体育场馆智能化及体育工艺项目综合管理平台技术方案.docx
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体育场馆智能化及体育工艺项目综合管理平台技术方案
体育场馆智能化及体育工艺项目综合管理平台
技
术
方
案
前言
众所周知,智能化建筑在我国的兴起与发展不过十多年时间,但发展迅速,目前智能建筑技术已在全国范围内的各类建筑中得到不同程度的用。
尤其近年来,随着国民经济的发展和科学技术的进步,我国建筑工程项目大量增加,智能建筑进入了迅猛发展的时期,迅速向商业、住宅智能化延伸,并已成为现代建筑发展的重要市场。
智能建筑是现代建筑技术与现代通信技术、计算机网络技术、信息处理技术和自动控制技术相结合的产物。
它以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络三大系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。
但是,随着现代通信技术、计算机网络技术、信息处理技术和自动控制技术的飞速发展,智能建筑中的各个子系统向着大规模、分散控制、集中管理的方向发展,这对于子系统间以及建筑物内外对信息传递速率和共享程度提出了很高的要求。
另外,由于语音、数据、视频及控制等各类信号的传输线缆大量的敷设,智能化子系统众多,给管理工作带来了极大的不便,所有这一切都对智能建筑的发展提出了新的挑战。
1概述
智能建筑管理平台(IIS,IntelligentIntergrationSystem)是将不同功能的建筑智能化系统,通过统一的信息平台实现集成,以形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。
传统的BMS系统集成主要是依托于楼宇自动化控制系统,将其它一些主要建筑设备纳入到BMS平台上进行统一管理,其重点在于建筑设备的自动化控制。
但是,随着国内大型建筑的增多,信息综合、安全管理和节能环保的问题日益突出,用户提出对智能建筑的普遍要求“实现智能建筑的信息系统集成,突破分割运行的瓶颈,使得不同用项目可以满足与建筑内的设备、办公、信息沟通、管理和服务的全面、动态的需要”,在这个需求前提下逐步产生出智能建筑“中央总集成”的用趋势,即实现智能建筑内IIS的集成。
IIS集成平台采用了国际上先进的技术,实现了多种定制场景模式的控制,同时实现该体育馆智能化及体育工艺项目各子系统之间信息资源的共享和管理,相关系统之间的互操作、快速响应和联动控制,实现自动监控和远程管理的目标,使该体育馆智能化及体育工艺项目在安全,卫生,舒适,节能和环保方面达到一个很高的水平。
对于智能建筑,目前国内建筑智能化行业比较公认的评判标准即:
根据建设部于2006年发布的智能建筑设计标准(GB/T50314-2006)中的定义所述“智能建筑是以建筑物为平台,兼备信息设施系统、信息化用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等,集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体,向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保健康的建筑环境”。
而智能建筑管理平台(IIS,IntelligentIntergrationSystem)就是智能建筑未来的核心,承载以上不同功能的建筑集成系统的统一信息平台。
2需求分析
2.1现状分析
体育馆智能化及体育工艺项目分为地下室和裙房两部分建筑,针对该两部分建筑计划建设各自一套智能化集成管理平台,以便各自能独立运行。
现在的智能化建筑往往会建立许多弱电的子系统,比如该体育馆智能化及体育工艺项目的智能化子系统就包括以下子系统:
