IBMS智能楼宇综合管理系统.doc

VISTAVISTA IBMSIBMS 智能楼宇综合管理系统智能楼宇综合管理系统 深圳市博创计算机技术有限公司深圳市博创计算机技术有限公司 1 VISTA IBMS 智能楼宇综合管理系统 一一 总总 述述 1 二二 设计目标设计目标 2 2 1 设计原则 3 2 1 1 开放性 3 2 2 2 标准化和结构化 3 2 2 3 模块化 3 2 2 4 互连性 3 2 2 5 可管理性 4 2 2 6 先进性 4 2 2 7 经济性 4 2 2 8 高效率 4 2 2 9 可靠性 4 2 2 系统功能 5 2 2 1 集成各种子系统 5 2 2 2 远程监控 5 2 2 3 WEB信息发布 5 2 2 4 ODBC数据库连接 5 2 2 5 电话语音查询 6 2 2 6 集成视频监控 6 2 3 设计标准 6 三三 系统结构系统结构 8 3 1 网络结构 8 3 2 报警方案 10 3 3 软件结构 11 3 3 1 B S构架 12 3 3 2 三层结构 12 3 3 3 核心决策层 14 3 3 4 通讯接口层 15 3 3 5 用户界面层 16 3 3 6 视频集成 17 3 3 7 集成开发环境 19 3 3 8 基于WEB的办公自动化系统 20 3 3 9 异种操作系统和组件模型 20 四四 楼宇子系统楼宇子系统 21 4 1 集成楼宇自控系统 22 2 4 2 集成火灾报警系统 24 4 3 集成出入控制系统 25 4 4 集成闭路电视监视系统 27 4 5 集成停车场管理系统 29 4 6 集成广播音响系统 30 4 7 集成电梯系统 31 4 8 集成通讯自动化系统 32 4 9 集成办公自动化系统 33 五五 安全性及实时性安全性及实时性 37 5 1 安全性 37 5 2 实时性 38 5 3 网络负荷 39 六六 系统管理系统管理 39 6 1 系统运行日志 39 6 2 系统配置 40 6 3 报警排表 41 6 4 定时任务 42 6 5 联动 43 6 6 短信息双向互动 44 七七 系统特点系统特点 45 八八 软件平台优势软件平台优势 47 九九 系统软件选型系统软件选型 49 1 一 总 述 智能楼宇管理系统 IBMS 是通过统一的软件平台 对建筑物内的设备进行自动控 制和管理并对用户提供信息和通信服务 住户可以对建筑物的所有空调 给水排 水 供配电设备 防火 保安设备 等进行综合监控和协调 使建筑物的用户获得 了经济舒适 高效安全的环境 使大厦功能产生质的飞跃 IBMS 包换建筑物自动化 Building Automation System BAS 远程通信 Telecommunication System TCS 和办公自动化 Office Automation System OAS 系统 每个系统有多个子系统组成 IBMS 通过与各个子系统通讯 取得各种信息 协调子系统的运行 并提供管理人员以综合的监控和管理平台 借 助该平台 管理人员可以方便地了解建筑物内的各种信息 可以方便地控制各种设 备运行 其功能和特点分列如下 1 能对各种信息进行通信并具有信息处理功能 2 能对建筑物内机械电气设备等进行综合自动控制 能实现各种设备运行 状态监视 3 能协调各个子系统的工作 实现子系统间的联动功能 4 能实现办公自动化 5 建筑物具有充分的适应性和可扩展性 有易于改变的空间及舒适的环境 具有良好的节能和环境保护功能 6 所有的功能 应可随技术进步和社会需要而发展 在我国 1986 年起就有一些单位在北京 上海 深圳等地兴建智能建筑 但从 调查的资料看 只有不到 20 的项目具有集成管理系统 其中具有综合管理自动化 系统模式的很少 有 管理自动化系统模式的稍多些 更多的是各自独立的分散 的子系统 没有完全体现和达到智能建筑的优势和目的 目前使用的 IBMS 多借用国外的 BA 系统 进行适当扩展 使之能够容纳其他 子系统 由于受到基本软件平台的限制 许多功能无法实现 结果只能勉强集成有 限的几个子系统 IBMS 不同于传统的设备监控 它还牵涉到管理理念等问题 所 2 以 要实现真正符合国情的 IBMS 必须采用自主版权的软件平台 才能摆脱特殊 软件平台的制约 实现各种各样复杂的要求 二 设计目标 智能楼宇管理系统 IBMS 的目的是集成楼宇中各种子系统 把它们统一在单一 的操作平台上进行管理 系统的设计目的旨在让楼宇中各种弱电系统 ELV 的操作 更为简易 更有效率 它提供了一个中央管理系统以及数据库 同时它可以协调各 子系统间的相互连锁动作及相互合作关系 VISTA IBMS 集成以下子系统 楼宇自动控制系统 BAS 一卡通系统 ACS 闭路电视监控系统 CCTV 保安报警监测系统 SAC 火灾报警监控系统 AFA 电梯控制系统 3 通讯管理系统 CAS 办公自动化系统 OAS IBMS 通过各种软件接口集成以上各子系统 通过高速网络和开放的 标准的 软件接口进行各系统间的无缝集成 以达到信息共享及系统的联动 并自动完成数 据采集 存储 分析 报表生成和报表打印工作 2 12 1 设计原则设计原则 IBMS 是一个复杂的软件系统 它不仅可对各弱电子系统进行分散式控制 集中 统一管理和监控 而集成后的系统应是一个开放系统 使不同得子系统和产品间接口 和协议达到 互操作性 