飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)在智慧園區(qū)中的應(yīng)用

引言

自1984年以來，我國建筑智能化經(jīng)歷了從無到有，從學(xué)習(xí)到創(chuàng)新的發(fā)展過程，取得了巨大進(jìn)步，目前已有約30個子系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。但即便如此，中國的智能建筑工程當(dāng)前依然面臨著缺乏普遍的成功經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行實(shí)效的問題。究其原因，關(guān)鍵在于如何讓智能建筑的系統(tǒng)功能與建筑的實(shí)際使用需求相互吻合。

事實(shí)上，建筑物的使用功能和需求隨著技術(shù)和產(chǎn)品的涌現(xiàn)是不斷發(fā)展變化的，且在建筑設(shè)計(jì)的初期難以預(yù)見和準(zhǔn)確定位。此外，建筑工程基建管理方與實(shí)際使用方在需求理解方面的不一致，更是加劇了這些不確定性因素。因此，使用先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)和有效的管理手段，使智能建筑工程能夠根據(jù)需要在運(yùn)行過程中不斷調(diào)整、優(yōu)化，以滿足后期功能的擴(kuò)充和變化，具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價值。

筆者認(rèn)為，現(xiàn)代智能建筑技術(shù)的調(diào)整和優(yōu)化之路應(yīng)著重考慮如下四個方面：

應(yīng)用系統(tǒng)——智慧聯(lián)動。智能建筑工程各個專業(yè)子

收稿日期:2013-05-15系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)的相關(guān)性實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)互動。

技術(shù)結(jié)構(gòu)一扁平化。智能建筑工程各個專業(yè)子系統(tǒng)所有的前端傳感器、探測器融合組成一個扁平化的感知接入層。

工程模式一一隨需配置。智能建筑系統(tǒng)依靠其綜合管理平臺的后臺監(jiān)控管理功能，允許使用者按照實(shí)際中的需要,隨時、隨需地?cái)U(kuò)充前端采樣點(diǎn)位，弓入更多新的“物”的信息作為運(yùn)行的參變量，隨需調(diào)整設(shè)備與環(huán)境配置，改善相關(guān)功能。

后期管理——自我優(yōu)化。智能建筑系統(tǒng)采取開放式運(yùn)行模型庫的技術(shù)架構(gòu)，系統(tǒng)運(yùn)行中所涉及到的各類監(jiān)控模型可以不斷研發(fā)、充實(shí)，使得系統(tǒng)運(yùn)行管理功能不斷增加,運(yùn)行模型可以按照技術(shù)的發(fā)展和不同的使用要求而不斷地優(yōu)化提高。

飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)是由航天飛鄰開發(fā)的一款物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺系統(tǒng)，其本質(zhì)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的中間件和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)規(guī)范平臺，目標(biāo)是扁平化、隨需配置與自我優(yōu)化。

本文基于飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)給出了一套智能園區(qū)建設(shè)的完整解決方案，介紹了飛鄰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù),然后通過3個智慧園區(qū)建設(shè)案例詮釋了飛鄰物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特色應(yīng)用。

1飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)由三個部分組成，圖1所示是飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖。該系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集和傳輸、數(shù)據(jù)中心處理服務(wù)和數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)三項(xiàng)功能。

圖1飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集和傳輸可支持不同類型、不同廠商設(shè)備的適配,并支持TCP、UDP、UART等各種通信接口，同時支持固定

IP、ADSL撥號、Wi-Fi等各種寬帶接入形式，還擁有智能適配器和非標(biāo)設(shè)備通信。

數(shù)據(jù)中心處理服務(wù)可提供實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)、云媒體服務(wù)、云存儲服務(wù)及云GIS服務(wù)，并開放二次開發(fā)接口。實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)包含實(shí)時工作流引擎、專家系統(tǒng)引擎、業(yè)務(wù)運(yùn)行服務(wù)等組件。數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)則采用多種通信方式連接數(shù)據(jù)應(yīng)用運(yùn)行服務(wù)中心，支持的客戶端有瀏覽器、嵌入式客戶端和移動設(shè)備等。

1.2系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是將航天測控?cái)?shù)據(jù)服務(wù)移植到了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)。飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)的前身是航天測控技術(shù)平臺,衛(wèi)星監(jiān)控中心通過陸地及海上的探測設(shè)計(jì)對衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時感知監(jiān)測，并進(jìn)行海量高速運(yùn)算分析，對衛(wèi)星正常運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時控制。因此，航天測控技術(shù)平臺事實(shí)上就是最早的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)將航天測控?cái)?shù)據(jù)服務(wù)移植到了物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)服務(wù)中，并從三個方面進(jìn)行了改進(jìn)：一是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,由航天測控的專網(wǎng)到環(huán)境復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅芎桶踩苑矫嬷乜紤]和改進(jìn)；二是和物聯(lián)網(wǎng)的云特性結(jié)合,提高數(shù)據(jù)處理能力；三是考慮到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特性，在數(shù)據(jù)發(fā)布和顯示設(shè)備上，增加了移動互聯(lián)、手持設(shè)備的數(shù)據(jù)顯示和應(yīng)用體驗(yàn)。

飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)從智慧建筑系統(tǒng)的角度重新分層，其分層結(jié)構(gòu)如表1所列。

表1飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)分層

飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)首先把建筑智能化工程各個專業(yè)子系統(tǒng)中所有的前端傳感器、探測器融合組成一個扁平化的感知層（探測子層）;然后，根據(jù)專業(yè)子系統(tǒng)不同的技術(shù)結(jié)構(gòu)采取分步網(wǎng)絡(luò)化，形成IP網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，對所有的前端設(shè)備配置對應(yīng)的IP地址（IP子層）;最后，根據(jù)不同的通信技術(shù)以及各類有線/無線傳輸技術(shù)，采取分層傳輸交互結(jié)構(gòu)（傳輸子層），把本地的局域網(wǎng)、無線端和遠(yuǎn)程的互聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)、Wi-Fi網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)等形成一個集成的傳輸層。

飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)在產(chǎn)品定義、接入方式、服務(wù)對象及服務(wù)功能等方面進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)，并對傳統(tǒng)IBMS（IntelligentBuildingManagementSystem）進(jìn)行了革新，其區(qū)別見表2所歹U。

表2飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)與傳統(tǒng)舊MS的區(qū)別

飛鄰智能化子系統(tǒng)、智能設(shè)備有進(jìn)行數(shù)據(jù)/指令交換的裝置，能根據(jù)智能化子系統(tǒng)、智能設(shè)備的接口和協(xié)議，打通數(shù)據(jù)/指令的通道，并不斷積累，以便重用。

由于建筑內(nèi)部復(fù)雜、多樣，集中控制顯然不現(xiàn)實(shí)，飛鄰執(zhí)行控制邏輯裝置則可實(shí)現(xiàn)“集中管理、分散控制”

應(yīng)用飛鄰專有的實(shí)時工作流、實(shí)時專家系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù),可對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并且進(jìn)行存儲、分析、處理、計(jì)算。

飛鄰系統(tǒng)可通過非對稱加密數(shù)字簽名的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信之前的雙方認(rèn)證，并可采用不可逆加密算法（MD5算法）進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密傳輸。

1.3關(guān)鍵技術(shù)

飛鄰系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括跨協(xié)議智能互通、實(shí)時工作流、實(shí)時專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算平臺和用戶平臺等。

跨協(xié)議智能互通，主要是飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)匹配串口、modbus、網(wǎng)口、BacNet、OPC等協(xié)議可實(shí)現(xiàn)PLC、DDC、RTU、工控機(jī)及智能化系統(tǒng)的互聯(lián)互通，并采集數(shù)據(jù)。

實(shí)時工作流，就是說工作流服務(wù)運(yùn)行在飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)內(nèi)核中，加載由軟件開發(fā)人員提供流程文件，執(zhí)行預(yù)先定義的流程化工作，并提供對流程執(zhí)行邏輯的控制，如開始、暫停、關(guān)閉、重置等；流程的執(zhí)行結(jié)果通過數(shù)據(jù)中心回饋給客戶端。工作流服務(wù)也可以支持多個流程同時執(zhí)行，相互之間可以做到互不干擾。支持單個流程的循環(huán)執(zhí)行、單次執(zhí)行、延時執(zhí)行、等待條件開始執(zhí)行等?？梢越o用戶多種啟動工作流的選擇，靈活應(yīng)對各種實(shí)際的執(zhí)行需要。工作流服務(wù)還支持多種常用流程行為節(jié)點(diǎn)，如等待條件、等待命令、命令、延時、分支等，可以讓用戶方便、靈活地組合成各種需要的工作流程。實(shí)時工作流分為順序執(zhí)行和狀態(tài)機(jī)兩種使用模式，它使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)自動化。設(shè)備的監(jiān)測和控制，可按照預(yù)定邏輯自動運(yùn)行,同時人的活動也可以參與到工作流之中，使工作規(guī)范和有序。

實(shí)時專家系統(tǒng)的典型應(yīng)用包括數(shù)據(jù)判讀、故障診斷和輔助決策三種應(yīng)用，它使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)智能化。專家診斷系統(tǒng)核心由事實(shí)庫、規(guī)則庫、推理機(jī)三大部分組成。事實(shí)庫由應(yīng)用系統(tǒng)中各個采樣點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)組成，并將采用規(guī)則作為基本的知識表示方式。推理機(jī)即專家系統(tǒng)引擎，它可將事實(shí)和規(guī)則進(jìn)行組織并進(jìn)行推理。

數(shù)據(jù)中心，就是飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)利用其數(shù)據(jù)服務(wù)中心向用戶提供數(shù)據(jù)存儲、匯集、高速訪問服務(wù)。對于部分大客戶和特定物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用，采用與商業(yè)IDC(InternetDataCenter)進(jìn)行合作的模式，實(shí)現(xiàn)集中式數(shù)據(jù)收集、存儲、處理和發(fā)送。