建筑设备监控系统、智能照明系统、视频监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、电子巡更系统、智能卡系统【停车场管理、考勤管理、消费管理】、信息发布系统、消防报警系统、能源管理系统等。
得益于这些弱电的子系统的建设,大楼的管理水平比以前有着明显的提高,但同时也带来了以下问题:
●管理难度加大:
子系统众多,信息量庞大,这种情况下工作人员容易造成顾此失彼的现象。
●对物业人员素质要求过高:
因为每个子系统都有自己独立的一套管理系统,且风格不一、操作复杂,而一般情况下物业管理人员的素质相对较低、流动性大,要让物业管理人员在短时间内熟练对大楼内设备的管理几乎不可能。
●信息孤岛现象严重:
各子系统之间完全独立,各个专业的弱电子系统之间没有任何联系,就像各个分散的花瓣,子系统之间相对孤立、不能联动,一个系统出现问题后,其他系统毫不知情。
如:
当某个地方产生消防报警等重大警情后,非常监控系统能够配合来确认警情的真实性与严重性,但这时大楼里的眼睛(视频监控系统)可能还在漫无目的查看日常的信息,需要人工接收到报警后,手工切换摄像头到电视墙上,然后再转动摄像头查看现场的情况,这样可能就耽误了几分钟,可这几分钟有可能就是救命的几分钟。
●维护成本高昂:
弱电各个系统花费了巨大的建设成本,但大楼智能化管理仍处于的独立分散的状态,对各个系统的维护和管理不系统、不科学,投入了大量的人力和物力,而且效果不理想。
2.2用户需求
该体育馆智能化及体育工艺项目智能化子系统众多,这其中包括多层网络结构的传统控制域子系统,也包括以数据库用为核心的IT管理信息系统,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,更无法达到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。
基于本项目的建设管理要求,此次项目集成方案如下:
对建筑内的子系统建设一套管理平台,实现建筑内所有弱电智能化子系统的总集成。
具体集成系统的集成内容如下:
智能化管理平台集成子系统:
建筑设备监控系统、智能照明系统、视频监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、电子巡更系统、智能卡系统【停车场管理、考勤管理、消费管理】、信息发布系统、消防报警系统、能源管理系统等。
通过建立该体育馆智能化及体育工艺项目集成管理平台,能够充分和有效地处理、运用各种信息数据,使该体育馆智能化及体育工艺项目的各项管理真正做到高度集中,有效率和方便。
系统集成能充分发挥不同厂家产品和技术的优势,通过对信息的收集、处理、存储并加以分析整理,成为具有高附加值的资料,从而使该体育馆智能化及体育工艺项目的设备和综合业务管理的工作流程更有效率,使该体育馆智能化及体育工艺项目在安全,卫生,舒适,节能和环保方面达到一个很高的水平。
3设计思路
3.1设计目标
体育馆智能化及体育工艺项目分为地下室和裙房两部分建筑,针对该两部分建筑计划建设各自一套智能化集成管理平台,以便各自能独立运行。
●对各机电子系统进行统一的监测、控制和管理
智能化管理平台集成将分散的、相互独立的弱电子系统,用相同的环境,统一的软件界面进行集中监视。
满足管理人员的监控功能、管理功能和信息共享的需求。
系统管理员可以通过自己的桌面计算机进行监视;可以看到环境温度、湿度等参数,空调、电梯等设备的运行状态,建筑的用电、用水、通风和照明情况,以及保安、巡更的布防状况,火灾自动报警系统的烟感、温感的状态等等。
监控功能以生动的图形方式和方便的人机界面展示管理者希望得到的各种信息。
●实现跨子系统的联动,提高建筑的功能水平
相关独立的子系统在信息与智能化集成平台的角度来看,要求如同一个系统一样,无论信息点和受控点是否在一个子系统内都可以根据需要建立联动关系。
通过跨系统的控制流程,提高该体育馆智能化及体育工艺项目的智能化管理和控制水平。
