摘要：智能建筑是隨著現代計算機技術、通信技術、自動化控制技術和圖形顯示技術(4C)的進步和互相滲透而逐步發展起來的，是現代化建筑技術和先進的智能化技術的完美結合[3.6]。智能建筑的內涵十分豐富，通常包括5Az樓宇設備自動化系統(BAS)、保安自動化系統(SAS)、火災報警自動化系統(FAS)、通信自動化系統(CAS)和辦公自動化系統(OAS)。

關鍵詞：多系統集成 管理模型 模型設計

1、引言

智能建筑是隨著現代計算機技術、通信技術、自動化控制技術和圖形顯示技術(4C)的進步和互相滲透而逐步發展起來的，是現代化建筑技術和先進的智能化技術的完美結合[3.6]。智能建筑的內涵十分豐富，通常包括5Az樓宇設備自動化系統(BAS)、保安自動化系統(SAS)、火災報警自動化系統(FAS)、通信自動化系統(CAS)和辦公自動化系統(OAS)。建筑物智能系統設計的核心是“集成"，它包括三個層次的含義:功能集成，技術集成，信息集成。其中功能集成是指為完成某一具體的系統建設目標，而將一些相互獨立的功能子系統聚集在一起:技術集成是利用先進的技術、方法和產品進行功能集成:而信息集成是實現子系統間資源的高度共享和任務全局一體化的綜合管理[4]，它可提高對建筑物的綜合管理能力。在1998年北京智能建筑技術研討會上，明確提出了智能建筑系統的主要目標是“信息集成"。國外權威機構也在預測智能建筑集成技術的發展，美國能源部關于智集成方法、系統協同工作和控制方面的趨勢。這種趨勢對智能建筑的系統集成提出了新的要求[2，3]。

目前智能系統集成模式的研究己引起業界的廣泛關注，國內外己有不少大的智能系統集成商研究并提出該系統集成方案時，歸納起來主要有以下幾種:

(1)樓宇自控系統(BAS)為核心的集成模式。通過開發與各種第三方系統的網絡通信接口，將各種系統集成到自己系統中。這種方式存在的最大問題是，接口軟件的開發完全依賴BAS提供商，可集成的第三方系統的數量極其有限。

(2)采用LonWorks和BACnet技術。Lodorks和BACnet是兩種非常優秀的測控網絡通信技術，適用于大區域、點數分散的控制系統，但不適用于消防和保安系統。

(3)網絡控制級采用以太網技術。各子系統的上位管理主機采用以太網互連，實現系統間部分數據的傳遞，但無法訪問各系統的實質性的數據并實現系統間資源共享與相互協調操作。為實現該目標還需探索其它解決途徑。

自從1984年提出“計算機支持的協同工作，，(CSCW)概念和1986年召開第一次CSCW國際會議以來，CSCW作為一個多學科交叉的新興研究領域，在國際上受到極大重視。本文基于智能建筑的需要和CSCW思想，提出一種新的基于CORM的組件化系統集成模型，以解決在多層次分布式協同工作環境下，異構資源集成與協同的方法，并應用于建筑物智能信息集成平臺的設計。

2、模型設計

本集成模型的設計基于組件的、標準的開放平臺，各個子系統的管理系統接口模塊以組件的形式加入，它們按照集成平臺制定的接口定義標準定義自己的接口模塊，集成平臺通過這些接口模塊與子系統進行通信和控制，并根據收集到的各個子系統的信息，協調各個子系統之間的工作。

2.1模型的總體框架

由于目前大多智能系統產品其信息組織模式存在較大差異性，早期產品多采用結構化數據文件或文體格式文件，近年的產品才使用數據庫組織信息，但數據庫類型不一，我們稱這些智能系統的信息資源是異構的。根據建筑物智能系統的設計特點，我們采用集散型的系統集成模型，各個子系統管理各自的信息，集成系統負責子系統的接口模塊之間的信息交流與協調。

分布對象計算(DOC)融合了分布計算系統和面向對象程序設計兩個重要的軟件技術，它使得面向對象技術高效、靈活地在多機異構網絡環境下分布可重用得以應用。本集成模型采用C0RBA作為分布對象管理系統結構。它使各個子系統組成一個多層次分布式協同工作系統，并使其異構性對用戶透明[1]。

整個集成模型的總體框架如圖1所示。其中集成平臺擔任集成系統管理者的角色，負責收集整個系統的數據，處理與各子系統對象之間的通信，并能提供集中的決策和控制。這些功能都由集成平臺份名個對象來完成，其概念模型可分為三層:數據通信層使用標準的接口與子系統的對象進行交互，完成最基本的任務，即采集各子系統狀態、日志、開關信號等數據:分析控制層則對數據通信層得到的數據進行分析、整理和過濾，生成報表、日志或控制信號:輔助決策層可以在數據分析的基礎上提供輔助決策能力。