同时还能适应发展变化的需要 从软件工程的角度来说 IBMS 的设计必须实现以下目标 2 1 1 开放性 集成后的系统应是一个开放系统 系统集成的过程主要是解决不同系统和产品 间接口和协议的 标准化 以使它们之间达到 互操作性 它应当提供标准 数据接口 网络接口 系统和应用软件接口 系统开放性特征是 可扩展性 灵活性好 兼容性和应用软件可移植性强 可维护性好 生命周期长 2 2 2 标准化和结构化 集成网络的总体结构必须是结构化和标准化的 既可使不同厂商的设备产品综 合在一个系统中 并相互得到高度的信息共享 又可使系统能在日后得以方便的扩 充 即满足通用性和可替换性 2 2 3 模块化 系统要严格按照模块化结构方式开发 以满足通用性和可替换性 采用模块化 设计 分布实施的战略 2 2 4 互连性 这种互连性体现在传输媒体和结构化综合布线系统 各种网络设备的配置 各 4 种网络互连设备的配置 以及各类机电设备 话音 视频设备和各类控制设备等的 配置 子网之间互连采用 TCP IP 等标准化协议 2 2 5 可管理性 集成系统是一个网络 随着网络规模扩大 网络管理十分重要 要对这样的一 个网络进行管理 要求 同时支持网络监视和控制两方面能力 能监视控制到网络主要设备 尽可能大的管理范围和尽可能小的系统开销 网络管理标准化 2 2 6 先进性 系统要采用与技术发展潮流相吻合的产品 建立一个可扩展的平台 保护前期 工程和后继先进技术的衔接 使系统具有先进性 2 2 7 经济性 经济成本是系统集成必须考虑的因素之一 要求系统设计者从系统目标和用户 需求出发 在功能完善的基础上达到造价相对合理经济的优化设计 2 2 8 高效率 系统效率高低 体现在系统性能中 主要包括以下几个方面 系统实时响应与控制能力 通信的传输速率和带宽 服务器响应数据库请求的能力 网络的吞吐能力 2 2 9 可靠性 要采用各种措施建造一个高可用性系统 主要措施有冗余 可用性群集 共享 数据群集等 简言之 IBMS 系统设计应引入最先进的技术 采用分层和模块化结构 以增 加系统的可靠性 兼容性和可扩展性 同时应考虑系统效率 减小CPU 和网络负 荷 加快响应速度 提高服务能力 为管理者提供高效 便利 安全的工作环境 5 2 22 2 系统功能系统功能 2 2 1 集成各种子系统 楼宇的各种子系统 楼宇自控系统 BAS 火灾报警系统 FAS 综合保安 管理系统 SMS 广播系统 PAS 停车场管理系统 CPS 综合智慧卡系统 SCS 办公自动化系统 OAS 以及通讯与网络系统 CNS 集成成为一个 有机 的统一系统 其接口界面标准化 规范化 完成各子系统的信息交换和通 讯协议转换 实现五个方面的功能集成 所有子系统信息的集成和综合管理 对所 有子系统的集中监视和控制 全局事件的管理 流程自动化管理 最终实现集中监 视控制与综合管理的功能 2 2 2 远程监控 无论是位于企业局域网 LAN 的站点计算机 还是位于广域网 WAN 通过拨号 上网的各站点计算机 只要运行 Internet Explore 浏览器 输入 Web 服务器网址 再输入被授权的用户名和密码 进行登录和授权认证 即可浏览各种动态页面 在企业局域网 LAN 上建立视频服务器 接收闭路电视监视系统的视频信号 并借助 LAN 或 WAN 网络 为监控站点计算机发送多媒体信息 视频画面与其他 实时信息完全融合 2 2 3 WEB 信息发布 由 Web 服务器发布各种动态 Web 网页和各种实时信息 VISTA IBM 显示界 面可以用模拟图 表格 图表等方式表现 使用图像压缩 动态效果和ActiveX 控件 COM DCOM 组件模块 OPC 标准协议 VB Script 脚本等互联网技术进行 开发 用户通过浏览器可以监控设备运行 察看动态视频 查询大楼内部的物业资 料等 2 2 4 ODBC 数据库连接 数据服务器安装 Windows 2000 XP 操作系统 运行 SQL Server 存放系统配 置 记录各种事件 并提供统计报表 数据的查询 报表 备份 安全 维护等功 能均由数据库系统提供友好支持 与办公自动化系统实现信息共享 为物业管理和 其他 MIS 提供资源 6 2 2 5 电话语音查询 提供先进的电话界面 授权用户通过音频电话查询IBMS 内部物业信息 并实 现开关设备 开启关闭空调和照明等多种功能 2 2 6 集成视频监控 可以通过 CCTV 视频窗口 直接监视大楼的动态图像 CCTV 视频窗口与系统 完全融合在一起 大大方便了管理 加强了透明度 系统还给 OA 预留接口 便于对 OA 系统的集成 2 32 3 设计标准设计标准 为了保证系统的完整性以及符合上述要求 本系统采用了大量的信息管理标准 通信协议 软件集成模块等等 现列举如下 1 软件 Windows 2000 XP VISTA 本系统内所有的服务器及操作站均采用微软 公司的操作系统 由于采用了微软的 Windows 介面 网络的管理以及所选用的应 用软件均为开放式的 ODBC 公开数据连接 兼容的数据库 各子系统 数据库 应用软件均采 用标准的数据库交换以及连接格式 DDE 动态数据交换协议 本系统支持微软公司的动态数据交换协议 允许各应用程序之间简单数据存伫 同时网上动态数据允许数据通过网络进行交换 应用编程接囗 API Application