建筑设备集成管理系统

　　1、概述

　　智能建筑的集成管理系统，是把建筑物内若干个既相互独立，又相互关联的系统，包括通信网络系统CNS、信息系统IS、楼宇设备自动化系统BAS、火灾自动报警系统FAS、安全防范系统SAS等等，通过集成到一个统一的、协调运行的系统中，实现建筑物设备的自动检测与优化控制，实现信息资源的优化管理和共享，为使用者提供最佳的信息服务，创造安全、舒适、高效、环保的工作、生活环境。

　　智能建筑集成管理系统(Building Management System)是以分布式信息与控制理论为基础而设计的计算机分布式系统，它综合利用了现代计算机技术(Computer)、现代控制技术(Control)、现代通信技术(Communication)和现代图形显示技术(CRT)，即所谓4C技术。BMS是智能建筑最为关键的神经系统，它需要解决多个复杂系统以及多种控制协议之间的互联性和互操作性问题。

　　在2000年颁布的国家标准《智能建筑设计标准GB/T50314-2000》中正式提出了“智能化系统集成”的设计要求。智能建筑系统集成可进一步集成办公自动化系统OAS，物业管理系统MIS，视频会议系统，CRM，ERP系统，与建筑物相关的应用信息系统等“纯” IT系统，实现更高层次的集成建筑管理系统(IBMS)。

　　在2006底并于2007年起实施的《智能建筑设计标准GB/T50314-2006》中有关于建筑设备监控系统(IIS)的描述：IIS建筑设备监控系统(以下简称IIS系统)是指通过计算机网络和控制网络技术，将不同功能的建筑智能化系统，通过统一的综合信息平台实现集成，以形成具有信息汇聚、资源共享及优化管理等综合功能的系统。

　　图 1‑1,建筑设备监控系统图

　　根据招标文件要求及业主具体需求分析，本次工程集中管理系统集成的主要任务是完成一、二层次的BMS集成，即实现智能建筑的弱电系统集成，从而能为更高层次的一体化集成打好基础，在满足统一管理弱电系统的同时，在软件架构上、数据标准上采用先进的架构，能够满足未来实施一体化IBMS集成的需求。

　　2、系统集成设计目标

　　现代智能化楼宇包含楼宇自动化系统、消防自动化系统、出入口控制及门禁系统、闭路电视监控系统、智能照明管理系统、防盗报警系统、综合布线管理系统、物业管理系统、变配电管理系统、公共广播及背景音乐系统、停车场管理系统、公共及业务信息显示系统、办公自动化系统等十余个专业的子系统，这其中包括多层网络结构的传统控制域子系统，也包括以数据库应用为核心的IT管理信息系统，由于技术和市场的原因，各子系统大多采用专有的通讯协议实现内部的数据传递，软件架构采用封闭的模型，对外缺乏符合国际标准的第三方接口，造成了各子系统之间无法实现信息的共享更谈不上联动、互操作了。这种现状显然不能满足现代化楼宇综合管理水平的要求，现代建筑物所面临的各种情况客观上要求各子系统在全局性管理预案的指导下，有条不紊的执行各种复杂的指令动作，充分发挥1+1>2的系统集成合力。具体需求可以概括为以下几条：

　　(1)信息共享：

　　这种信息不仅包括各子系统之间需要交互的各种实时状态信息、联动信息、用户权限管理信息，还包括收集管理用户、物业管理需要的业务和办公自动化用的各类信息(数据、图文、音像等)，还有来自外部(如Internet 网)的各类信息、数据、图文、音像等，通过收集整理、建成一个共享信息库，供用户和物业管理人员随时调阅察看。

