大型遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的構(gòu)建

陳青峰

(浙江中控自動(dòng)化儀表有限公司平臺(tái)軟件開發(fā)部， 浙江 杭州 310051)

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大型遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的構(gòu)建

0引言

集團(tuán)類型企業(yè)的機(jī)電設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)種類繁多、功能各異，構(gòu)建大型遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，通過集團(tuán)系統(tǒng)平臺(tái)的頂層設(shè)計(jì)，反向制定各接入子系統(tǒng)的功能和性能標(biāo)準(zhǔn)，可有效提高對(duì)設(shè)備的管理水平。

以大型物業(yè)管理為例，由于各個(gè)分散子系統(tǒng)(如小區(qū)、綜合體、寫字樓等)的樓控、燈控等自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大相徑庭，使得先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)或是被束之高閣、棄而不用，或是經(jīng)大量的人力、物力投入?yún)s沒有產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)，還增加維護(hù)成本。構(gòu)建大型遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)：1)有助于建立健全運(yùn)行維護(hù)管理制度；2)減少管理環(huán)節(jié)，優(yōu)化管理流程，建立客觀的評(píng)價(jià)體系(如能耗、設(shè)備質(zhì)量等)；3)以最終目標(biāo)平臺(tái)為出發(fā)點(diǎn)，明確各子系統(tǒng)的功能，減少不必要的設(shè)備投資；4)積累實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)研究和反向優(yōu)化奠定基礎(chǔ)；5)用能預(yù)測(cè)及數(shù)據(jù)診斷、設(shè)備故障診斷；6)加快系統(tǒng)的故障處理，在節(jié)省人力的同時(shí)，提高應(yīng)急反應(yīng)能力；7)以此平臺(tái)為依托，與企業(yè)內(nèi)其他信息系統(tǒng)對(duì)接。

整套系統(tǒng)將分為數(shù)據(jù)的獲取和傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)部署應(yīng)用、能源管理及反饋優(yōu)化三大模塊，系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)整體架構(gòu)

1數(shù)據(jù)的獲取和傳輸

構(gòu)建大型遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)時(shí)，各子系統(tǒng)和BMS軟件數(shù)據(jù)的獲取是第一要?jiǎng)?wù)，若子系統(tǒng)能直接提供OPC Server(一般BA都帶有OPC Server)，則可通過OPC數(shù)據(jù)接入的形式獲取子系統(tǒng)數(shù)據(jù)；若子系統(tǒng)能提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫，則可通過類似于第三方關(guān)系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存的形式，從關(guān)系數(shù)據(jù)庫中抓取所需數(shù)據(jù)并同步到子系統(tǒng)平臺(tái)；若子系統(tǒng)無法提供任何數(shù)據(jù)接口，則其為一個(gè)孤立的系統(tǒng)，建議盡早更換。

本文主要對(duì)OPC Server進(jìn)行闡述。OPC是自動(dòng)控制領(lǐng)域中的一套通訊接口規(guī)范，其核心思想是使用OPC Server驅(qū)動(dòng)程序來屏蔽各種物理設(shè)備的差異，讓進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問的用戶有一套一致性的接口，數(shù)據(jù)的接入方一般被稱為OPC Client。在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，OPC的Server端和Client端連接較容易；在不同計(jì)算機(jī)上，需進(jìn)行DCOM配置；對(duì)于跨路由的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，基于COM/DCOM的OPC連接方式已不適用，需采用OPC隧道連接，具體網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖2　OPC隧道連接

OPC隧道傳輸?shù)谋举|(zhì)是在OPC的Server端部署OPC隧道的服務(wù)器端，用于獲取OPC Server的數(shù)據(jù)，同時(shí)，在OPC的Client端部署OPC隧道的客戶端，用于為OPC Client提供數(shù)據(jù)，而OPC隧道的服務(wù)器端和客戶端之間采用跨路由TCP通訊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密傳輸。