Programming Interface API 是一些软 件模块 由各系统供应公司编制 这些软件模块用于和其他子系统来进行数据交换 通过 API 各系统并不需要很清楚了解其它系统数据库的格式及详细的指令格式 因为各系统是与 API 内一组已公开的函数调用沟通 而各系统只需要按照这些公开 的函数调用格式编写软件 就可以不理会那些各系统内的复杂指令 API 会代为 翻译 OLE 微软的对象链接嵌入 OLE 最先进的数据交换技术 已成为软件行 7 业及微软最常普遍的标准方法 COM DCOM 共用控件模型 分散式共用控件模型 微软的控件定义标准 控件由标准化的数据及内部定义组成 这一特点使它在应用程序通过编程进行 数据交换非常容易 CORBA Common Object Request Broker Architecture 是一种语言中性的软件 构件模型 提供基于文本的接口描述语言 可以跨越不同的网络 不同的机器和不同 的操作系统 实现分布对象之间的互操作 ActiveX 本服务器内部技术 ActiveX 控件 方便执行控制或将程序代码 嵌入另一个 ActiveX 控件 文档 ActiveX 控件的特性使得它在应用程序中完成在程 序或调用其它程序中执行特定任务显得非常容易 微软的Word Access 及 Visio 等强大的桌面软件都得益于 ActiveX 技术 B S 结构 所有的应用 包括操作介面 数据趋势 报警管理 联动控 制都基于网络上的浏览器 服务器设置以保证数据的完整性 实时性及网络应用 OPC 用于过程控制 微软最新定义的标准 OLE COM 用于同许多数据源 通信 对于本项目 它主要用于方便不同系统之间的数据传输 例如BAS 与 IBMS 或 SAS 与 IBMS 的数据传输 它定义了如何与 IBMS 连接的标准 该标准 描述了 OPC COM 控件 它们之间的介面由 OPC 服务器来完成 OPC 数据访问允 许数据访问服务器 它保留服务器的信息并且作为OPC 控件组的包装 OPC 同 时定义了当 OPC 客户发生特殊事件及报警情况时 OPC 客户将被服务器注意的技 术 另外 OPC 同时定义了历史记录的存取 允许数据记录及趋势检索及信息总汇 2 网络 Ethernet IEEE802 3 10 100Base T 目前世界上最先进及普及的网络解 决方案 本网络标准为广泛采纳的工业标准 已经过多次成功验证 支持多种传输 介质 包括 UTP STP 同轴电缆 光纤及无线 网络的传输速率为 10MB 或 100MB 自适应 及支持 1G bit 千兆以太网 大量新推出的网络产品将网络费用降 8 低 并保证网络系统适应不同安装下的不同形势 TCP IP 传输控制协议 INTERNET 协议 以太网上的该协议标准用于允 许数据传输 遂道及路由 它提供在 INTERNET INTRANET 上最基本的数据信息 传输标准 BACnet 一种通信协议由 ASHRAE 美国标准空调工程协会 制定 用于 楼宇自控及网络控制 它允许不同的楼宇自控及控制系统进行信息交换 发布命令 及系统功能 安装 BACnet 设备可从硬件系统级即可进行集成 也可在以后的高级 软件应用层进行连接 LONwork LONwork LONmark 由 Echelon 和 LONmark 通用连接标准协 会定义 用于局域网络 它是符合 SNVT 及 SCPT 的标准的通讯协议 本项目将 会主要使用 FFT 10 接收发送 为 78K 波特传输速率 其它的 LONwork 产品使用 不同的接收器可通过路由器连接 支持标准功能简档包括空间舒适功能简档 MPEG4 H 264 最新的视频数据压缩标准 允许从 CCTV 系统出来的视 频信号被压缩 编码 并通过多种介质网络传输 传输后视频将被解压 解码 并被 显视所需工作站上 以上所提及的技术及标准将会被不同部份的 IBMS 楼宇建管系统 合理采纳 以确保完成系统操作数据 存取 系统集成及所定义的系统功能 三 系统结构 3 13 1 网络结构网络结构 网络交换机 SAS IBMS 视频系统 BAS ACS FAS OAS Internet Internet Web 浏览站 Web 浏览站 RS485 Video RS485 Video 9 VISTA IBMS 通过 10M 100M Ethernet 连接智能楼宇的各子系统或直接通过现 场总线连接各种现场设备 综合集成系统通过 TCP IP BACnet OPC LONwork 等通讯协议与楼宇自控系统 安防系统 消防系统 办公自动化系统或现场设备之 间相互通讯 实现所有子系统的集成 系统的设计 完全基于企业内部网Intranet 之上 通过 Web 服务器和浏览器技术来实现楼宇管理系统的实时信息交互 综合 和共享 实现统一的人机交互界面和跨平台的数据库访问 因此可以真正做到局域 和远程信息的实时监控 数据资源的综合共享 以及全局事件快速处理和一体化的 科学管理 VISTA IBMS 通过图象压缩卡 记录 显示并发布视频内容 便于管理人员通 过浏览器观看实时视频内容 IBMS 通过 RS485 总线控制视频切换 用户通过 IBMS 可以观看任意一路视频 视频压缩采用 MPEG4 压缩标准 压缩率高 传输 352 288 每秒 25 帧实时视频仅须 300K 网络带宽 