http://www.oaha.net

<<首 页

<<学术研究

<<信息公告

<<名录检索

<<工程精英

<<网罗人才

<<空中书阁

<<联系我们

<<城市论谈

首页>>学术研究>>通讯

 

|电力|通讯|自动化|更多|

 

<< 网络

<< 视频

网络化智能建筑模型

南京工业大学信息学院 易飞


摘要:随着智能建筑在现代建筑、小区中所呈现出的重要性,智能建筑的IBMS成为衡量智能建筑的一个重要标准,本文分析了智能建筑的本质特点,提出了智能建筑动态服务的概念,以及构筑统一平台对智能建筑实现资源共享和网络化管理,从而使建筑、建筑群或者小区更能高效、开放和人性化。

   关键词:智能建筑 动态服务 中间件(MIDWARE)

( 一 )智能建筑的现状

    从84年第一幢智能大厦的建成,建筑智能化已经成为建筑业内一种发展必然趋势,随着信息技术、自动化技术、电子技术和通信技术的迅猛发展,为智能建筑的提供了技术层面的支持,更显示出智能建筑系统作为人类文明发展中的标志性作用的必然性和必要性。
    虽然智能大厦总体概念的提出已经有将近20年的时间,但是真正的智能建筑的概念并不清晰,到底怎么样一种智能建筑体系才是一种规范,满足在功能上,可随着时间的推移进行功能的扩充,并且最大程度的满足居住或者是办公环境的需求;从经济角度考虑可最大程度的实现一个优化能源损耗达到的最小以实现节能的目的;在功用方面要实现办公或者家居的信息高度共享,单位部门发挥高效管理和信息动态集成,家用设备实现分散控制,统一网络通讯,集中管理;从开放性角度考虑,要求住宅、小区、城市以至于城市群能通过开放接口进行耦合。这样一种智能建筑的要求,在实际工程中落实的并不理想,究其原因,一方面是对施工设计人员对智能建筑的智能化认识不足,另一方面,技术和标准的非规范化也极大的制约了智能建筑真正的具有智能化。因此,智能建筑要真正体现出他本身优越于传统建筑电气从而真正实现数字化大楼、数字化小区,系统架构的完善是我们应当讨论和研究的核心。
   首先,我们对传统的智能建筑做一个简单的剖析,对于现代智能建筑而言,整体系统按照弱电系统划分,包含:楼宇自动化控制系统BAS、消防报警系统FAS、闭路电视监控系统CCTV、防盗报警系统SAS、车库收费管理系统CPS、智慧卡系统ICS、电缆电视系统CATV、程控交换机系统PABX(或采用虚拟电话系统)、公共广播系统PAS、办公自动化系统OAS、大楼综合信息服务系统MIS、结构化布线系统SCS、通信网络系统CNS [1]这十三个模块,而传统的智能建筑设计人员或者工程公司只是简单的把着十三个模块的部分或者全部做一个简单的组合和堆砌,各模块之间并没有一个集中的管理,模块与模块之间也缺乏通信,使传统的建筑被覆盖上不相干的几套系统,建筑的智能化未能彻底的实行从而未能发挥最大的效用,如何实现智能建筑各模块的协同工作是解决传统智能建筑弊端的一大核心,

( 二 )智能建筑、系统集成与网络化发展

    随着信息科技的日趋成熟,计算机科学已经逐渐被产业化,并进一步作为传统产业改造的技术平台和载体,而现代化建筑随着这样一种趋势,已经开始由以前的建筑设备自动化网络发展为网络化的智能型建筑大厦。
如何构筑一种体系,使无序化的传统智能化建筑或者智能化小区成为负载建筑或者小区各子模块集中管理,分散控制,动态服务的先进而真正意义上的智能化小区,是我们应该正视同时必须回答的问题,要真正实现建筑物设备管理的标准化、模块化、自动化和智能化,提供一个安全、舒适、经济、高效率并且灵活多功能的环境空间,使建筑物、建筑群或者是小区具有持续发展的开放型空间,构建新一代的智能建筑IBMS系统,我们必须要提出以下几点要求:

    1. 新的IBMS模型提供的应当是一个开放式的平台,提供标准和开放的接口,能彻底解决厂商、设备子系统、操作系统和传输协议之间的差异性和异构互联问题。
我们都知道传统智能建筑进行集成的最大瓶颈就是设备的接口标准的不统一信号制的差异性使原来的IBMS即使在实现单纯集成方面也穷于应付,接口的不统一导致管理上的混乱,甚至根本无法管理。所以建立一个开放统一的平台是新IBMS模型的首要问题。

    2.新的IBMS模型应能实现整个智能大厦应能动态负载现代办公需要,现代小区的需要,实现信息资源的合理共享与分配。
不管是对设备的管理还是为建筑或小区提供功能服务,我们都可以把这样的服务抽象成信息资源,而对信息资源的共享和分配,是IBMS智能化的表现,后面我们会阐述到,这样的信息资源的共享和分配,不单纯是横向面上的,更包括纵深的点上,即设备数据信息的管理和分配上。

    3.新的IBMS模型应形成模块化,能对功能封装的子系统形成功能叠加,并且各子系统能进行友好的的统一协调和相互沟通。
对系统的友好统一管理不仅仅是外观上的方便实用,IBMS是一个平台和体系,模块是这个体系的基础,而模块之间的协调沟通,并且在运动过程中动态进行调整是模块对平台的要求,智能建筑是一个完整的整体,根据功能不同而划分的功能模块之间也应当是高度统一,相互联系的的,对模块独立出来管理,体现的不是系统管理的模式,同时被割裂的模块也很难实现资源共享。模块化后,系统可更加紧密结合,例如:安保系统、消防系统、门禁系统、停车场系统和楼宇自控系统之间都可建立相应的联动控制策略。

