數(shù)字社區(qū)綜合信息集成系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

曾海，吳君勝，李林

0 引言

目前，隨著國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，依托信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國多個(gè)城市開展了數(shù)字城市的建設(shè)。數(shù)字城市的建設(shè)是國家信息化在一個(gè)城市中的具體體現(xiàn)，而數(shù)字社區(qū)建設(shè)是數(shù)字城市建設(shè)的重要組成部分。實(shí)際上，數(shù)字社區(qū)建設(shè)的本質(zhì)在于信息化。

所謂數(shù)字社區(qū)就是利用現(xiàn)代傳感技術(shù)、控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和系統(tǒng)及信息集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)融合、信息及數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用及功能協(xié)同。實(shí)現(xiàn)社區(qū)內(nèi)相關(guān)信息的采集、傳輸、處理分發(fā)、檢索和顯示，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)及信息的高度融合與集成，以及數(shù)據(jù)共享。實(shí)現(xiàn)社區(qū)和家庭相關(guān)設(shè)備的智能化監(jiān)控和自動(dòng)化應(yīng)用及功能協(xié)同，為數(shù)字社區(qū)用戶提供安全、健康、節(jié)能、環(huán)保與高效的生活和工作環(huán)境[1]。從上述概念可知，數(shù)字社區(qū)涉及多種技術(shù)、多個(gè)系統(tǒng)、多樣信息，如何實(shí)現(xiàn)信息集成并讓數(shù)據(jù)充分共享是數(shù)字社區(qū)信息化建設(shè)的重點(diǎn)。

通常，數(shù)字社區(qū)由幾十個(gè)可獨(dú)立存在的智能化的應(yīng)用子系統(tǒng)組成，可以分別根據(jù)系統(tǒng)集成應(yīng)用功能的要求，各應(yīng)用子系統(tǒng)通過分層的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)集成到綜合信息集成系統(tǒng)上來。因此，系統(tǒng)集成是數(shù)字社區(qū)建設(shè)的關(guān)鍵所在。本文主要闡述數(shù)字社區(qū)的綜合信息集成系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)現(xiàn)方法。

1 系統(tǒng)集成分析

由于數(shù)字社區(qū)各智能化應(yīng)用子系統(tǒng)，是針對不同的專業(yè)要求和功能需求開發(fā)的，如樓宇自控系統(tǒng)(BAS)、綜合安防管理系統(tǒng)(SMS)等，如果各智能化應(yīng)用子系統(tǒng)的廠家獨(dú)立開發(fā)系統(tǒng)，會(huì)使得社區(qū)的監(jiān)控管理存在“信息孤島”的問題。為了避免該問題同時(shí)更好地實(shí)現(xiàn)信息集成，綜合信息集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

1）開放性原則

采用開放的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)各智能化應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)綜合與共享，實(shí)現(xiàn)既可分散又可集中的監(jiān)控和管理。

2）可擴(kuò)展性原則

在提供標(biāo)準(zhǔn)的、開放的通訊協(xié)議基礎(chǔ)上，采用結(jié)構(gòu)化布線技術(shù)，便于今后系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級。

3）安全性原則

數(shù)字社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)集成，包括信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的集成，采用多層次的安全防范機(jī)制、用戶認(rèn)證機(jī)制、防病毒安全機(jī)制，以保證系統(tǒng)的安全。

4）可靠性原則

建立綜合信息集成數(shù)據(jù)倉庫，對各智能化應(yīng)用子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，提供防災(zāi)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)的功能，系統(tǒng)設(shè)備選型必須保證系統(tǒng)長時(shí)間不間斷連續(xù)運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和管理的高度可靠。

5）便利性原則

用戶可以通過多種上網(wǎng)方式利用瀏覽器登陸網(wǎng)站，并根據(jù)自身的權(quán)限瀏覽數(shù)字社區(qū)相關(guān)的信息，為管理者和使用者提供高效、便利、安全和易操作的使用環(huán)境。

2 系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字社區(qū)實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)，智能化應(yīng)用子系統(tǒng)集成不能脫離網(wǎng)絡(luò)。因此，系統(tǒng)集成必須通過網(wǎng)絡(luò)來完成，而且以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)按層次的系統(tǒng)集成，各層次提供標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化和可擴(kuò)展的技術(shù)。系統(tǒng)集成總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，數(shù)字社區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)由以下3層網(wǎng)絡(luò)組成：

