大型遠程監控平臺的構建

陳青峰

(浙江中控自動化儀表有限公司平臺軟件開發部， 浙江 杭州 310051)

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大型遠程監控平臺的構建

0引言

集團類型企業的機電設備和監控系統種類繁多、功能各異，構建大型遠程監控平臺，通過集團系統平臺的頂層設計，反向制定各接入子系統的功能和性能標準，可有效提高對設備的管理水平。

以大型物業管理為例，由于各個分散子系統(如小區、綜合體、寫字樓等)的樓控、燈控等自動化系統的設計大相徑庭，使得先進的自動化控制系統或是被束之高閣、棄而不用，或是經大量的人力、物力投入卻沒有產生規模效應，還增加維護成本。構建大型遠程監控平臺：1)有助于建立健全運行維護管理制度；2)減少管理環節，優化管理流程，建立客觀的評價體系(如能耗、設備質量等)；3)以最終目標平臺為出發點，明確各子系統的功能，減少不必要的設備投資；4)積累實時和歷史數據，為數據研究和反向優化奠定基礎；5)用能預測及數據診斷、設備故障診斷；6)加快系統的故障處理，在節省人力的同時，提高應急反應能力；7)以此平臺為依托，與企業內其他信息系統對接。

整套系統將分為數據的獲取和傳輸、遠程監控平臺部署應用、能源管理及反饋優化三大模塊，系統的構成如圖1所示。

圖1　系統整體架構

1數據的獲取和傳輸

構建大型遠程監控平臺時，各子系統和BMS軟件數據的獲取是第一要務，若子系統能直接提供OPC Server(一般BA都帶有OPC Server)，則可通過OPC數據接入的形式獲取子系統數據；若子系統能提供關系數據庫，則可通過類似于第三方關系數據轉存的形式，從關系數據庫中抓取所需數據并同步到子系統平臺；若子系統無法提供任何數據接口，則其為一個孤立的系統，建議盡早更換。

本文主要對OPC Server進行闡述。OPC是自動控制領域中的一套通訊接口規范，其核心思想是使用OPC Server驅動程序來屏蔽各種物理設備的差異，讓進行數據訪問的用戶有一套一致性的接口，數據的接入方一般被稱為OPC Client。在同一臺計算機上，OPC的Server端和Client端連接較容易；在不同計算機上，需進行DCOM配置；對于跨路由的網絡設備，基于COM/DCOM的OPC連接方式已不適用，需采用OPC隧道連接，具體網絡如圖2所示。

圖2　OPC隧道連接

OPC隧道傳輸的本質是在OPC的Server端部署OPC隧道的服務器端，用于獲取OPC Server的數據，同時，在OPC的Client端部署OPC隧道的客戶端，用于為OPC Client提供數據，而OPC隧道的服務器端和客戶端之間采用跨路由TCP通訊來實現數據的加密傳輸。

由于子系統分布在全國各地，對于子系統到中心的數據接入，核心要務是構建網絡并傳輸數據。數據傳輸主要有兩種方式。

1.1基于XML的數據傳輸(方式一)

采用VPN組網或固定域名的形式(建議采取VPN組網)構建網絡系統。通過部署在現場的采集前置機(條件允許時，可使用舊有的采集服務器)獲取子系統中的關鍵數據，將數據按平臺整體格式要求進行記錄和存儲，將數據以XML+Web Servers的形式同步至系統中心平臺，具體組網形式見圖3。

圖3　基于XML+Web Servers的組網形式

1.2基于OPC隧道的數據傳輸(方式二)

采用VPN組網的形式，在中心服務器部署數據采集監控軟件和OPC隧道軟件的客戶端，在原系統的服務器部署OPC隧道軟件的服務器端，在中心平臺和現場采集服務器間采用基于VPN的OPC隧道數據傳輸，具體組網形式見圖4。