    4.新的IBMS模型应当实现功能性模块和维护管理模块分离,配置功能强大,接口开放的维护管理模块、智能策略控制系统和能源优化管理系统,形成了功能齐全的建筑智能化集成管理平台。
    旧的IBMS模型中,维护管理模块和功能模块之间是一种从属,这样的从属关系导致了管理的困难,对IBMS进行功能性(底层)改造后,将功能模块进行统一信号处理后,提升到与维护管理模块一级,使设备控制和体系运行时管理更清晰,管理效率也必大大提高。
   要能实现以上几点要求,并且和当前主流并且是趋势的互联网络进行无缝对接,必然要求我们新的IBMS必须和互联网络的协议,通信机制高度统一,用网络的标准对现行智能建筑进行构造性改造。
首先我们对当前比较流行的IBMS进行简要分析(模型略):
   由以上的IBMS参考模型可知,传统IBMS只是简单对传统的BMS进行简单的堆砌和强行集成,根本无法体现模块与模块之间的协调处理,同时集成管理模块各自为阵,互不相干,集中管理只是物理上的组合,没有实现逻辑上的、系统化、集中的互动协调管理,更谈不上控制中的动态服务,究其原因是没有把子模块资源实现信息的共享,只是单纯将传统的BMS加上一层外壳,没有真正解决问题。
   我们都知道传统的BMS楼宇管理系统是对建筑内的各种弱电子系统设备的集中监控和管理,主要包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、停车、消防、安保监控、智能卡等系统,可提供一些有限的跨子系统的触发联动控制功能,这种联动是基于设备层的触发联动。这种集成是一种面向楼宇设备层面的管理,也被称作是BAS或其扩展。而定义IBMS智能楼宇集成管理系统是在BMS的基础上,面向应用层、物业管理部门和决策层,加强智能联动策略、人性化应用,增加OA和物业管理系统模块,或者预置接口,以实现对信息采集、处理和综合智能应用的业务层面的信息集成管理。由两者的定义我们可以看到,IBMS基于BMS,不是简单的覆盖,而是首先对BMS进行改造后,从底层解决一个通信和控制协议问题,使模块具有更良好的互联性和可控性,使设备围绕数据信息的统一模式形成开放的,可兼容的功能扩展。同时,上位管理模块之间除了信息共享、协调集中控制,实现动态服务以外,还要具有开放性,为用户个性化设置提供二次开发的功能。也能为集中的管理提供适当的管理策略,为管理中作出最优化的决策提供具体的依据。
因此,新IBMS模型不但需要具有横向的数据共享,更应该在管理层次上实现纵深的数据共享。让管理可以深入到设备,深入到控制点。当然,这样的面点结合的管理模式,需要在构造新IBMS模型的时候,需要更多的研究模型的建立,系统优化等问题,但是新的模型,更能体现出建筑、小区智能化,同时真正意义上的提高管理效率,协调全局,节省成本,模块之间的协同工作,也为消防、监控和报警等安全方面的管理,提供了更可靠的选择。
1、 新IBMS的模型构造
以IBMS为核心的软、硬件资源组建成的新IBMS体系,其宗旨是充分利用先有的软硬件资源,经过科学的规划合理地设计,形成多层网络,为具体的IBMS系统提供一个全面的综合环境和开放的平台。
为了适应开发各种各样从简单到复杂的系统控制应用的需求,IBMS被设计成为集中管理、分散控制、服务动态性的层次型结构。自上而下分为五层,即:管理层(Supervisory Management Layer,简称SML)、开放式接口层(Open Interface Layer,以下简称OIL)、现场设备控制层(Field Control Layer,以下简称FCL)、现场测控变送层(Field Instrument Layer,以下简称FIL)、控制对象层(Control Object Layer,以下简称COL)。
(1) 管理层(Supervisory Management Layer,简称SML)
管理层只要提供信息数据分析,提供系统的管理,为管理者的决策提供有价值的依据。同时为应用软件提供接口,比如后台数据库、WEB发布、应用的MIS管理信息系统等提供良好的接口。最好在管理系统中应用电子地图。
由于管理层提供了标准统一的接口,并且这一接口是建立在和传统网络数据传输方式的高度统一基础上,我们可以直接利用现成的前台,比如浏览器(INTERNET BROWERS)。同时管理层还要对信息数据进行存储,历史记录调用,删除等操作。
(2) 开放式接口层(Open Interface Layer,以下简称OIL)
操作层是IBMS的核心,操作层为整个IBMS提供一个统一的接口,使IBMS呈现平台体系特性,开放性和兼容性主要体现在标准化上,对于一些难于标准化的应用对象,可以采用中间件技术( MidWare )来进行封装,即在操作系统和管理应用之间建立虚拟平台,实现系统异构互联无差异性,真正实现跨平台。
(3) 现场设备控制层(Field Control Layer,以下简称FCL)
现场控制系统,主要由PLC、智能仪表、总线设备、各种控制器组成主要完成I/O程序、实时数据采集、现场运算、批量控制顺序控制、现场显示,并可接受操作层下传的各种指令,操作人员可通过操作站软件很方便地对控制器进行组态和下装程序。
(4) 现场测控变送层(Field Instrument Layer,以下简称FIL)
智能建筑现场主要指终端设备即设备运行参数采集,包括变送器、传感器、执行机构的信号调理(放大、隔离、调整)、数据采集、前端控制、各种连接电缆。
(5) 控制对象层(Control Object Layer,以下简称COL)
控制对象为现场变送后集中处理后的数据抽象,通常是有DDC等数字化设备对采样数据进行A/D转换后变成数字量信号,由于新IBMS系统在纵深方向对信号进行设备点操作,因此,转换的数字量信号必须符合整个系统信号传送的统一标准,为了便于处理甚至远传,我们为分布现场抽象一个控制对象层,为每个设备对象分配相应地址,即构造成为面向设备的局域网络,利用TCP/IP或者与特定网络操作系统相符合的网络互联或传输控制协议进行信息交换。
以上几点我们可以进行简化为以下模型(略):
从而,我们就构建了一个新型的智能建筑IBMS系统的模型。

总结

从以上分析可以看出,智能建筑结合现代信息技术、自动化技术、通讯技术等多种技术复合,必将被赋予新的生命力。同时,智能建筑IBMS也处于发展的初期,尚有很大的市场空间,研究IBMS模型对于促进建筑智能化有着很大的意义。

参考文献

陆伟良 智能建筑系统集成主流技术及其应用 工程CAD智能建筑,1999第8期
李 林 数字社区系统集成应用技术 
上海腾达智控IBMS2002系统技术资料 2003.1
郭维均、贺智修、史鉴诺 建筑智能化技术基础,中国计量出版社,2003.1
新加坡通达国际有限公司,LL2000—I3BMS智能大厦信息集成管理系统产品样本,1999年

<< 综合布线

   

   

关于我们|网管信箱|友情联接
®oaha
渥安华信息公司网络部版权所有