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摘要： 鉴于传统架构的系统集成在大型智能建筑中实际运用越来越难的现状，构画了一种多层的集成构架体系，并进一步探讨了该框架体系的具体结构和接口技术，最终建立了基于OPC的三层次的集成框架模型。从系统应用的角度进行了一体化集成系统的框架结构设计,包括软件结构设计和系统功能设计，从而实现了建筑智能化中各子系统能协调、安全及高效地运作。
关键词：多层框架；OPC；接口；系统集成
中图分类号：TU323.5文献标识码： A 文章编号：
0 引言
随着通信技术、信息技术等相关技术的飞速发展，大型建筑中的智能化系统日趋大型化、复杂化。针对这类复杂系统应从系统高度综合应用角度，用集成的方法对复杂的整体系统进行分析、组织、设计与实施，使智能建筑各功能协调运作，实现安全性及高效性的目标。而系统集成并不是简单的“一体化”，而是要求从实际出发，切实落实各系统之间集成的可能性。本文从系统集成的角度提出了一种多层智能建筑系统集成构架体系，并基于OPC接口技术构建了一个完整的IBMS集成系统。
1 集成框架体系的建立
1.1 框架体系的基本结构
本文提出一种多层智能建筑系统集成构架体系，可分为三个层次的集成：第一层次为子系统纵向集成，目的在于各子系统具体功能的实现。第二层次为横向集成，主要体现各子系统的联动和优化组合，在确立各子系统重要性的基础上，实现几个关键子系统的协调优化运行，报警联动控制等再生功能。第三层次为一体化集成，即在横向集成的基础上，建立综合业务管理系统，实现网络集成、功能集成、软件界面集成的“人-机”智能集成系统，它构成智能大厦最高层次的系统集成。IBMS系统是以ODBC方式进行数据双向动态交换，将楼宇管理系统(BMS)、办公自动化系统（OAS）、通信自动化系统（CAS）等系统的信息集成到一个计算机平台上，实现了整个大楼信息资源的共享以及对大楼内被集成的各子系统进行监视、控制和综合管理。智能建筑系统集成结构如图1所示。
1.2 框架体系的接口技术
OPC(OLE for Process Control)用于过程控制的对象嵌入(OLE) 与链接，是软、硬件提供商制定的用于应用程序之间的数据交换及通信的协议。
OPC系统是由按照客户程序的要求提供数据采集服务的OPC服务器和服务器所必须的OPC接口，以及接受服务的OPC应用程序构成。OPC服务器按照各个供应厂商的硬件和系统的差异，利用Variant数据类型，实现系统不依存于硬件中固有的数据类型，可以按照客户程序的要求提供数据格式。
图1 系统集成结构图
OPC的关键在于它使得设备的软件标准化，从而实现了不同网络平台，不同通信协议以及不同生产厂家的各类型产品能够方便地互联和互操作。OPC技术的完善和广泛应用，为智能建筑在信息管理域与实时控制域的全面集成提供了良好的软件环境。图2则表示了多种OPC Serve：的应用模式。
图2 多种OPC Server的应用模式
1.3 基于OPC的系统集成
智能系统支持的数据类型和存储格式不同，造成彼此之间难以实现信息交互和共享，将OPC技术应用于楼宇自控集成系统中，创建各个子系统的OPC接口模块。集成平台通过接口模块与子系统进行交互，并根据收集到的各子系统信息，协调各子系统之间的工作。其应用模型框架如图3所示。
在该模型框架中，集成平台担任系统管理者的角色，负责收集整个系统的数据，处理与各子系统对象(OPC服务器)之间的通信。这些功能由集成平台中的各个对象来完成，主要分为两层：数据通信层使用标准的OPC接口与子系统的OPC服务器进行交互，采集各子系统状态、日志、开关信号等数据；管理控制层则对数据通信层中的数据进行分析、整理和过滤，生成报表、日志或控制信号，并通过数据库进行统一管理。
实现上述应用模型的关键是OPC客户和各子系统的OPC服务器，通过OPC服务器封装、通讯和控制功能既保持了各子系统的相对独立性，又能够有效地实现整个系统的集成管理。
2 系统应用设计
根据三层框架体系结构和OPC接口技术，进行具体的系统应用设计。包括系统框架结构设计、系统软件结构设计和系统功能设计。
图3 OPC应用模型框图
系统框架结构设计
通过OPC技术，将建筑物内的实时弱电系统，建筑设备监控子系统BAS、消防自动化系统FAS、安防自动化系统SA、及其联动系统的信息集成到同一软件界面和硬件平台下，实现了BA、FA、SA三者的
集中管理、分散控制、信息共享。智能建筑IBMS集成系统结构如图4所示。