所以在普通局域网内 视频传输 可获得十分理想的效果 VISTA IBMS 通过该网络交换各种实时信息 进行数据刷新 VISTA IBMS 通过该网络记录各种报警事件 其数据库是专门的数据库服务器 所以数据库访问 是通过网络进行的 VISTA IBMS 还通过该网络提供远程的 Web 服务 提供每个用户以实时信息和 报警内容 提供每个用户以显示界面 同时接收用户的控制命令 该网络还提供用户突发的数据库访问 OA 系统或事件查询 10 3 23 2 报警方案报警方案 一旦发现异常事件 VISTA IBMS 即自动执行预定的控制策略 同时启动报警 报警可以有几种方式 如报警窗口 实时打印 语音提示 电话语音 Email 短 信息等 如图所示 使用时 可以选择其中一种或多种报警 当有多个报警同时发 生时 系统通过事件等级 排队报警事件 并逐一报警 其中的电话号码 手机号 码由用户设置 手机 打印机 电话 IBMS 语音 11 3 33 3 软件结构软件结构 VISTA IBMS 是一个系统组态平台 该平台由 Visual C 开发 平台同时支持 VBScript 作为二次开发工具 扩展系统应用 控制各种控件的行为 所以该 IBMS 提供三个层次的开发 第一层 采用 Visual C 作系统低层开发 扩展能力 很强 并获得很大的灵活性和执行效率 但对软件人员的要求很高 开发的组件一 定要保证其可靠性 第二层 采用 VBScript 语言开发 开发比较方便有效 对软 件人员的要求不高 不会影响系统的稳定性 第三层 采用系统工具进行组态 通 常由现场工程师 即可完成 这种分层机制确报了系统的稳定性 提高了可维护性 可扩充性 也保证了工程的可预测性 是完全符合软件工程的要求的 VISTA IBMS 总体上由 IBMS 服务器和基于浏览器的远程端组成 IBMS 服务 器一方面完成子系统集成 另一方面作为 Web 服务器 提供远程数据请求 12 3 3 1 B S 构架 VISTA IBMS 的服务器端和远程端具有完全一致的用户界面 两者之间的数据 流动如图所示 IBMS 服务器的实时数据直接来源于下属子系统或智能设备 两者之间通过多 种协议接口进行会话 各种接口可动态链入 便于扩展 在这一层上 核心决策 层通过各种协议接口取得各子系统的实时数据 并传送控制指令给各子系统 使之 执行相应动作 核心决策层 是系统的核心 详见 核心决策层 一节 用户操作界面 显示监控现场实时画面 其数据来自于 核心决策层 同时 用户的操作 也通过接口传递给 核心决策层 后者将操作命令转交给适当的执行 者 实时数据处理线程同时维护与远程端的连接 定时发送实时数据和报警内容给 连接着的管理站或浏览站 远程端的实时数据来自于 IBMS 服务器 两者之间通过 TCP IP 进行数据可靠 传输 远程端 用户操作界面 与 IBMS 服务器完全一致 显示数据来自于 实 时数据处理 用户操作通过接口传递给 实时数据处理 后者又将操作命令转 交给 IBMS 服务器 核心决策层 用户操作界面 实时数据处理 用户操作界面 TCP IP 通讯接口 子系统 IBMS 服务器远程端 13 3 3 2 三层结构 IBMS 服务器提供两种服务 实时数据服务及 Web 服务 实时数据服务应答 显示界面的实时数据请求 同时提供 远程端以实时数据 远程端避免直接的数据 库访问 所有数据请求均通过 DCOM 有 IBMS 服务器端完成 这种 三层结构 一方面增加了系统的灵活性 另一方面确保系统的安全性 从内部组成上看 IBMS 服务器由以下几大模块组成 设备通讯模块 通过现场总线与其所控制设备之间通讯 网络通讯模块 通过 TCP IP 与子系统数据通讯 报警模块 分别完成各种报警任务 电话语音 实时打印 短信等 中心数据库 储存所有的系统配置 报警事件 日志 OA 系统等 Web 服务 提供基于浏览器的远程端的实时数据访问 视频系统 交互式地发送压缩视频流到远程端 使了解各种现场真实状况 实时调度 处理各种实时数据 调度通讯 报警 执行子系统间的联动 用户界面 显示实时数据 接收用户命令 提供维护界面 还包括 事件浏 览 报表 视频播放等功能 所有模块有机地组织成三个层次 由低到高分别为通讯接口层 核心决策层 用户界面层 各层分别应用不同的软件技术解决不同的问题 其中 核心决策 层是枢纽 它调度其他线程 采集 报警 记录 传输等 的运行 给显示界面提 供实时数据 处理用户的控制命令 响应远程用户的连接请求 系统的模块结构如 图所示 IBMS 服务器 IIS ASP 服务器 IE SQL Server 远程端 远程端 IE 14 3 3 3 核心决策层 核心决策层调度 各种通讯过程 通讯都需要等待 为提高系统的总体效率 系 统的每个接口 组件都是采用独立线程 整个系统是个相互协调 相互配合的整体 核心决策层是整个系统的关键部分 主要攻作如下 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数据库 给用户界面层提供显示 调度各种处理过程 给 远程连接提供 WEB 服务 视频服务 同时接收用户界面层授权操作人员的信息请 求或控制 通知通讯接口层完成相应动作 2 完成各子系统的联动 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他子系统采取相应动作 