基于APOGEE系统的BMS集成实现

摘要 本文阐述了BMS集成的概念及功能,介绍了西门子APOGEE楼宇控制系统的构成,讲述了某项目以西门子APOGEE系统为平台,采用OPC技术对各子系统进行BMS集成的实施方法和步骤。

关键词 BMS集成;APOGEE系统;Insight软件;OPC技术

中图分类号TP31 文献标识码A 文章编号1674-6708(2010)23-0214-02

0 引言

随着智能建筑技术的不断发展,其包含的子系统及设备也不断增多,为了让用户能够快速方便地了解各种建筑设备的运行故障状态和对设备的控制,BMS系统随之产生。根据《智能建筑设计标准》中的定义,建筑设备管理系统(Building Management System,简称BMS)是对建筑设备监控系统和公共安全系统等实施综合管理的系统。BMS系统通过将将建筑物内的楼宇设备监控系统、火灾报警系统、闭路监控及防盗报警系统、智能一卡通系统、智能停车场系统、智能照明系统等各个子系统集成在一个平台上,进行数据交换和共享,将各个具有完整功能的独立子系统整合成一个有机体,降低系统的运行费用,提高系统维护和管理的自动化水平。本文以某项目的BMS集成实施为例,讲述以西门子APOGEE楼宇控制系统为平台采用OPC技术进行集成的实施方法、步骤。

1 西门子APOGEE楼宇控制系统

APOGEE系统是西门子公司推出的一套完整的楼宇控制系统,系统上层由Insight监控软件、系统网络和多种DDC控制器组成,下层由各种传感器和执行机构组成。Insight监控软件是以动态图形为界面,向用户提供楼宇管理和监控的集成管理软件。Insight软件基于windows2003/xp/2000操作平台,采用client/server架构。Insight监控软件是一个具备第三方系统集成功能的监控平台,Iinsigh监控平台支持BACnet、OPC、LonWorks、MODBUS、EIB等协议。本项目中采用OPC接口方式实现与各子系统的集成功能。OPC协议是一个工业标准,这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法。

2 BMS集成的实现

2.1 BMS的网络结构设计

本项目是一个大型公共建筑,由多栋建筑组成,各栋建筑分布范围较广,整个项目的智能化系统分布在各个建筑内,各建筑内的智能化系统由统一的控制中心来管理。本项目的BMS集成系统采用西门子APOGEE楼宇控制系统为平台,由APOGEE系统的Insight软件平台实现集中监视和管理。考虑到智能化各子系统安装位置分散、分布距离广,因此本项目中设计了以光纤为主干的三层路由交换局域网,称之为楼宇控制专网,楼宇控制专网由一台三层核心交换机及分布在各楼层的接入层交换机组成。楼宇控制专网既用于实现各子系统自身设备远距离物理连接,也可使各子系统通过局域网与BMS集成服务器实现物理连接。BMS集成系统的平台监控软件为Insight软件高级版,系统集成接口模块是OPC SEVER(5000PT)。本工程设置了一间智能楼宇监控中心,配置一台BMS服务器,运行Insight软件服务端,BMS集成服务器接入楼宇控制局域网。根据本项目的需求,BMS系统需要接入的对象有:楼宇自控系统、数字视频安防监控系统;智能照明系统;入侵报警系统;出入口控制系统;电梯系统;冷冻站群控系统;变配电监控系统;消防报警系统。

2.2 子系统的集成方式

2.2.1 数字视频安防系统的集成

本项目视频安防系统是数字式视频监控系统,视频及控制采用了接入数字编解码器后在以太网传输的方式,数字编解码器接入楼宇控制专网内。此系统的生产商提供第三方开发的SDK开发包,本项目利用此SDK开发包开发了一个接口网关,该网关运行在BMS服务器上,通过楼宇控制专网来完成与视频编解码器的数据交换。由于BMS系统的Insight平台提供的是OPC服务器接口功能,而OPC方式是采用客户机/服务器模式来进行数据交换的,因此该网关作为OPC客户端来访问Insigh,同时也做为BMS平台的视频图像的显示及控制功能模块。

2.2.2配电监控系统的集成

配电监控系统采用的是IEC104数据传输规约,此规约是基于TCP/IP协议的网络传输协议。本项目中配电监控系统有多台通讯管理机,配电通讯管理机通过自已的局域网进行互连。要实现BMS服务器与配电监控系统的数据交换,需要配电监控系统局域网接入BMS楼宇控制专网,因此将配电监控系统的交换机与楼宇控制专网进行了级联。在网络互通的情况下,为了实现对配电数据采集,开发一个软件网关,运行在BMS服务器上。此网关按IEC104数据传输规约来取得配电数据,并作为OPC客户端与Insight平台上的OPC服务器交换数据。