由于子系統(tǒng)分布在全國(guó)各地，對(duì)于子系統(tǒng)到中心的數(shù)據(jù)接入，核心要?jiǎng)?wù)是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)并傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸主要有兩種方式。

1.1基于XML的數(shù)據(jù)傳輸(方式一)

采用VPN組網(wǎng)或固定域名的形式(建議采取VPN組網(wǎng))構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通過部署在現(xiàn)場(chǎng)的采集前置機(jī)(條件允許時(shí)，可使用舊有的采集服務(wù)器)獲取子系統(tǒng)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)按平臺(tái)整體格式要求進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，將數(shù)據(jù)以XML+Web Servers的形式同步至系統(tǒng)中心平臺(tái)，具體組網(wǎng)形式見圖3。

圖3　基于XML+Web Servers的組網(wǎng)形式

1.2基于OPC隧道的數(shù)據(jù)傳輸(方式二)

采用VPN組網(wǎng)的形式，在中心服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集監(jiān)控軟件和OPC隧道軟件的客戶端，在原系統(tǒng)的服務(wù)器部署OPC隧道軟件的服務(wù)器端，在中心平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)采集服務(wù)器間采用基于VPN的OPC隧道數(shù)據(jù)傳輸，具體組網(wǎng)形式見圖4。

圖4　基于OPC隧道的組網(wǎng)

方式一采用異步傳輸機(jī)制，其優(yōu)勢(shì)在于不苛求VPN組網(wǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求較低，支持在通訊異常時(shí)就地存儲(chǔ)，待通訊恢復(fù)后再做數(shù)據(jù)回傳，其劣勢(shì)在于傳輸效率低于方式二；方式二采用同步傳輸機(jī)制，通過TCP通訊將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至中心，其優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性較高，劣勢(shì)在于必須采取VPN組網(wǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求較高且不支持?jǐn)嗑€增補(bǔ)功能。兩種數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制各有優(yōu)劣，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求及各子系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)狀況進(jìn)行選擇。

2遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)部署應(yīng)用

在構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用層軟件時(shí)，由于不同廠家的軟件各有差異，需按自身要求對(duì)系統(tǒng)軟件提出功能要求。傳統(tǒng)的SCADA軟件將數(shù)據(jù)的收集作為關(guān)鍵目標(biāo)，但隨著智慧化要求越來越高，采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)記錄僅僅是個(gè)開始，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的構(gòu)建一定要面向大型化和智慧化轉(zhuǎn)變，具體功能要求可著重關(guān)注以下方面。

2.1系統(tǒng)功能要求

傳統(tǒng)的物業(yè)管理使用的是以人力為主的“人防”，通過大量的檢查崗和巡邏崗來保障區(qū)域及設(shè)備設(shè)施的安全，而遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用，一方面是減少現(xiàn)場(chǎng)固定的維護(hù)人員，使維護(hù)人員的使用和管理實(shí)現(xiàn)區(qū)域化和機(jī)動(dòng)化；另一方面，借助于自動(dòng)化的樓控和照明系統(tǒng)，通過統(tǒng)計(jì)分析，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的優(yōu)化管理。因此，整套系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)具有數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)的監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化、調(diào)度等方面的功能(詳見圖5)。

圖5　系統(tǒng)功能模塊

2.2系統(tǒng)的可擴(kuò)容性

傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)以單一軟件為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但受制于軟件功能上的限制，其擁有的數(shù)據(jù)采集處理能力存在上限?？紤]到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)規(guī)模的不確定性(選取若干區(qū)域試點(diǎn)或按規(guī)劃逐年增加)，選擇的系統(tǒng)應(yīng)是一套可擴(kuò)容的集群式系統(tǒng)，當(dāng)采集服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理能力達(dá)到上限時(shí)，可通過增加采集服務(wù)器的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)容。對(duì)于終端用戶而言，通過統(tǒng)一的網(wǎng)頁入口，相比擴(kuò)容前應(yīng)無任何影響(詳見圖6)。

