信息管理系统i n t r a n e t 千兆以太网技术得到广泛应用 现 场总线技术的发展使得以太网从管理层 控制层向现场层延伸 同时 计算机的计算模 式逐渐由客户机 服务器模式向浏览器 服务器模式的过渡 与网络技术的这些发展相对应 系统集成软件在其集成内容 功能 管理模式 集 成地理范围等方面也得到了丰富和增强 特别是i n t e m e t i n t r a n e t 技术和w e b 技术在智 能建筑领域的广泛应用 更进一步促使系统集成软件由传统的以建筑设备监控系统为核 心 以监控功能为主转向各子系统平等 以整合信息应用为目标的给予w e b 技术的新 一代智能建筑系统集成管理软件 另外 传统的集成软件多基于建筑管理系统b a s 主要注重于实现对智能化系统的 监视和控制功能 侧重于各智能化子系统自身功能的实现 集成平台仅将各子系统的监 控信息进行实时采集和简单处理 信息的共享程度有限 只能在一定程度上实现联动控 制和系统的统一管理 这些软件大多结合自身的硬件产品而设计 并基于传统的c s 模式开发而成 具有开放性差 稳定性不高 接入能力弱 不易维护与升级困难等不足 且系统平台费用昂贵 不符合信息技术发展的趋势 也难以满足用户二次开发的需求和 系统升级的要求 新一代的集成软件基于w e b 技术 利用统一的软件平台 以信息管理为基础 以 整合应用为目的 为智能化系统的信息化管理提供整体解决方案 基于w e b 的新一代 系统集成软件充分考虑了人性化需求 任何时间 任何地点 通过任何设备对建筑进行 管理或接受服务 全方位的满足了建筑内设备 办公 信息沟通 管理和服务全面 1 0 长安大学硕士学位论文 动态需要 3 们 提高了建筑智能化系统在未来数字化 信息化与智能化应用中的地位与作 用 已成系统集成的未来发展方向 3 1 1 基于w e b 技术的新一代集成软件充分挖掘了w e bs e r v i c e s 技术的潜力 在现有的各 种异构平台的基础上构筑了一个与平台无关 语言无关 协议无关的通用技术层 通过 该技术层 各种平台上的应用可以互相连接和集成 从而实现子系统之间的互操作 3 基于w e b 技术的新一代一体化集成软件属于系统集成的高级阶段 其内涵非常丰 富 实现方式和途径也呈现多样化 它既可实现对控制层信息的系统集成 又可将控制 层