基于一體化監(jiān)控平臺(tái)的智能樓宇系統(tǒng)①

鄭鋒,楊建旭,張庚生,汪金禮,宋千義(安徽繼遠(yuǎn)電網(wǎng)技術(shù)有限責(zé)任公司,合肥 230088)

?

基于一體化監(jiān)控平臺(tái)的智能樓宇系統(tǒng)①

鄭鋒,楊建旭,張庚生,汪金禮,宋千義
(安徽繼遠(yuǎn)電網(wǎng)技術(shù)有限責(zé)任公司,合肥 230088)

摘 要:智能樓宇是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、web技術(shù)被廣泛應(yīng)用,進(jìn)而發(fā)展起來(lái)的一種新式的建筑概念.智能樓宇不僅追求造型的美觀和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,更加注重通過(guò)各種先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑最優(yōu)的管理和控制,本文基于國(guó)電南瑞RT21一體化監(jiān)控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇自控、安防、消防、能量采集等多個(gè)子系統(tǒng)的集中監(jiān)控,通過(guò)各個(gè)子系統(tǒng)之間的智能聯(lián)動(dòng),降低建筑物的綜合管理成本.

關(guān)鍵詞:智能樓宇; 一體化監(jiān)控; 信息共享; 聯(lián)動(dòng)

1　引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,特別是計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)追求建筑物應(yīng)有的高效舒適環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高[1,5],各類設(shè)備設(shè)施的維護(hù)管理和安全防范工作也給智能化樓宇的管理和保證提出了更高的要求.為了提高智能化建筑管理工作的質(zhì)量和效率,減少對(duì)工作人員的依賴,并實(shí)時(shí)掌握建筑的環(huán)境與設(shè)備的運(yùn)行情況,為相關(guān)人員提供一個(gè)安全舒適高效的工作環(huán)境,從建筑的智能化應(yīng)用服務(wù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控管理和安全防范的角度出發(fā)[2-4],打破“信息孤島”的局限性,智能建筑集成管理系統(tǒng)解決方案的研究是十分重要和相當(dāng)必要的.

本文以國(guó)電南瑞RT21[6-9]為一體化監(jiān)控平臺(tái),以Windows和Linux操作系統(tǒng)為載體,以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻編解碼、移動(dòng)辦公技術(shù)、智能化技術(shù)和弱電系統(tǒng)集成技術(shù)為核心,面向智能建筑的弱電系統(tǒng)集中監(jiān)控為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)智能建筑集成管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).系統(tǒng)集成建筑設(shè)備自動(dòng)化(BA)、消防自動(dòng)化(FA)和安防自動(dòng)化(SA)三大類子系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的廣泛聯(lián)動(dòng)功能[10],并支持web瀏覽和移動(dòng)終端應(yīng)用.系統(tǒng)提高了智能化建筑管理工作的質(zhì)量和效率,減少對(duì)工作人員的依賴,使其可以隨時(shí)隨地的實(shí)時(shí)掌握建筑的環(huán)境與設(shè)備的運(yùn)行情況,并為用戶提供一個(gè)安全舒適高效的工作環(huán)境.

2　系統(tǒng)概述

系統(tǒng)包含樓宇自控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、能量采集系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng),通過(guò)各個(gè)子系統(tǒng)間的信息互通、控制互動(dòng)、資源共享,將各個(gè)子系統(tǒng)融合成為一個(gè)整體,方便用戶更有效的進(jìn)行管理.

2.1物理架構(gòu)

系統(tǒng)的物理架構(gòu)如圖1所示.

圖1　物理架構(gòu)

第一層是設(shè)備控制器級(jí),由各個(gè)子系統(tǒng)控制器組成,如建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制器、安全防范(管理)系統(tǒng)的報(bào)警裝置及現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)、電力監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器、智能照明系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制器、背景音樂(lè)系統(tǒng)的控制主機(jī)、一卡通及停車場(chǎng)管理系統(tǒng)主機(jī)等.