这种联动关系由 核心决策层 处理 3 人工智能专家决策处理 通过对收集到的历史信息和数据形成一定规律的 知识或者是系统预定义的某子系统内专家知识进行推理和演绎 可以预知系统内 可能发生的事件 通知相应子系统采取措施 做到防患于未然 4 对上层或远程提供数据库访问服务和实时数据 视频服务 核心决策层 外部提供清晰的接口 实时接口 根据数据库的配置 加载相应 的子系统接口 实现与下属子系统或现场设备的通讯 远程服务接口 侦听远程端 的连接请求 并以一定周期发送实时数据给连接的站点 报警接口 管理报警组件 视 频 诊 断 实 时 数 据 交 换 数 学 逻 辑 运 算 计 时 器 棒 图 动态曲线 故障报警 彩色画面 交互组态 环境 动态菜单 事件 浏览 报表 文件 监控系统 网 络 通讯模块存 储打 印 15 包括实时打印 电话语音 短信息等 一旦有报警发生 即根据其报警配置和事件 级别 启动相应的报警过程 用户界面接口 使显示界面可以访问实时数据 通过实时接口 核心决策层 可以调用各种通讯协议模块 OPC DDE BACnet ODBC COM DCOM 视频等 各协议模块以动态连接库 形式 DLL 由 实时数据处理 过程自动加载 远程服务接口 采用 TCP IP 通讯协议 监听远程计算机的连接请求 一旦建 立连接以后 远程服务即把 状态量 模拟量 以及报警信息等 源源不断的传输 过去 远程端采用浏览器形式 与IBMS 服务器的用户界面完全一样 只要权限 许可 可以浏览到所有实时信息 并可发布控制指令给IBMS 服务器 控制现 场设备 报警组件是定义统一接口的动态连接库 DLL 报警接口根据配置加载各 种报警组件 这些组件有 实时打印 电话语音 短信息 Mail 标示牌输出等 可以方便地扩充 核心决策层 内部还进行各种处理 周期性地刷新实时数据库 按一定时间间 隔记录模拟量 记录发生的事件 智能判别和自动处理 实现子系统间的联动等 3 3 4 通讯接口层 IBMS 服务器的一个重要职能便是从下属子系统或各种现场设备中取得实时数 据 并且设置其参数 由于子系统的连接方式 通讯协议各不相同 系统采用统一 接口 对于不同的设备采用不同的设备驱动程序 将各子系统不同通讯协议和数据 实时接口 SQL Server 用户界面接口 远程服务接口 报警接口 16 格式转换成统一的协议和格式 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 来解决异种设备的接入问题 设备驱动 程序是动态加载的程序模块 在Windows NT 下有两种形式 ActiveX 或动态联结库 DLL 由于这一层是面向高级用户的 在必要的情况下 他们需开发自己特殊的 驱动程序 而动态联结库相对来说比较高效且易于理解 因而通常采用动态联结库的形式 该接口是简单而有效的 避免出错的可能性 每类设备对应自己的设备驱动程序 它们封装了设备通讯协议的复杂性 提 供统一接口以访问该设备的开关量 模拟量 字符量以及执行控制操作 系统动 态调用设备驱动程序访问相应设备 设备驱动 程序是一个个独立模块 系统启动时 动态联入 编写新的设备 驱动程序即可连接新的协议 访问新的设备 因而系统是开放的 为提高运行效率 避免相互影响 每个设备驱动 程序运行在一个独立线程 中 执行子系统或现场设备的数据采集和控制 利用WINDOWS NT 的多线程 和异步 I O 机制 使每个设备 驱动程序独立全速工作 从而使 吞吐量达到最大 极大地提高了系统的效率 设备驱动程序采用各种通讯协议 有基于现场总线的 BITBUS CANBUS Lonworks JBUS MODBUS 有基于网络通讯的 OPC DDE 也可以采用各种软件标准ODBC COM DCOM CORBA 等 其中 视频处理也作为独立组件 针对每一种协议的驱动程序当然有不同的实现 总体结构一致 由通讯守侯 线程和和接口组成 协议不同 通讯守侯线程也不一样 3 3 5 用户界面层 用户界面层提供正常的显示框架 提供实时画面 实时数据显示 提供报警窗 口显示报警内容 一方面将核心层处理过的信息用明了 形象 直观的方式显示出 来 便于用户实时监视和控制整个大楼的所有现场信息 另一方面 通过该层界面 用户可以了解系统工作状态 控制系统运行 进行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 显示框架包括菜单 工具栏 状态栏 VISTA IBMS 允许通过拖放的形式定 17 制菜单 工具栏 通过集成开发环境 IDE 扩展系统功能 由于系统支持完整 的 VBScript 开发人员可以方便地扩展系统功能 监控界面可以归结为许多基本控件 利用这些控件可以组织成各种各样的显示 画面 这个组织过程 称为界面组态 系统提供不少 控件 有文字 直线 圆 方块 多边形等基本 控件 有各种特殊的开关及电气设备等 有数字显示 还有 棒图 曲线等较为复杂的 控件 各种控件有各自的属性和方法等 从使用者的 角度 他只要选择界面元素在作图区拖动 以调整大小和位置 并修改其颜色 闪烁 运动等属性 经过适当的组合即可配置出所需的显示界面 一个复杂的监控画面 控件之间是相互关联的 为了灵活地定义这种相互关 系 需要编程语言支持 考虑到目前的流行程度及语言的易用性 