子系統對象是該集成模型的重要一環，它主要有三個功能:封裝、通訊和控制功能。它封裝該子系統的狀態和告警信息，使用定義好的標準信息格式和標準接口與集成平臺進行通迅。另外，它接收來自集成平臺的控制信息，通過對該子系統的文件、數據庫或應用程序接口(API〉的系統調用來完成其控制功能。這些對象和集成平臺的接口對象都是CORBA對象，它們以對等的關系地行交互，而不是以客戶端和服務器端的關系。當子系統因為升級等原因發生變化時，只需對子系統對象進行修改，而無需涉及集成平臺，因為子系統對象已經最大限度地屏蔽了子系統的異構性。

集成平臺的數據通信層由五個接口組成，依據目前智能建筑的主要系統組成分為:設備自動化系統接口(BAI)、保安自動化系統接口(SAI)、火災報警自動化系統接口(FAI)、辦公自動化系統接口(0AI)和通訊自動化系統接口(CAI)。它們的功能是與子系統對象進行通信。集成平臺中的對象只有這五個接口是CO阻A對象，其它的對象對外是不可見的。集成平臺本身維護與管理一個數據庫系統，綜合管理系統的集成信息。集成平臺不要求五個子系統一次全部加載，而是可以根據需要管理其中的若干個子系統。

分析控制層分為數據庫管理對象、日志管理對象、系統管理對象、系統狀態管理對象、系統維護對象。數據庫管理對象負責系統數據庫的增刪改查操作:日志管理對象負責系統日志的讀寫等操作:系統管理對象管理各個子系統接口，匯總來自各接口的信息，并根據需要將相應的信息傳遞給其它管理對象:系統狀態管理對象負責各子系統狀態信息的處理:而系統維護對象負責整個系統的數據備份等系統維護工作。

輔助決策層對下一層提供的信息進行分析，由聯動管理對象、用戶接口對象和輔助決策對象組成。聯動管理對象對子系統的信息進行分析，判斷是否需要其它子系統協同工作。對需要的情況，該對象將信息送給相應的系統管理對象，由系統管理對象將命令傳送給相應的子系統接口。用戶接口對象負責用戶界面和接收用戶請求，顯示系統狀態信息等。輔助決策對象對數據庫信息進行分析，提供系統的預測和輔助決策信息。

2.2 系統的協同工作過程

智能建筑是一個十分復雜的現代化綜合系統，需要充分考慮所涉及的各子系統的集成和信息共享。由于篇幅限制，只對子系統的工作狀態發生變化并發出告警信號時集成平臺中對象的協作過程進行描述。

(1)當某個子系統的工作狀態發生變化時，子系統對象判斷是否需要發送告警事件，如圖2所示。如果狀態正常，則發送該信息給集成平臺上相應的子系統接口，該接口將信息傳送給系統管理對象。系統管理對象將狀態信息全部交給系統狀態管理對象進行處理。系統狀態管理對象則將信息分別傳送給日志管理對象(寫日志)、數據庫管理對象(記錄)和用戶接口對象(顯示)及聯動管理對象(活動對象登記)進行處理。

(2)如果子系統對象根據子系統的狀態和告警信號判斷有告警事件發生時，它將告警設備的狀態和告警類別傳送給子系統接口，如圖3所示。系統管理對象接收到子系統接口的信息后，將告警信息和狀態信息分開。其中將告警信息發送給聯動管理對象，而把狀態信息傳送給系統狀態管理對象。系統狀態管理對象則對狀態信息進行處理，處理過程同上。

聯動管理對象對收到的告警信息進行處理，并根據模型庫判斷是否需要聯動。需要聯動時，聯動管理對象將需要采取動作的子系統設備及動作類型發送給系統管理對象，由系統管理對象負責發送給指定的子系統。同時聯動管理對象將聯動信息發送給日志管理對象和用戶接口對象，分別進行日志記錄和用戶顯示。 3、模型的實現與應用

為驗證模型的實用性，我們將本模型應用于建筑物智能信息集成平臺的設計。基于本集成平臺，目前可實現對建筑物樓宇設施自動化系統(BA)、安全報警自動化系統(SA)以及大樓物業管理的信息集成管理和協同工作。為說明不同應用系統的資源異構性，我們在BA系統的數據組織形式上采用結構化數據文件的形式，在SA系統的數據組織形式上采文本文件的形式，物業管理系統采用MS SQL Server組織信息。集成后的系統可實時查詢并控制BA與SA兩子系統的運行，還可實現兩系統之間協同工作。集成模型中的子系統對象和聯動管理對象是很重要而且比較復雜的部分，下面簡要介紹兩者的一些實現方法。

