基于RIA架構的IBMS集成系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

吳添富

摘要：智能建筑管理系統(tǒng)（IBMS），采用Internet/Intranet技術，將各個分散的、相互孤立的子系統(tǒng)，在統(tǒng)一的控制平臺中進行集中監(jiān)控和管理。為了提升用戶在B/S架構中的體驗，引入富互聯(lián)網(wǎng)應用—RIA，而Silverlight作為RIA的力作之一，克服了傳統(tǒng)Web應用程序的缺點，實現(xiàn)跨瀏覽器、跨平臺的優(yōu)質體驗。該文就RIA架構結合分布式技術在智能建筑系統(tǒng)中的應用進行研究與實現(xiàn)，為管理人員提供一個高效、便利、可靠的管理手段。

關鍵詞：IBMS；RIA；OPC；Silverlight；智能建筑

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)07-1665-03

The Research and Implementation about IBMS Integrated System Based on RIA Architecture

WU Tian-fu

(Department of Automation, Xiamen University, Xiamen 361005,China)

Abstract: Intelligent Building Management System (IBMS), using the Internet/Intranet technology, scattered, isolated subsystems,can be centrally monitored and managed in a unified control platform. In order to enhance the users experience in B/S architecture, the introduction of rich Internet applications-the RIA, and Silverlight as one of the masterpiece of the RIA, to overcome the shortcomings of the traditional Web applications, cross-browser, cross-platform, high-quality experience. in this paper, We use RIA architecture combined with distributed technology in the intelligent building system research and implementation, providing an efficient, convenient, and reliable management tools for managers.

Key words: IBMS; RIA; OPC; Silverlight; intelligent building

1概述

智能建筑系統(tǒng)集成的概念在中國智能建筑學術領域內(nèi)的提出，已經(jīng)有近20年的時間了，特別是中國科學院徐興聲研究員1992在國內(nèi)建筑界權威性學術刊物《建筑學報》上首次提出“智能建筑系統(tǒng)集成技術”—系統(tǒng)集成的內(nèi)涵[1]。我國基于Web平臺的智能建筑管理系統(tǒng)（Intelligent Building Management System,IBMS）的技術還不是十分成熟，同時隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的革新，用戶在操作的過程中已經(jīng)不是單純的關注所平臺擁有的功能，而是越來越關注交與用戶交互的體驗。但是傳統(tǒng)的B/S應用程序由于受訪問終端和瀏覽器的限制，目前已經(jīng)無法滿足用戶多樣化的需求，因而Web應用程序轉入一個嶄新的時代—RIA。作為RIA的代表作之一，Silverlight繼承了傳統(tǒng)B/S應用程序的優(yōu)良特性，同時采用新的框架，可以創(chuàng)建具有較強交互性和絢麗多彩的用戶界面，將給用戶帶來更佳的用戶體驗。

在實際的項目中，智能建筑管理系統(tǒng)不是簡單的將各個子系統(tǒng)進行集成，而是能將各個子系統(tǒng)相關信息進行綜合，并根據(jù)管理需要實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)動。本文就基于Silverlight（基于微軟Prism框架）、WCF RIA Service、OPC（OLE for Process Control）等集成技術進行分析，設計并實現(xiàn)一套跨平臺的綜合管理系統(tǒng)。

2 IBMS簡介

IBMS，它是以目前國際上先進的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(tǒng)。一般來講，智能建筑管理系統(tǒng)應具備五個自動化模塊，即所謂的5A--樓宇自動化系統(tǒng)BA，辦公自動化系統(tǒng)OA，信息自動化系統(tǒng)CA，消防自動化系統(tǒng)FA和保安自動化系統(tǒng)SA這五個部分構成。它綜合利用了現(xiàn)代計算機技術（Computer）、現(xiàn)代控制技術（Control）、現(xiàn)代通信技術（Communication）和現(xiàn)代圖形顯示技術（CRT），即4C技術[2]。

現(xiàn)今的系統(tǒng)集成技術的概念本身已與幾年前顯著不同，無論是大廈內(nèi)的控制系統(tǒng)，還是信息系統(tǒng)已不再以處理器或服務器為中心，而是網(wǎng)絡化架構的，甚至有人提出：網(wǎng)絡就是計算機。同時集成應用系統(tǒng)的開發(fā)也不再面向過程，而是面向數(shù)據(jù)。