第二層為子系統(tǒng)層,由各子系統(tǒng)的監(jiān)控服務(wù)器/工作站及相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)組成.智能建筑集成管理系統(tǒng)主要采用基于子系統(tǒng)的集成方式[1,4].子系統(tǒng)層是智能建筑集成管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源,服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)關(guān)采集各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)、處理,以供給工作站使用,并上傳至監(jiān)控中心.

第三層為監(jiān)控中心層,監(jiān)控中心層是智能建筑集成管理系統(tǒng)的主體[11,12],支持多級(jí)部署,可應(yīng)用與智能建筑和智能園區(qū)的監(jiān)控管理.每級(jí)監(jiān)控中心由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、web服務(wù)器、工作站、監(jiān)控大屏等設(shè)備組成.設(shè)備間通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)信息交互.監(jiān)控中心層的構(gòu)成如圖2所示.

圖2　監(jiān)控中心層

2.2軟件架構(gòu)

系統(tǒng)的軟件架構(gòu)采用C/S+B/S的混合架構(gòu)設(shè)計(jì),由前置采集、數(shù)據(jù)庫(kù)、消息總線等平臺(tái)模塊,建筑設(shè)備自動(dòng)化、安全防范自動(dòng)化、消防自動(dòng)化等應(yīng)用模塊及C/S客戶端,WEB發(fā)布模塊和移動(dòng)終端模塊組成.軟件框架圖如3所示.

圖3　軟件架構(gòu)

2.3技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.3.1通用協(xié)議接入

本文采用成熟的RT21前置模塊,該模塊采用通信層和協(xié)議解析層的分離式設(shè)計(jì),提供了獨(dú)立的通信服務(wù)模塊和協(xié)議解析模塊.通信服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)與接口子系統(tǒng)的通訊,對(duì)于各種串行、總線等通訊方式,一律使用智能終端等設(shè)備轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)方式接入.協(xié)議解析模塊負(fù)責(zé)協(xié)議報(bào)文的解析處理,并寫(xiě)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù).針對(duì)不同的協(xié)議,調(diào)用不同的進(jìn)程進(jìn)行處理.接口協(xié)議的添加主要圍繞協(xié)議解析模塊開(kāi)發(fā),擴(kuò)展比較方便.

本文采用基于OPC XML的技術(shù),在OPC XML客戶端和服務(wù)器之間通過(guò)HTTP協(xié)議傳輸Web服務(wù),OPC XML客戶端與服務(wù)器通訊過(guò)程如圖4所示.

圖4　通訊過(guò)程

客戶端通過(guò)COM接口與COM組件通信,實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的訪問(wèn);然后,根據(jù)OPC XML規(guī)范,實(shí)現(xiàn)OPC XML服務(wù)器所具有的功能,最后,OPC XML服務(wù)器要把訪問(wèn)底層OPC服務(wù)器得到的數(shù)據(jù)信息以XML文檔的方式提供給遠(yuǎn)程客戶,實(shí)現(xiàn)OPC XML服務(wù)器的對(duì)外接口.

2.3.2基于模板和屬性模版的設(shè)備建模技術(shù)

本系統(tǒng)具有接入設(shè)備種類繁多的特點(diǎn),針對(duì)不同的工程的實(shí)際情況,數(shù)據(jù)庫(kù)中用于描述設(shè)備模型的數(shù)據(jù)一般在幾十萬(wàn)點(diǎn)甚至更多的級(jí)別.數(shù)據(jù)量的巨大,對(duì)系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的錄入工作和管理方式提出了更高的要求.本文提出了一種基于設(shè)備模板和屬性模板的設(shè)備建模方法,解決設(shè)備種類繁多的問(wèn)題.

系統(tǒng)通過(guò)該方式,定義了攝像機(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)、門(mén)禁、風(fēng)機(jī)、溫濕度傳感器、水浸等多類設(shè)備的設(shè)備模板.通過(guò)設(shè)備模板對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行批量的派生,可以大大減少現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的工作量.同時(shí),基于設(shè)備建模和屬性模板的建模方法易于擴(kuò)展新的設(shè)備類型,無(wú)需為每一種接入設(shè)備開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用處理程序,減少了開(kāi)發(fā)的工作量,如圖5所示.

