智能建筑設(shè)備管理信息系統(tǒng)研究

蘇俊鋒，張 芬

0 引言

我國《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》對智能建筑的定義是：以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動化及通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境[1]。而傳統(tǒng)的建筑設(shè)備管理系統(tǒng)是對建筑設(shè)備實施綜合管理，主要通過設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測建筑內(nèi)重要區(qū)域的環(huán)境參數(shù)及控制建筑物內(nèi)的機(jī)電設(shè)備。由于系統(tǒng)是封閉的，它從設(shè)計、供貨、調(diào)試到維修、保養(yǎng)、升級等一系列工作只能由廠家左右，如此以往，業(yè)主最初的投資將得不到有效保護(hù)。本文針對傳統(tǒng)建筑設(shè)備管理中存在的信息分散、孤立和封閉的現(xiàn)狀，提出并構(gòu)建了基于OPC、ODBC及WEB技術(shù)的設(shè)備管理信息系統(tǒng)集成方案，力求達(dá)到全局化、網(wǎng)絡(luò)化的智能建筑設(shè)備管理需求。

1 建筑設(shè)備管理

通常來說，建筑物一經(jīng)投運，就必然面臨著經(jīng)營和管理的問題。建筑物本體以及其中各系統(tǒng)的設(shè)備都是有壽命的，根據(jù)設(shè)備壽命周期的“浴盆曲線”[2]（如圖1所示），對設(shè)備進(jìn)行定期測試、診斷并及時維護(hù)、管理，不僅會降低其壽命周期成本，延長使用壽命，而且可以使物業(yè)在這段周期內(nèi)增值。

圖1 設(shè)備故障周期浴盆曲線

設(shè)備管理系統(tǒng)是實現(xiàn)設(shè)備管理的各種功能集成的系統(tǒng)。其目標(biāo)主要是減少與設(shè)備管理相關(guān)的總費用，同時提高設(shè)備的綜合效率，提高企業(yè)的生產(chǎn)率和組織機(jī)構(gòu)的辦事效率，對設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測的同時實現(xiàn)高可靠性和高實時性。

其發(fā)展現(xiàn)狀：從憑經(jīng)驗的定性分析管理轉(zhuǎn)向通過數(shù)學(xué)模型求解的定量分析管理；從傳統(tǒng)的作坊式的維修轉(zhuǎn)向基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程故障診斷的社會化維修（遠(yuǎn)程維修）；從手工記臺賬到設(shè)備維修管理信息系統(tǒng)，再到維修決策支持系統(tǒng)和智能的維修決策支持系統(tǒng)。

在信息技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)備管理后，與傳統(tǒng)的設(shè)備管理模式相比，存在如下優(yōu)勢[3]。

（1）經(jīng)濟(jì)效益：應(yīng)用信息技術(shù)后，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化辦公，有效提高工作效率，減少人工成本，可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）運轉(zhuǎn)效率：應(yīng)用信息技術(shù)后，大大提高業(yè)務(wù)處理流程的自動化程度，各種信息均可共享，企業(yè)的運轉(zhuǎn)效率得到顯著提高。

（3）顯性效益：提高企業(yè)的信息管理水平是為管理服務(wù)的，在開發(fā)此類系統(tǒng)時應(yīng)首先考慮提高企業(yè)管理效率，實施透明化管理、規(guī)范化運作、科學(xué)化決策等。

（4）隱性效益：杜絕各種漏洞，特別是管理上的漏洞，減少因虛假數(shù)據(jù)而增加的成本，減少過程費用，加強各部門的聯(lián)系，提高內(nèi)部信息查閱效率，減少事務(wù)性的工作及繁冗的統(tǒng)計匯總工作，轉(zhuǎn)移管理的重心等。

根據(jù)建筑設(shè)備運營的現(xiàn)狀，運用設(shè)備管理的相關(guān)理論，結(jié)合信息網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)，智能樓宇設(shè)備管理信息系統(tǒng)方案將為智能建筑實施有效的設(shè)備信息管理作有益的嘗試。

2 設(shè)備管理信息系統(tǒng)方案

2.1 系統(tǒng)構(gòu)架

智能建筑的三大系統(tǒng)——建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（BAS）、通信自動化系統(tǒng)（CAS）及辦公自動化系統(tǒng)（OAS），即3A系統(tǒng)，作為構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)化的智能樓宇實時監(jiān)控自動化系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)集成對象是樓宇自控系統(tǒng)（BAS）、綜合安防系統(tǒng)（SMS）、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、火災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）、停車場管理系統(tǒng)（CPS）、IC智能卡綜合應(yīng)用系統(tǒng)等[4]。