例如,当建筑物发生火灾报警时,建筑设备监控系统关闭相关空调电源,出入口控制及报警系统打开房门的电磁锁,CCTV系统将火警画面切换给主管人员和相关领导,同时停车场系统打开栅栏机,尽快疏散车辆。
要求投标者提供主要子系统之间的联动策略描述。
●提供开放的数据结构,子系统无缝集成,共享信息资源。
智能化管理平台建立一个开放的工作平台,采集、转译各子系统的数据,建立对系统的服务程序,接受网络上所有授权用户的服务请求,实现数据共享。
各智能化子系统提供统一的数据集成接口,由智能化管理平台进行无缝集成,这种网络环境下的分布式客户机/服务器结构使集成信息系统充分发挥其强大的功能,最终达到整个项目的高效、节能、最佳运行状态。
●系统具备互操作性
被集成各子系统具有互操作性,可进行相互协作实现信息与智能化系统的总体目标;对各智能化系统进行数据通信、信息采集和综合处理的能力。
●提高工作效率,降低运行成本
智能化管理平台集成能够让管理人员在一台或多台电脑上,以相同的界面监视、管理相关弱电子系统。
系统的管理工作站可以放在建筑物的任何地方。
根据我们对以往完成的集成系统工程情况的统计,成功的系统集成可得出以下结果:
节约人员20~30%
节省维护费10~30%
提高工作效率20~30%
节约培训费用20~30%
3.2管理目标
将智能建筑内各方面的资源,充分调配和平衡,以期达到管理最佳的经济效果。
●智能化集成管理系统设计为一个总控平台和N个分控平台,既保证了区域管理的灵活性,又保证了统一管理的综合性。
●可采用角色管理,不同的角色分配不同的管理权限,如监视权限、控制权限。
还可以按照角色管辖范围划分,按照角色工作类别划分,如安保、设备运维等。
●将日常管理简单化,管理人员不必频繁出入监控室,可以在局域网内部任何一台电脑终端,随时查看系统和设备的运行情况,提高了工作效率。
●实现分层管理,高层管理人员和日常值班人员可以按照管理层面的不同,从宏观把握和微观操作两个层面对整个数据中心的日常运作加以管理。
4BMS系统设计
4.1系统架构
根据本项目的需求,智能化集成管理平台拟采用基于三层的系统结构,如下图所示:
1、设备层:
该层智能化集成系统中所包括的控制、子系统或设备的驱动程序以及相关的综合布线、通讯、计算机网络系统所组成,该层主要完成对该智能化子系统现场控制设备的实时信息进行收集和处理。
由于各个子系统可能采用不同的通信协议和数据格式,所以,该层的驱动系统应完成对不同的协议和数据格式的转换。
即该完成将各子系统的不同通信协议及数据信息格式转换成上层(核心决策层)认可的协议和格式,同时将核心层处理后的信息转换成相应子系统认可的协议和格式。
完成对各子系统的控制和管理。
该层实际上起到了一个通信网关的作用,也可以称为通信网关(Communicationgateway)
2、控制层:
该层是整个系统的关键部分,是整个系统的“神经中枢”,它完成的主要工作有:
(1)完成对由底层输入的各子系统的信息按内在的逻辑关系进行加工处理,将处理后的结果送到相应的数据库,通知上层以直观的方式显示。
同时接受上层(GUI)授权操作人员发出的请求信息或系统的控制信息对这些信息进行相应处理,并将结果通知驱动器层,由驱动器层通知相应子系统完成相应的动作。
(2)完成各子系统的联动功能处理,某一事件的发生不仅要引起该事件所属子系统的反应,而且会引起与之有关联的其它子系统采取相应的动作。
这种联动关系由核心层来决策。
3、应用层:
该层是人机对话的窗口,一方面是将核心层处理过的信息用明了形象、直观的方式在计算机屏幕上显示出来,为用户提供实时监视和控制整个建筑的所有现场信息。
另一方面,通过该层界面,用户可根据预先的设计完成对子系统的功能配置和设定,完成联动的设置和对系统的综合管理。
用户界面层可支持WEB技术,可通过浏览器在INTERNET/INTRANET环境中浏览所有信息,并通过授权可完成对系统的远程控制和管理。
4.2系统组成
4.2.1系统组成
