Advantech WebAccess在楼宇智能化系统集成IBMS中的应用

Abstract
       With the application and development of the information technology and Ethernet technology in the building automation control, the Intelligent Building Management System(IBMS) is produced. The paper introduces the WebAccess software which is designed based on the web structure, and gives the details of application of WebAccess in the Intelligent Building Management System(IBMS), as well as the system composing of IBMS.

Key words: WebAcess; Intelligent Building; System Integration; IBMS

摘要
       随着信息技术和互联网技术在楼宇自动化控制中的应用与发展，产生了智能楼宇管理系统（IBMS）。本文介绍了基于Web架构的WebAccess软件，并详细讲述了WebAccess在智能楼宇管理系统（IBMS）中的应用，以及IBMS系统的组成。
关键字：WebAccess；智能楼宇；系统集成；IBMS

前言
       从20世纪80年代中期开始，计算机信息技术的飞速发展和应用范围的快速渗透，促进了智能建筑的发展，智能大厦也由此应运而生。但是传统的组态软件仅能作为智能楼宇系统的BA部分，也就是仅能对空调、风机、水力等部分的监控，相对于安防、门禁、CCTV、物业管理、巡更则是各个独立的子系统。网际组态软件WebAccess以其强大的整合管理能力突破了传统组态软件的限制，除将BA部分进行实时监控外，还将CCTV、安防、门禁、物业管理等子系统做有效整合，实现了真正意义上的IBMS。

1、系统介绍
       基于WebAccess软件的IBMS系统将楼宇自动化BA、消防自动化FA、通讯自动化CA、安全自动化SA和办公自动化OA各子系统通过标准数据接口互联，将现场实时数据及突发警报信息送至系统集成平台SI（WebAccess Project/SCADA Node），将各个分散子系统进行集中监控，同时采用ocx技术将视频功能嵌入WebAccess，实现了整个智能楼宇的集中式管理，并可利用现有的局域网络系统，在WebAccess Client端将各类报表、图文数据发送至管理部门，让管理部门的人员同样可以了解到现场运行情况，实现操作人员在整个大楼的任何位置都可以对各子系统的运行状况了如指掌。

2、WebAccess软件架构
       Advantech WebAccess是以网络浏览器Internet Explore为基础，将TCP/IP协议内置于软件核心中，继承互联网的开放、标准和互联性能。整个系统与互联网无缝连接，客户端无需负担额外费用便可通过标准网络浏览器对系统进行访问，进行在线动态编辑，随时随地掌握系统动态。与传统软件系统不同，基于其内置的互联网连接性，专业的WebAccess支持的客户端不受数量限制，是最佳的低成本互联网监控解决方案，同时WebAccess的多叠式网络安全架构保护终端用户的数据和整个系统不受外界侵犯。

WebAccess软件系统由三个部分组成：
       1）工程节点（Project Node）：作为集中的数据库和Web服务器，提供客户端和监控节点间的初始连接，并提供“工程管理员”功能，以创建I/O数据库、报警和图形等。
       2）监控节点(SCADA Node)：是一个远程PC，它使用WebAccess支持的驱动程序与自动化设备连接并通信。WebAccess 监控节点软件提供管理控制和数据采集(SCADA)功能，包括：通讯驱动程序(Modbus、OPC、和其它PLC、I/O、过程控制、自动化设备、DCS和DDC)；报告和趋势记录实时数据；报警和报警记录；安全和事件记录。
        3）客户端（Client）：它是一个插件程序，运行与浏览器有关。Client实际上是一种人机界面(HMI)软件，它提供实时的数据显示、动画、趋势、报警和报告等功能。WebAccess客户端使用TCP/IP协议通过因特网或局域网和监控节点连接。
       WebAccess系统支持当今世界通行的LonWorks，BACnet标准，控制层具备强大的网络管理功能，支持Modbus，SNMP，CORBA，XML，HTTP等多种通讯协议，支持即插即用的多协议互操作，从而大大降低了自动化及信息的构造成本，最大限度的使用了互联网资源，与第三方系统数据接口支持DDE，OPC，ODBC，SQL等方式，具有优越的开放性能及良好的互操作性。WebAccess系统构造适用于各种规模的控制系统，系统升级与扩展方便易行，保障了用户的长期投资收益；系统提供友好便捷的应用开发环境，方便用户对系统进行规划，设计，建造以及维护等一系列管理活动。系统服务器运行平台为微软的Windows NT 4.0、2000以上系统，上层总线采用10M/100M高速以太网，保证了整个系统的高速运行，系统支持ODBC、标准SQL等多种第三方系统数据接口方式，可按照用户需要自动生成各种管理报表。
       WebAccess软件构造机制提供一个多协议和满足Internet开放性、同时保持实时控制的决定性和完整性需要的可互用的控制系统。                              WebAccess系统通过开放的Internet环境和内置的实时控制环境，提供单一点从任何一个Web浏览器访问Internet和实时控制系统的功能。