　　(2)全辖区弱电系统的集中监视

　　高层次的管理人员需要对负责的各子系统的运行状况有直观的了解，却不可能在一台电脑上同时运行各个子系统的客户端，即便能够安装大量的客户端程序，针对高层次管理人员来说，普通的系统控制客户端含有大量高层管理所不需要的冗余信息，同时包含专业性很强的控制参数设定功能，这就大大降低了高管获取必要信息的效率，也增大了误操作的可能性。所以，从提升楼宇物业管理水平的角度出发，迫切需要为物业管理技术总负责人或者企事业单位工程部总监提供一种能够以统一的图形界面方式展现所有子系统重要信息的软件工具。

　　(3)统一的报警、故障信息管理

　　在各子系统分散管理、控制的情况下，各种报警、设备故障信息只能到达本系统操作员层次，逐级上报和向其它子系统通报报警或故障信息只能采用人工模式，依赖于人员素质和管理流程，这就造成瞒报或漏报现象，增加了潜在的事故隐患。所以，XXX工程需要在集成平台上部署针对各个子系统的集中报警管理功能，将各系统分级别的报警信息在实时传递到本系统值班操作员的基础上，同时以多种方式、实时地传送到上级管理人员、其它相关子系统管理人员、甚至是远在异地的厂商维护人员处，并提供报警处理功能，系统具备人工智能，根除相应的处理预案，指导管理人员具体处理报警信息。

　　(4)系统联动以及全局预案配置

　　在子系统分散管理、运行模式下，系统间的联动完全依赖于硬件方式，上述方式具有很大局限性，例如安防系统CCTV探头的移动侦测报警与相关区域的照明控制系统，消防系统烟感探头报警与相关的CCTV探头。而上述跨系统联动功能的实现能够大大降低事故所造成损害，并降低管理的人力、物力成本。所以，大楼的集中管理集成需要提供一种灵活的联动触发配置工具，使得各个子系统能够实现在某一特定场景下的互联、互操。

　　(5)信息的处理与分析

　　在子系统分散管理、运行模式下各个子系统都拥有自己的数据库，各自拥有本系统相关的历史数据访问和分析功能，随着节能要求的日益紧迫以及对于管理水平不断提高的大前提下，如何通过管理手段降低空调和照明这两项最大的能源开支?新的管理流程是必要建立在对既往运行数据的科学分析之上，这就要求XXX工程的集成平台要能够提供针对各子系统数据的抽取、挖掘以及分析功能。

　　本集成管理系统能够实现工程现场的机电设备、火灾及安全信息资源的采集、存储和共享，能为本工程今后的管理提供先进的手段、科学的信息依据，能为领导和职工提供高效、优质服务。

　　通过规范设备管理程序，实现各子系统的功能联动、集中管理和信息共享。

　　通过优化设备的运行控制，降低运行成本，合理节省能源。

　　确保设备安全可靠运行，全面提升XXX工程的消防及安全、楼宇设备管理和通讯管理等方面弱电管理的服务水平。

　　我们设计的集成管理系统就是要对辖区内所有建筑设备，以及建筑物内的应用信息系统进行全面有效的监控和管理，确保XXX工程建设工程内所有设备处于高效、节能、最佳运行状态，并提供一个安全、舒适、快捷的工作环境。

　　3、系统集成总体框架图

　　ez IBS智能建筑集成管理系统采用J2EE技术路线，包含一组部署在ez ONE业务基础平台之上的应用组件，可通过J2EE/WebServices架构与同方ez ONE业务基础平台融合成为一个独立于智能建筑系统厂商的平台，能够将楼宇内各种智能化子系统的信息资源汇集到一个平台之上，以统一的方式展现，所有的文件和信息都尽可能采用XML标准表达和描述，通过对资源的收集、分析、传递和处理，从而对整个大厦进行最优化的控制及决策支持，达到高效、节能、经济、协调的运行状态。整套系统可支持多种操作系统。

　　ez IBS集成管理系统采用基于J2EE的三层架构和“浏览器”+“服务器”+“网络”的系统结构，如图 2‑1

　　图 2‑1，集成平台软件架构图

　　从软件功能上划分为四层：

　　第一层：人机接口层，用于各级操作员对系统的监视和操作，包括一般用户和管理员用户，有线与无线(包括PDA、手机、POS)界面，本次集成的用户界面层采用标准的浏览器，这一层次主要通过ez ONE业务基础平台的实时门户实现，支持个性化的用户界面，并包括一系列通用组件如用户权限、内容管理、通用查询、报表等。监控组态由支持先进的SVG(Scalable Vector Graphics)矢量图标准的ez HMI工具组件生成。

