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通用接口模式在智能建筑管理系统中（IBMS）的应用 上海腾达智能系统有限公司产品开发部 卑其春 摘要:本文介绍了在智能建筑管理系统中通用接口模式的设计与实现原理、及其特点 关键词：弱电设备 智能建筑管理系统（IBMS） 通用接口模式 实现智能化建筑的核心技术方法是系统集成，而系统集成的本质是实现各个子系统之间的信息交换、对各子系统实行统一的监控和管理。因而系统集成的关键问题是解决不同子系统、不同产品间接口和协议的“标准化”，以使它们之间能达到“互联性”和“互操作性”。 各子系统之间的“互联性”和“互操作性”问题，是一个多厂商、多协议、面向各种应用的体系结构，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。能否方便、灵活地接入各子系统，是IBMS系统软件设计和实现时的一个重要问题。虽然理论上可以通过采用OPC接口或BACnet、Modbus等标准来解决，但从国内目前的应用现状来看，绝大多数的弱电设备没有提供OPC接口，也不会符合BACnet、Modbus等标准。所以，在现有条件下、在完成“互联性”和“互操作性”的前提下，如何实现最大程度的“开放性”和“通用性”，也是一个亟待解决的难题。1 弱电设备接口的特点 1.1 接口通讯协议的有限性 弱电设备的范围很广，包括保安、门禁、消防、空调、照明等很多设备，在楼宇中起着举足轻重的作用。.对于不同的弱电设备有些厂家提供上位机，并且有自己的数据采集软件，可以提供比较简单的通讯接口类型，如API、ODBC等。而另外一些厂家不提供上位机，只提供私有的或标准的通讯协议，如RS232、BACnet等。但总的来看，通讯接口协议超不出有限的几种，例如：RS232， RS485， LonWorks，BACnet，Modbus，OPC，Sorket，API，ODBC，DDE等。1.2 接口通讯的格式(数据结构)的多样性 虽然不同弱电设备可能采取相同的通讯接口协议，然而他们的通讯格式一般来说都是不一样的。比如，两个弱电设备都采用串口通讯协议（RS232），但它们的通讯格式一般都不会相同，除非是同一个厂家。像这种不同功能的设备具有不同的通讯格式，或者相同功能的设备因为厂家的不同而采取不同的通讯格式，再加上行业的千差万别，这样产生的通讯格式将会无穷无尽，从而给所有系统集成商出了一道难题。2 IBMS中解决接口问题的传统方法 不管做任何事情，在“量”非常少的情况下，是很难总结出通用的经验来的。 IBMS中解决接口问题的传统方法就是拿到一个接口方案，立即想尽办法开发出一个解决此方案的通讯程序，以保证工程的准时交接。然而这种方法的缺点就是必须针对每个设备进行专门的接口开发，随着系统所支持的设备的增加，这个专门的采集程序的数量也会不断的增加，这种方法对于未来不可预见的接口不具有兼容性，IBMS的接口开发将会永不间断，而且开发的工作量将会稳定的持续下去。 3 新的实现方式通用接口模式 所谓通用接口模式，就是指针对每种通讯协议，提供一个通用的可视化的设置界面，只需通过一些简单的设置，就能达到兼容新的属于此协议的通讯格式（通讯报文），整个过程无需编程，操作简单。 采用通用接口模式，至少可以带来如下几点好处： 3.1 兼容了同一协议的所有通讯格式 由于接口通讯格式的多样性，即采用同样接口通讯协议的设备一般来说采用的数据结构并不一样，产生了支持某种通讯协议，并不等于支持了所有采用这种通讯协议的弱电设备的问题。因此，IBMS的接口开发必须考虑接口数据结构的不同，对于这个要求, IBMS一方面去支持通讯协议，另一方面在支持通讯协议的基础上，对数据结构即通讯格式进行设置。 通讯格式设置的原则同样以“接口的通用性”为目标。这样，设置过程必须尽量考虑其通用性，而且要简单、易用、直观。所以通讯格式的设置过程是一个对数据进行分析、归纳，寻找不同数据结构中的共同点的过程。