OPC（OLE for Process Control）技術在IBMS中有著舉足輕重的作用，OPC是一種工業(yè)標準，支持多種開發(fā)協(xié)議，它由微軟公司和各個自控公司共同指定，并采用微軟COM/DCOM，ActiveX等標準和先進的軟件技術。這就使得我們可以通過OPC技術將各個孤立的子系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)同一平臺進行集成控制的目的。

3 RIA模型的優(yōu)勢及其實現(xiàn)技術

3.1 RIA模型的優(yōu)勢

RIA（Rich Internet Applications，富互聯(lián)網(wǎng)應用程序）一詞來源于Macromedia公司在2002年3月發(fā)表的一份白皮書[3]，RIA是一種全新的Web應用程序架構，它結合了Client/Server架構應用程序良好的用戶體驗和Web應用程序易于部署的優(yōu)點[4]。

RIA和HTML的不同之處還在于，RIA擁有更健壯的客戶端描述引擎。因此，RIA可以在客戶端實現(xiàn)HTML所無法實現(xiàn)的體驗效果。更多的內(nèi)容、更快的反應速度以及對設計人員來說更多的可用控件，甚至RIA還允許通過一些技術來即時的構建所需要的圖形。

3.2 Silverlight介紹

微軟Silverlight是一種跨跨平臺、瀏覽器的.NET Framework實現(xiàn)，用于為Web生成和提供下一代媒體體驗和豐富的交互式應用程序。Silverlight統(tǒng)一了服務器、Web和桌面的功能，統(tǒng)一了托管代碼和動態(tài)語言、聲明性編程和傳統(tǒng)編程的功能[5]。

Silverlight技術框架如圖1所示。

圖1 Silverlight的技術框架[6]

Silverlight可以跨平臺和瀏覽器創(chuàng)建相同的用戶體驗，使得用戶無論使用哪種終端進行訪問，所產(chǎn)生的效果都是一致的。因此Silverlight使開發(fā)人員在研發(fā)的過程中不必拘泥于過多的細節(jié)問題，只要專注于實現(xiàn)其功能即可，并且Silverlight平臺還提供了多樣化的跨平臺構件。3.3 Prsim框架介紹

Prism是Composite Application Guidance for WPF的簡稱，由微軟P&P（patterns & practices）小組設計，基于MVVM模式（Model-View-ViewModel），是用于Silverlight的企業(yè)級框架。Prism框架最強大之處就是把界面與邏輯相剝離，從而實現(xiàn)設計與編程解耦。這樣我們就可以把界面拆分成若干模塊，從而使模塊間的交互實現(xiàn)了最大的松散耦合，降低了“牽一發(fā)而動全身”的風險。此外，在部署的時候，也可以實現(xiàn)按需加載和更新，尤其是對Silverlight而言，極大的增強了用戶體驗。另外Prism使用了TDD的設計理念,開發(fā)和測試也可以獨立地進行，縮短整個軟件的開發(fā)周期。鑒于此，本文的實例運用的便是基于這個框架的Silverlight應用程序。

4設計與實現(xiàn)

4.1平臺架構

為了簡化IBMS集成系統(tǒng)的開發(fā)，還需借助.NET平臺的又一大利器—WCF RIA Service，其簡化了N層結構的RIA應用程序的開發(fā)，它所提供的框架組件、工具以及服務來使RIA客戶端不用手動復制程序邏輯就能調(diào)用位于服務器上的應用邏輯，而且所建立的RIA客戶端當每次解決方案編譯時會自動更新中間層邏輯，實現(xiàn)真正意義上業(yè)務邏輯上的統(tǒng)一。[7]

集成平臺采用集散控制系統(tǒng)，分散控制、集中監(jiān)控管理，按“危險分散”原則設計，任一節(jié)點出現(xiàn)故障時均不影響系統(tǒng)的正常運行和信號的傳輸，保證每個子系統(tǒng)都能相對獨立控制。為此，引入分布式控制技術的，一方面實現(xiàn)上述的功能需求，另一方面極大減少了子系統(tǒng)向主平臺的響應時間。在研發(fā)的過程中，將各個子系統(tǒng)的點位映射為I/O點（設備點的讀寫操作），各個分布式自服務負責相應的子系統(tǒng)點位信息的讀取操作，再借助于負載均衡技術，各個子系統(tǒng)的信息通過中轉服務器（其中部署著IO服務）反饋給客戶端，這樣就避免了向IIS輪詢造成的網(wǎng)絡開銷和時間延遲，達到實時請求的目的，同時實現(xiàn)了集成平臺和各個子系統(tǒng)的解耦，提升了實施人員部署的效率。具體的架構圖如圖2所示。