2.2.3 智能照明系统集成

智能照明系统有独立的上位监控主机,并提供了OPC服务器接口,将智能照明主机连入楼宇控制专网,通过路由配置实现智能照明主机与BMS服务器的网络连接。由于BMS集成系统也是OPC服务器,因此在BMS服务器上开发了一个OPC客户端,由客户端来完成Insight平台上的OPC服务器与智能照明OPC服务器间数据转发。

2.2.4冷冻站群控系统集成

冷冻站系统的设备由独立的群控系统进行控制,该群控系统已预留了第三方集成接口,此接口称为datalink 连接单元,有一个25针的连接串口,工作方式是第三方设备通过Datalink的串口发送要读取的变量的指令。Datalink收到该指令后,通过群控系统的CCN网络从相应的控制器中抓取第三方系统所需要的数据,并通过Datalink的RS232串口返回给第三方系统。本项目中BMS服务器作为第三方,以ASCII方式从串口读取数据。在此也开发了一个软件网关,用于在对datalink串口数据读写的同时作为OPC客户端与Insight平台进行数据交换。

除上述子系统外,其它几个子系统也均采用类似方式与BMS系统进行集成。由于本项目BMS供货合同中订购的接口模块是OPC服务端,并非OPC客户端。基于OPC方式是采用客户机/服务器模式来进行数据的交换的,因此需要在BMS平台上开发一个各子系统的软件网关,既用来实现与硬件设备的通讯,也实现OPC服务器间数据的转发功能。

2.3 BMS集成系统的组态

作为BMS集成实施的第一步,解决了各子系统与Insight平台的数据通讯后,接下为需要进行设备组态、画面组态、控制程序编写等工作。APOGEE系统的BMS集成组态工作是通过Insight软件平台来完成的,包括系统结构建立、监控点的定义、监控界面的生成、控制策略的生成等步骤。

2.3.1系统结构的构建

此部分主要进行系统网络和设备的设置,包括系统网络的构建、服务器、工作站的定义、各种控制器的定义。系统结构的构建通过Insight软件的系统轮廓(System Profile)工具来进行的。在完成网络结构和设备的设置之后,最终要以图形的方式来表现楼宇控制系统。在本项目中分别定义了工作站, BLN网络、FLN网络、DDC控制器、及串口的配置。

2.3.2各子系统监控点的定义

Insight平台上的监控点可分点物理点、虚拟点,本项目中通过DDC控制器的物理连接的点为物理点,而通过OPC接口获取的点为虚拟点,相当于一个变量,用于存储从子系统获取的数据,物理点与虚拟点以相同的方式进行定义。在本项目中从各子系统取得的数据在定义时按子系统的点表来进行命名。所有的点均通过Insight软件中的点编辑器进行定义并存于数据库内。

2.3.3监控界面的组态

Insight软件的监控界面由Designer软件来生成,Designer软件是一个图型制作软件,自带各种常用的图库,支持各种图型、图片格式。通过Designer制作出BMS系统主界面及各子系统的监控界面,监控画面包括BMS主监控画面、各子系统主监控画面、各子系统的分画面,这些画面作为集中监控界面的背景图。将由Designer制作的背景图通过Insight平台的Graphics工具导入,通过在Graphics中插入各子系统的背景图,生成各系统的监控画面。要在监控画面上实现动态数据的显示、动画、画面切换等功能,则需要添加相应控件。在Insight中提供了多种控件,如点信息块、棒形图、图形链接、动画等控件。将控件添加到背景图上需要动态显示及控制的位置,并关联上已定义的信息点。画面即可根据信息点的变化显示情况进行动态显示。

2.3.4控制策略的生成

BMS集成的主要功能之一是系统的控制功能。系统的控制功能是由控制策略来执行,Insight的控制策略是通这PPCL语言编程来实现的。PPCL是一种类似BASIC结构的高级语言,PPCL的编程是在Insight的程序编辑器下进行。由于各子系统的数据在Insight平台上进行了统一的定义,各子系统的点在BMS平台上可以看作是同一个系统的点,可在PPCL语句中进行引用并实现对点的操作控制功能。夸子系统的联动功能也就是通过对各子系统的点进行编程来实现的。

3 结论

本项目所集成的子系统采用多种协议和接口方式,要转换成标准协议,实施起来较为复杂,不仅要开发协议转换软件网关,还需要进行大量的硬件及软件接口测试,这也是集成过程花费较多时间去完成的工作。因此在工程整体设计阶段,在进行系统和设备选型时需要尽量考虑集成平台的开放性和各子系统接口的标准化,这样更利于系统集成功能的实现。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.智能建筑设计标准.GB/T50314- 2006.

[2]APOGEE顶峰系统技术手册(2006).北京:西门子公司, 2006,5.

[3]刘彬,程大章.向过程控制的一种新技术――OPC数据访问 标准.计算机工程,2000,10.