根据对智能化集成管理系统的功能要求及监控和管理的对象功能要求的分析,该体育馆智能化及体育工艺项目智能化管理系统组成如图所示。
监控和管理的内容包括:
建筑设备监控系统、智能照明系统、视频监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、电子巡更系统、智能卡系统【停车场管理、考勤管理、消费管理】、信息发布系统、消防报警系统、能源管理系统。
4.2.2软件架构
智能化集成平台应基于先进的SOA面向服务架构和OPC工业标准,采用最新的.NET平台开发,包括开发工具、运行系统、管理维护工具。
从上往下包括多个层次:
工具层、表示层、应用层、服务层、接口层和设备层。
●工具层
包括系统接口工具(接口服务器、收集器)、组态工具(数据库、界面组态)、图表工具(图形、报表),用于系统不同层面的配置、维护。
●表示层
应支持B/S和C/S应用模式,提供浏览器、操作员站(MAXClient)和PDA无线手持设备等形式支持。
●应用层
应提供包括WebService、HTML文档、数据库记录集、视频文件等实时性和历史性的多种数据源的集成。
●服务层
系统运行的内核,聚合多种业务中间件服务,应能对数据进行采集、调度、分析、统计等处理,提供工业级实时/历史数据库,支持上层应用的高效访问。
●接口层
应提供接口服务器(IOServer)、接口收集器(IOCollector)等数据适配器,易于集成多种通讯方式的智能设备工作状态数据。
支持符合工业标准OPC接口服务器的即插即用方式接入。
●设备层
主要是各个系统设备的集成,包括机电设备监控系统、综合安防系统、公共广播系统、UPS供电系统、物业管理系统等智能化系统设备。
可以以上位机或设备方式被集成。
4.3系统的特点
4.3.1标准接口、无缝融合
智能化集成系统所处理的信息来源于各个子系统,由于和个子系统具有分布等特点,因此智能化集成系统是一个复杂的分布信息处理系统,互联平台内部必须具有对象管理、数据源访问、信息分析和处理、统一视图的生成等功能,这只有在分布式的计算环境中,利用对象管理技术如Microsoft的分布式组件对象模型(DisabuseComponentObjectsModel或DCOM)才能有效地实现。
DCOM是使软件组建在网络上以可靠、安全和有效的方式直接进行通讯的协议。
它使利用不同语言编写的应用程序间能够互操作。
ActiveX组件是COM和DCOM在技术上实现的,ActiveX组件之间能够在网络上直接通讯。
采用多层体系结构设计,应用最先进的基于COM的组件化程序设计方法,配合先进的软件工程管理组织系统开发,并按ISO9001进行软件性能可靠性评测。
在技术实现上采用Microsoft的WindowsDNA软件开发模型,基于Web的多层架构,引入先进的“子系统平等监控模型”,采用COM/DCOM、OPC、ADO、Script语言、实时数据库、DHTML等最先进的软件技术、通讯技术及控制技术等。
采用多层架构、B/S结合C/S结构的监控系统:
采用Microsoft的WindowsDNA软件开发模型,基于Web的多层架构,采用COM/DCOM、OPC、ADO、Script语言、实时数据库等最先进的软件技术、计算机技术及控制技术等,成功构造多层架构、B/S结构的监控系统,符合信息技术发展潮流,极大减少用户进行系统维护和管理所需培训时间,并实现与信息管理系统无缝集成。
4.3.2数据整合、统一接口
建筑设备管理中心BMS系统将采集到的子系统数据以统一的数据格式存储于BMS数据库中,再以OPC、ODBC、WEBSERVICE等的接口形式向上层管理软件提供数据。
作为上层管理软件的数据源,BMS软件会将采集到的子系统数据处理,封装,保证数据的安全性和完整性。
4.3.3无限扩展、易于升级
●系统按照组件化结构方式开发,以满足通用性和可替换性。
●系统采用模块化设计,分布式实施的方法。
