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智能建筑多系統(tǒng)集成管理模型的研究
摘要：智能建筑是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和圖形顯示技術(shù)(4C)的進(jìn)步和互相滲透而逐步發(fā)展起來(lái)的,是現(xiàn)代化建筑技術(shù)和先進(jìn)的智能化技術(shù)的完美結(jié)合[3.6]。智能建筑的內(nèi)涵十分豐富,通常包括5Az樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)、保安自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS)、火災(zāi)報(bào)警自動(dòng)化系統(tǒng)(FAS)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS)。
關(guān)鍵詞：多系統(tǒng)集成管理模型模型設(shè)計(jì)
1、引言
智能建筑是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和圖形顯示技術(shù)(4C)的進(jìn)步和互相滲透而逐步發(fā)展起來(lái)的,是現(xiàn)代化建筑技術(shù)和先進(jìn)的智能化技術(shù)的完美結(jié)合[3.6]。智能建筑的內(nèi)涵十分豐富,通常包括5Az樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)、保安自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS)、火災(zāi)報(bào)警自動(dòng)化系統(tǒng)(FAS)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS)。建筑物智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是“集成",它包括三個(gè)層次的含義:功能集成,技術(shù)集成,信息集成。其中功能集成是指為完成某一具體的系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo),而將一些相互獨(dú)立的功能子系統(tǒng)聚集在一起:技術(shù)集成是利用先進(jìn)的技術(shù)、方法和產(chǎn)品進(jìn)行功能集成:而信息集成是實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間資源的高度共享和任務(wù)全局一體化的綜合管理[4],它可提高對(duì)建筑物的綜合管理能力。在1998年北京智能建筑技術(shù)研討會(huì)上,明確提出了智能建筑系統(tǒng)的主要目標(biāo)是“信息集成"。國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)也在預(yù)測(cè)智能建筑集成技術(shù)的發(fā)展,美國(guó)能源部關(guān)于智集成方法、系統(tǒng)協(xié)同工作和控制方面的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)對(duì)智能建筑的系統(tǒng)集成提出了新的要求[2,3]。
目前智能系統(tǒng)集成模式的研究己引起業(yè)界的廣泛關(guān)注,國(guó)內(nèi)外己有不少大的智能系統(tǒng)集成商研究并提出該系統(tǒng)集成方案時(shí),歸納起來(lái)主要有以下幾種:
(1)樓宇自控系統(tǒng)(BAS)為核心的集成模式。通過(guò)開(kāi)發(fā)與各種第三方系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信接口,將各種系統(tǒng)集成到自己系統(tǒng)中。這種方式存在的最大問(wèn)題是,接口軟件的開(kāi)發(fā)完全依賴BAS提供商,可集成的第三方系統(tǒng)的數(shù)量極其有限。
(2)采用LonWorks和BACnet技術(shù)。Lodorks和BACnet是兩種非常優(yōu)秀的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),適用于大區(qū)域、點(diǎn)數(shù)分散的控制系統(tǒng),但不適用于消防和保安系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡(luò)控制級(jí)采用以太網(wǎng)技術(shù)。各子系統(tǒng)的上位管理主機(jī)采用以太網(wǎng)互連,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間部分?jǐn)?shù)據(jù)的傳遞,但無(wú)法訪問(wèn)各系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性的數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間資源共享與相互協(xié)調(diào)操作。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)還需探索其它解決途徑。
自從1984年提出“計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作,,(CSCW)概念和1986年召開(kāi)第一次CSCW國(guó)際會(huì)議以來(lái),CSCW作為一個(gè)多學(xué)科交叉的新興研究領(lǐng)域,在國(guó)際上受到極大重視。本文基于智能建筑的需要和CSCW思想,提出一種新的基于CORM的組件化系統(tǒng)集成模型,以解決在多層次分布式協(xié)同工作環(huán)境下,異構(gòu)資源集成與協(xié)同的方法,并應(yīng)用于建筑物智能信息集成平臺(tái)的設(shè)計(jì)。
2、模型設(shè)計(jì)
本集成模型的設(shè)計(jì)基于組件的、標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放平臺(tái),各個(gè)子系統(tǒng)的管理系統(tǒng)接口模塊以組件的形式加入,它們按照集成平臺(tái)制定的接口定義標(biāo)準(zhǔn)定義自己的接口模塊,集成平臺(tái)通過(guò)這些接口模塊與子系統(tǒng)進(jìn)行通信和控制,并根據(jù)收集到的各個(gè)子系統(tǒng)的信息,協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)之間的工作。
2.1 模型的總體框架
