基于云平臺架構蘇州工業園區體育中心智能化系統集成設計

胡 戎

(上海建筑設計研究院有限公司，上海 200041)

0 引言

隨著體育事業的蓬勃發展及全民健身熱的興起，全國各地都掀起了體育基礎設施的建設的高潮。筆者結合親身參與的蘇州工業園區體育中心項目，對體育場館的智能化集成設計進行分析和介紹，以供參考。

1 項目簡介

蘇州工業園區體育中心位于東湖核心區，總建筑面積35.5萬m2，是蘇州唯一的市級和區級合設的，集競技體育、休閑健身、商業娛樂、商業演出等為一體的多功能、綜合性、生態型的甲級體育中心。體育中心擬建成一座內含一個4.5萬座體育場、一個1.3萬座(1萬固定座3千活動座)體育館、一個3千座(500固定座、2500活動座)游泳館以及一個服務配套中心的開放式體育主題公園，能夠滿足大型體育賽事、群眾文體活動和全面健身需求，建成后可舉辦全國性綜合運動會和單項國際比賽。圖1為蘇州工業園區體育中心建筑效果圖。

圖1 蘇州工業園區體育中心建筑效果圖

2 園區體育中心智能化建設目標

園區體育中心定位為蘇州市體育競賽與民眾健身的高端智慧型綠色體育建筑群，其智能化建設主要定位為當地體育競賽、體育服務、賽事管理，以及體育中心各場館機電設備、公共安全設施的運行管理創造一個良好的、舒適的、多樣化的、高效率的工作和優質服務的環境；同時為體育運營服務提供靈活、多樣化運營管理與服務模式。在此基礎上，云計算、信息、網絡、數字化、物聯網、自動化、智能化等新技術在體育中心項目中得到了廣泛的應用，滿足了高新技術未來發展和應用的需要。

3 智慧建筑云平臺

根據業主的功能建議書，提出了設備集成平臺和IT系統合二為一的私有云架構的智慧建筑云平臺的概念，即“體育中心運營服務管理綜合信息系統(一級平臺)”采用云技術(包括云計算、云數據、云服務)實現。

云技術(私有云平臺)是最近發展起來的IT技術，云平臺采用高性能服務器、大容量存儲設備及相關配套網絡設備構建，并采用云平臺管理軟件通過執行統一數據傳輸規則對計算、存儲、網絡進行虛擬化管理。

在傳統的智能化系統中，智能化集成系統(IBMS)、物業及設施管理系統(IPMS)、建筑物管理系統(BMS)、公共安全系統(SMS)、“一卡通”管理系(CPUMS)等智能化系統的軟硬件設備都是采用各自獨立成系統部署的方式。隨著云計算技術應用，智慧建筑云平臺的構建，則是將上述各自獨立的建筑智能化子系統的軟硬件全都統一部署在云平臺上，根據每個應用系統的需求，對每個應用系統劃分相應的虛擬機(包括CPU資源、內存資源、存儲空間等)，各虛擬機之間互相不影響；再在虛擬機上根據每個業務系統需要加載不同的應用系統需求，以滿足建筑智能化系統各子系統的應用需求。圖2為云平臺的虛擬化管理圖。

智慧建筑云平臺通過智能化系統軟硬件資源的網絡池、服務器池、數據存儲池化，實現了硬件與軟件的信息互聯與共享，提高了智能化系統管理和運行效率，同時軟硬件資源得到了充分利用，有效降低了投資成本。

圖2 云平臺的虛擬化管理圖

4 體育中心各場館智能化系統

園區體育中心包括體育場、體育館、游泳館、服務配套中心(酒店、商業中心、辦公樓)、園區及配套設施五部分，體育建筑等級為甲級。

為了實現園區體育中心科學的運營管理和優質服務，在園區體育中心內建立運營服務管理及大型活動公共安全應急信息系統私有云平臺(一級平臺)；根據信息與數據集中管理和場館分別運營服務的原則，在各場館、酒店、商業、辦公建立各自相對獨立的運營服務管理平臺，包括體育場、室外訓練場運營管理系統、體育館運營管理系統、游泳館運營管理系統、酒店管理及服務系統、商業管理及服務系統、辦公管理與服務系統、園區綜合管理與服務系統七個二級平臺，以及為實現上述各二級平臺運營管理和服務所需配置的業務三級平臺和各智能化應用系統。

智能化集成云平臺實現了各場館建筑內各信息系統、網絡系統、監控系統、管理系統間的互聯互通和數據共享交換，是蘇州工業區體育中心智能化的技術核心。圖3為園區體育中心智能化集成云平臺的結構圖。