圖4　基于OPC隧道的組網

方式一采用異步傳輸機制，其優勢在于不苛求VPN組網，對網絡環境的要求較低，支持在通訊異常時就地存儲，待通訊恢復后再做數據回傳，其劣勢在于傳輸效率低于方式二；方式二采用同步傳輸機制，通過TCP通訊將數據實時回傳至中心，其優勢在于數據采集的實時性較高，劣勢在于必須采取VPN組網，對網絡環境要求較高且不支持斷線增補功能。兩種數據傳輸機制各有優劣，應根據項目實際需求及各子系統的現實狀況進行選擇。

2遠程監控平臺部署應用

在構建遠程監控平臺的應用層軟件時，由于不同廠家的軟件各有差異，需按自身要求對系統軟件提出功能要求。傳統的SCADA軟件將數據的收集作為關鍵目標，但隨著智慧化要求越來越高，采集數據、存儲記錄僅僅是個開始，遠程監控平臺的構建一定要面向大型化和智慧化轉變，具體功能要求可著重關注以下方面。

2.1系統功能要求

傳統的物業管理使用的是以人力為主的“人防”，通過大量的檢查崗和巡邏崗來保障區域及設備設施的安全，而遠程監控平臺的應用，一方面是減少現場固定的維護人員，使維護人員的使用和管理實現區域化和機動化；另一方面，借助于自動化的樓控和照明系統，通過統計分析，可實現設備設施的優化管理。因此，整套系統平臺應具有數據及業務的監視、統計、分析、優化、調度等方面的功能(詳見圖5)。

圖5　系統功能模塊

2.2系統的可擴容性

傳統的SCADA系統以單一軟件為核心進行數據采集，但受制于軟件功能上的限制，其擁有的數據采集處理能力存在上限。考慮到遠程監控平臺規模的不確定性(選取若干區域試點或按規劃逐年增加)，選擇的系統應是一套可擴容的集群式系統，當采集服務器的數據處理能力達到上限時，可通過增加采集服務器的方式實現系統的擴容。對于終端用戶而言，通過統一的網頁入口，相比擴容前應無任何影響(詳見圖6)。

圖6　負載均衡

2.3GIS地理信息系統接入

在系統平臺中接入GIS地理信息系統，既可作為系統的主入口，也可直觀顯示車輛、人員的活動軌跡。GIS系統可為用戶提供可縮放的地理信息圖，并標注各物業單元的地理坐標和分布情況，詳見圖7。通過點擊物業單元坐標，可顯示該單元的關鍵運行參數，也可直接跳轉至該單元監控流程圖或信息查詢界面，方便應用管理。

此外，借助于GIS系統實現區域管理功能，通過業務的區域化管理，可真正實現維護人員的區域化、機動化管理。

圖7　GIS地理信息

2.4移動端應用

在系統中，可為每個實時數據變量設定限值，當數據超限時將生成報警事件，報警事件是巡檢人員的工作信號，一旦收到該信息，巡檢人員需立刻作出回應。

圖8　移動端應用

在移動互聯時代，基于移動端的系統應用是必備功能要求，而遠程監控平臺在移動端的應用，可采取兩種策略，一種是按業務需求，構建全新的移動端APP；另一種是通過XML數據接口的形式，為已有的移動端APP平臺提供基礎數據支持。兩種方式的出發點都是讓使用者能夠快速瀏覽實時數據、查閱歷史數據、獲知報警事件等(詳見圖8)。2.5巡檢管理

借助于設備管理功能模塊，通過設備臺賬管理和檢定管理等功能，實現管轄區域內所有設備的電子化管理，同時，可為每一臺設備生成屬于該設備獨有的二維碼并粘貼或懸掛于該設備處。而巡檢人員在按計劃路線進行例行巡檢時，通過掃描設備上的二維碼便可獲知設備基礎配置信息、檢修要求和待處理問題，同時，遠程監控平臺可記錄巡檢人員巡檢每臺設備的時間點。在巡檢過程中若發現問題，巡檢人員應及時提交故障描述，通過對故障描述信息以及實時監控數據進行對比，決定監控平臺管理人員是否需要派遣維修人員前往現場處理，故障響應流程詳見圖9。