系统提供 VBScript 就是说用户可以通过VBScript 扩充系统功能 用户通过 VBScript 还可以扩展菜单 工具栏 给系统带来极大的灵活性 由于 IBMS 牵涉面广 需要各种各样可能的显示和处理模块 为确保系统的扩 充性 便于许多人员的协同工作 系统采用COM DCOM 模型 支持各种控件 ActiveX 的插入 并通过 VBScript 操纵其运行 开发人员在VISTA 开发平 台上可以如同 VB 一样开发出各种各样的应用 可以是实时监控系统 也可以是 数据库管理系统 或者是两者结合 用户界面层支持 WEB 技术 可通过浏览器在 INTERNET INTERNET 环境中 浏览所有信息 并通过授权完成系统的远程控制和管理 3 3 6 视频集成 视频系统在整个系统中所处的位置 是属于通讯接口层 的一个组件 概念上视为一个子系统接口 主要处理视频的实时压缩 显示等 并提供本地 和远程视频服务 包括实时视频传送和录像文件动态传送等 VISTA IBMS 的视频系统与其他的视频系统相比有很大的优点 它作为一 个控件完全融合在整个系统中 而非独立程序 视频显示可以在显示界面中任 意组态 其本地显示和远程浏览器中显示具有完全一致的界面 其球机控制 视频矩阵切换异常方便 视频系统采用MPEG4 视频压缩方式 集多画面浏览 录像回放 视频远 18 传 触发报警 球机控制 设备联动于一体 并首次在业界提出 视频组 态 概念 在系统的组态页面中 视频实时窗口 录像回放窗口 远程接受窗口 球 机 云台 控制窗口都作为控件无缝嵌入在组态页面中 用户可自行定义视频 窗口的数目 摆放位置 窗口大小 播放器界面等 满足不同用户的个性化需 要 系统具有丰富的报警联动功能 视频系统可由外部的输入信号触发录像 如双鉴探头 门磁 或者由本身支持的 移动报警 功能触发 录像时段也 可以由用户自行设定 任意一路视频均可实现远程传输 视频一旦报警 可拨 打电话 发送手机短信 也可同时与其它设备进行联动 输出相应的控制信号 视频系统完全的Web 化 远程 用户在浏览器中看到的是与本地监控系统 完全一样的组态界面 实现完全一样的监控功能 由于远程视频窗口和本地视 频窗口采用同一个控件 保证了界面的一致性 其它功能 比如事件浏览 录 像回放 云台控制 报警精度设置等都与本地监控站完全一致 19 3 3 7 集成开发环境 为满足不断发展的需要 系统划分成核心代码层和扩展代码层两部分 核心代 码因执行效率的需要 由 VC 6 0 编写 后者为便于扩展和客户化 以广为接受 的 VB SCRIPT 编写 系统集成完整的 VB 语言 提供专业的集成开发环境 支持 各种控件 可以方便地扩充系统功能 例如 组织数据查询显示 组态显示画面 剪裁或增加菜单项 工具条 按钮等 修改或扩充相关的执行代码等 用户 系统 管理员 可以在集成环境下直接修改已有的代码 设计新的功能模块 支持完整的扩展语言 支持各种控件以及集成开发环境是本系统的一大特色 使系统功能得到极大的提升 便于集成各种子系统 如视频系统 OA 系统等 由于集成强大的程序开发语言 支持各种控件 并提供便利的集成开 发环境 所以用户可以方便地实现功能的扩展 扩展的功能模块 用户界面等可挂接到菜单 工具条或图形界面上 是一套真正意义上 的开发平台 20 通过 集成开发环境 开发人员可以简单 高效地扩展各种WEB 应用 使楼 宇各子系统 办公自动化系统无逢集成在一起 支持集成开发环境 提供二次开发能力 便于开发人员在不同的应用层上工作 控件开发 通讯协议开发等工作可以让高级程序员通过Visual C 等语言编程 在集成开发环境下的二次开发由普通程序员即可完成 纵向不同层面和横向不同组 件的分工协作 可以同时让许多编程人员相互协作 有条不紊地完成大工程 而且 系统的健壮性可以得到充分的保证 3 3 8 基于 WEB 的办公自动化系统 上面的讨论主要侧重于集成各种实时系统 如 BA FA CCTV 等 而办公系 统涉及大量数据库操作 邮件传输以及各种报表显示 其实现上与实时系统有很大 的差异 通常的实时系统 其用户界面 通过简单组态 即可实现各种状态 各种数据 在电子地图上的显示 给用户提供一个亲切友好的监控界面 而办公系统通常需要 编程实现 VISTA IBMS 提供的集成开发环境对于集成办公系统是一个强大的工具 系统 采用三层结构的数据库访问 远程数据请求通过DCOM 访问 IBMS 的数据库 通 过 IBMS 一致的权限管理系统 保障系统安全性 系统提供各种数据表格控件 利用这些控件和系统支持的VBScript 语言 可 以开发出各种各样的表格显示界面 最终构成一个完整的办公自动化系统 系统内置 WEB 支持 开发完的办公自动化系统 可以直接通过远程浏览器访 问 本地和远程显示界面是完全一致的 系统内置的全局事件查询 系统配置等界面 就是在集成开发环境下二次开发 实现的 由于系统内置许多数据访问服务和各种功能强大又简单易用的控简 所以 系统开发工作量小 系统稳定可靠 在同一个系统内集成的优点是各种信息可以共享 用户需要最少的培训 权限 管理方便易行 21 3 3 9 异种操作系统和组件模型 VISTA IBMS 系统由服务器和远程桌面系统组成 远程桌面系统是基于浏览器 的用户界面 用户通过远程桌面系统操作整个 IBMS 