云計(jì)算平臺，主要是飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)部署在云上，將基于其開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)具體行業(yè)應(yīng)用，上傳到云端，供不同用戶隨需選用。圖2所示為基于云計(jì)算的智慧園區(qū)結(jié)構(gòu)圖。

基于云計(jì)算平臺的特點(diǎn)是每個接入的客戶，能共享云中各子系統(tǒng)的資源，尤其是各類不同智慧園區(qū)應(yīng)用和各類不同的個性化需求需要有龐大管理、智能軟件支撐，通過云計(jì)算的共享可以大幅提升物聯(lián)網(wǎng)的性能，降低對中心計(jì)算機(jī)及中心平臺的物理構(gòu)架需求。

另外就是用戶專有平臺。該平臺作為特定的用戶類型，類似像公檢法機(jī)構(gòu)希望建設(shè)智慧園區(qū)平臺，因有其專有的網(wǎng)絡(luò),不能夠通過公網(wǎng)接入到云計(jì)算上，故需要建立獨(dú)享的專有平臺。

1.4從智慧建筑到智慧園區(qū)

系統(tǒng)從建筑內(nèi)的每一間房間開始，延伸到整棟建筑物、建筑群，乃至建筑外的園區(qū)、城區(qū)，對所有人為的和自然的環(huán)境實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理，從而構(gòu)成一個生活、生產(chǎn)的完整智慧空間。其基本思想為：利用物聯(lián)網(wǎng)分層的思想，依靠飛鄰物聯(lián)智能技術(shù)，將園區(qū)智能化工程中各專業(yè)子系統(tǒng)的所有的前端設(shè)施感知,通過感知層數(shù)據(jù)適配器，將數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸層自組網(wǎng)或電信網(wǎng)絡(luò),傳輸?shù)綉?yīng)用層飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)，并由飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)中各子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析處理，促成子系統(tǒng)的智能聯(lián)動,實(shí)現(xiàn)以智慧建筑為基礎(chǔ)的智慧園區(qū)[2],智慧園區(qū)群構(gòu)成智慧城區(qū)，組成關(guān)系如圖3所示。

2應(yīng)用實(shí)例

2.1無錫O-Park智慧園區(qū)應(yīng)用實(shí)例

圖4所示是基于飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)開發(fā)的無錫O-Park智慧園區(qū)的功能結(jié)構(gòu)圖。包括18個前端子系統(tǒng)，系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)扁平化的關(guān)聯(lián)，抽象出信息化、自動化、智能化及其他等四類服務(wù)，最終服務(wù)于園區(qū)物業(yè)、園區(qū)商業(yè)、園區(qū)辦公、園區(qū)家居及園區(qū)休閑娛樂等方面。

2.2西安國際港務(wù)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)園

西安國際港務(wù)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)包括科研樓、綜合樓、生產(chǎn)廠房及其他公用設(shè)施等。飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)能支撐開發(fā)和集成智能園區(qū)應(yīng)用，進(jìn)行樓宇自控系統(tǒng)(BAS)、綜合安保系統(tǒng)(SAS)、智能卡系統(tǒng)(即一卡通，包括門禁、考勤、停車場管理、巡更、售餐)、系統(tǒng)集成(BMS)等子系統(tǒng)的建設(shè)，該系統(tǒng)正在建設(shè)中。圖5所示是西安國際港務(wù)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)園智慧園區(qū)建設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖。

2.3新疆軟件園智慧園區(qū)

飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)所支撐的新疆軟件園智慧園區(qū)總體架構(gòu)如圖6所示。該智慧園區(qū)應(yīng)用運(yùn)行在第三方云計(jì)算平臺上，基于飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)的智慧園區(qū)應(yīng)用平臺為其提供底層服務(wù)，為應(yīng)用展示中心提供智慧園區(qū)應(yīng)用服務(wù)，為指揮調(diào)度中心提供實(shí)時數(shù)據(jù)接入服務(wù)。智慧園區(qū)應(yīng)用平臺通過標(biāo)準(zhǔn)接口與第三方云計(jì)算平臺無縫對接，為智慧園區(qū)提供訪客引導(dǎo)、智慧會議、班車調(diào)度、智能就餐、消防應(yīng)急、照明監(jiān)控、能源監(jiān)控、安防聯(lián)動及設(shè)備管理等在內(nèi)的18個扁平化前端子系統(tǒng)，還為園區(qū)信息化子系統(tǒng)及軟件公共服務(wù)平臺提供服務(wù)。

3結(jié)語

智慧園區(qū)是集園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施、特色產(chǎn)業(yè)、運(yùn)營管理等三個層面共同的智慧化。目前，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并接合云計(jì)算,來實(shí)現(xiàn)園區(qū)建筑智能化及基礎(chǔ)設(shè)施智慧化，進(jìn)而帶動園區(qū)特色產(chǎn)業(yè)的快速孵化、管理運(yùn)營的智慧高效。未來，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，基于飛鄰物聯(lián)智能系統(tǒng)的智慧園區(qū)的解決方案將會有不斷完善與創(chuàng)新。

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