圖6　負(fù)載均衡

2.3GIS地理信息系統(tǒng)接入

在系統(tǒng)平臺(tái)中接入GIS地理信息系統(tǒng)，既可作為系統(tǒng)的主入口，也可直觀顯示車輛、人員的活動(dòng)軌跡。GIS系統(tǒng)可為用戶提供可縮放的地理信息圖，并標(biāo)注各物業(yè)單元的地理坐標(biāo)和分布情況，詳見圖7。通過點(diǎn)擊物業(yè)單元坐標(biāo)，可顯示該單元的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，也可直接跳轉(zhuǎn)至該單元監(jiān)控流程圖或信息查詢界面，方便應(yīng)用管理。

此外，借助于GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域管理功能，通過業(yè)務(wù)的區(qū)域化管理，可真正實(shí)現(xiàn)維護(hù)人員的區(qū)域化、機(jī)動(dòng)化管理。

圖7　GIS地理信息

2.4移動(dòng)端應(yīng)用

在系統(tǒng)中，可為每個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變量設(shè)定限值，當(dāng)數(shù)據(jù)超限時(shí)將生成報(bào)警事件，報(bào)警事件是巡檢人員的工作信號(hào)，一旦收到該信息，巡檢人員需立刻作出回應(yīng)。

圖8　移動(dòng)端應(yīng)用

在移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，基于移動(dòng)端的系統(tǒng)應(yīng)用是必備功能要求，而遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)在移動(dòng)端的應(yīng)用，可采取兩種策略，一種是按業(yè)務(wù)需求，構(gòu)建全新的移動(dòng)端APP；另一種是通過XML數(shù)據(jù)接口的形式，為已有的移動(dòng)端APP平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。兩種方式的出發(fā)點(diǎn)都是讓使用者能夠快速瀏覽實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、查閱歷史數(shù)據(jù)、獲知報(bào)警事件等(詳見圖8)。2.5巡檢管理

借助于設(shè)備管理功能模塊，通過設(shè)備臺(tái)賬管理和檢定管理等功能，實(shí)現(xiàn)管轄區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備的電子化管理，同時(shí)，可為每一臺(tái)設(shè)備生成屬于該設(shè)備獨(dú)有的二維碼并粘貼或懸掛于該設(shè)備處。而巡檢人員在按計(jì)劃路線進(jìn)行例行巡檢時(shí)，通過掃描設(shè)備上的二維碼便可獲知設(shè)備基礎(chǔ)配置信息、檢修要求和待處理問題，同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)可記錄巡檢人員巡檢每臺(tái)設(shè)備的時(shí)間點(diǎn)。在巡檢過程中若發(fā)現(xiàn)問題，巡檢人員應(yīng)及時(shí)提交故障描述，通過對(duì)故障描述信息以及實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，決定監(jiān)控平臺(tái)管理人員是否需要派遣維修人員前往現(xiàn)場(chǎng)處理，故障響應(yīng)流程詳見圖9。

圖9　故障響應(yīng)流程

2.6借助云服務(wù)

為節(jié)省項(xiàng)目前期投資，可考慮借助于云服務(wù)完成系統(tǒng)部署，云是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式能提供可用、便捷、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用軟件、服務(wù)等)使資源可快速提供，并由云服務(wù)商確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定以及數(shù)據(jù)的安全，以此保證系統(tǒng)的順利投運(yùn)，云服務(wù)模式見圖10。

圖10　云服務(wù)與移動(dòng)監(jiān)控

3能源管理及反饋優(yōu)化

建筑節(jié)能指在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率。影響建筑能耗的因素眾多，如建筑物所處的地理位置、區(qū)域氣候特征、建筑物自身構(gòu)造、建筑設(shè)備的使用、建筑物的運(yùn)行管理和維護(hù)等，部署了遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)后，可通過管理和技術(shù)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。管理一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖11。

圖11　管控一體化系統(tǒng)

