引言
自1984年以來,關鍵我國建筑智能化經歷了從無到有,技術從學習到創新的園區應用發展過程,取得了巨大進步,飛鄰目前已有約30個子系統得到了廣泛應用。物聯但即便如此,智能智慧中中國的系統智能建筑工程當前依然面臨著缺乏普遍的成功經驗和運行實效的問題。究其原因,關鍵關鍵在于如何讓智能建筑的技術系統功能與建筑的實際使用需求相互吻合。
事實上,園區應用建筑物的飛鄰使用功能和需求隨著技術和產品的涌現是不斷發展變化的,且在建筑設計的初期難以預見和準確定位。此外,建筑工程基建管理方與實際使用方在需求理解方面的不一致,更是加劇了這些不確定性因素。因此,使用先進的技術架構和有效的管理手段,使智能建筑工程能夠根據需要在運行過程中不斷調整、優化,以滿足后期功能的擴充和變化,具有重要的實際意義和應用價值。
筆者認為,現代智能建筑技術的調整和優化之路應著重考慮如下四個方面:
應用系統——智慧聯動。智能建筑工程各個專業子
收稿日期:2013-05-15系統根據業務的相關性實現關聯互動。
技術結構一扁平化。智能建筑工程各個專業子系統所有的前端傳感器、探測器融合組成一個扁平化的感知接入層。
工程模式一一隨需配置。智能建筑系統依靠其綜合管理平臺的后臺監控管理功能,允許使用者按照實際中的需要,隨時、隨需地擴充前端采樣點位,弓入更多新的“物”的信息作為運行的參變量,隨需調整設備與環境配置,改善相關功能。
后期管理——自我優化。智能建筑系統采取開放式運行模型庫的技術架構,系統運行中所涉及到的各類監控模型可以不斷研發、充實,使得系統運行管理功能不斷增加,運行模型可以按照技術的發展和不同的使用要求而不斷地優化提高。
飛鄰物聯智能系統是由航天飛鄰開發的一款物聯網應用平臺系統,其本質是物聯網實時數據采集、傳輸、處理的中間件和物聯網數據服務規范平臺,目標是扁平化、隨需配置與自我優化。
本文基于飛鄰物聯智能系統給出了一套智能園區建設的完整解決方案,介紹了飛鄰系統的結構、特點及關鍵技術,然后通過3個智慧園區建設案例詮釋了飛鄰物聯網技術的特色應用。
1飛鄰物聯智能系統
1.1系統結構
飛鄰物聯智能系統由三個部分組成,圖1所示是飛鄰物聯智能系統的結構組成圖。該系統包含數據采集和傳輸、數據中心處理服務和數據發布服務三項功能。
圖1飛鄰物聯智能系統結構圖
數據采集和傳輸可支持不同類型、不同廠商設備的適配,并支持TCP、UDP、UART等各種通信接口,同時支持固定
IP、ADSL撥號、Wi-Fi等各種寬帶接入形式,還擁有智能適配器和非標設備通信。
數據中心處理服務可提供實時數據服務、云媒體服務、云存儲服務及云GIS服務,并開放二次開發接口。實時數據服務包含實時工作流引擎、專家系統引擎、業務運行服務等組件。數據發布服務則采用多種通信方式連接數據應用運行服務中心,支持的客戶端有瀏覽器、嵌入式客戶端和移動設備等。
1.2系統特點
本系統的特點之一是將航天測控數據服務移植到了物聯網數據服務。飛鄰物聯智能系統的前身是航天測控技術平臺,衛星監控中心通過陸地及海上的探測設計對衛星進行實時感知監測,并進行海量高速運算分析,對衛星正常運行進行實時控制。因此,航天測控技術平臺事實上就是最早的物聯網應用。飛鄰物聯智能系統將航天測控數據服務移植到了物聯網的數據服務中,并從三個方面進行了改進:一是網絡環境,由航天測控的專網到環境復雜的互聯網,在網絡傳輸的性能和安全性方面著重考慮和改進;二是和物聯網的云特性結合,提高數據處理能力;三是考慮到物聯網應用的特性,在數據發布和顯示設備上,增加了移動互聯、手持設備的數據顯示和應用體驗。