服务器完成数据采集 数据 库访问 子系统间的联动 提供桌面系统以数据和显示 服务器运行在Windows 2000 XP 平台上 而桌面系统可以运行在 Windows95 98 NT 2000 等各种平台上 服务器由显示层 核心处理层和设备驱动程序层 数据网关 组成 协议层通过各种通讯协议 TCP IP OPC DDE JBUS 等 或者组件技术 DCOM CORBA 等 与运行在 Window N 或 UNIX 平台上的各子系统接口 在核 心处理层和各个子系统之间传输数据和控制命令 协议层主要功能在于屏蔽不同操 作系统 不同通讯协议 不同对象模型之间的数据表述 通讯 接口层的差异 核心处理层是整个 IBMS 的中枢 它通过调用设备驱动程序层的各种组件与相 应子系统连接 访问其实时数据 它处理来自各子系统的实时信息 调度系统间的 联动 如发现异常行为 及时调度各种报警组件进行报警 它支持标准TCP IP 提供远程桌面系统和本地显示层以显示页面和实时数据并处理操作人员的控制指令 它通过 ODBC 管理数据库 该数据库可以运行在 Window NT 或 UNIX 上 核心处 理层本身提供 COM DCOM 和 CORBA 接口 供其他系统直接访问核心数据 显示层与用户交互 用户通过友好的显示界面浏览IBMS 的各种实时或统计信 息 也可以控制各种设备的运行 当然用户能浏览的内容和能控制的设备取决于他 的权限 显示层考虑其界面的友好性 在 Window2000 下运行 给管理人员提供 最直观的 最友好的显示和操作界面 远程桌面系统提供基于浏览器的用户界面 管理人员在办公室或任何具有网络 连接的地方通过浏览器访问整个 IBMS 系统 在授权范围内 管理人员可以随时 随地了解整个大楼的运行状态 远程桌面系统的界面与服务器显示层具有完全一致 的界面 只要权限许可 可以访问 IBMS 的任何内容 显示层采用 COM DCOM ActiveX VBScript 等各种新技术 便于显示各种信 息 给用户带来极大方便 22 四 楼宇子系统 VISTA IBMS 主要有下列各子系统 楼宇自控系统 BAS 火灾报警系统 FAS 综合保安管理系统 SMS 广播系统 PAS 停车场管理系统 CPS 综合智慧卡系统 SCS 办公自动化系统 OAS 以及通讯与网络系统 CNS 现分别说明如下 4 14 1 集成楼宇自控系统集成楼宇自控系统 通过 TCP IP DDE BACnet OPC 等协议 连接楼宇自控系统 其功能简述 如下 当发生报警或接受到其他联动要求后 按要求启动或停止BA 设备 提供经选择的设备启停 报警状态的信息 提供经选择的探测器所检测参数的变化值 以及过限报警的信息 提供已编制的时间或事件自控程序应用软件的信息 信息内容包括 编制 内容 编制者姓名 编制时间和修改姓名 时间和修改内容 提供系统操作员确认各类报警信息的时间及确认人姓名的资料 提供设备运行电力和能源消耗的统计信息 提供设备所需的各类报表文件 23 集成后的楼宇自控系统的主要特点包括 1 图像显示 能准确地显示有关子系统的参数与状态 如火灾报警的时间 地点与性质和区检综合楼用电量等数据 2 提供重要系统运行参数的实时变化趋势 方便管理人员对事件作出分析 3 可应使用要求自动打印报表 改变编排和内容 能使报告形式符合各种使 用要求 4 可提供一个高性能的使用分析报告 5 操控图像界面容易配置 是一个高性能的界面 对即时的资料 能作出显 示和监督 6 对报警信息的显示 过滤和排序 可基于报警的优先水平 时间和信号接 收状态 完成软件处理并作出设计 报警报告可由打印机输出或储存于计算机的档 案中 24 4 24 2 集成集成火火灾灾报报警警系系统统 根据消防系统特殊的通讯协议 TCP IP OPC 等 编写通讯接口 完成与消防 系统的无缝集成 其示意图如下 根据用户需求可向用户提供如下报表 提供各类火灾报警探测器的报警统计 归类和制表 25 提供以事件联动程序信息为主的报表 报表内容包括 报警设备地址码 描述 联动设备名称 描述 提供消防值班员确认火灾报警信号的时间和修改者姓名的资料 提供消防设备运行状况的信息 提供其他管理所需的各类报告文件 4 34 3 集成集成出出入入控控制制系系统统 出入控制系统是保安自动化系统 SA 的重要组成部分 通过在重点防范地点 实行通道出入控制及采取措施 可以进行更严密的保安管理 系统结构如图所示 26 BAS操作站 安保操作站 Metasys 网络 控制器 DDC 控制器 出入控制器 读卡器 集成软件 中介软件 API 安保软件 电子门锁 Ethernet TCP IP 集成 信息 集成软件 中介软件 API IBMS软件 IBMS服务器 实现的功能 1 监视记录所有的出入情况 2 监视门磁开关的状态 3 对电子门锁发出控制命令 4 对读卡器侦测到的非法侵入的报警进行记录和处理 5 对设防区域实行时间控制 6 跟踪持卡人的行踪等 出入控制系统通过 TCP IP 与 BAS 工作站在同一网络上互连 其功能还包括 1 在夜间 用磁卡开门后 灯光 空调等设备会自动启动 2 在 IBMS 平台上可以建立 查询 管理所有持卡人的资料 3 监视非法侵入的事件 当非法侵入发生时 如非法的持卡人被检出时 通 知 BAS 打开相应地点的照明 CCTV 系统转动摄像机到预设位置进行监视 