实现IBMS集成，使原本各自独立的子系统可以通过软件编程，建立各个子系统的关联关系，提高楼宇的自动化管理水平。同时IBMS集成系統采用客户机/服务器模式，使服务器和中央管理工作站运行在同一网络平台上，一定程度上方便了管理工作在第一时间满足用户的需求。
图4 智能建筑IBMS集成方案
2.2 系统软件结构设计
集成系统的三层网络结构决定了在不同的网络层上应采用不同的软件结构及配置：第一层网络，采用B/S结构以提供数据中心功能及Web服务；第二层网络，采用B/S结构及US结构，既提供Web服务又实现与第三层网络的集成；第三层网络，采用现场总线网络及OPC及其他通讯协议。B/S架构的软件结构具有相似性，因此在描述时将B/S架构的软件结构进行统一描述。US架构应用在第二、三层网络，主要采用OPC Server/Client技术及现场总线通讯技术。
图5 系统软件结构图
2.3 系统功能设计
IBMS各分系统都具有独立的硬件结构和完整的软件功能，在实现底层物理连接和标准协议之后，由软件功能实现的信息交换和共享是系统集成的关键内容。IBMS服务器是整个IBMS的信息中心。正常情况下，流通的主要是综合监视信息、协调运行和优化控制信息、统计管理信息等；发生紧急或报警事件时，主要为及时传输报警和联动信息。
3 结论
通过对智能建筑各子系统研究，建立了一个三层的集成框架体系。同时，应用OPC接口技术，将原本相互孤立的各子系统实现纵向、横向以及一体化集成，使得不同的子系统能够集成到同一管理平台上，组成了一套完整的IBMS集成系统。实现智能建筑各子系统功能相互协调运作，安全性及高效的目标。
参考文献
[1] 蒋小洛.智能建筑的发展趋势[J].Computer Aided Design and Intelligent Building. 2002,(7):42~45
[2] Wong J.K, Wang S.W. Intelligent building research [J]．Automation in Construction.2005，14(1)：143~159．
[3] 战启芳，毕丽红，王永录主编.智能建筑技术基础[M].石家庄:河北科学技术出版社.2003.
[4] 王娜等编著.智能建筑概沦[M].北京:人民交通出版社，2002.6.
[5] Srinivasan, etal. intelligent Operation Of Distribution Network[J].IEEE Proceedings Generation, Transmission and Distribution v141 n2 May 2003.
关键词：多层框架；OPC；接口；系统集成
中图分类号：TU323.5文献标识码： A 文章编号：
0 引言
随着通信技术、信息技术等相关技术的飞速发展，大型建筑中的智能化系统日趋大型化、复杂化。针对这类复杂系统应从系统高度综合应用角度，用集成的方法对复杂的整体系统进行分析、组织、设计与实施，使智能建筑各功能协调运作，实现安全性及高效性的目标。而系统集成并不是简单的“一体化”，而是要求从实际出发，切实落实各系统之间集成的可能性。本文从系统集成的角度提出了一种多层智能建筑系统集成构架体系，并基于OPC接口技术构建了一个完整的IBMS集成系统。
1 集成框架体系的建立
1.1 框架体系的基本结构
本文提出一种多层智能建筑系统集成构架体系，可分为三个层次的集成：第一层次为子系统纵向集成，目的在于各子系统具体功能的实现。第二层次为横向集成，主要体现各子系统的联动和优化组合，在确立各子系统重要性的基础上，实现几个关键子系统的协调优化运行，报警联动控制等再生功能。第三层次为一体化集成，即在横向集成的基础上，建立综合业务管理系统，实现网络集成、功能集成、软件界面集成的“人-机”智能集成系统，它构成智能大厦最高层次的系统集成。IBMS系统是以ODBC方式进行数据双向动态交换，将楼宇管理系统(BMS)、办公自动化系统（OAS）、通信自动化系统（CAS）等系统的信息集成到一个计算机平台上，实现了整个大楼信息资源的共享以及对大楼内被集成的各子系统进行监视、控制和综合管理。智能建筑系统集成结构如图1所示。
1.2 框架体系的接口技术
OPC(OLE for Process Control)用于过程控制的对象嵌入(OLE) 与链接，是软、硬件提供商制定的用于应用程序之间的数据交换及通信的协议。
OPC系统是由按照客户程序的要求提供数据采集服务的OPC服务器和服务器所必须的OPC接口，以及接受服务的OPC应用程序构成。OPC服务器按照各个供应厂商的硬件和系统的差异，利用Variant数据类型，实现系统不依存于硬件中固有的数据类型，可以按照客户程序的要求提供数据格式。