1) 綜合信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(第一層網(wǎng)絡(luò))

第一層網(wǎng)絡(luò)提供綜合信息以及信息共享，通過B/S模式進(jìn)行Web發(fā)布和控制。

2) 智能化專業(yè)以太網(wǎng)(第二層網(wǎng)絡(luò))

第二層網(wǎng)絡(luò)通過專業(yè)以太網(wǎng)，采用OPC協(xié)議或ODBC方式，以C/S與B/S方式分別實(shí)現(xiàn)第一層網(wǎng)絡(luò)和第三層網(wǎng)絡(luò)的連接。每一智能化應(yīng)用系統(tǒng)又集成一個(gè)或多個(gè)位于第三層的智能化應(yīng)用子系統(tǒng)。建立綜合信息集成數(shù)據(jù)倉庫為各智能化應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享、交互、備份、恢復(fù)、安全等一系列功能。

3) 現(xiàn)場控制總線網(wǎng)絡(luò)(第三層網(wǎng)絡(luò))

第三層網(wǎng)絡(luò)是智能化應(yīng)用子系統(tǒng)通過專用的現(xiàn)場總線（如BACNET、LonWorks、RS-485等）及專用通訊協(xié)議或內(nèi)部協(xié)議直接對設(shè)備層進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視和控制，以及通過OPC協(xié)議實(shí)現(xiàn)各智能化監(jiān)控系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)控制，并將設(shè)備信息通過發(fā)送到第二層網(wǎng)絡(luò)。

圖1 系統(tǒng)集成總體結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)結(jié)構(gòu)采用嚴(yán)密的安全防范機(jī)制和病毒防范機(jī)制，充分保護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不受攻擊與侵犯。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，Internet外網(wǎng)與第一層網(wǎng)絡(luò)采用外網(wǎng)防火墻，第一層網(wǎng)絡(luò)與第二層網(wǎng)絡(luò)之間采用內(nèi)網(wǎng)防火墻，將關(guān)鍵硬件設(shè)備與數(shù)據(jù)進(jìn)行隔離；在操作層面上，建立嚴(yán)密的用戶認(rèn)證與權(quán)限設(shè)置，防止非法操作及越權(quán)操作。

2.2 綜合信息集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)“數(shù)字社區(qū)數(shù)字化應(yīng)用”國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，數(shù)字社區(qū)的信息集成內(nèi)容應(yīng)滿足綜合信息集成功能的要求。綜合信息集成系統(tǒng)由基于網(wǎng)絡(luò)的智能建筑管理系統(tǒng)（IBMS.net）、智能建筑管理系統(tǒng)（IBMS）和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心（IDC）共同組成。

1）IBMS.net

IBMS.net采用 B/S結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是一個(gè)綜合信息集成網(wǎng)站。按照綜合信息管理框架體系，分為3個(gè)層次。底層是設(shè)備數(shù)據(jù)庫層，可以選用大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS），如Oracle、MicroSoft SQL Server等；中間層是在智能化應(yīng)用子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，建立大型數(shù)據(jù)中心，配置在線分析工具和報(bào)表工具，利用數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析；應(yīng)用層就是網(wǎng)站的主要功能模塊。數(shù)字社區(qū)的管理者和使用者通過網(wǎng)頁瀏覽器，可以在任何時(shí)間、任何地方、任何上網(wǎng)方式獲得數(shù)字社區(qū)內(nèi)各智能化系統(tǒng)的監(jiān)控和管理信息，甚至可以獲得方便快捷的信息增值服務(wù)，如B2B2C模式的數(shù)字社區(qū)電子商務(wù)等

圖2 綜合信息管理框架體系

網(wǎng)站系統(tǒng)的功能模塊包括物業(yè)信息查詢、綜合安防信息查詢、綜合消防信息查詢、一卡通信息查詢、樓控信息查詢等模塊，每個(gè)模塊又包括報(bào)表分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)安全、報(bào)警控制等功能。模塊的數(shù)據(jù)支持分別來源于智能物業(yè)管理系統(tǒng)(IPMS)、綜合安防管理系統(tǒng)（SMS）、一卡通管理系統(tǒng)（ICMS）、樓控管理系統(tǒng)(BMS)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)系統(tǒng)(ITV)等。模塊的結(jié)構(gòu)圖如圖3、圖4、圖5、圖6所示。