3、IBMS系统架构
 
       该系统按照设计要求采用计算机集散式控制系统，在结构上分为两级网络。一级网络是Ethernet网，即图2中显示的管理网络；二级网络是总线网，即各个子系统内部控制主机与控制器之间的数据传输网络；两级网络间通过WebAccess开放的标准数据接口如ODBC、DDE、OPC等实现与各子系统之间的数据共享。依据监控系统功能要求和应用软件系统的兼容性、扩展性和跨平台性的要求，整个系统采用基于国际标准通用通信协议OPC、ODBC等多种协议方式并存的软件结构。系统数据传输原理如下图所示：其中黄色箭头代表数据流向。     

    
4、IBMS系统集成内容
       WebAccess集成管理软件的主要目标是给那些控制系统行业的关键整合问题提供解决方案。它们包括：
       楼宇自控系统集成；
       综合安保系统、CCTV系统集成；
       多功能火灾报警系统集成；
       BMS数据与企业信息系统集成。
4.1、楼宇自控系统
       楼宇自控系统采用最先进的嵌入式控制技术实现受控设备完全自动化控制，同时提供TCP/IP、ODBC、OPC、ActiveX、Bacnet、Lonwork等标准通讯协议，WebAccess通过上述标准通讯接口协议可以实现与控制器、DDC等的实时数据通讯，从而实现直接对内部控制器进行操作以及数据采集，其内部所有信息，包括以下系统数据的状态采集和控制都可以反映到IBMS系统中：冷热源系统、空调与通风系统、照明控制系统、变配电系统、给排水系统、电梯系统及与其他子系统互联获得的信息等。
       集中监控的信息包括：楼宇自控系统中空调、给排水、变配电、照明、电梯等设备的运行状态及故障报警，以及运行和检测参数的变化值等。

       空调系统
       监测系统内各监测点的温度、压力、流量等参数的自动显示，系统中水泵、空调机组出现异常状况时，系统会产生报警提示信息。
       WebAccess具有独特的排程功能，可以以时间为序设定空调机组的启停时段，以达到节能的目的。

       
       风机
       监测风机手/自动转换状态，确认风机机组是否处于楼宇自控系统之下；当处于楼宇自控系统控制时，可控制风机的启停，监测送风机压差状态，确认风机机械部分是否已正式投入运行，可区别机械部分与电气部分的故障报警。当系统出现异常时，系统会发出警报，并可通过网络通讯将现场情况用文字或图形显示于中控机的彩色屏幕上，重要的数据可通过打印机打印出来作为记录。
       给排水系统
       监测污水池高液位，污水泵运行状态，过载报警，高水位报警。
       电梯系统
       实时监测电梯运行状态、故障报警；并可通过网络通讯将现场情况用文字或图形显示于中控机的彩色屏幕上，重要的数据可通过打印机打印出来作为记录。
       供配电系统
       楼宇自控系统现场设备接受各种变送器的输出信号，经处理后送至中控机的显示屏，并可通过网络通讯完成监测。
       照明系统
       监测大厦各个楼层灯光照明运行状况，并且可根据需要开关各楼层的照明系统。

 