并进 行录像 4 当确认火灾发生时 出入控制及防盗系统及时封闭有关的通道 自动打开 消防紧急通道和安全门的电子门锁 通过紧急广播系统引导并方便楼内人员的疏散 27 4 44 4 集成集成闭闭路路电电视视监监视视系系统统 闭路电视监视系统是综合保安管理系统的重要组成部分 它主要以地图方式管 理所有摄像机 可以预设所有摄像机的动作序列 对每个摄像机的动作进行设置 如控制云台的转动 俯仰及变焦对焦 控制矩阵视频切换器的输出 接收BAS 及 防盗报警的报警信息并进行相应联动 从窗口中观察实时动态监控图像等 CCTV 系统操作站与 BAS 中央操作站在同一级网络 TCP IP 上互联 安防系统的集成有两种方案 1 IBMS 从安防系统取得所有信息 包括视频 并通过安防系统控制 矩阵切 换 再由安防服务器通过 RS232 接口 将其控制信号传输给矩阵切换器 从而达 到控制矩阵下属现场设备的目的 系统只要提供与安防系统的软件接口即可 如 图所示 28 2 IBMS 直接从矩阵切换器获取视频流 通过视频压缩卡数字化以后 送到网络 上 矩阵切换也直接通过 RS232 485 进行 其他信息从安防系统取得 系统需分别 编写与安防系统的接口以及与 矩阵切换器的串行通讯接口 通常采用第二种方式 响应速度快 特别对于有球机控制的场合 响应速度尤 为重要 IBMS 与 CCTV 防盗报警系统集成除完成报警器的数据收集外 还能完成如下 联动及其他功能 当防盗报警系统报警时 除 CCTV 联动外 由 IBMS 根据联动关系 自动打开 相关区域照明及关闭相关区域的门禁等 启动预设的摄像机扫描序列监视相应地点 并进行录像 IBMS RS232 安防 服务器 矩阵切换器 录象机 摄象机 电视机 报警系统 IBMS RS232安防 服务器 矩阵切换器 录象机 摄象机 电视机 报警系统 RS232视频 29 当大楼发生报警 如门禁收到非法闯入信号或火灾报警信息 时 IBMS 根据 联动关系将最接近现场的摄像机对准报警部位 将该摄像机的图像信号立即切换到 主监视器上 并自动开始录像工作并自动打开相关区域照明及关闭相关区域的门禁 等 控制摄像机转动 俯仰及变焦对焦 PTZ 启动 关闭录像机 自动产生报警报警记录明细报表 4 54 5 集成集成停停车车场场管管理理系统系统 停车场管理系统也是大厦保安自动化 SA 的一部分 为了将停车场的信息通过 网络传递给 BAS 在地下停车场收费中心设置一台停车场管理操作站 其上运行 BAS 系统的停车场接口软件 API 和 MODPARK PP20 停车场管理系统 CCTV 系统操作站与 BAS 中央操作站在同一级网络 TCP IP 上互联 集成功能包括 30 1 停车场的车辆流动及车位信息 2 设备工作状态和控制信息 3 收费资料 考虑到以后发展的可能 停车场管理系统可以作为智慧卡系统的一部分 将以 下几部分全部纳入智慧卡系统 1 设备管理子系统 用于管理一卡通的所有设备 包括主机 控制设备等等 负责设置其各种通讯参数 包括主机号 串号口 波特率等 2 出入控制子系统 实现电子门锁控制 出入时间记录 3 消费管理子系统 对内部员工消费实现统计 查询 4 考勤管理子系统 对内部员工实施考勤统计 5 会议签到管理子系统 对以会人员进行统计分析 6 停车场管理子系统 对进出大厦停车场的所有车辆实现集中控制和管理 7 卡片发行子系统 在一卡通实施的范围内进行各类授权操作 31 4 64 6 集成广播音响系统集成广播音响系统 背景音乐与紧急广播系统通常与消防系统集成在一起 这种集成不需要使用计 算机网络集成方式 公共广播系统的背景音乐与消防系统的报警广播可以自如切换 集成功能包括 当火警发生时 消防系统自动在火警发生的楼层及其相近两层进行消防广播 通知有关人员疏散脱险 4 74 7 集成电梯系统集成电梯系统 电梯系统也有两种集成方式 1 方式一 将电梯系统集成到 BAS 系统中 电梯系统中的所有设备都被看为 BA 系统中的设备 2 方式二 将电梯系统通过 RS232 485 直接连接到 IBMS 中 我们建议采用方式二进行集成 因为这种方式减少中间环节 其响应速度最快 能够实时显示电梯的楼层信息 而当完成和电梯系统的系统集成后 IBMS 负责 32 向电梯系统采集数据 并根据用户需求可向用户提供电梯设备运行状况的信息及管 理所需的各类报告文件 电梯视频通过 CCTV 系统集成到 IBMS 内 用户通过 IBMS 也可以方便地看到 电梯的视频内容 4 84 8 集成通讯自动化系统集成通讯自动化系统 通讯自动化系统包括程控电话系统 计算机局域网系统 视频会议等 集成到 IBMS 上以后 可以实现以下功能 管理程控交换机的工作 设置大楼内分机 了解交换机的工作状况 监控计算机局域网的工作状态 显示网络流量和分布 直接进入视频会议系统 33 4 94 9 集成办公自动化系统集成办公自动化系统 楼宇办公自动化从狭义上理解 主要指物业管理系统 从广义上讲还包括大楼 所属机构的完整的办公系统 VISTA IBMS 提供办公自动化的完整集成 同时提供 WEB 方式的数据访问 1 物业管理 物业管理是 VISTA IBMS 的一个重要组成部分 由以下功能模块组成 空间管理 空间管理子系统主要是对管理区 大楼 房屋 停车场 管理区附属设施 房 产大修等固定房产及其维修信息进行