圖3 綜合安防信息查詢模塊

圖4 綜合消防信息查詢模塊

圖5 樓控信息查詢模塊

圖6 一卡通信息查詢模塊

2）IBMS

IBMS是為數(shù)字社區(qū)各智能化應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享提供分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)倉庫的平臺(tái)，作為全局的共享數(shù)據(jù)庫其功能是將各智能化應(yīng)用系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫連接方式連接到平臺(tái)上來，實(shí)現(xiàn)各智能化應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)綜合優(yōu)化、跨平臺(tái)信息交互、引發(fā)時(shí)間或事件響應(yīng)程序等，提供系統(tǒng)集成的安全管理機(jī)制。

系統(tǒng)的功能模塊包括智能化應(yīng)用子系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)管理、智能化應(yīng)用子系統(tǒng)間信息交互設(shè)置管理、系統(tǒng)設(shè)置管理等。

2.面向大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)營銷，重構(gòu)企業(yè)信息化系統(tǒng)。汽車經(jīng)銷商信息化系統(tǒng)在初期往往缺乏全景規(guī)劃，一個(gè)企業(yè)建立多套系統(tǒng)，包括ERP 、CRM、OA、財(cái)務(wù)、人力資源、決策平臺(tái)等，數(shù)據(jù)在每個(gè)系統(tǒng)里面孤立流動(dòng)。通過構(gòu)建以客戶為核心的全生命周期的大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)營銷平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)融合、數(shù)據(jù)融合、業(yè)務(wù)融合，為數(shù)據(jù)的共享、流通、挖掘和應(yīng)用提供基礎(chǔ)，才能不同系統(tǒng)、不同技術(shù)、不同部門間的數(shù)據(jù)壁壘，提高整體的運(yùn)行效率。在系統(tǒng)建設(shè)中前，要首先對自身數(shù)字化能力進(jìn)行診斷，先易后難，先基礎(chǔ)后全面。特別是要根據(jù)企業(yè)規(guī)模和自身信息化團(tuán)隊(duì)的能力水平，以及對需求和方案的理解，選擇自建、第三方服務(wù)商定制開發(fā)或成型整體解決方案的快速應(yīng)用。

（1）智能化應(yīng)用子系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)管理模塊

綜合了IPMS、BMS、SMS、ICMS等有關(guān)的所有智能化應(yīng)用系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)，實(shí)際上是對各智能化應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫備份。

（2）智能化應(yīng)用子系統(tǒng)間信息交互設(shè)置管理模塊

IBMS的數(shù)據(jù)庫為各智能應(yīng)用子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)之間起到關(guān)聯(lián)溝通的作用，所有跨系統(tǒng)的信息交互都經(jīng)由IBMS的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互和溝通，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)間的信息雙向交互及流向設(shè)置。

（3）系統(tǒng)設(shè)置管理模塊

實(shí)現(xiàn)基本系統(tǒng)設(shè)置功能，如用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的相關(guān)設(shè)置等。

3）IDC

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合信息集成的數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)綜合信息集成系統(tǒng)的核心。由于存在眾多不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)系統(tǒng)集成總體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)分層可為四個(gè)層次。第一層，IBMS.net數(shù)據(jù)庫；第二層，IBMS數(shù)據(jù)庫；第三層，智能化應(yīng)用子系統(tǒng)各自的數(shù)據(jù)庫；第四層，現(xiàn)場控制總線上的智能化應(yīng)用子系統(tǒng)各自的數(shù)據(jù)庫。

圖3 四層式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

從四層結(jié)構(gòu)可知，數(shù)據(jù)庫可能會(huì)因系統(tǒng)的不同而存在異構(gòu)的情況。因而，需要解決數(shù)據(jù)同步、綜合、分發(fā)等一系列的問題。為了實(shí)現(xiàn)基于異種平臺(tái)對異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的查詢和聯(lián)合使用，可以采用ODBC交換方式和OPC交換方式，而數(shù)據(jù)同步問題則可以通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的DTS技術(shù)和觸發(fā)器技術(shù)，分別實(shí)現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)同步和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步。

3 系統(tǒng)所依賴的關(guān)鍵技術(shù)