●服务器采用主板式设计,易于扩展新的功能。
4.3.4技术特点
●系统独立于任何子系统为独立第三方软件平台。
●系统具有开放性,并且不依赖任何一个智能化系统厂家的产品。
●系统采用高效的通用接口技术,通过特定的系统交换层面和标准的通讯协议,无缝兼容不同子系统。
可以转换多种协议,如:
RS485/232、API、BACNET、ODBC、OPC、MODBUS等。
●一方面使得使用者有充分的设备选择权,不会被锁定在劣质或价高的设备和系统上,另一方面使用者可以方便地对系统进行扩展和升级。
●具有多系统、多协议、多厂家的接入能力,体现了广泛的接入性。
●采用了中间件、OPC等技术,代表了一体化集成的方向。
●具有实施快速、运行稳定、可定制服务等特色功能。
●完全支持IIS.DIA数据整合架构。
●采用SOA面向服务架构,同时支持B/S和C/S运行模式。
●采用OPC标准的开放系统接入技术,即插即用方式接入。
●页面组态支持SVG/HTML技术,独有的45度倾角电子地图显示。
●基于角色访问管理机制,区分不同类型人员职责。
●提供可筛选的数据接口,支持与外部系统监视、管理数据交互能力。
●无论是管理者还是操作者,都可以建立他们自己的用户工作站,个人工作站数量不超过50个。
●系统最大监控点数:
不限;
●系统实时数据传送时间:
≤1s;
●系统控制命令传送时间:
≤1s;
●系统联动命令传送时间:
≤1.5s;
●数据库存储数据刷新时间:
≤1s;
●查询数据动态更新时间:
≤1s;
●系统信息差错率:
≤10-6
●系统平均无故障时间:
≥100000小时。
4.4系统的优势
4.4.1技术上的优势
OPC技术:
系统遵循完全开放的OPC规范实现了数据访问(DataAccess)、报警与事件(Alarm&Event)接口,支持智能建筑行业BACnet、LonTalk、Modbus、Opto22等繁多协议标准,并提供标准OPCServer的RAD快速开发工具,彻底摆脱国外同类产品封闭专用协议局限,完全解决建筑自动化管理系统中不同子系统接入这一关键问题。
OPC,OLEforProcessControl,它基于微软的OLE(COM/DOCM)技术,将Client/Server模式引入工业控制自动化领域。
●为工业控制自动化系统定义了一个通用的应用模式和和结构;
●为系统定义了一套规范的接口标准。
OPC技术将系统划分为SERVER和Client两部分,Server端完成硬件设备相关功能;而Client端完成人机交互,或为上层管理信息系统提供支持,同时OPC技术为Server和Client的通讯定义了一套完整和完备的接口。
常用的通讯形式和协议,例如NetDDE、NetAPI、Socket、RS232、RS485、LonWork、BACnet等,都可以用OPC形式接入智能化集成系统。
可视化界面组态技术:
提供完全基于Web的可视化界面组态工具,集图形组态、动画链接、图库管理、网站管理功能与一体,创造性将传统的桌面可视化应用程序开发方法与Web环境完美地结合,实现工程文件完全Web化,超越国外同类软件工程文件需二次Web化的局限,极大方便系统集成商二次开发时间,降低实施成本。
分布式实时数据库技术:
提供分布式实时高性能数据库的应用和与通用数据库的开放接口,构造高效率高性能监控系统。
Script语言技术:
提供内嵌的VBScript语言的编辑器、解释器,支持用户编写的后台逻辑语言(包括联动处理),并以高效率多线程方式运行,解决建筑自动化管理系统软联动问题,并可满足不同用户各类需求。
负载平衡技术:
采用分布式组件设计,系统先进的伸缩技术和负载平衡技术,可完全满足中大型规模监控系统的高效长时间运行需要。
4.4.2其他的优势
●属于自主研发产品,具备软件产品的软件登记证书、软件著作权等级证书。
●通过ISO9001质量管理体系认证;
●软件产品通过CMMI3级软件能力成熟度模型集成认证;
●自主研发的IIS.DIA数据整合架构;