       冷热源系统
       实现对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔及相关阀门进行监控；机组启动后通过彩色图形显示各设备运行状态、故障状态、参数值及运行参数越限报警，通过鼠标可任意修改设定值，以达到最佳运行状态；中央监控站可以对冷源系统的各种设备进行监视报警，可以对冷源系统进行各种水温检测、流量检测、冷量与累计冷量检测。

4.2、保安监控系统的监视与控制
       该系统包括对闭路电视监视系统、防盗报警、通道管理控制和巡更系统的数据采集和状态控制。
       IBMS系统通过WebAccess与子系统的通讯协议与保安监控系统进行互联，并且在主机（IBMS集成系统）上能同时观察到安防系统的CCTV闭路电视监控系统、门禁系统和紧急报警系统内所有信息。包括所有防盗报警探头的状态(正常/报警)、线路的监视状态 (开路/短路)、闭路电视的报警信号、读卡机控制状态、各通道门的状态 (开启/关闭)、车库入口、各楼层走廊末端、电梯门厅和楼梯口的非法侵入报警等。
       对于视频监控子系统。WebAccess集成软件要求视频主机提供标准的OCX控件，以供集成调用，或者该视频系统软件是以IE浏览器为平台进行监控，WebAccess可以直接嵌入视频画面。对于目前比较流行的网络摄象机（Web Carema），WebAccess已经内嵌大部分知名品牌产品的OCX控件，可以直接调用。

4.3、门禁、停车场管理系统的监控
       WebAccess通过管理系统软件提供的标准数据接口实现对对停车场管理系统的设备运行状态、故障报警、车流量统计列表以及收费统计显示。还可以通过安装在车库入口处的摄象机对车库进行视频监视。
4.4、火灾报警系统
       提供大厦火灾安全状态信息、各个火灾监测点的状况；实时显示消防设备的运行状况；当发生火灾时提供火灾报警信息、并要求消防工作人员的确认和查询。
       目前，火灾报警系统和消防联动系统已经完成智能化，即控制主机（报警控制器）和子机（火灾探测器）都具有智能功能，它们都设置了具有“人工神经网络”的微处理器。主机与子机可进行双向信息交流，使整个系统的响应速度及运行能力空前提高。当检测到报警信号后，火灾报警控制器会将联动信号发送给自动消防联动设备，消防联动设备使电磁线圈通电，电磁铁动作，牵引设备开启或闭合，或者是由联动控制信号使继电器或接触器线圈通电动作，启动消防水泵或排风机工作。
4.5、OA系统
       对于OA子系统进行集成，通常是将物业管理系统纳入集成系统，使整个系统看起来更趋近于一个完美的系统。对于WebAccess集成软件而言，要求物业管理子系统同样是基于IE浏览器平台操作的软件系统。这样可以通过HTTP超级链接实现集成系统和物业管理子系统之间的无缝切换。