飛鄰物聯智能系統將物聯網從智慧建筑系統的角度重新分層,其分層結構如表1所列。
表1飛鄰物聯智能系統分層
層號 | 基于飛鄰物聯網智能系統的物聯網分層 | 標準物聯網分層 |
6 | 應用層 | |
5 | 運行模型層 | 應用層 |
4 | 數據管理層 | |
3 | 傳輸層 | |
2 | IP層 | 傳輸層 |
1 | 探測層 | 感知層 |
飛鄰物聯智能系統首先把建筑智能化工程各個專業子系統中所有的前端傳感器、探測器融合組成一個扁平化的感知層(探測子層);然后,根據專業子系統不同的技術結構采取分步網絡化,形成IP網絡化架構,對所有的前端設備配置對應的IP地址(IP子層);最后,根據不同的通信技術以及各類有線/無線傳輸技術,采取分層傳輸交互結構(傳輸子層),把本地的局域網、無線端和遠程的互聯網、3G網、Wi-Fi網和衛星網等形成一個集成的傳輸層。
飛鄰物聯智能系統在產品定義、接入方式、服務對象及服務功能等方面進行了特別設計,并對傳統IBMS(IntelligentBuildingManagementSystem)進行了革新,其區別見表2所歹U。
表2飛鄰物聯智能系統與傳統舊MS的區別
內容 | 飛鄰IBMS | 普通IBMS | 比較 |
產品定義 | 建筑功能為核心 | 建筑設備為核心 | 提高建筑的服務能力及建筑的運行能力 |
接入方式 | 控制/接入服務器 | 標準 OPC協議 | 1.穩定性;2.集中管理/分散控制及采集;3.數據安全性 |
服務對象 | 管理者、使用者 | 管理者 | 服務的對象不同 |
服務功能 | 按需配置 | 定制 | 靈活性不同 |
附加值 | 基于飛鄰物聯網數據的增值服務、應用開發服務 | 無 | 回報不同 |
飛鄰智能化子系統、智能設備有進行數據/指令交換的裝置,能根據智能化子系統、智能設備的接口和協議,打通數據/指令的通道,并不斷積累,以便重用。
由于建筑內部復雜、多樣,集中控制顯然不現實,飛鄰執行控制邏輯裝置則可實現“集中管理、分散控制”
應用飛鄰專有的實時工作流、實時專家系統等關鍵技術,可對實時數據進行匯總,并且進行存儲、分析、處理、計算。
飛鄰系統可通過非對稱加密數字簽名的方式進行數據通信之前的雙方認證,并可采用不可逆加密算法(MD5算法)進行數據的加密傳輸。
1.3關鍵技術
飛鄰系統的關鍵技術主要包括跨協議智能互通、實時工作流、實時專家系統、數據中心、云計算平臺和用戶平臺等。
跨協議智能互通,主要是飛鄰物聯智能系統匹配串口、modbus、網口、BacNet、OPC等協議可實現PLC、DDC、RTU、工控機及智能化系統的互聯互通,并采集數據。
實時工作流,就是說工作流服務運行在飛鄰物聯智能系統內核中,加載由軟件開發人員提供流程文件,執行預先定義的流程化工作,并提供對流程執行邏輯的控制,如開始、暫停、關閉、重置等;流程的執行結果通過數據中心回饋給客戶端。工作流服務也可以支持多個流程同時執行,相互之間可以做到互不干擾。支持單個流程的循環執行、單次執行、延時執行、等待條件開始執行等。可以給用戶多種啟動工作流的選擇,靈活應對各種實際的執行需要。工作流服務還支持多種常用流程行為節點,如等待條件、等待命令、命令、延時、分支等,可以讓用戶方便、靈活地組合成各種需要的工作流程。實時工作流分為順序執行和狀態機兩種使用模式,它使物聯網數據應用服務自動化。設備的監測和控制,可按照預定邏輯自動運行,同時人的活動也可以參與到工作流之中,使工作規范和有序。
