作者: 陈锐 郭红…
摘要： 智能建筑是随着现代计算机技术、通信技术、自动化控制技术和图形显示技术(4C)的进步和互相渗透而逐步发展起来的,是现代化建筑技术和先进的智能化技术的完美结合[3.6]。智能建筑的内涵十分丰富,通常包括5Az楼宇设备自动化系统(BAS)、保安自动化系统(SAS)、火灾报警自动化系统(FAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)。
1 、引言
智能建筑是随着现代计算机技术、通信技术、自动化控制技术和图形显示技术 (4C) 的进步和互相渗透而逐步发展起来的 , 是现代化建筑技术和先进的智能化技术的完美结合 。智能建筑的内涵十分丰富 , 通常包括 5Az 楼宇设备自动化系统 (BAS) 、保安自动化系统 (SAS) 、火灾报警自动化系统 (FAS) 、通信自动化系统 (CAS) 和办公自动化系统 (OAS) 。建筑物智能系统设计的核心是“集成 , 它包括三个层次的含义 : 功能集成 , 技术集成 , 信息集成。其中功能集成是指为完成某一具体的系统建设目标 , 而将一些相互独立的功能子系统聚集在一起 : 技术集成是利用先进的技术、方法和产品进行功能集成 : 而信息集成是实现子系统间资源的高度共享和任务全局一体化的综合管理 [4], 它可提高对建筑物的综合管理能力。在 1998 年北京智能建筑技术研讨会上 , 明确提出了智能建筑系统的主要目标是“信息集成 。国外权威机构也在预测智能建筑集成技术的发展 , 美国能源部关于智集成方法、系统协同工作和控制方面的趋势。这种趋势对智能建筑的系统集成提出了新的要求 。
目前智能系统集成模式的研究己引起业界的广泛关注 , 国内外己有不少大的智能系统集成商研究并提出该系统集成方案时 , 归纳起来主要有以下几种 :
(1) 楼宇自控系统 (BAS) 为核心的集成模式。通过开发与各种第三方系统的网络通信接口 , 将各种系统集成到自己系统中。这种方式存在的最大问题是 , 接口软件的开发完全依赖 BAS 提供商 , 可集成的第三方系统的数量极其有限。
(2) 采用 LonWorks 和 BACnet 技术。 Lodorks 和 BACnet 是两种非常优秀的测控网络通信技术 , 适用于大区域、点数分散的控制系统 , 但不适用于消防和保安系统。
(3) 网络控制级采用以太网技术。各子系统的上位管理主机采用以太网互连 , 实现系统间部分数据的传递 , 但无法访问各系统的实质性的数据并实现系统间资源共享与相互协调操作。为实现该目标还需探索其它解决途径。
自从 1984 年提出“计算机支持的协同工作 ,,(CSCW) 概念和 1986 年召开第一次 CSCW 国际会议以来 ,CSCW 作为一个多学科交叉的新兴研究领域 , 在国际上受到极大重视。本文基于智能建筑的需要和 CSCW 思想 , 提出一种新的基于 CORM 的组件化系统集成模型 , 以解决在多层次分布式协同工作环境下 , 异构资源集成与协同的方法 , 并应用于建筑物智能信息集成平台的设计。
2 、模型设计
本集成模型的设计基于组件的、标准的开放平台 , 各个子系统的管理系统接口模块以组件的形式加入 , 它们按照集成平台制定的接口定义标准定义自己的接口模块 , 集成平台通过这些接口模块与子系统进行通信和控制 , 并根据收集到的各个子系统的信息 , 协调各个子系统之间的工作。
2.1 模型的总体框架 由于目前大多智能系统产品其信息组织模式存在较大差异性 , 早期产品多采用结构化数据文件或文体格式文件 , 近年的产品才使用数据库组织信息 , 但数据库类型不一 , 我们称这些智能系统的信息资源是异构的。根据建筑物智能系统的设计特点 , 我们采用集散型的系统集成模型 , 各个子系统管理各自的信息 , 集成系统负责子系统的接口模块之间的信息交流与协调。
分布对象计算 (DOC) 融合了分布计算系统和面向对象程序设计两个重要的软件技术 , 它使得面向对象技术高效、灵活地在多机异构网络环境下分布可重用得以应用。本集成模型采用 C0RBA 作为分布对象管理系统结构。它使各个子系统组成一个多层次分布式协同工作系统 , 并使其异构性对用户透明 。
整个集成模型的总体框架如图 1 所示。其中集成平台担任集成系统管理者的角色 , 负责收集整个系统的数据 , 处理与各子系统对象之间的通信 , 并能提供集中的决策和控制。这些功能都由集成平台份名个对象来完成 , 其概念模型可分为三层 : 数据通信层使用标准的接口与子系统的对象进行交互 , 完成最基本的任务 , 即采集各子系统状态、日志、开关信号等数据 : 分析控制层则对数据通信层得到的数据进行分析、整理和过滤 , 生成报表、日志或控制信号 : 辅助决策层可以在数据分析的基础上提供辅助决策能力。
