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楼宇结业论文电气专业
《楼宇自动化技术实训》
结业论文
专业：
电气工程及其自动化
班级：
姓名：
学号：
信息技术学院电气工程系
2011年12月30日
楼宇自动化系统集成技术
摘要：
随着电子信息技术的发展，声音、图像、数据通信得到迅速发展，建筑物中设备的自动化程度不断提高，正从分散的、个别的控制，发展为集中的综合自动控制。
智能建筑技术正是在这样的背景下得到蓬勃发展的，它包含的学科领域相当广阔，它的崛起是多种学科、多种技术综合应用的结果，如建筑学、电气技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术、空调技术、管理技术等。
本文主要讨论了楼宇自动化系统集成技术，包括系统集成的概念、目标、原则以及集成模式的选择等。
关键词：
楼宇自动化、系统集成技术
目录
楼宇自动化系统集成技术-1-
1系统集成概述-2-
2系统集成的目标-2-
3系统集成的原则-3-
4系统集成模式选择-4-
5系统集成技术-6-
结束语-11-
参考文献-12-
1系统集成概述
集成的概念最早出现了20世纪70年代的大规模集成电路制造业，其后将其应用到了机械制造业，提出并实现了计算机集成制造系统（CIMS）。
随着计算机网络的快速发展及其向各个行业的渗透，网络就成为集成系统中不可缺少的基础平台。
智能建筑系统是由若干个子系统集成在一起而形成的一个复杂系统，并且以计算机网络作为信息传输平台，因此对计算机网络的集成就成为智能建造系统集成的重要内容。
所谓智能建筑的系统集成，就是为了满足用户对智能建筑在功能、管理和信息共享等方面的实际需求，利用计算机网络技术和分布式数据库技术，通过优化系统设计和优选产品，将各子系统有机地连接成为一个整体（各子系统之间实现联动），并使之能够实现信息共享和协同工作，提高管理系统对突发事件的响应能力，发挥整体效益，以达到整体优化的目的，从而为用户提供舒适、安全、高效的工作和生活环境。
这种连接不是各个了系统的简单堆积，而是借助于建筑物自动化系统和综合布线网络系统把现有的分离的设备、功能、信息组合到一个相互关联的、统一的、协调的系统之中，从而能够把先进的高技术成果，巧妙灵活地运用到现有的智能建筑系统中，以充分发挥其更大的作用和潜力。
简单地说，系统集成就是借助于系统支撑平台对相关软件、硬件以及多元化信息进行综合和统一的过程、这里的系统平台是指支撑应用系统开发和运行的环境。
2系统集成的目标
系统集成的目的，最终是为了满足用户在环境的安全性和舒适度方面提出的需求。
不同的用途、不同的上不境、不同的用户对工作环境的要求是不同的，因此很难对系统集成的目标统一定位，只能具体情况具体分析。
但是，对系统集成的目标定位还是有一些共性的东西可以遵循。
具体的说，可以从以下几个方面考虑对系统集成目标的定位：
a．系统集成必须借助于计算机技术、网络技术、自动控制技术、系统集成技术等先进的技术手段，通过对人机系统的合理优化，才能实现对系统的有效管理、减少人为随意因素，为管理决策提供服务支持。
b．从目前的技术水平看，通过计算机网络平台，实现对各种建筑设备的集中式管理、分布式管理和设备的优化运行，是完全可行的。
网络系统集成的目的是为了构建信息传输和软硬件资源共享的信息平台，为实现智能建筑系统的全面集成奠定基础。
c．实现建筑物内相关子系统的联动和协同运作，是系统集成应达到的基本目标。
相关子系统联动的最大好处在于，一旦出现事故，可以通过系统的联动在危险发生的第一时间采取措施，把事故消灭在萌芽状态，从而减少损失和有效阻止不良事态的进一步发展，为使用者提供可靠、高效、便利的工作环境。
实现系统联动的通常做法是，通过增加硬件设备或接口来满足需要。
例如在消防和安保系统中增加输出点，接到BAS系统的输入点，来实现消防、安保系统和楼宇自控系统的联动。
这种做法增加了投资成本，又由于硬件接入点数量的限制而不能达到很好的效果。
如果以BMS方式进行系统集成，则可以通过应用软件和控制网络代替相关设备，这样不仅能够节省投资，更能增加系统集成的灵活性。
因为，BMS集成系统提供了统一的管理界面，管理人员可以通过任一一台与网络相连的电脑，以相同的、熟悉的界面来管理各子系统，从而提高系统管理效率，降低运行成本。
3系统集成的原则
系统集成的本质是将以建筑设备自动化系统（BAS）为代表的控制域与计算机网络为代表的信息域进行集成，将相关信息以共享或交换的方式，通过网络平台实现不同子系统之间的联动和互操作，以实现对整个系统的管理和辅助决策。
进行系统集成时应遵循以下原则：
a．开放性。
系统集成的过程主要是解决不同系统和产品之间接口和协议的标准化问题，从而使它们之间具有互操作性，因此标准化的问题是系统集成的关键问题。