5 園區體育中心智能化物聯網應用

目前傳統的智能化系統監控信息傳輸網絡設計，仍是根據不同系統或產品的自身特點，采用各自獨立的監控信息傳輸網絡和互不兼容的布線敷設方式，不但造成了智能化系統布線混亂和繁雜，各系統通訊協議也不一致，建設后容易被廠家和產品所限制，運營期的升級、變更、改造都存在非常大的風險，使業主處于極為被動的狀態。同時傳統構架都是如圖4所示自下而上集成方式的垂直系統，只有在上層才進行集成，這樣的集成并不能滿足在現場的快速聯動要求和聯動的可靠性要求。大型集成系統的信息傳輸會嚴重限制聯動的有效性。

園區體育中心采用的是先進的智能化物聯網一體化的以太網絡結構模式，基于TCP/IP 通訊協議，支持十萬、幾十萬點的大規模集成。在體育中心智能化物聯網絡上部署各場館分控平臺集成的各智能化監控系統，如建筑設備管理系統(BMS)、綜合安全管理系統(SMS)、建筑設備監控系統、視頻監控系統、門禁控制系統、一卡通管理系統等，各子系統采用B/S和C/S相結合的計算機系統結構，并根據需求分別提供數據采集、設備控制、Web頁面接口。智能化物聯網技術發揮以太網絡的相關優勢，在控制器一層實現廣泛的IP化，同時在必要的部分使用現場總線以及無線技術作為補充，形成一個高度互聯、共用、統一的智能化系統體系的集成網絡平臺。

圖3 園區體育中心智能化集成云平臺的結構圖

表1

圖5為園區體育中心智能化設計方案，以分布式控制器為核心的物聯網中間件技術代表了當前技術先進性及發展方向，主要實現將物聯設備層的各種設備統一接入智能建筑云平臺。同時物聯網IP直連型DDC，有效提升效率；分布式網絡控制器，星形散布于物聯網，上下行數據在分布式網絡控制器層并發運行，實現樓控及各子系統接入及管控。采用 M2M技術，在現場、樓層即解決了跨系統通訊的問題，且不依賴于上層網絡和服務器，能夠實現非常高的可靠性和實時性。表1為傳統平臺架構的現狀及主流技術的發展對比表。

圖4 傳統智能化系統集成方式

圖5 園區體育中心智能化設計圖

6 園區體育中心Niagara技術應用

Niagara Framework技術由Tridium公司在1996年推出，其目的是通過智能集成平臺整合不同年代、不同制造商、不同協議的設備和系統，成為物聯網的中間平臺。Niagara Framework是一個基于物聯網的通用平臺，它幾乎可以連接任何網絡、協議及智能設備，使最終用戶之間的M2M設備和企業之間的溝通更簡單、有效。

園區體育中心智能化設計項目涉及樓宇多、分布散、監控點數量巨大，并涉及第三方系統通訊問題，系統建設非常復雜，但是采用Niagara技術能夠很好解決上述問題。通過Niagara分布式網路控制器及其應用環境構建項目中間件層，向上對接各應用層、向下對接各智能化子系統；各類智能化廠商總線型專用協議運行至中間件層即止，提供中間件層以上純IT化開發條件，極大提高了各種產品之間的兼容性。

7 結束語

智能化系統是整個建筑設備系統最重要的組成部分，在設計時需要學習和借鑒國內外最先進的理念和技術，并要有超前意識，同時兼顧系統的高可靠性和開放性，使用通用的通訊協議和接口，可實現各子系統之間的互聯性、兼容性和可擴展性，使得系統具有不斷更新完善的能力。尤其要注重集成平臺的技術水平，選擇使用開放標準及協議的設備，方便系統維護、升級，為運營中減少人力資源成本打好基礎。

園區體育中心是蘇州市體育競賽與民眾健身的高端智慧型綠色體育建筑群，項目建筑面積大、設備多、人員情況復雜、日常管理和應急處理任務重，對于此類型的項目，建議智能化建設的核心為基于云計算、私有云建設和物聯網技術的云平臺，并有大量實施工程案例應用如Niagara開放式集成平臺。所有智能化子系統的設計，都需要以此云平臺為基礎進行架構設計。通過此平臺整合不同設備制造商、不同協議的設備和系統，真正實現設備間互聯、互通、互操作；同時園區管理人員可以實現對區域所有機電設備的管控，實現快速、方便、低成本的開發各種智能應用。