子系统对象是该集成模型的重要一环 , 它主要有三个功能 : 封装、通讯和控制功能。它封装该子系统的状态和告警信息 , 使用定义好的标准信息格式和标准接口与集成平台进行通迅。另外 , 它接收来自集成平台的控制信息 , 通过对该子系统的文件、数据库或应用程序接口 (API 〉的系统调用来完成其控制功能。这些对象和集成平台的接口对象都是 CORBA 对象 , 它们以对等的关系地行交互 , 而不是以客户端和服务器端的关系。当子系统因为升级等原因发生变化时 , 只需对子系统对象进行修改 , 而无需涉及集成平台 , 因为子系统对象已经最大限度地屏蔽了子系统的异构性。
集成平台的数据通信层由五个接口组成 , 依据目前智能建筑的主要系统组成分为 : 设备自动化系统接口 (BAI) 、保安自动化系统接口 (SAI) 、火灾报警自动化系统接口 (FAI) 、办公自动化系统接口 (0AI) 和通讯自动化系统接口 (CAI) 。它们的功能是与子系统对象进行通信。集成平台中的对象只有这五个接口是 CO 阻 A 对象 , 其它的对象对外是不可见的。集成平台本身维护与管理一个数据库系统 , 综合管理系统的集成信息。集成平台不要求五个子系统一次全部加载 , 而是可以根据需要管理其中的若干个子系统。
分析控制层分为数据库管理对象、日志管理对象、系统管理对象、系统状态管理对象、系统维护对象。数据库管理对象负责系统数据库的增删改查操作 : 日志管理对象负责系统日志的读写等操作 : 系统管理对象管理各个子系统接口 , 汇总来自各接口的信息 , 并根据需要将相应的信息传递给其它管理对象 : 系统状态管理对象负责各子系统状态信息的处理 : 而系统维护对象负责整个系统的数据备份等系统维护工作。
辅助决策层对下一层提供的信息进行分析 , 由联动管理对象、用户接口对象和辅助决策对象组成。联动管理对象对子系统的信息进行分析 , 判断是否需要其它子系统协同工作。对需要的情况 , 该对象将信息送给相应的系统管理对象 , 由系统管理对象将命令传送给相应的子系统接口。用户接口对象负责用户界面和接收用户请求 , 显示系统状态信息等。辅助决策对象对数据库信息进行分析 , 提供系统的预测和辅助决策信息。
2.2 系统的协同工作过程 智能建筑是一个十分复杂的现代化综合系统 , 需要充分考虑所涉及的各子系统的集成和信息共享。由于篇幅限制 , 只对子系统的工作状态发生变化并发出告警信号时集成平台中对象的协作过程进行描述。
(1) 当某个子系统的工作状态发生变化时 , 子系统对象判断是否需要发送告警事件 , 如图 2 所示。如果状态正常 , 则发送该信息给集成平台上相应的子系统接口 , 该接口将信息传送给系统管理对象。系统管理对象将状态信息全部交给系统状态管理对象进行处理。系统状态管理对象则将信息分别传送给日志管理对象 ( 写日志 ) 、数据库管理对象 ( 记录 ) 和用户接口对象 ( 显示 ) 及联动管理对象 ( 活动对象登记 ) 进行处理。
(2) 如果子系统对象根据子系统的状态和告警信号判断有告警事件发生时 , 它将告警设备的状态和告警类别传送给子系统接口 , 如图 3 所示。系统管理对象接收到子系统接口的信息后 , 将告警信息和状态信息分开。其中将告警信息发送给联动管理对象 , 而把状态信息传送给系统状态管理对象。系统状态管理对象则对状态信息进行处理 , 处理过程同上。
联动管理对象对收到的告警信息进行处理 , 并根据模型库判断是否需要联动。需要联动时，联动管理对象将需要采取动作的子系统设备及动作类型发送给系统管理对象 , 由系统管理对象负责发送给指定的子系统。同时联动管理对象将联动信息发送给日志管理对象和用户接口对象 , 分别进行日志记录和用户显示。
3 、模型的实现与应用
为验证模型的实用性 , 我们将本模型应用于建筑物智能信息集成平台的设计。基于本集成平台 , 目前可实现对建筑物楼宇设施自动化系统 (BA) 、安全报警自动化系统 (SA) 以及大楼物业管理的信息集成管理和协同工作。为说明不同应用系统的资源异构性 , 我们在 BA 系统的数据组织形式上采用结构化数据文件的形式 , 在 SA 系统的数据组织形式上采文本文件的形式 , 物业管理系统采用 MS SQL Server 组织信息。集成后的系统可实时查询并控制 BA 与 SA 两子系统< |
