智能建筑設備管理信息系統研究

蘇俊鋒，張 芬

0 引言

我國《智能建筑設計標準》對智能建筑的定義是：以建筑為平臺，兼備建筑設備、辦公自動化及通訊網絡系統，集結構、系統、服務、管理及它們之間的最優化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環境[1]。而傳統的建筑設備管理系統是對建筑設備實施綜合管理，主要通過設備監控系統監測建筑內重要區域的環境參數及控制建筑物內的機電設備。由于系統是封閉的，它從設計、供貨、調試到維修、保養、升級等一系列工作只能由廠家左右，如此以往，業主最初的投資將得不到有效保護。本文針對傳統建筑設備管理中存在的信息分散、孤立和封閉的現狀，提出并構建了基于OPC、ODBC及WEB技術的設備管理信息系統集成方案，力求達到全局化、網絡化的智能建筑設備管理需求。

1 建筑設備管理

通常來說，建筑物一經投運，就必然面臨著經營和管理的問題。建筑物本體以及其中各系統的設備都是有壽命的，根據設備壽命周期的“浴盆曲線”[2]（如圖1所示），對設備進行定期測試、診斷并及時維護、管理，不僅會降低其壽命周期成本，延長使用壽命，而且可以使物業在這段周期內增值。

圖1 設備故障周期浴盆曲線

設備管理系統是實現設備管理的各種功能集成的系統。其目標主要是減少與設備管理相關的總費用，同時提高設備的綜合效率，提高企業的生產率和組織機構的辦事效率，對設備進行在線監測的同時實現高可靠性和高實時性。

其發展現狀：從憑經驗的定性分析管理轉向通過數學模型求解的定量分析管理；從傳統的作坊式的維修轉向基于網絡技術的遠程故障診斷的社會化維修（遠程維修）；從手工記臺賬到設備維修管理信息系統，再到維修決策支持系統和智能的維修決策支持系統。

在信息技術應用于建筑設備管理后，與傳統的設備管理模式相比，存在如下優勢[3]。

（1）經濟效益：應用信息技術后，實現網絡化辦公，有效提高工作效率，減少人工成本，可產生顯著的經濟效益。

（2）運轉效率：應用信息技術后，大大提高業務處理流程的自動化程度，各種信息均可共享，企業的運轉效率得到顯著提高。

（3）顯性效益：提高企業的信息管理水平是為管理服務的，在開發此類系統時應首先考慮提高企業管理效率，實施透明化管理、規范化運作、科學化決策等。

（4）隱性效益：杜絕各種漏洞，特別是管理上的漏洞，減少因虛假數據而增加的成本，減少過程費用，加強各部門的聯系，提高內部信息查閱效率，減少事務性的工作及繁冗的統計匯總工作，轉移管理的重心等。

根據建筑設備運營的現狀，運用設備管理的相關理論，結合信息網絡相關技術，智能樓宇設備管理信息系統方案將為智能建筑實施有效的設備信息管理作有益的嘗試。

2 設備管理信息系統方案

2.1 系統構架

智能建筑的三大系統——建筑設備自動化系統（BAS）、通信自動化系統（CAS）及辦公自動化系統（OAS），即3A系統，作為構成了網絡化的智能樓宇實時監控自動化系統的技術基礎。系統集成對象是樓宇自控系統（BAS）、綜合安防系統（SMS）、閉路電視監控系統（CCTV）、火災報警系統（FAS）、停車場管理系統（CPS）、IC智能卡綜合應用系統等[4]。

通過網絡技術、數據庫技術等可以實現智能建筑設備管理信息系統與實時監控自動化系統集成和全面管理。設備管理信息系統的主要信息源包括實時監控自動化系統，以及人工錄入（經由通信、辦公系統傳遞或直接錄入信息系統），信息數據流向關系如圖2所示。

圖2 信息數據流向

兩者的集成數據交互是關鍵，其基本要求是建立統一的數據平臺，實現數據格式的標準化和規范化，避免過多的數據接口和轉換。但是在實際工程項目中，實時監控自動化子系統存在接口數多，且數據量大，所以采用標準OPC協議作為一種通用的數據交互方式。

通過這兩種信息源，可以更為全面、及時、準確地獲取現場機電設備的健康狀況，從而實現設備維修自動化管理。

設備管理系統體系通用結構圖如圖3所示。

圖3 設備管理系統體系結構

系統采用B/S架構，用戶無須安裝任何客戶端軟件，可通過Internet隨時隨地獲得運維狀況；服務器通過OPC協議和監控系統的上位機（或多個）相連，通過接口技術（如JAVA本地接口技術等）獲取設備實時數據，同時通過其接口回調技術實現數據更新通知；數據庫管理系統采用Or?acle/SQL等平臺，邏輯存儲結構主要采用表和表空間構成；對數據庫的訪問采用通用的ODBC技術，服務器操作系統選用Windows Server 2008。