圖5　設(shè)備建模工具

2.3.3子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

通過(guò)可視化的配置聯(lián)動(dòng)操作關(guān)系,實(shí)現(xiàn)各聯(lián)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行的準(zhǔn)確性及有序性,并支持多個(gè)系統(tǒng)多個(gè)設(shè)備控制動(dòng)作的串、并行混合操作; 系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)方式上能在保證準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上,顯著提高系統(tǒng)安全性、日常管理效率、多系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行和處理重大事故的能力.根據(jù)安全預(yù)警與應(yīng)急預(yù)案,預(yù)先配置處理各種事故的聯(lián)動(dòng).發(fā)生突發(fā)事件時(shí),通過(guò)兩級(jí)閉鎖判斷,動(dòng)態(tài)觸發(fā)聯(lián)動(dòng)應(yīng)急方案.除了對(duì)突發(fā)事件的響應(yīng),聯(lián)動(dòng)功能更重要的是能協(xié)調(diào)多系統(tǒng)、多設(shè)備的協(xié)同工作,為用戶創(chuàng)造舒適、便利和節(jié)能的工作生活環(huán)境,如通風(fēng)、采暖的智能調(diào)節(jié),照明的節(jié)能控制等.

子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能采用RT21平臺(tái)的聯(lián)動(dòng)模塊,該聯(lián)動(dòng)模塊主要由可視化的邏輯配置工具和后臺(tái)聯(lián)動(dòng)服務(wù)程序組成,邏輯配置工具如圖6(a)所示,支持閉鎖判斷、串并執(zhí)行、條件觸發(fā)、定時(shí)觸發(fā)、結(jié)果反饋等功能,具備靈活、豐富的聯(lián)動(dòng)邏輯實(shí)現(xiàn),如圖6(b)所示.

圖6　子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

2.4主要實(shí)現(xiàn)功能

(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇設(shè)備、安防設(shè)備、消防設(shè)備的集中監(jiān)控;

(2)具有展示用水、用電、用暖、用氣信息的功能;

(3)具有設(shè)備告警實(shí)時(shí)顯示的功能;

(4)具有智能聯(lián)動(dòng)技術(shù),可以配置多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)規(guī)則,實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)錄像、聯(lián)動(dòng)抓圖和智能預(yù)案;

(5)支持各個(gè)子系統(tǒng)之間的智能聯(lián)動(dòng);

(6)支持在電子地圖中查看各個(gè)布置點(diǎn)的攝像機(jī)視頻,支持查看攝像機(jī)的所有預(yù)置位視頻.

3　成果展示

現(xiàn)以本系統(tǒng)應(yīng)用的某公司為例說(shuō)明.

樓宇自控模塊包含智能照明、空調(diào)、送排風(fēng)、給排水、空調(diào)五大功能,智能照明界面如圖7(a)所示.

智能照明界面按照每棟樓每層在電子地圖中展示設(shè)備的布點(diǎn)情況,實(shí)時(shí)的反映各個(gè)設(shè)備的開(kāi)關(guān)情況,圖中黃色的燈光圖標(biāo)表示該燈光處于開(kāi)啟狀態(tài),灰色表示處于關(guān)閉狀態(tài),雙擊燈光圖標(biāo)可以對(duì)燈光設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制.

安防實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控、防盜報(bào)警、公共廣播、門(mén)禁、停車場(chǎng)五大功能,停車場(chǎng)界面如圖7(b)所示.

停車場(chǎng)界面顯示各個(gè)區(qū)域的車位剩余情況,實(shí)時(shí)的顯示各個(gè)車位的占用情況,圖中有車子圖標(biāo)的車位表明該車位已被占用,沒(méi)有車子圖標(biāo)的車位表明該車位沒(méi)有被占用.

消防模塊實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)報(bào)警功能.火災(zāi)報(bào)警界面如圖7(c)所示.

火災(zāi)報(bào)警界面按照每棟樓在電子地圖中顯示各層的消防設(shè)備布點(diǎn)情況,當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)圖標(biāo)會(huì)變成紅色.