圖9　故障響應流程

2.6借助云服務

為節省項目前期投資，可考慮借助于云服務完成系統部署，云是一種按使用量付費的模式，這種模式能提供可用、便捷、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池(資源包括網絡、服務器、存儲、應用軟件、服務等)使資源可快速提供，并由云服務商確保系統運行的穩定以及數據的安全，以此保證系統的順利投運，云服務模式見圖10。

圖10　云服務與移動監控

3能源管理及反饋優化

建筑節能指在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用效率。影響建筑能耗的因素眾多，如建筑物所處的地理位置、區域氣候特征、建筑物自身構造、建筑設備的使用、建筑物的運行管理和維護等，部署了遠程監控平臺后，可通過管理和技術兩個方面實現建筑節能。管理一體化系統結構見圖11。

圖11　管控一體化系統

沒有能耗監測，就沒有能耗管理，要建立建筑能源管理制度，一定要先有良好的能源監測制度，進而實施有效的建筑能源管理。所以，導入建筑能耗計量系統，首先要對建筑物全年的空調、照明、動力等系統進行能源消耗的數據監測及分析，以建立建筑物能源使用的相關數據庫。

通過建筑智能化能耗監管體系的建設，建立能耗監測平臺，開展能耗統計、能效公示、能源審計，掌握建筑用能數據，摸透建筑內各組織機構的用能規律，可指導開展低成本的節能改造，加強節能運行管理。

通過建筑智能化能耗管理系統實現設備自動調度管理，根據歷史經驗或預設的參數，對機電設備進行進行定時、分區等開關控制；根據系統預先設定的設備調度策略、節能策略、最佳啟/停時間控制策略，對系統中機電設備進行預先啟動、調節或關閉，并根據實際檢測的溫度、濕度、照度等自動調節空調照明設備，對設備的負載進行均衡，使大樓內的溫、濕度達到最舒適的程度，同時以最低的能源和電力消耗來維持系統和設備的正常工作，以求取得最低的建筑運營成本和最高的經濟效益，從而提高智能建筑的用能效率，促進建筑園區節能監管體系的建設。

4結束語

構建遠程監控平臺的成果，可總結為以下四個方面：1)積累：明確各子系統中需采集的數據點，完成數據存儲、查閱、對比、反饋；2)管控：耗能管控、設備管控、人員管控、差異化管控；3)提醒：事件、報警、用量異常快速提醒，與現有平臺接口進行對接，實現統一的消息提醒；4)優化：歷史最佳運行狀態的捕獲和優化；氣象、時間等參數的聯動優化和調整。

希望大型遠程監控平臺的構建，能為現代大型企業精細化、集約化的管理帶來實實在在的幫助。

參考文獻

[1]古成瑤.城市住宅小區物業管理智能化實踐[D].重慶：西南大學，2014.

Construction of Large-scale Remote Monitoring Platform

Chen Qingfeng

陳青峰

(浙江中控自動化儀表有限公司平臺軟件開發部， 浙江 杭州 310051)

摘要設施建設方與維護方的脫節、設備維護人員的頻繁變動、自控設備維護的復雜性等因素導致樓宇中的樓控、燈控等自控設備的實際使用率相比工業企業普遍偏低。通過構建大型遠程監控平臺，使用統一的接口標準，接入各類子系統并形成集群效應，可有效提升管理能力。

關鍵詞監控平臺管理優化能源管理巡檢管理

AbstractCompared with the industrial enterprises, the utilization rate of building or lighting control automation equipment is low, the reasons include construction and maintenance disconnect, equipment maintenance personnel frequent changes, the complexity of automatic control equipment maintenance etc..The management capacity can effectively enhance by setting standards, access to the various subsystems and form a cluster effect, so as to realize their management skills.

Keywordsmonitoring system， management optimization， energy management， inspection management