　　第二层：业务逻辑层，提供第一层的用户界面所需的经逻辑处理后的所有数据实现业务功能。业务逻辑层将被封装成很多业务组件。

　　业务逻辑层主要采用接口隔离的设计方法，保证组件的内部修改不影响应用系统的其他层次。同时业务组件还可以以Web Services的方式横向为第三方系统提供服务，以利于与第三方软件的集成。

　　第三层：数据管理层，提供系统运行所需数据的存储管理、备份、迁移等支持。它包括数据库和文件系统，数据库主要存储业务数据，文件系统主要存贮系统配置数据。

　　第四层：数据通讯层(接口层)，专用于数据采集和与外部系统或设备的数据交换，执行必要的协议转换。如图 2‑2

　　图 2‑2，集成系统层次图

　　4、系统集成网络结构

　　网络平台是ez IBS集成系统运行的基础，

　　图 2‑3，集成系统网络结构图

　　ez IBS支持各中建筑智能化系统主流接口标准，包括但不限于下列接口标准OPC，DDE，RS232/RS485，LonWorks，BACnet，Socket等。

　　5、数据库设计

　　ez IBS集成系统包含一套兼具实时数据库功能的关系型数据库，具有实时、分布、事件驱动和远程在线下装的特点，一方面数据库针对大量信息点的实时数据进行存贮、管理，另一方面要为实时监控应用模块、历史数据访问模块、综合报警模块提供信息源，各子系统的数据库保持独立，以OPC、JDBC方式与集成系统数据库交互数据，这种物理上的独立，体现了“集中管理、分散操作”的设计原则。集成数据库与子系统数据库通过同步或异步的方式实现数据一致。

　　集成系统可根据客户需求选择多种产品，数据库系统可采用免费的系统如mySQL, PostgreSQL等，其他开放源代码如Tomcat 应用服务器也可采用。也支持微软的SQL SERVER数据库系统和高端的Oracle数据库系统。

　　智能建筑集成系统集成各子系统的关键是如何解决差异性极大的子系统之间的互联性和互操作性。ez IBS系统内含一套ez Gate通用数据网关，它屏蔽了各控制系统物理设备的差异性，使ez IBS通过统一的接口访问现场设备数据。如图 2‑4所示

　　图 2‑4，数据网关示意图

　　ez IBS通过一个开放的、统一的标准化控制网关(ez Gate)和各种现场总线为基础的控制系统集成网络进行集成，可根据不同弱电子系统的特点用不同方式与第三方控制系统直接集成访问，其中针对大多数控制系统采用OPC标准协议进行通讯，针对个别实时性要求较高的系统，不经由第三方控制上位机软件系统(如EBI、TAC Vista、同方易视、西门子消防控制软件)，以最高效率的形式访问/控制底层硬件，即面向各种控制系统的上位机集成控制通讯网关。如图 2‑5所示：

　　图 2‑5，接口示意图

　　数据网关本身是按COM(组件对象模型)设计思想所设计，其本身的每一个重要功能都是以组件形式存在;将各种通讯接口以驱动(插件)安装的形式集合在通用通讯网关中，以统一的XML数据格式为ez IBS提供数据通讯服务，同时也对ez IBS提供通用报警服务支持。并且可通过对外扩展访问接口(如OpcServer，WebServices)，为其它系统提供数据通讯服务。