为了使得设置过程通用，必须总结足够多的数据结构，从中提取出来共同的地方，然后完善设置过程，虽然数据结构设置的前期完成的工作可能不会容纳未来不可预期的设备（数据结构），就是说可能不会顺利兼容，然而随着对数据进行分析、归纳的持续，这个“数据设置”的不兼容性必然是越来越小的，这是一个收敛的过程。 通用接口模式最终使得每个通讯协议都能兼容属于此协议的广泛的通讯格式。一个通讯协议所支持的通讯格式越多，在某种程度上，也可以说这个通讯协议就越完善，而接口开发的工作量将会随着所支持的通讯协议的逐步完善而逐步的减少。 3.2 实现了“协议设置模块”与“子系统数据采集和控制模块”的分离 按传统的解决接口问题的方法，“协议设置模块”与“子系统数据采集和控制模块”是密不可分的，或者干脆是没有“协议设置模块”，因为协议设置已经融入到了子系统中了。 实现“协议设置模块”和“子系统数据采集和控制模块”的分离，有以下几点好处： * 类似“中间件”作用，简化了子系统。 协议转换是设备层和应用层的中间桥梁，所以“协议设置模块”在设备和“子系统数据采集和控制模块”之间，起到了类似“中间件”的作用。因为“协议设置模块”把所有复杂的与协议有关的逻辑模块从“子系统数据采集和控制模块”中分离了出来，大大减轻了子系统的负担，简化了子系统的结构。 * 便于实施和维护，缩短了开发周期。 采用通用接口模式的IBMS在工程项目实施时，只需按照厂家提供的通讯格式，对“协议设置模块”进行简单的设置，就可完成所有与弱电设备接口的工作，整个过程无需编程，开发周期降到原来的1/10，甚至完全可以交给用户来完成。 3.3 便于协议库的更新和升级 * 协议库的更新 由于程序结构是采用基于数据库构架的，协议库的更新，不需改变程序的主体，只需简单的拷贝Access数据库就行了。其实，这也是一种设置协议的方式，这在传统的接口问题处理方式中是不可思议的。 * 协议库的升级 协议库的升级是为了兼容更多的通讯协议和通讯格式。这虽然涉及到程序主体的变动，但它实现了对底层数据库的兼容，也就是对系统中已经存在的通讯协议和通讯格式的兼容。 3.4 提供对可扩展API接口的支持 所谓可扩展API接口，就是把一个为某种协议专用的模块做成一个DLL，只提供有限的对外API接口。一旦把这个DLL挂接到协议设置模块中，即可实现“即插即用”，以达到对此协议的支持。 在通用接口模式中实现可扩展API接口，是为了对传统接口模式的兼容，也可以作为通用接口模式的一种补充。 4 通用接口模式在腾达IBMS2002中的应用 4.1 腾达IBMS2002的接口框架 腾达智控IBMS2002是由上海腾达智能系统有限公司自主开发的一个开放式的、广泛兼容的建筑设备监控管理系统。在接口解决方面，采用统一的管理层面集成各种通讯协议，每种协议以独立的结构模块挂接在接口层下，而接口层上面是界面设置（如下图）。 这种解决方法对不同协议的处理是完全相同的，因此具有通用性和可扩展性，并且在项目实施阶段可灵活地根据实际情况动态设置，而不需要更改软件。接口层下面的结构模块则处理和转换不同的协议和数据格式。 4.2 协议设置实例 以下是上海二中院的空调通讯协议（部分）： 通讯协议：RS-232 协议 参数：9600，8，n，1 通讯格式： 0 1 2 3.nn nn-1 nn ID CMD LEN DATA-bytes CS-LB CS-HB 剩下的工作就是对所有的报文（通讯格式）进行设置，找出其特点和共性，以及和监测点的对应关系。 比如请求某设备的报文格式如下： 01 01 02 FC FF 它的返回报文是： 01 01 89 data . data E7 A5 显然，这两条报文有很明显的共同点，那就是报文头“01，01”，我们先不管“01，01”的含义（其它保文可能会是“01，02”或“02，03”），但通过它可以找到对应的返回报文。 在发请求报文时，对它正常返回报文的信息，我们已了解得一清二楚，包括报文长度、报文格式和数据包（通道）所对应的监测点。如果我