通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等可以實現(xiàn)智能建筑設(shè)備管理信息系統(tǒng)與實時監(jiān)控自動化系統(tǒng)集成和全面管理。設(shè)備管理信息系統(tǒng)的主要信息源包括實時監(jiān)控自動化系統(tǒng)，以及人工錄入（經(jīng)由通信、辦公系統(tǒng)傳遞或直接錄入信息系統(tǒng)），信息數(shù)據(jù)流向關(guān)系如圖2所示。

圖2 信息數(shù)據(jù)流向

兩者的集成數(shù)據(jù)交互是關(guān)鍵，其基本要求是建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，避免過多的數(shù)據(jù)接口和轉(zhuǎn)換。但是在實際工程項目中，實時監(jiān)控自動化子系統(tǒng)存在接口數(shù)多，且數(shù)據(jù)量大，所以采用標(biāo)準(zhǔn)OPC協(xié)議作為一種通用的數(shù)據(jù)交互方式。

通過這兩種信息源，可以更為全面、及時、準(zhǔn)確地獲取現(xiàn)場機(jī)電設(shè)備的健康狀況，從而實現(xiàn)設(shè)備維修自動化管理。

設(shè)備管理系統(tǒng)體系通用結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 設(shè)備管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，用戶無須安裝任何客戶端軟件，可通過Internet隨時隨地獲得運維狀況；服務(wù)器通過OPC協(xié)議和監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)（或多個）相連，通過接口技術(shù)（如JAVA本地接口技術(shù)等）獲取設(shè)備實時數(shù)據(jù)，同時通過其接口回調(diào)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新通知；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用Or?acle/SQL等平臺，邏輯存儲結(jié)構(gòu)主要采用表和表空間構(gòu)成；對數(shù)據(jù)庫的訪問采用通用的ODBC技術(shù)，服務(wù)器操作系統(tǒng)選用Windows Server 2008。

2.2 系統(tǒng)功能

設(shè)備管理信息系統(tǒng)以設(shè)備信息為基礎(chǔ)，包括設(shè)備信息管理、設(shè)備運維管理、文檔報表管理、系統(tǒng)管理等功能模塊，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

（1）設(shè)備信息管理

1）設(shè)備基礎(chǔ)信息。包括設(shè)備類別、設(shè)備型號、設(shè)備信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理；主要是對設(shè)備（主要設(shè)備、特殊設(shè)備、備件、新進(jìn)/出設(shè)備等）的各種靜態(tài)信息（名稱、類別、型號、生產(chǎn)廠商、安裝位置、使用部門、圖紙、技術(shù)資料等）進(jìn)行錄入、修改、刪除等基本管理操作，采用通用的編碼方式，并可對設(shè)備信息進(jìn)行多條件、任意組合查詢[4]。

2）故障報警信息。手動/自動生成的包括事故類別、事故原因、故障類別、故障原因、重要級別等信息。

（2）設(shè)備運維管理

1）實時數(shù)據(jù)與統(tǒng)計。設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)主要由實時監(jiān)控自動化系統(tǒng)提供，包括：①設(shè)備相關(guān)部位的當(dāng)前運行數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、流量、電流、電壓以及轉(zhuǎn)速等等；②設(shè)備動作次數(shù)；③設(shè)備故障次數(shù)；④設(shè)備運行時間累計。方便及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的一些問題故障，便于及時采取相應(yīng)的措施解決問題或避免問題的出現(xiàn)。

2）設(shè)備診斷維護(hù)。建立設(shè)備狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，隨時查詢設(shè)備的狀態(tài)及其劣化趨勢；實現(xiàn)重點設(shè)備狀態(tài)查詢、重點設(shè)備歷史曲線查詢等。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備當(dāng)前的累計運行時間超過了設(shè)定的維修時間，或者開關(guān)動作次數(shù)超過了設(shè)定的開關(guān)動作次數(shù)，或者其他智能診斷方法分析設(shè)備運行趨勢，產(chǎn)生維修信息，自動生成故障編碼，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)故障報告上傳至設(shè)備管理信息系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)處理。同時結(jié)合傳統(tǒng)的故障檢修方式，針對不同情況的設(shè)備制定對應(yīng)類別的維護(hù)計劃，再根據(jù)計劃定期對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行巡檢、潤滑等日常維護(hù)，保留計劃維修和被動維修的傳統(tǒng)實現(xiàn)手段，如人工錄入方式等。