2.2 系統功能

設備管理信息系統以設備信息為基礎，包括設備信息管理、設備運維管理、文檔報表管理、系統管理等功能模塊，其功能結構圖如圖4所示。

圖4 系統功能結構圖

（1）設備信息管理

1）設備基礎信息。包括設備類別、設備型號、設備信息等基礎數據的管理；主要是對設備（主要設備、特殊設備、備件、新進/出設備等）的各種靜態信息（名稱、類別、型號、生產廠商、安裝位置、使用部門、圖紙、技術資料等）進行錄入、修改、刪除等基本管理操作，采用通用的編碼方式，并可對設備信息進行多條件、任意組合查詢[4]。

2）故障報警信息。手動/自動生成的包括事故類別、事故原因、故障類別、故障原因、重要級別等信息。

（2）設備運維管理

1）實時數據與統計。設備實時運行數據主要由實時監控自動化系統提供，包括：①設備相關部位的當前運行數據，如溫度、壓力、流量、電流、電壓以及轉速等等；②設備動作次數；③設備故障次數；④設備運行時間累計。方便及時地發現設備已經出現或即將出現的一些問題故障，便于及時采取相應的措施解決問題或避免問題的出現。

2）設備診斷維護。建立設備狀態參數數據庫，隨時查詢設備的狀態及其劣化趨勢；實現重點設備狀態查詢、重點設備歷史曲線查詢等。當發現設備當前的累計運行時間超過了設定的維修時間，或者開關動作次數超過了設定的開關動作次數，或者其他智能診斷方法分析設備運行趨勢，產生維修信息，自動生成故障編碼，產生標準故障報告上傳至設備管理信息系統進行維護處理。同時結合傳統的故障檢修方式，針對不同情況的設備制定對應類別的維護計劃，再根據計劃定期對相應設備進行巡檢、潤滑等日常維護，保留計劃維修和被動維修的傳統實現手段，如人工錄入方式等。

（3）文檔報表管理

1）文檔管理。對設備操作手冊、設備管理規定及其他類別的管理規章制度等文檔資料進行統一歸類管理，方便管理員人員及維護人員隨時調看，實現規范的文檔管理功能。

2）統計報表。包括設備狀況統計、部門設備統計、設備運行/停機時間統計、物料消耗統計、設備潤滑情況統計、設備維修情況統計、設備維修實際費用統計等。具備對設備維護、維修數據進行多維統計分析功能，可生成相應報表，為設備故障診斷、維護、維修提供經驗歷史數據；具備資產折舊歷史數據管理功能等。

3）計劃任務。按照維護計劃定期生成維護任務，設備發生故障報警時也能自動產生維修任務。包括計劃與任務的添加、錄入、查詢及短信郵件提醒等主要功能。

（4）系統管理

1）用戶管理。設定并管理部門類別、崗位類別、人員信息及其他內外部用戶信息。

2）權限管理。設定并管理系統角色。按用戶職能進行角色分類，為每個角色授予不同的權限；設定用戶分組，并將角色授予用戶組或者用戶。

3）日志管理。系統自動記錄用戶的登錄和操作日志；系統管理員可以查看所有用戶日志；系統可設置定時自動清除過期的用戶日志功能。

2.3 應用實例

達實智能大廈是深圳達實智能股份有限公司利用自主研發的節能技術，按照美國《綠色建筑評價LEED標準》金級認證為標準，對自用辦公建筑大樓進行全方位節能改造后的成果，成為深圳市建筑節能示范大廈。設備管理信息系統在大廈的管理中得到了初步應用，使得該建筑的信息化管理水平又上了一個新的臺階，規范了管理流程，提高了設備管理效率，同時也提高了設備的運行效率以及公司的整體形象，為企業的進一步發展打下了堅實的基礎。其中冷凍站的管理界面如圖5所示。

圖5 達實智能大廈設備管理信息系統冷凍站界面

3 小結

隨著設備的集成化、高速化、精密化和自動化發展，基于OPC、ODBC及WEB技術的設備管理信息系統將不斷完善設備維護技術、管理模式、系統功能，從而規范設備管理流程，降低設備維護成本，提高企業經濟效益，滿足日益提高的設備管理需求，為實現動態、精準、高效的智能建筑設備維護和管理提供行之有效的手段。

［1］GB/T 50314-2000.智能建筑設計標準［S］.

［2］沈永剛.現代設備管理［M］.北京：機械工業出版社，2003.

［3］王永茂.石油工業設備管理信息系統［D］.成都：電子科技大學，2009.

［4］方煒.智能樓宇設備管理系統的集成與實現［D］.西安：西安電子科技大學，2007.

［5］王利輝.基于OPC技術的動態工業設備管理系統構建［D］.上海：復旦大學，2009.