由于目前大多智能系統(tǒng)產(chǎn)品其信息組織模式存在較大差異性,早期產(chǎn)品多采用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)文件或文體格式文件,近年的產(chǎn)品才使用數(shù)據(jù)庫(kù)組織信息,但數(shù)據(jù)庫(kù)類型不一,我們稱這些智能系統(tǒng)的信息資源是異構(gòu)的。根據(jù)建筑物智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn),我們采用集散型的系統(tǒng)集成模型,各個(gè)子系統(tǒng)管理各自的信息,集成系統(tǒng)負(fù)責(zé)子系統(tǒng)的接口模塊之間的信息交流與協(xié)調(diào)。
分布對(duì)象計(jì)算(DOC)融合了分布計(jì)算系統(tǒng)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)兩個(gè)重要的軟件技術(shù),它使得面向?qū)ο蠹夹g(shù)高效、靈活地在多機(jī)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分布可重用得以應(yīng)用。本集成模型采用C0RBA作為分布對(duì)象管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它使各個(gè)子系統(tǒng)組成一個(gè)多層次分布式協(xié)同工作系統(tǒng),并使其異構(gòu)性對(duì)用戶透明[1]。
整個(gè)集成模型的總體框架如圖1所示。其中集成平臺(tái)擔(dān)任集成系統(tǒng)管理者的角色,負(fù)責(zé)收集整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),處理與各子系統(tǒng)對(duì)象之間的通信,并能提供集中的決策和控制。這些功能都由集成平臺(tái)份名個(gè)對(duì)象來(lái)完成,其概念模型可分為三層:數(shù)據(jù)通信層使用標(biāo)準(zhǔn)的接口與子系統(tǒng)的對(duì)象進(jìn)行交互,完成最基本的任務(wù),即采集各子系統(tǒng)狀態(tài)、日志、開(kāi)關(guān)信號(hào)等數(shù)據(jù):分析控制層則對(duì)數(shù)據(jù)通信層得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理和過(guò)濾,生成報(bào)表、日志或控制信號(hào):輔助決策層可以在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上提供輔助決策能力。
子系統(tǒng)對(duì)象是該集成模型的重要一環(huán),它主要有三個(gè)功能:封裝、通訊和控制功能。它封裝該子系統(tǒng)的狀態(tài)和告警信息,使用定義好的標(biāo)準(zhǔn)信息格式和標(biāo)準(zhǔn)接口與集成平臺(tái)進(jìn)行通迅。另外,它接收來(lái)自集成平臺(tái)的控制信息,通過(guò)對(duì)該子系統(tǒng)的文件、數(shù)據(jù)庫(kù)或應(yīng)用程序接口(API〉的系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成其控制功能。這些對(duì)象和集成平臺(tái)的接口對(duì)象都是CORBA對(duì)象,它們以對(duì)等的關(guān)系地行交互,而不是以客戶端和服務(wù)器端的關(guān)系。當(dāng)子系統(tǒng)因?yàn)樯?jí)等原因發(fā)生變化時(shí),只需對(duì)子系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)行修改,而無(wú)需涉及集成平臺(tái),因?yàn)樽酉到y(tǒng)對(duì)象已經(jīng)最大限度地屏蔽了子系統(tǒng)的異構(gòu)性。
集成平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信層由五個(gè)接口組成,依據(jù)目前智能建筑的主要系統(tǒng)組成分為:設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)接口(BAI)、保安自動(dòng)化系統(tǒng)接口(SAI)、火災(zāi)報(bào)警自動(dòng)化系統(tǒng)接口(FAI)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)接口(0AI)和通訊自動(dòng)化系統(tǒng)接口(CAI)。它們的功能是與子系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)行通信。集成平臺(tái)中的對(duì)象只有這五個(gè)接口是CO阻A對(duì)象,其它的對(duì)象對(duì)外是不可見(jiàn)的。集成平臺(tái)本身維護(hù)與管理一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),綜合管理系統(tǒng)的集成信息。集成平臺(tái)不要求五個(gè)子系統(tǒng)一次全部加載,而是可以根據(jù)需要管理其中的若干個(gè)子系統(tǒng)。
分析控制層分為數(shù)據(jù)庫(kù)管理對(duì)象、日志管理對(duì)象、系統(tǒng)管理對(duì)象、系統(tǒng)狀態(tài)管理對(duì)象、系統(tǒng)維護(hù)對(duì)象。數(shù)據(jù)庫(kù)管理對(duì)象負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的增刪改查操作:日志管理對(duì)象負(fù)責(zé)系統(tǒng)日志的讀寫(xiě)等操作:系統(tǒng)管理對(duì)象管理各個(gè)子系統(tǒng)接口,匯總來(lái)自各接口的信息,并根據(jù)需要將相應(yīng)的信息傳遞給其它管理對(duì)象:系統(tǒng)狀態(tài)管理對(duì)象負(fù)責(zé)各子系統(tǒng)狀態(tài)信息的處理:而系統(tǒng)維護(hù)對(duì)象負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份等系統(tǒng)維護(hù)工作。
輔助決策層對(duì)下一層提供的信息進(jìn)行分析,由聯(lián)動(dòng)管理對(duì)象、用戶接口對(duì)象和輔助決策對(duì)象組成。聯(lián)動(dòng)管理對(duì)象對(duì)子系統(tǒng)的信息進(jìn)行分析,判斷是否需
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