能量采集模塊包含了用水、用電、用氣、用暖,用電界面如圖7(d)所示.

圖7　系統(tǒng)界面

用電界面按照每棟樓每層在電子地圖中進(jìn)行實(shí)時(shí)展示每層的總電表信息以及各個(gè)分電表信息.

本文針對(duì)開(kāi)門(mén)操作設(shè)置聯(lián)動(dòng)功能,當(dāng)執(zhí)行開(kāi)門(mén)時(shí),把開(kāi)門(mén)信息推送到告警窗口,同時(shí)調(diào)用攝像機(jī)視頻查看開(kāi)門(mén)情況,開(kāi)門(mén)聯(lián)動(dòng)如圖8所示.

圖8　聯(lián)動(dòng)

4　結(jié)論

本項(xiàng)目運(yùn)用系統(tǒng)集成的方法將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)等現(xiàn)代科技手段與建筑管理進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,并充分考慮建筑管理的特點(diǎn),從建筑的智能化應(yīng)用服務(wù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控管理和安全防范的角度出發(fā),實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇自控、視頻監(jiān)控、防盜報(bào)警、消防報(bào)警、公共廣播、門(mén)禁管理、智能照明、電梯監(jiān)視等系統(tǒng)的集中式監(jiān)控、綜合分析和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能,構(gòu)建一個(gè)互相關(guān)聯(lián)、資源共享、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的智能建筑集成管理系統(tǒng),達(dá)到集中管理、分散控制、優(yōu)化運(yùn)行、高效管理的目的,降低用戶監(jiān)管的難度和人員的負(fù)擔(dān),為工作人員提供安全舒適高效的工作環(huán)境.

參考文獻(xiàn)

1許毅平.智能樓宇綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2003,20(6):92–94.

2張吉春,高潔.安全防范與智能樓宇.中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,12(1):70–72.

3于進(jìn)才.智能樓宇中安全防范技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展.金卡工程,2005,9(9):65–67.

4陸寧,梁堅(jiān).智能樓宇管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2000,34(7): 928–931.

5袁琴,杜樂(lè).淺談智能樓宇系統(tǒng)集成技術(shù).山西建筑,2008,34 (2):359–360.

6李天輝.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展.自動(dòng)化博覽,2013,10:81–84.

7陳天皓,趙鑫,劉佳寶.RT21-ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)中基于ID的模型數(shù)據(jù)合并技術(shù).城市軌道交通研究,2011,14(6):89–91.

8劉佳寶,沈廣澤,李亮.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)中事故反演功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).城市軌道交通研究,2012,9:030.

9葛暉,王成進(jìn),楊建旭,張庚生,汪金禮.基于RT21的智能綜合監(jiān)控管理系統(tǒng).計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2014,23(12):77–81.

10趙鑫,王鑫,徐漫江.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).城市軌道交通研究,2012,15(3):103–105.

11張賽橋,胡波,陳天皓,等.一種綜合監(jiān)控系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的管理方式與實(shí)現(xiàn).城市軌道交通研究,2010,13(12):83–84.

12許濤,李亮,徐漫江.城市軌道交通綜合監(jiān)控決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).都市快軌交通,2013(3): 21–24.

Intelligent Building System Based on Integrated Monitoring Platform

ZHENG Feng,YANG Jian-Xu,ZHANG Geng-Sheng,WANG Jin-Li,SONG Qian-Yi
(Anhui Jiyuan Electric Power System Tech.Co.Ltd.,Hefei 230088,China)

Abstract:Intelligent building is a new type of architecture concept,which is developed with the widely use of computer technology,communication technology and web technology.Intelligent building not only pursues the beauty and the stability of the structure,but also pays more attention to the management and control of the building by various advanced technologies.Based on NARI RT21 Integrated monitoring platform,this paper realizes the centralized monitoring of multiple subsystems such as the building automation,security and protection,fire control,energy collection and so on.Through the intelligent linkage between the subsystems,the cost of building integrated management can be reduced.

Key words:intelligent building; integrated monitoring; information share; linkage

收稿時(shí)間:①2015-07-29;收到修改稿時(shí)間:2015-09-28