5、IBMS系统实现功能
       通过WebAccess的强大整合能力，将各个子系统进行有效的整合集成，可以实现以下功能：
5.1、实时监视功能
       WebAccess智能集成系统以WindowsNT为操作平台，采用全中文化的图形化操作界面监视整个系统的运行状态，以图文并茂的动态显示方式对现场的设备进行监控。
       WebAccess系统软件能提供一个多任务的操作环境，使得用户可同时运行多个应用程序，在运行多个实时监控程序的同时可运行如Word或Excel软件，也可浏览Internet网页。
       为了维护系统的可靠性与稳定性，系统采用双机热备的架构，可实现在主机出现故障的前提下，备机自动切换投入运行，以实现智能建筑物的连续性持续监控。
5.2、全功能控制功能
       操作员可以在任何能够接入中央控制系统的地方，通过网络对现场设备进行手动控制，如设备的ON/OFF控制；通过选择操作可进行运行方式的设定，如选择现场手动方式或自动运行方式；通过交换式菜单可方便地修改工艺参数。实现远程监控和现场监控的零距离操作。
WebAccess系统对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全性。WebAccess系统对操作人员根据不同的身份可分为从低到高5个安全管理级别，不同的级别用户对系统的浏览和控制功能权限不同。
5.3、全局数据共享    
    办公自动化系统可以通过集成系统内的大容量实时关系型数据库共享楼宇设备系统中的各种信息。也可以通过网络技术实现系统间的无缝集成。
5.4、先进的报警功能
       当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，WebAccess系统均产生报警信号，报警信号会以动画闪烁的方式始终出现在显示屏中，并且配合扬声器发出报警声音，操作员必须进行确认报警信号才能解除，但所有报警都将记录到报警记录中，供操作人员查看，并且可以对报警信息输出打印。
       WebAccess提供多种报警信息提示方式，如动画显示、文本闪烁、多媒体声音、E-MAIL等，报警共分4个等级，99个优先级别。
5.5、详细的数据记录查询功能
       本系统提供详细的历史数据查询功能且存储时间无限制，可以制定值班、日、月、年报表，方便用户查询，且能实时显示记录各种运行状态信息、故障信息、各种统计数据。
5.6、独特的节能功能
       WebAccess系统具有独特的排程功能，可按日历定计划，制订楼宇设备运行的时间表。可提供按星期、按区域及按月历及节假日的计划安排。最大限度地实现系统节能。
5.7、跨子系统的联动操作
       该集成管理系统中，系统主机可以监控全局的信息动态，各子系统之间也可以实现信息同步共享，实现跨子系统的联动，及全局事件的管理，以增强系统对大楼突发事件的高速响应能力。
5.8、整合扩展Internet访问功能
       支持3A访问
       WebAccess楼宇系统基于Internet来实现信息交互、综合与共享，实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问，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，以及全局事件快速的处理和一体化的科学管理。WebAccess楼宇系统支持3A访问（Anywhere\Anytime\Anyplace，任何地点，任何时间，任何位置），也就是说楼宇系统的管理不一定在中控室进行，可在授权人员方便的地方进行。而且WebAccess打破了传统的价格观念，开放了管理层的网络扩展。让管理层不需要支付额外的费用，便可随意增加系统中远程访问监控数量，为未来管理层网络扩展提供了广阔的免费空间。
       支持远程故障诊断与报警
       一旦将传统的智能建筑系统延伸到因特网上，建筑管理人员即便是在千里之外也可以完成他的职责，系统报警信息可送达有关管理人员的电话手机；提示系统运行状况。可以说因特网与智能建筑是分不开的，通过因特网，不仅可以完成监控职责，而且还可以进行远程故障诊断，可以通过因特网持续了解自己设备的运转情况，当设备运行在非正常状态时，可以立即采取措施避免事故发生，当然可以减少运行管理费用。可以说，基于因特网的智能建筑物技术代表着楼宇自动化的发展方向。
       无线网络访问功能
       WebAccess集成系统的另一特点是支持使用CDMA或GPRS无线网络技术接入WebAccess集成系统，浏览系统结构，了解楼控系统工作状况，显示被控设备状态参数。并且可以在授权的情况下对运行参数做调整。

6、WebAccess成功应用于山水国际IBMS系统集成
       山水国际（陆家嘴美丽苑）位于上海市浦东新区羽山路383弄 ，靠近源深体育中心，由上海陆洋经济联合发展有限公司开发，属于中高档智能化小区。小区弱电系统共有5个子系统：BA、CCTV监控、智能家防、周界报警、门禁停车场。5个子系统需要实现集中平台监控，由WebAccess来实现BMS系统的整合工作。系统架构图如下图所示。



总结
       Advantech WebAccess突破了传统组态软件的局限，在楼控系统集成领域引入网络化概念，以工业上广泛应用的TCP/IP协议为标准，B/S结构体系，工程开发与浏览完全基于标准Web浏览器，在IBMS中实现5A级智能大厦的系统集成，由组态软件向上层信息管理系统发展，迈出了新的步伐。

参考文献
1、李玉英，丁振国主编。《智能建筑系统集成》 上海财经大学出版社
2、张振昭编，《楼宇智能化技术》 机械工业出版
3、霍小平编著，《中央空调自控系统设计》 中国电力出版社

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