圖2平臺架構圖

4.2平臺訪問流程

在整個集成系統(tǒng)的運行過程中，用戶充當非常重要的角色，貫穿始終。具體的流程分為一下幾個步驟：一、啟動Silverlight應用程序，根據(jù)Prism框架加載初始模塊，Silverlight客戶端接收用戶訪問請求；二、通過WCF RIA Service將請求反饋給IO服務，IO服務接收到數(shù)據(jù)請求，根據(jù)相應點位信息標識的子系統(tǒng)名稱，將請求轉發(fā)給分布式子系統(tǒng)點位信息讀寫服務；三、分布式子系統(tǒng)點位信息讀寫服務接收到操作后，直接根據(jù)相應的協(xié)議類型（通常是將其他協(xié)議轉換為OPC協(xié)議）讀寫相應的設備點位信息；四、如若是讀取子系統(tǒng)點位信息，則分布式子系統(tǒng)讀取服務將數(shù)據(jù)傳送給IO服務，而后IO服務再轉發(fā)給Silverlight客戶端，完成一個完整的鏈路。在這整個過程中，一切都是以用戶的訪問需求為導向。

5智能建筑系統(tǒng)集成目標

訪問智能建筑管理系統(tǒng)（IBMS），無論是位于局域網(wǎng)（LAN）還是位于廣域網(wǎng)（WLAN）上的客戶端設備，只需初次通過Silverlight客戶端安裝程序，之后的操作與桌面應用程序一致，達到與C/S與B/S的統(tǒng)一。未來的系統(tǒng)是不可能獨立存在的，“開放和連接”是智能建筑集成系統(tǒng)的口號。

我們常說防范于未然，尤其是時下提倡以人為本的，所以如何保障各個樓宇自控子系統(tǒng)正常運行變得尤為重要。在當下互聯(lián)網(wǎng)技術高速發(fā)展的背景下，我們相信后續(xù)能夠有更先進的技術融入到智能建筑管理系統(tǒng)平臺中,使不同廠商的不同設備無縫集成到同一個系統(tǒng)中成為可能。

6結束語

基于RIA架構的思想在IBMS集成系統(tǒng)中，引入富客戶端這個模型，和傳統(tǒng)的集成系統(tǒng)相比，主要存在以下兩大優(yōu)勢：1)摒棄傳統(tǒng)的瀏覽器訪問結構，嶄新的類客戶端應用程序展示于用戶，提升用戶體驗；2)便于實施人員對集成系統(tǒng)進行部署和維護，減輕了系統(tǒng)變更產(chǎn)生的風險。而且，基于RIA架構的平臺為各個子系統(tǒng)的聯(lián)動提供了更可靠的保障；同時也為業(yè)界提供了一套創(chuàng)新型的平臺，推動IBMS技術的革新。但是由于RIA架構相對應會帶來子系統(tǒng)設備點位信息讀取的時間損耗，所以如何加快與子系統(tǒng)之間交互成為下一個階段需要攻克的難題。

參考文獻:

[1]徐興聲.評析建筑智能化系統(tǒng)集成的誤解[J].電氣時代, 2001（9）.

[2]彭龍飛.智能建筑的系統(tǒng)集成（IBMS）技術[J].廣東科技, 2008（5）:56-57.

[3] Jeremy Allaire.Macromedia Flash MX - A next-generation rich client[M]. San Francisco,Macromedia, 2002.

[4]朱永光. RIA大潮中,哪種技術適合你?[J].軟件世界,2007(8):38-41.

[5] Silverlight概述[EB/OL]. http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb404700(v=vs.95).aspx.

[6] Silverlight結構[EB/OL]. http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb404713(v=vs.95).aspx.

[7] Nick Lecrenski. Silverlight 4 RIA開發(fā)全程解析[M].北京:清華大學出版社,2011.