組態(tài)軟件在智能建筑中的應用

劉波濤 陳 慧

（1、哈爾濱惠爾電子工程有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150080 2、大慶油田有限責任公司第二采油廠規(guī)劃設計研究所，黑龍江 大慶 163414）

1 引言

智能建筑是隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是計算機和微電子技術(shù)的普及和應用、通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)以及系統(tǒng)集成技術(shù)的日益提高而發(fā)展起來。而信息化時代下，智能建筑物業(yè)管理主要需求是能源管理（節(jié)能）和安全管理，這一管理模式要求建筑物智能化設備必須聯(lián)網(wǎng)，必須有效地解決信息孤島問題，減少人力消耗，提高應急反應速度和設備預期壽命，這就對智能建筑的系統(tǒng)集成提出了更高的使用性要求。

圖1 智能建筑信息孤島現(xiàn)象

2 以BAS為中心的系統(tǒng)集成有一定的局限性

傳統(tǒng)上，系統(tǒng)集成經(jīng)常選擇以樓宇自控系統(tǒng)（BAS）為中心的做法，采用BAS專門的通訊控制器和它方生產(chǎn)的產(chǎn)品以串行通訊的方式連接起來，使系統(tǒng)間傳遞數(shù)據(jù)。這是將它方產(chǎn)品納入樓宇自控系統(tǒng)的一種集成方式。

然而從信息集成的需要來看，以BAS為中心的系統(tǒng)集成有一定的局限性。作為一種介于上層網(wǎng)絡和各子系統(tǒng)之間的集成系統(tǒng)，我們需要考察它向上的開放性能和向下的包容能力。

首先，各種BAS系統(tǒng)軟件都設計為自成系統(tǒng)。雖然BAS系統(tǒng)本身也是以通訊網(wǎng)絡構(gòu)成，卻是一個相對封閉的體系，缺少向外的開放能力。有的BAS系統(tǒng)提供了一定的數(shù)據(jù)交換接口，例如提供DDE功能或API接口函數(shù)。但是這些數(shù)據(jù)接口并不支持網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，而且對于一般用戶來說使用這種數(shù)據(jù)交換能力，因為需要專門的軟件編程，也是非常地不方便。大部分BAS系統(tǒng)在網(wǎng)絡環(huán)境下和其它應用程序交換數(shù)據(jù)的能力十分有限，當各子系統(tǒng)通過BAS中心和上級集成系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)時，會產(chǎn)生瓶頸效應而不能獲得預期的結(jié)果。

其次，一般的BAS系統(tǒng)可連接的它方產(chǎn)品是受限制的，在它的可連接產(chǎn)品列表上羅列的機電產(chǎn)品種類不過數(shù)十種，僅占全部可選機電產(chǎn)品種類的一小部分，這樣就極大程度上約束了對其它子系統(tǒng)產(chǎn)品的選擇，在系統(tǒng)產(chǎn)品的選擇和優(yōu)化方面選擇范圍很小，缺少靈活性和自由度，即其向下的包容性很差。

另外，還有一個重要問題是目前一般BAS的中央監(jiān)控系統(tǒng)并不具有網(wǎng)絡環(huán)境下的信息集成管理功能，不能面向網(wǎng)絡提供透明的數(shù)據(jù)源，沒有提供開放的數(shù)據(jù)庫接口，也不能向客戶提供分布式多用戶的網(wǎng)絡工作環(huán)境。由于不是設計在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)下運行，這種相對獨立的監(jiān)控軟件包，如想直接利用其它系統(tǒng)資源十分困難，而遠程操作管理也是很難實現(xiàn)。

而且，目前的BAS系統(tǒng)向用戶提供的工作站運行的就是系統(tǒng)軟件本身，由于體系結(jié)構(gòu)的原因，它不可能向更多的用戶提供個人工作界面，這就大大限制了它的適用范圍。

另外，BAS廠商提供的監(jiān)控軟件產(chǎn)品的特性，無論是個人操作界面，還是圖形表達方式，都比較固定呆板，用戶自己能“定制”的內(nèi)容很少或者根本沒有。它不允許你有“額外”的需求。對用戶來說，廠家給你什么，你就必需接受，廠家沒有給你的，你就別想擁有。總體來說這樣的監(jiān)控軟件對信息的處理和集成管理能力很差，已不能適應信息化時代下物業(yè)管理的需要。

3 組態(tài)軟件

組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。譯自英文 SCADA,即 SupervisoryControlandDataAcquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。

組態(tài)軟件大都支持各種主流工控設備和標準通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設備的廣泛支持，使它可以廣泛應用于各個監(jiān)控及管理領域。

組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點：

（1）延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；

（2）封裝性（易學易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能；

（3）集成性，利用通用組態(tài)軟件支持的BACNET、BATIBUS、LONWORKS 等常見總線，可以和樓宇自控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、安防系統(tǒng)等系統(tǒng)進行有效的集成；

（4）通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備的I/ODriver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡功能的工程，不受行業(yè)限制。

4 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

在整個智能樓宇管理系統(tǒng)中，從整體網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上看，可以分成四層，從機電設備→控制網(wǎng)絡→信息網(wǎng)絡→服務網(wǎng)絡，每一層都有多種組網(wǎng)形式與數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，層與層之間有不同的接口方式和接口傳輸協(xié)議。

（1）上層的GUI系統(tǒng)運行在WindowsProfessional環(huán)境下，該層利用組態(tài)軟件顯示大廈建筑結(jié)構(gòu)樓層平面圖、各子系統(tǒng)設備運行狀態(tài)圖實時動態(tài)，對大廈各子系統(tǒng)的設備狀態(tài)、數(shù)值、變化、故障和報警集中監(jiān)視，對相應可控設備進行集中控制，對各類設備故障和異常狀態(tài)進行推導、警示和處理，完成時間和事件觸發(fā)的樓宇設備間的跨子系統(tǒng)的聯(lián)動處理功能；

（2）核心服務基于目前最穩(wěn)定可靠的Windows2003Server操作系統(tǒng)，所有的系統(tǒng)核心服務作為操作系統(tǒng)的服務程序，包括：數(shù)據(jù)服務、報警服務、聯(lián)動服務等；

（3）中央數(shù)據(jù)庫用于存儲系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的各種信息，如運行狀態(tài)、故障報警、參數(shù)變化、聯(lián)動流程執(zhí)行響應等實時數(shù)據(jù)，和配置、記錄等歷史數(shù)據(jù)，用于支持智能化中央控制平臺的運行。

（4）驅(qū)動服務器層用于連接各子系統(tǒng)與管理系統(tǒng)，提供雙方間協(xié)議格式的翻譯和轉(zhuǎn)換，起到一個網(wǎng)關(guān)的作用，實現(xiàn)工程中的設備無關(guān)性，作為監(jiān)視和控制信息的匯集處。

結(jié)論

智能大廈的系統(tǒng)集成采用組態(tài)軟件作為上層的集成平臺，開發(fā)出針對大廈的智能樓宇管理系統(tǒng)，系統(tǒng)從功能、技術(shù)、產(chǎn)品和工程等多方面進行集成，達到了系統(tǒng)建設的預期目標，提高了建筑物的安全性、可靠性，并兼顧了經(jīng)濟效益、實用效益和社會效益。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

[1]劉瑤.淺談樓宇智能化控制系統(tǒng)架構(gòu)[J].中國新產(chǎn)品新技術(shù)，2010，11：167-168.

[2]周浩，胡智信，趙惠軍.智能化樓宇集成管理系統(tǒng)（IBMS）的應用[J].太原科技，2009，2：80-81.