實時專家系統的典型應用包括數據判讀、故障診斷和輔助決策三種應用,它使物聯網數據應用服務智能化。專家診斷系統核心由事實庫、規則庫、推理機三大部分組成。事實庫由應用系統中各個采樣點的采樣數據組成,并將采用規則作為基本的知識表示方式。推理機即專家系統引擎,它可將事實和規則進行組織并進行推理。
數據中心,就是飛鄰物聯智能系統利用其數據服務中心向用戶提供數據存儲、匯集、高速訪問服務。對于部分大客戶和特定物聯網行業應用,采用與商業IDC(InternetDataCenter)進行合作的模式,實現集中式數據收集、存儲、處理和發送。
云計算平臺,主要是飛鄰物聯智能系統部署在云上,將基于其開發的物聯網具體行業應用,上傳到云端,供不同用戶隨需選用。圖2所示為基于云計算的智慧園區結構圖。
基于云計算平臺的特點是每個接入的客戶,能共享云中各子系統的資源,尤其是各類不同智慧園區應用和各類不同的個性化需求需要有龐大管理、智能軟件支撐,通過云計算的共享可以大幅提升物聯網的性能,降低對中心計算機及中心平臺的物理構架需求。
另外就是用戶專有平臺。該平臺作為特定的用戶類型,類似像公檢法機構希望建設智慧園區平臺,因有其專有的網絡,不能夠通過公網接入到云計算上,故需要建立獨享的專有平臺。
1.4從智慧建筑到智慧園區
系統從建筑內的每一間房間開始,延伸到整棟建筑物、建筑群,乃至建筑外的園區、城區,對所有人為的和自然的環境實現監控管理,從而構成一個生活、生產的完整智慧空間。其基本思想為:利用物聯網分層的思想,依靠飛鄰物聯智能技術,將園區智能化工程中各專業子系統的所有的前端設施感知,通過感知層數據適配器,將數據經傳輸層自組網或電信網絡,傳輸到應用層飛鄰物聯智能系統,并由飛鄰物聯智能系統中各子系統對數據進行統一分析處理,促成子系統的智能聯動,實現以智慧建筑為基礎的智慧園區[2],智慧園區群構成智慧城區,組成關系如圖3所示。
2應用實例
2.1無錫O-Park智慧園區應用實例
圖4所示是基于飛鄰物聯智能系統開發的無錫O-Park智慧園區的功能結構圖。包括18個前端子系統,系統之間實現扁平化的關聯,抽象出信息化、自動化、智能化及其他等四類服務,最終服務于園區物業、園區商業、園區辦公、園區家居及園區休閑娛樂等方面。
2.2西安國際港務區物聯網應用產業園
西安國際港務區物聯網應用產業園區內包括科研樓、綜合樓、生產廠房及其他公用設施等。飛鄰物聯智能系統能支撐開發和集成智能園區應用,進行樓宇自控系統(BAS)、綜合安保系統(SAS)、智能卡系統(即一卡通,包括門禁、考勤、停車場管理、巡更、售餐)、系統集成(BMS)等子系統的建設,該系統正在建設中。圖5所示是西安國際港務區物聯網應用產業園智慧園區建設結構示意圖。
2.3新疆軟件園智慧園區
飛鄰物聯智能系統所支撐的新疆軟件園智慧園區總體架構如圖6所示。該智慧園區應用運行在第三方云計算平臺上,基于飛鄰物聯智能系統的智慧園區應用平臺為其提供底層服務,為應用展示中心提供智慧園區應用服務,為指揮調度中心提供實時數據接入服務。智慧園區應用平臺通過標準接口與第三方云計算平臺無縫對接,為智慧園區提供訪客引導、智慧會議、班車調度、智能就餐、消防應急、照明監控、能源監控、安防聯動及設備管理等在內的18個扁平化前端子系統,還為園區信息化子系統及軟件公共服務平臺提供服務。
3結語
智慧園區是集園區基礎設施、特色產業、運營管理等三個層面共同的智慧化。目前,基于物聯網技術并接合云計算,來實現園區建筑智能化及基礎設施智慧化,進而帶動園區特色產業的快速孵化、管理運營的智慧高效。未來,隨著新技術的出現,基于飛鄰物聯智能系統的智慧園區的解決方案將會有不斷完善與創新。
20211023_6172ebce13250__飛鄰物聯智能系統關鍵技術在智慧園區中的應用