沒有能耗監(jiān)測(cè)，就沒有能耗管理，要建立建筑能源管理制度，一定要先有良好的能源監(jiān)測(cè)制度，進(jìn)而實(shí)施有效的建筑能源管理。所以，導(dǎo)入建筑能耗計(jì)量系統(tǒng)，首先要對(duì)建筑物全年的空調(diào)、照明、動(dòng)力等系統(tǒng)進(jìn)行能源消耗的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及分析，以建立建筑物能源使用的相關(guān)數(shù)據(jù)庫。

通過建筑智能化能耗監(jiān)管體系的建設(shè)，建立能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，開展能耗統(tǒng)計(jì)、能效公示、能源審計(jì)，掌握建筑用能數(shù)據(jù)，摸透建筑內(nèi)各組織機(jī)構(gòu)的用能規(guī)律，可指導(dǎo)開展低成本的節(jié)能改造，加強(qiáng)節(jié)能運(yùn)行管理。

通過建筑智能化能耗管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)調(diào)度管理，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)或預(yù)設(shè)的參數(shù)，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行進(jìn)行定時(shí)、分區(qū)等開關(guān)控制；根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的設(shè)備調(diào)度策略、節(jié)能策略、最佳啟/停時(shí)間控制策略，對(duì)系統(tǒng)中機(jī)電設(shè)備進(jìn)行預(yù)先啟動(dòng)、調(diào)節(jié)或關(guān)閉，并根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的溫度、濕度、照度等自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)照明設(shè)備，對(duì)設(shè)備的負(fù)載進(jìn)行均衡，使大樓內(nèi)的溫、濕度達(dá)到最舒適的程度，同時(shí)以最低的能源和電力消耗來維持系統(tǒng)和設(shè)備的正常工作，以求取得最低的建筑運(yùn)營(yíng)成本和最高的經(jīng)濟(jì)效益，從而提高智能建筑的用能效率，促進(jìn)建筑園區(qū)節(jié)能監(jiān)管體系的建設(shè)。

4結(jié)束語

構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的成果，可總結(jié)為以下四個(gè)方面：1)積累：明確各子系統(tǒng)中需采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查閱、對(duì)比、反饋；2)管控：耗能管控、設(shè)備管控、人員管控、差異化管控；3)提醒：事件、報(bào)警、用量異?？焖偬嵝?，與現(xiàn)有平臺(tái)接口進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的消息提醒；4)優(yōu)化：歷史最佳運(yùn)行狀態(tài)的捕獲和優(yōu)化；氣象、時(shí)間等參數(shù)的聯(lián)動(dòng)優(yōu)化和調(diào)整。

希望大型遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的構(gòu)建，能為現(xiàn)代大型企業(yè)精細(xì)化、集約化的管理帶來實(shí)實(shí)在在的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]古成瑤.城市住宅小區(qū)物業(yè)管理智能化實(shí)踐[D].重慶：西南大學(xué)，2014.

Construction of Large-scale Remote Monitoring Platform

Chen Qingfeng

陳青峰

(浙江中控自動(dòng)化儀表有限公司平臺(tái)軟件開發(fā)部， 浙江 杭州 310051)

摘要設(shè)施建設(shè)方與維護(hù)方的脫節(jié)、設(shè)備維護(hù)人員的頻繁變動(dòng)、自控設(shè)備維護(hù)的復(fù)雜性等因素導(dǎo)致樓宇中的樓控、燈控等自控設(shè)備的實(shí)際使用率相比工業(yè)企業(yè)普遍偏低。通過構(gòu)建大型遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，使用統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，接入各類子系統(tǒng)并形成集群效應(yīng)，可有效提升管理能力。

關(guān)鍵詞監(jiān)控平臺(tái)管理優(yōu)化能源管理巡檢管理

AbstractCompared with the industrial enterprises, the utilization rate of building or lighting control automation equipment is low, the reasons include construction and maintenance disconnect, equipment maintenance personnel frequent changes, the complexity of automatic control equipment maintenance etc..The management capacity can effectively enhance by setting standards, access to the various subsystems and form a cluster effect, so as to realize their management skills.

Keywordsmonitoring system， management optimization， energy management， inspection management