（3）文檔報表管理

1）文檔管理。對設(shè)備操作手冊、設(shè)備管理規(guī)定及其他類別的管理規(guī)章制度等文檔資料進(jìn)行統(tǒng)一歸類管理，方便管理員人員及維護(hù)人員隨時調(diào)看，實現(xiàn)規(guī)范的文檔管理功能。

2）統(tǒng)計報表。包括設(shè)備狀況統(tǒng)計、部門設(shè)備統(tǒng)計、設(shè)備運行/停機(jī)時間統(tǒng)計、物料消耗統(tǒng)計、設(shè)備潤滑情況統(tǒng)計、設(shè)備維修情況統(tǒng)計、設(shè)備維修實際費用統(tǒng)計等。具備對設(shè)備維護(hù)、維修數(shù)據(jù)進(jìn)行多維統(tǒng)計分析功能，可生成相應(yīng)報表，為設(shè)備故障診斷、維護(hù)、維修提供經(jīng)驗歷史數(shù)據(jù)；具備資產(chǎn)折舊歷史數(shù)據(jù)管理功能等。

3）計劃任務(wù)。按照維護(hù)計劃定期生成維護(hù)任務(wù)，設(shè)備發(fā)生故障報警時也能自動產(chǎn)生維修任務(wù)。包括計劃與任務(wù)的添加、錄入、查詢及短信郵件提醒等主要功能。

（4）系統(tǒng)管理

1）用戶管理。設(shè)定并管理部門類別、崗位類別、人員信息及其他內(nèi)外部用戶信息。

2）權(quán)限管理。設(shè)定并管理系統(tǒng)角色。按用戶職能進(jìn)行角色分類，為每個角色授予不同的權(quán)限；設(shè)定用戶分組，并將角色授予用戶組或者用戶。

3）日志管理。系統(tǒng)自動記錄用戶的登錄和操作日志；系統(tǒng)管理員可以查看所有用戶日志；系統(tǒng)可設(shè)置定時自動清除過期的用戶日志功能。

2.3 應(yīng)用實例

達(dá)實智能大廈是深圳達(dá)實智能股份有限公司利用自主研發(fā)的節(jié)能技術(shù)，按照美國《綠色建筑評價LEED標(biāo)準(zhǔn)》金級認(rèn)證為標(biāo)準(zhǔn)，對自用辦公建筑大樓進(jìn)行全方位節(jié)能改造后的成果，成為深圳市建筑節(jié)能示范大廈。設(shè)備管理信息系統(tǒng)在大廈的管理中得到了初步應(yīng)用，使得該建筑的信息化管理水平又上了一個新的臺階，規(guī)范了管理流程，提高了設(shè)備管理效率，同時也提高了設(shè)備的運行效率以及公司的整體形象，為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。其中冷凍站的管理界面如圖5所示。

圖5 達(dá)實智能大廈設(shè)備管理信息系統(tǒng)冷凍站界面

3 小結(jié)

隨著設(shè)備的集成化、高速化、精密化和自動化發(fā)展，基于OPC、ODBC及WEB技術(shù)的設(shè)備管理信息系統(tǒng)將不斷完善設(shè)備維護(hù)技術(shù)、管理模式、系統(tǒng)功能，從而規(guī)范設(shè)備管理流程，降低設(shè)備維護(hù)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，滿足日益提高的設(shè)備管理需求，為實現(xiàn)動態(tài)、精準(zhǔn)、高效的智能建筑設(shè)備維護(hù)和管理提供行之有效的手段。

［1］GB/T 50314-2000.智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］沈永剛.現(xiàn)代設(shè)備管理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［3］王永茂.石油工業(yè)設(shè)備管理信息系統(tǒng)［D］.成都：電子科技大學(xué)，2009.

［4］方煒.智能樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)［D］.西安：西安電子科技大學(xué)，2007.

［5］王利輝.基于OPC技術(shù)的動態(tài)工業(yè)設(shè)備管理系統(tǒng)構(gòu)建［D］.上海：復(fù)旦大學(xué)，2009.