組態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劃設計研究所，黑龍江 大慶 163414）

1 引言

智能建筑是隨著現代化科學技術的飛速發展,特別是計算機和微電子技術的普及和應用、通訊技術、計算機網絡技術以及系統集成技術的日益提高而發展起來。而信息化時代下，智能建筑物業管理主要需求是能源管理（節能）和安全管理，這一管理模式要求建筑物智能化設備必須聯網，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集成提出了更高的使用性要求。

圖1 智能建筑信息孤島現象

2 以BAS為中心的系統集成有一定的局限性

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

然而從信息集成的需要來看，以BAS為中心的系統集成有一定的局限性。作為一種介于上層網絡和各子系統之間的集成系統，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系統軟件都設計為自成系統。雖然BAS系統本身也是以通訊網絡構成，卻是一個相對封閉的體系，缺少向外的開放能力。有的BAS系統提供了一定的數據交換接口，例如提供DDE功能或API接口函數。但是這些數據接口并不支持網絡操作系統，而且對于一般用戶來說使用這種數據交換能力，因為需要專門的軟件編程，也是非常地不方便。大部分BAS系統在網絡環境下和其它應用程序交換數據的能力十分有限，當各子系統通過BAS中心和上級集成系統交換數據時，會產生瓶頸效應而不能獲得預期的結果。

其次，一般的BAS系統可連接的它方產品是受限制的，在它的可連接產品列表上羅列的機電產品種類不過數十種，僅占全部可選機電產品種類的一小部分，這樣就極大程度上約束了對其它子系統產品的選擇，在系統產品的選擇和優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的中央監控系統并不具有網絡環境下的信息集成管理功能，不能面向網絡提供透明的數據源，沒有提供開放的數據庫接口，也不能向客戶提供分布式多用戶的網絡工作環境。由于不是設計在網絡操作系統下運行，這種相對獨立的監控軟件包，如想直接利用其它系統資源十分困難，而遠程操作管理也是很難實現。

而且，目前的BAS系統向用戶提供的工作站運行的就是系統軟件本身，由于體系結構的原因，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廠商提供的監控軟件產品的特性，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管理的需要。

3 組態軟件

組態軟件，又稱組態監控系統軟件。譯自英文 SCADA,即 SupervisoryControlandDataAcquisition(數據采集與監視控制)。它是指一些數據采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，使用靈活的組態方式，為用戶提供快速構建控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。

組態軟件大都支持各種主流工控設備和標準通信協議，并且通常應提供分布式數據管理和網絡功能。組態軟件的出現使用戶可以利用組態軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統。隨著它的快速發展，實時數據庫、實時控制、SCADA、通訊及聯網、開放數據接口、對I/O設備的廣泛支持，使它可以廣泛應用于各個監控及管理領域。

組態（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態軟件主要特點：

（1）延續性和可擴充性。用通用組態軟件開發的應用程序，當現場（包括硬件設備或系統結構）或用戶需求發生改變時，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（甚至不需要編程技術），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，利用通用組態軟件支持的BACNET、BATIBUS、LONWORKS 等常見總線，可以和樓宇自控系統、視頻監控、安防系統等系統進行有效的集成；

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

4 系統網絡結構

在整個智能樓宇管理系統中，從整體網絡結構上看，可以分成四層，從機電設備→控制網絡→信息網絡→服務網絡，每一層都有多種組網形式與數據傳輸協議，層與層之間有不同的接口方式和接口傳輸協議。

（1）上層的GUI系統運行在WindowsProfessional環境下，該層利用組態軟件顯示大廈建筑結構樓層平面圖、各子系統設備運行狀態圖實時動態，對大廈各子系統的設備狀態、數值、變化、故障和報警集中監視，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進行推導、警示和處理，完成時間和事件觸發的樓宇設備間的跨子系統的聯動處理功能；

（2）核心服務基于目前最穩定可靠的Windows2003Server操作系統，所有的系統核心服務作為操作系統的服務程序，包括：數據服務、報警服務、聯動服務等；

（3）中央數據庫用于存儲系統運行中產生的各種信息，如運行狀態、故障報警、參數變化、聯動流程執行響應等實時數據，和配置、記錄等歷史數據，用于支持智能化中央控制平臺的運行。

（4）驅動服務器層用于連接各子系統與管理系統，提供雙方間協議格式的翻譯和轉換，起到一個網關的作用，實現工程中的設備無關性，作為監視和控制信息的匯集處。

結論

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

圖2 系統網絡結構

[1]劉瑤.淺談樓宇智能化控制系統架構[J].中國新產品新技術，2010，11：167-168.

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