图1 系统集成结构图
OPC的关键在于它使得设备的软件标准化，从而实现了不同网络平台，不同通信协议以及不同生产厂家的各类型产品能够方便地互联和互操作。OPC技术的完善和广泛应用，为智能建筑在信息管理域与实时控制域的全面集成提供了良好的软件环境。图2则表示了多种OPC Serve：的应用模式。
图2 多种OPC Server的应用模式
1.3 基于OPC的系统集成
智能系统支持的数据类型和存储格式不同，造成彼此之间难以实现信息交互和共享，将OPC技术应用于楼宇自控集成系统中，创建各个子系统的OPC接口模块。集成平台通过接口模块与子系统进行交互，并根据收集到的各子系统信息，协调各子系统之间的工作。其应用模型框架如图3所示。
在该模型框架中，集成平台担任系统管理者的角色，负责收集整个系统的数据，处理与各子系统对象(OPC服务器)之间的通信。这些功能由集成平台中的各个对象来完成，主要分为两层：数据通信层使用标准的OPC接口与子系统的OPC服务器进行交互，采集各子系统状态、日志、开关信号等数据；管理控制层则对数据通信层中的数据进行分析、整理和过滤，生成报表、日志或控制信号，并通过数据库进行统一管理。
实现上述应用模型的关键是OPC客户和各子系统的OPC服务器，通过OPC服务器封装、通讯和控制功能既保持了各子系统的相对独立性，又能够有效地实现整个系统的集成管理。
2 系统应用设计
根据三层框架体系结构和OPC接口技术，进行具体的系统应用设计。包括系统框架结构设计、系统软件结构设计和系统功能设计。
图3 OPC应用模型框图
系统框架结构设计
通过OPC技术，将建筑物内的实时弱电系统，建筑设备监控子系统BAS、消防自动化系统FAS、安防自动化系统SA、及其联动系统的信息集成到同一软件界面和硬件平台下，实现了BA、FA、SA三者的
集中管理、分散控制、信息共享。智能建筑IBMS集成系统结构如图4所示。
实现IBMS集成，使原本各自独立的子系统可以通过软件编程，建立各个子系统的关联关系，提高楼宇的自动化管理水平。同时IBMS集成系統采用客户机/服务器模式，使服务器和中央管理工作站运行在同一网络平台上，一定程度上方便了管理工作在第一时间满足用户的需求。
图4 智能建筑IBMS集成方案
2.2 系统软件结构设计
集成系统的三层网络结构决定了在不同的网络层上应采用不同的软件结构及配置：第一层网络，采用B/S结构以提供数据中心功能及Web服务；第二层网络，采用B/S结构及US结构，既提供Web服务又实现与第三层网络的集成；第三层网络，采用现场总线网络及OPC及其他通讯协议。B/S架构的软件结构具有相似性，因此在描述时将B/S架构的软件结构进行统一描述。US架构应用在第二、三层网络，主要采用OPC Server/Client技术及现场总线通讯技术。
图5 系统软件结构图
2.3 系统功能设计
IBMS各分系统都具有独立的硬件结构和完整的软件功能，在实现底层物理连接和标准协议之后，由软件功能实现的信息交换和共享是系统集成的关键内容。IBMS服务器是整个IBMS的信息中心。正常情况下，流通的主要是综合监视信息、协调运行和优化控制信息、统计管理信息等；发生紧急或报警事件时，主要为及时传输报警和联动信息。
3 结论
通过对智能建筑各子系统研究，建立了一个三层的集成框架体系。同时，应用OPC接口技术，将原本相互孤立的各子系统实现纵向、横向以及一体化集成，使得不同的子系统能够集成到同一管理平台上，组成了一套完整的IBMS集成系统。实现智能建筑各子系统功能相互协调运作，安全性及高效的目标。
参考文献
[1] 蒋小洛.智能建筑的发展趋势[J].Computer Aided Design and Intelligent Building. 2002,(7):42~45
[2] Wong J.K, Wang S.W. Intelligent building research [J]．Automation in Construction.2005，14(1)：143~159．
[3] 战启芳，毕丽红，王永录主编.智能建筑技术基础[M].石家庄:河北科学技术出版社.2003.
[4] 王娜等编著.智能建筑概沦[M].北京:人民交通出版社，2002.6.
[5] Srinivasan, etal. intelligent Operation Of Distribution Network[J].IEEE Proceedings Generation, Transmission and Distribution v141 n2 May 2003.