一方面，在进行系统设计时所选用的系统、设备和软硬件产品应尽可能符合国家或国际标准；另一方面，所选用的标准应是开放式标准。
b．可靠性和稳定性。
在人们生活、工作和居住的环境中，对安全性的要求是第一位的，而安全性对于智能建筑系统而言，就是必须保证各个子系统的可靠性和稳定性。
无论是将什么样的子系统集成到一起，从系统整体的角度来看，集成之后的系统都必须是可靠和稳定的。
c．先进性。
先进性强调的是在进行系统设计和产品选型时，不能选用已淘汰或将要淘汰的技术或产品，而应选取相对成熟的新技术和新产品。
但应避免盲目追求新技术而违背了可靠性和稳定性的原则。
d．实用型和经济性。
改善人们生活、工作和居住的环境条件是智能建筑系统追求的目标之一。
以最小的代价改善环境条件来最大限度地满足用户的需求，是系统在实用性和经济性方面的一种追求。
实用的就是最好的，不应片面追求时髦和先进性而违背实用性和经济性原则。
e．高效率。
系统性能是系统集成中最重要的因素之一，在系统集成时应予以足够的关注。
系统性能主要包括：
系统的实时响应能力、通信带宽和数据传输速率、网络的吞吐能力等几个方面。
但是系统性能和系统成本一直是两个矛盾的因素，在系统设计时心在两者之间进行平衡。
f．可扩充性。
系统的可扩充性取决于系统结构的合理性，模块化的系统结构有利于系统升级和功能扩充。
而基于网络平台对模块化结构的系统进行集成是一种非常有效的方法，反过来，没有网络平台的支持很难保证已集成的系统具有模块化的系统结构。
4系统集成模式选择
由于各子系统之间的连接方式不同、对各子系统管理的模式不同，因而系统集成的模式就有各种不同的表现。
常见的管理方式有集中式管理和分布式管理：
a．集中式管理。
在统一的网络信息平台上，使用相同的环境、相同的软件界面，对各子系统实行集中统一的监控和管理，并为其他信息系统提供数据访问接口，以便准确、全面地反映各子系统的运行状态。
b．分布式管理。
以获得各子系统的状态参数为基础，借助于网络信息平台使各子系统之间协同工作，在保持各子系统相对独立性的同时，实现各子系统的分散控制，以分离故障、分散风险、提高系统运行的可靠性和安全性，从而实现各子系统之问的有效联动。
基于不同的系统管理方式，系统集成的模式也有多种不同的表现，常采用的集成模式有：
一体化的智能集成（IBMS）、楼宇级集成（BMS）以及将BAS与OAS相结合的面向物业管理的集成等等。
从系统集成的程度来看，可将智能建筑的系统集成分为二层：
各子系统内部的纵向集成、各子系统间的横向集成、一体化集成。
第一层次为子系统纵向集成，其目的在于将各子系统的具体功能完整实现。
如电梯系统、空调系统、给排水系统、供配电及照明系统以及与之相应的设备监控系统等，通过控制网络实现各子系统内部的联网控制。
第二层次为横向集成，主要体现于各予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，即在纵向集成和横向集成的基础上，建立一个实现全面集成的智能集成管理系统（IBMS）。
它是一个实现了网络集成、功能集成、软件界面集成的综合管理系统，是智能建筑最高层次的系统集成。
从系统集成所采用的技术来看，智能建筑系统集成所采用的模式可以归纳为以下几种：
a．以节点方式进行系统集成。
这种方式足系统集成的最初手段，通过增加一个设备子系统的输出／输入节点或传感器，接入到另一个设备子系统的输出／输入节点，从而实现系统集成。
b．以串行通信方式进行系统集成。
这是一种比较简单的系统集成方式，它以串行通信为基础，将相关设备整合到一个系统中。
常见的方式是将现场控制器加以改造，增加串行通信接口（或者直接选用具有串行通信功能的现场控制器），使之可以与其他子系统进行通信。
子系统之间的信息交换通过通信协议的转换加以实现，从而初步实现了不同子系统之间的集成。
c．以BAS为平台进行系统集成。
随着计算机技术的发展，计算机和网络技术逐步渗透到BAS中，使楼宇自控系统可以通过计算机网络互联，从而使BAS能够监测、控制和管理其他子系统。
由此产生了以BAS为平台的系统集成方式。
这种集成方式相对于前两种集成方式来说是一个较大的进步，系统集成程度和功能明显得到提高。
然而，以BAS为平台进行系统集成的方式仍然存在以下明显的缺点：
BAS是一个相对封闭的体系，缺少向上的开放能力；BAS与其他子系统的接口设备和接口软件局限于特定产品、特定型号，因此，系统集成能力有限，且维护、升级成本提高；BAS与BMS集成系统合而为一，两者之间捆绑得太紧。
一旦楼宇自控系统发生故障停机，BMS集成系统也告瘫痪，失去正常工作能力，不能管理和监控正常工作的子系统，因此，以BAS为平台的系统集成方式，还不是真正意
义上的智能建筑的系统集成。
d．基于计算机网络进行系统集成。