對于BA來說，集成平臺關心的是其設備類型、位置、工作狀態，并可對其工作狀態進行控制。因此BA子系統對象需要維護一張靜態設備表，以存放設備編號和物理地址的對應關系以及最近一次該設備的狀態信息等信息。子系統對象可以使用設備表收集子系統的狀態信息、設備種類及位置信息。因此BA子系統對象的IDL定義如下:

interface BA-system{

void get derice-info(in int device-id，out Stringstate-info);

//集成平臺使用設備號獲得該設備的狀態信息

ovoid control(in int device-id，in String state);//集成平臺對BA系統的設備進行控制(state是設備需要達到的狀態)。}

體制對于SA子系統來說，集成平臺需要獲知其告警類型、告警位置的信息，并可對監視設備以及門禁設備進行控制，因此SA需要維護兩張靜態表一設備表和告警表。狀態信息、告警信息變換為標準的代碼與集成平臺進行交互。在告警編碼時還加入該告警類型的聯動范圍(全樓、樓層、樓層內某區域和房間)信息。因此SA子系統對象的IDL定義如下:

interface SA-System{

void get-device-alarm(in device-id，out int alarm-id);

//集成平臺使用設備號獲得該設備的告警信息。

void control(in int device-id，in String state);//集成平臺對SA系統的設備進行控制(state是設備需要達到的狀態)。}

子系統接口對象需要有接收對應子系統信息的接口。BA的子系統接口的定義是與SA相類似的，SA的I DL可定義如下:

interface s11b-sys-interface{

void send-info(irl int device-id，in String state-info);

//相應的子系統發送狀態信息:

void send-alarm(in device-id，in int alarm-id，in String state-info)//相應的子系統發送告警信息:}

BA與BAI通信的過程是以以下方式進行的:BA子系統對象以輪巡方式按每分鐘獲取一次設備狀態信息，而SA子系統是每30秒獲取一次告警信息。只有當狀態信息發生變化時才調用集成平臺的子系統接口對象的方法send一info(int device-id，String state-info)，將信息發送給集成平臺。而子系統接口對象也可以使用子系統對象的get-device-info(int device-id，String state-info)方法直接獲得設備信息，使用control-device (int device-id，String state)方法對設備進行控制。ST和SAI的交互與此類似。

物業管理系統在集成平臺需要時提供設備位置或告警位置的入住用戶信息。其I DL的定義如下:

interface ijnfo-manage{

void get-user-info)in int place，out String user一info);

//獲得該置(place)相應的用戶信息。}

集成平臺的聯動管理對象維護一張動態的活動設備表和一張靜態的聯動表。聯動管理對象從系統狀態管理對象獲得最新的活動設備號，所有子系統的設備號集中有序排列。由于設備號中隱含有位置信息，而且在告警編號中也含有聯動范圍信息;因此聯動管理對象可以根據告警信息，簡單地用二進制運算在活動設備表中查找聯動區域內其它相關編號，然后發送控制信息給系統管理對象。

聯動管理對象的主要算法:

(1)通過device-id和alarm-id查聯動表，如果聯動表中無對應信息則返回；

(2)否則根據alarm-id的聯動范圍和聯動表中對應的聯動設備類型在活動設備列表中查找相應設備的device-id；

(3)對查找到的所有設備分別將其devi Ce-id和聯動表中對應的動作傳遞給系統管理對象。

在這個平臺上還可以集成許多已有的研究成果。如在輔助決策層，我們可以采用智能信息技術進行智能決策和預測分析[7]，或采用Agent等智能技術提高協同工作的智能性。另外，智能平臺上的信息可以通過HTTP服務器以Web的形式進行發布[5，6]。該集成平臺的組件化結構保證了其開放和可重用等特性，未來的應用和研究成果都可以簡單地加入到該系統中，以提高系統的智能性和協同工作能力。

4、結束語

智能建筑是一個“1+l＞2"的系統，智能系統信息集成可保證建筑物整體的智能性，集在是智能建筑成敗的關鍵。隨著智能建筑系統集成需求的不斷增加，先后出現了多種系統集成模式，但它們都沒有很好地解決如何對異構的各個子系統進行信息集成和協同工作的問題。本文提出的這個基于CSCW技術的集成模式是對新舊異構子系統進行集成的新思路集成平臺提供標準的接口，使用CORBNA對象對異構的子系統進行封裝，采用統一的接口接入集成平臺，實現了各子系統的協同工作，以便進行建筑物智能化系統的綜合管理。