1）邏輯集中適度分布的數(shù)據(jù)組織模式。

集中式是通過網(wǎng)絡(luò)把所有數(shù)據(jù)都物理集中在一個(gè)統(tǒng)一的共享數(shù)據(jù)庫中，本地沒有任何數(shù)據(jù)庫。分布式是利用網(wǎng)絡(luò)把現(xiàn)存于各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，通過建立一個(gè)分布式協(xié)調(diào)系統(tǒng)，將物理分布的數(shù)據(jù)庫邏輯集中于一個(gè)共享數(shù)據(jù)庫中。為兼顧兩種數(shù)據(jù)組織模式的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)各自缺點(diǎn)，提出邏輯集中適度分布的數(shù)據(jù)組織模式。一方面在IBMS中建立一個(gè)全局共享的數(shù)據(jù)庫，集中存放數(shù)字社區(qū)各系統(tǒng)高度共享且實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)；另一方面各系統(tǒng)建立一個(gè)本地局部數(shù)據(jù)庫，專門存放本系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求很高的數(shù)據(jù)[3]。

2）采用.NET架構(gòu)或J2EE架構(gòu)建立門戶系統(tǒng)。

IBMS.net作為綜合信息集成的共享平臺(tái)，可以采用.NET架構(gòu)或J2EE架構(gòu)，綜合數(shù)字社區(qū)的各種信息通過門口網(wǎng)站向用戶提供。

3）信息安全技術(shù)保證數(shù)據(jù)安全

用戶登錄時(shí)，IDC借助Kerberos和PKI等驗(yàn)證協(xié)議提供了強(qiáng)有力的口令保護(hù)和單點(diǎn)登錄；對于本地網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)，IDC通過驗(yàn)證協(xié)議保證其安全性，當(dāng)需要更高的安全性時(shí)，通過IP加密的方法，提供點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)加密安全性；對于在網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)之間穿越的數(shù)據(jù)，IDC可通過為一個(gè)或多個(gè)IP節(jié)點(diǎn)加密所有的TCP/IP通信、配置遠(yuǎn)程訪問協(xié)議和路由、為站點(diǎn)與外界的交流提供代理服務(wù)等機(jī)制來加強(qiáng)安全性，也可通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序來提供站點(diǎn)間基于公用密鑰的信息加密；對于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，IDC采用數(shù)字簽名來簽署軟件產(chǎn)品，或者加密文件系統(tǒng)，實(shí)施DES加密算法，對每個(gè)文件都采用一個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的密鑰來加密，不僅可以加密本地文件，還可以加密遠(yuǎn)程文件，而且不影響文件的輸入輸出。

4）基于XML的通用數(shù)據(jù)交換接口

數(shù)字社區(qū)信息化建設(shè)應(yīng)滿足數(shù)字城市相關(guān)規(guī)范與接口要求，留有基于XML的通用數(shù)據(jù)交換接口，以便于將來與數(shù)字城市互連互通。

4 結(jié)束語

數(shù)字社區(qū)是國家信息化過程中出現(xiàn)的一種必然趨勢。隨著網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們的生活水平的不斷提高，越來越多高科技的、智能化產(chǎn)品逐步走進(jìn)人們的社區(qū)、樓宇和住宅，人們對數(shù)字社區(qū)的信息化要求將會(huì)越來越高，綜合信息管理的重要性尤為突出。針對數(shù)字社區(qū)綜合信息管理離不開對智能化應(yīng)用系統(tǒng)集成的問題，立足于實(shí)際的智能化工程項(xiàng)目實(shí)踐，本文提出建立基于B/S模式的綜合信息集成系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字社區(qū)的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字社區(qū)信息化建設(shè)的可擴(kuò)展性、集成性和柔性提供了有效的解決方案，并為數(shù)字城市集成數(shù)字社區(qū)系統(tǒng)探索了一條技術(shù)途徑。總而言之，綜合信息集成系統(tǒng)是數(shù)字社區(qū)一體化綜合管理的高層平臺(tái)，在數(shù)字化系統(tǒng)集成的信息管理領(lǐng)域起到了導(dǎo)向作用。

[1]李林,曾海,李威良.智能建筑系統(tǒng)工程[M],廣東:廣東高等教育出版社,2009.9.

[2]王軍.智能化數(shù)字社區(qū)中平臺(tái)建設(shè)[J],金卡工程,2009:53-54.

[3]蔣朝惠,許石青.數(shù)字社區(qū)之間的集成方法研究與實(shí)現(xiàn)[J],微計(jì)算機(jī)信息,2005.3:23-25.

[4]李林,曾海,李威良.數(shù)字社區(qū)系統(tǒng)工程[M],廣東:廣東高等教育出版社,2010.3.