基于计算机网络进行系统集成的核心思想是：
建立系统集成所用的计算机网络平台，把各子系统置于网络平台之上，通过网络平台实现各个子系统之间的信息传输和交换，从而使各个子系统以完全灵活的方式进行集成。
为了实现各个子系统之间的信息交换，需要在网络平台上运行一个或多个高性能的实时数据库（系统集成数据库）。
各子系统的实时数据库，通过开放的工业标准接口（如OPC接口）转换成统一的格式存储在系统集成数据库中；以便BMS系统能够通过网络时各子系统实现统一的管理、监控和信息交换。
5系统集成技术
实现系统的集成，除了考虑硬件设备的连接、网络的互联之外，必须充分考虑互联的标准协议以及相应的软件工具。
针对不同类型的网络采用不同的协议，常用的网络互联协议有TCP／TP协议、BACnet协议、Lontalk协议等。
针对不同类型的网络或系统之间进行信息交换，常采用如下一些工具软件：
DDE（DynamicDataExchange，动态数据交换）、OLE（ObjectLinkingandEmbedding，对象链接与嵌入）或OPC（OLEForProcessControl，面向过程控制的OLE）、ODBC（OpenDataBaseConnectivity）、Web技术等。
下面介绍一下系统用到的一些技术。
1.OPC技术。
利用传统的方法，应用与软件驱动器之间的关系如图1所示，图形化显示应用软件需要分别编制与其相关的设备1、设备2、设备3、设备4等不同的硬件设备通信的接口程序，才可以与各设备进行通信。
同样，趋势分析应用软件、报警应用等软件也需要分别编制与各设备之间通信用的接口程序，才可以实现访问。
每个系统必然同时存在多个驱动器，而每个驱动器又必须分别编制与图形化显示、趋势分析等不同应用间的接口软件。
这样，大大增加了设备互联的软件成本与工作量，给系统集成带来很多困难。
图1传统设备互联的软件驱动关系图
OPC（OLEforProcessControl）作为一个工业控制软件的标准，是指过程控制中的对象链接和嵌入技术。
OPC是借助于MicrosoftPCOLE／COM技术，结合过程控制应用而开发的一种信息交换标准。
它提供了信息管理域应用软件与实时域控制设备之间进行数据传输和交换的一致性方法，成为沟通不同应用领域的通信标准。
它为过程控制提供了用于联网的一套标准的接口、属性和方法，是实现控制系统现场设备级与过程管理级进行信息交换、实现控制系统开放性的关键技术。
可以很好解决DCS、现场总线控制网络与信息管理网络之间的通讯问题。
我们可以将DCS系统、现场总线网络开发为OPC数据服务器，可以独立或嵌入式运行，上位机与管理信息网作为OPC客户，可以不包含任何硬件驱动程序，只要遵循OPC数据接口协议，就可以通过OPC服务器取得数据。
同样，在DCS系统、现场总线控制网络之间也可以通过OPC服务器进行数据交换。
OPC允许信息管理域应用软件与实时控制域进行不断的数据传输，解决应用软件与过程控制设备之间的通信标准问题。
如图2所示。
OPC服务器不断由设备端读取和存储相关数据，并根据客户需要，以同步或异步方式向客户提供更新的数据。
更确切地说这是两种类型应用之间的标准接口，这两种类型称为OPC客户端和OPC服务器。
OPC服务器在一台没备上集中数据并经OPC接口向外提供，OPC客户端则从OPC服务器获取数掘并使用这些数据。
山于OPC是1个标准接口，所以不同设备供应商提供的OPC客户端软件和OPC服务器软件能够互相通讯。
当设备通过OPC互联时，图形化应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等应用软件均基于OPC标准，现场设备的驱动程序也均基于OPC标准。
在统一的OPC环境下，各应用程序可以直接读取现场设备的数据，不需要一个一个的编制专用的接口程序，各现场设备也可直接与不同应用之间互连。
OPC的重要作用是使设备的软件标准化，从而实现不同网络平台，不同通信协泌、不同厂家的产品方便地实现互联和互操作。
图2设备通过OPC互联的关系图
OPC把硬件供应商和软件供应商分离开来，提供了从设备和数据库等数据源获得数据和用一种标准的方法与任何客户通信的机制。
这样，硬件开发者通过提供带有OPC接口的服务器，使任何客户程序（必须带有OPC接口）均可采用统一的方式存取不同硬件厂商的设备信息，从而把软件开发者从不得不考虑不同厂商的繁杂的硬件细节中解放出来，大大提高了工作效率。
解决了不同厂家生产的设备之问不能通信的问题。
OPC技术的完善和推广为智能建筑系统集成时，实时控制域与信息管理域的全面集成创造了良好的软件环境。
OPC的目标是，为应用软件和过程控制设备之间的数据交换提供标准化、灵活、高效和可靠的方法。
b．ODBC技术。
ODBC是一种应用程序访问数据库的标准接口。