●页面组态支持SVG/HTML技术,定制化的45度倾角电子地图显示。
4.5系统软硬件环境
智能化集成管理系统运行环境分为硬件环境和软件环境两个部分
●智能化集成管理系统的硬件环境
包括:
客户机、应用服务的安装。
建立智能化集成管理系统的网络硬件平台(与智能化集成管理系统服务器用TCP/IP连接通讯的子系统一并接入同一局域网的交换机)。
与BMS服务器用串口连接通讯的子系统用串口线连接保持通讯(硬件有RS485转RS232转换器、串口拓展卡、串口线等)。
●智能化集成管理系统的软件环境
包括:
服务器端安装Windows系列的操作系统。
客户端安装Windows系列的操作系统。
浏览器为InternetExplorer8.0以上版本。
Internet信息服务为InternetInformationServer6.0以上版本。
数据库的安装。
智能化集成管理系统集成平台软件的安装。
5系统详细设计
5.1子系统集成接口技术
智能化集成平台管理软件与各个机电子系统之间,要求子系统采用标准的通信接口,我公司BuildingMax智能化集成系统采用高效的通用接口技术,通过特定的系统交换层面和标准的通讯协议,无缝兼容不同子系统。
可以转换多种协议,如:
OPC、BACNET、MODBUS、LONWORKS、API、TCP/IP、RS485/232、ODBC等
我公司BuildingMax平台与智能化子系统的集成建议主要采用下表所列出的两种通信方案之一:
网络通信模型
方案1
方案2
应用层
BACnet
OPC
传输层
TCP
网络层
IP
物理、链路层
Ethernet
方案1:
物理、链路层采用以太网标准,网络层为IP协议,上层为BACnet。
即采用BACnet/IP通信标准。
方案2:
物理、链路层采用以太网标准,传输层和网络层为TCP/IP协议,上层采用OPC接口。
对部分特殊弱电子系统,其通信接口可能不同于上述两种方案,但需要子系统提供详细的接口说明和通讯协议。
具体通信接口标准要求详见各个子系统相关章节。
5.2系统数据整合架构
该体育馆智能化及体育工艺项目智能化集成最终目标是搭建基于智能化集成数控整合平台技术架构的IISDataIntegrationArchitecture数据整合平台。
其核心思路应满足以下要求:
5.2.1标准化
●设备的标准化
无论是前端数据采集装置还是后台的主系统,在研制和设备的选用上,均应遵循有关的国际标准,国家标准或事实上的工业标准。
●数据对象定义和通讯规约以及数据交换接口的标准化
数据对象定义、通讯规约的标准化是实现开放式系统的基础。
在OPC的基础上,OPC数据对象最终表现整个系统贯穿始终的对象模型,即建立标准化的数据对象模型CIM。
●系统框架的标准化
由于目前该体育馆智能化及体育工艺项目智能化集成管理系统是多层次、多应用的综合系统,各系统的职能、功能必须实现标准化,实现框架的统一。
5.2.2平台化
无论是数据采集设备还是主系统都应该是一个平台化的系统。
用户和有关系统的集成商可以根据需求通过该平台提供的工具化软件灵活构建各种规模,各种形式的系统,具有良好的系统伸缩性,这样可以充分利用有限的资源实现系统应用价值的最大化,并具有良好的发展性,以满足用户分阶段实施和适应未来扩展的要求。
5.2.3完善的安全管理机制和合法性认证机制。
建立基于安全管理中心的安全管理和认证等相关机制。
同时确保在任何情况下不会造成数据的人为丢失和更替。
5.3智能化子系统集成实现
5.3.1建筑设备控制系统
1)、系统网络结构图
2)、子系统功能实现
建筑设备控制系统提供OPC接口给BMS智能化集成系统。
智能化集成系统实现对建筑设备控制系统各主要设备相关数字量(或模拟量)输入(或输出)点的信息(状态、报警、故障)进行监视和相应控制,建筑设备控制系统向B
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