它提供一种开放的、兼容异构数据库类型的数据存取标准，是解决异构数据库之问互联的标准方法。
Microsoft公司已全面支持这种标准，并将其纳入windows95／98／2000／NT／XP等系统中。
它通过SOL结构化查询语言，以应用程序接口API的形式实现应用程序对异构数据库的数据存取。
该标准适用于各种数据厍。
ODBC兼容的应用软件通过SQL结构化查询语言，可查询、修改不同类型的数据库。
这样，一个单独的应用程序，通过它可以访问许多个不同类型的数据库及不同格式的文件。
ODBC提供了一个开放的、从个人计算机、小型机、大型机数据中存取数据的方法。
使用ODBC，开发者可以开发出对于多个异构数据库进行并行访问的应用程序。
现在，ODBC已成为客户端访问服务器数据库的API标准。
只要被使用的数据库支持ODBC技术规范，无论其数据库的类型如何，均能进行信息交换。
一个基于ODBC的应用程序对数据库的操作不依赖任何DBMS（DataBaseManagementSystems），不直接与DBMS打交道，所有的数据库操作由对应的DBMS的ODBC驰动程序完成。
也就是说，不论是Foxpro、Access还是Oracle数据库，均可用ODBCAPI进行访问。
由此可见，ODBC的最大优点是能以统一的方式处理所有的数据库。
一个完整的ODBC由下列几个部件绍成：
（1）应用程序（Application）
（2）ODBC管理器（AdminiStrator）：
其主要任务是管理安装的ODBC驱动程序和管理数据源。
（3）驱动程序管理器（DriverManager）：
其任务是管理ODBC驱动程序，是ODBC中最重要的部件。
（4）ODBCAPI
（5）ODBC驱动程序：
是一些DLL，提供了ODBC和数据库之间的接口。
（6）数据源：
数据源包含了数据库位置和数据库类型等信息，实际上是一种数据连接的抽象。
ODBC的体系结构如下图所示：
ODBC数据应用程序
驱动程序管理器
SQLServer
驱动程序
ORACLE
驱动程序
FoxPro
驱动程序
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
SQLServer
数据源
ORACLE
数据源
FoxPro
数据源
。
。
。
。
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。
。
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。
图3ODBC体系结构图
应用程序要访问一个数据库，首先必须用ODBC管理器注册一个数据源，管理器根据数据源提供的数据库位置、数据库类型及ODBC驱动程序等信息，建立起ODBC与具体数据库的联系。
这样，只要应用程序将数据源名提供给ODBC，ODBC就能建立起与相应数据库的连接。
在DBC中，ODBCAPI不能直接访问数据库，必须通过驱动程序管理器与数据库交换信息。
驱动程序管理器负责将应用程序对ODBCAPI的调用传递给正确的驱动程序，而驱动程序在执行完相应的操作后，将结果通过驱动程序管理器返回给应用程序。
c．Web技术。
Web技术的迅速发展，使全球互联网改变了人们的工作、通信方式。
Web服务也称为WWW服务，它是Internet上最为流行的信息服务方式之一，它采用链接的方式进行各种信息的共享与交换。
Web技术以TCP／IP协议为基础，以分布式计算和跨平台应用为特征，采用C/S计算式，可以方便地构建分布式应用系统。
在这样的系统中，用户既可以对数据库进行直接访问义可以对具有网络功能的节点进行访问，从而实现不同类型的设备或系统之间的互连互通。
因此，Web技术与数据库技术的有机结合，在智能建筑的系统集成中发挥着重要的作用。
利用Web技术已成为组织信息、实现系统集成的简易手段之一。
结束语
在系统集成的实现上，就各个子系统的集成提出了采用OPC技术，根据实际情况（上位机采用WinCC），可用VB编写OPC客户端访问WINCC，文中重点讲述了与OPC的连接方法，并简要给出了例程。
经过实际检验，此方法切实可行，能够完成各子系统的集成，并且稳定可靠，且为系统集成的扩展提供了一个通用的方法，因此该方法具有很高的实用价值。
参考文献
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人民邮电出版社,2003.12
[2]梁毅.楼宇自动化系统.内蒙古科技与经济,2002,（6）:
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机械工业出版社.2002
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