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通用接口模式在智能建筑管理系統中(IBMS)的應用.doc

'通用接口模式在智能建筑管理系統中(IBMS)的應用.doc'
?通用接口模式在智能建筑管理系統中(IBMS)的應用                 上海騰達智能系統有限公司產品開發部 卑其春    摘 要:本文介紹了在智能建筑管理系統中通用接口模式的設計與實現原理、及其特點   關鍵詞:弱電設備 智能建筑管理系統(IBMS) 通用接口模式    實現智能化建筑的核心技術方法是系統集成,而系統集成的本質是實現各個子系統之間的信息交換、對各子系統實行統一的監控和管理。因而系統集成的關鍵問題是解決不同子系統、不同產品間接口和協議的“標準化”,以使它們之間能達到“互聯性”和“互操作性”。    各子系統之間的“互聯性”和“互操作性”問題,是一個多廠商、多協議、面向各種應用的體系結構,需要解決各類設備、子系統之間的接口、協議、系統平臺、應用軟件等各類面向集成的問題。能否方便、靈活地接入各子系統,是IBMS系統軟件設計和實現時的一個重要問題。雖然理論上可以通過采用OPC接口或BACnet、Modbus等標準來解決,但從國內目前的應用現狀來看,絕大多數的弱電設備沒有提供OPC接口,也不會符合BACnet、Modbus等標準。所以,在現有條件下、在完成“互聯性”和“互操作性”的前提下,如何實現最大程度的“開放性”和“通用性”,也是一個亟待解決的難題。1 弱電設備接口的特點   1.1 接口通訊協議的有限性    弱電設備的范圍很廣,包括保安、門禁、消防、空調、照明等很多設備,在樓宇中起著舉足輕重的作用。.對于不同的弱電設備有些廠家提供上位機,并且有自己的數據采集軟件,可以提供比較簡單的通訊接口類型,如API、ODBC等。而另外一些廠家不提供上位機,只提供私有的或標準的通訊協議,如RS232、BACnet等。但總的來看,通訊接口協議超不出有限的幾種,例如:RS232, RS485, LonWorks,BACnet,Modbus,OPC,Sorket,API,ODBC,DDE等?! ?.2 接口通訊的格式(數據結構)的多樣性    雖然不同弱電設備可能采取相同的通訊接口協議,然而他們的通訊格式一般來說都是不一樣的。比如,兩個弱電設備都采用串口通訊協議(RS232),但它們的通訊格式一般都不會相同,除非是同一個廠家。像這種不同功能的設備具有不同的通訊格式,或者相同功能的設備因為廠家的不同而采取不同的通訊格式,再加上行業的千差萬別,這樣產生的通訊格式將會無窮無盡,從而給所有系統集成商出了一道難題。2 IBMS中解決接口問題的傳統方法   不管做任何事情,在“量”非常少的情況下,是很難總結出通用的經驗來的。 IBMS中解決接口問題的傳統方法就是拿到一個接口方案,立即想盡辦法開發出一個解決此方案的通訊程序,以保證工程的準時交接。然而這種方法的缺點就是必須針對每個設備進行專門的接口開發,隨著系統所支持的設備的增加,這個專門的采集程序的數量也會不斷的增加,這種方法對于未來不可預見的接口不具有兼容性,IBMS的接口開發將會永不間斷,而且開發的工作量將會穩定的持續下去。 3 新的實現方式——通用接口模式   所謂通用接口模式,就是指針對每種通訊協議,提供一個通用的可視化的設置界面,只需通過一些簡單的設置,就能達到兼容新的屬于此協議的通訊格式(通訊報文),整個過程無需編程,操作簡單。 采用通用接口模式,至少可以帶來如下幾點好處:    3.1 兼容了同一協議的所有通訊格式    由于接口通訊格式的多樣性,即采用同樣接口通訊協議的設備一般來說采用的數據結構并不一樣,產生了支持某種通訊協議,并不等于支持了所有采用這種通訊協議的弱電設備的問題。因此,IBMS的接口開發必須考慮接口數據結構的不同,對于這個要求, IBMS一方面去支持通訊協議,另一方面在支持通訊協議的基礎上,對數據結構即通訊格式進行設置。    通訊格式設置的原則同樣以“接口的通用性”為目標。這樣,設置過程必須盡量考慮其通用性,而且要簡單、易用、直觀。所以通訊格式的設置過程是一個對數據進行分析、歸納,尋找不同數據結構中的共同點的過程。為了使得設置過程通用,必須總結足夠多的數據結構,從中提取出來共同的地方,然后完善設置過程,雖然數據結構設置的前期完成的工作可能不會容納未來不可預期的設備(數據結構),就是說可能不會順利兼容,然而隨著對數據進行分析、歸納的持續,這個“數據設置”的不兼容性必然是越來越小的,這是一個收斂的過程。    通用接口模式最終使得每個通訊協議都能兼容屬于此協議的廣泛的通訊格式。一個通訊協議所支持的通訊格式越多,在某種程度上,也可以說這個通訊協議就越完善,而接口開發的工作量將會隨著所支持的通訊協議的逐步完善而逐步的減少?! ?3.2 實現了“協議設置模塊”與“子系統數據采集和控制模塊”的分離    按傳統的解決接口問題的方法,“協議設置模塊”與“子系統數據采集和控制模塊”是密不可分的,或者干脆是沒有“協議設置模塊”,因為協議設置已經融入到了子系統中了。    實現“協議設置模塊”和“子系統數據采集和控制模塊”的分離,有以下幾點好處:   * 類似“中間件”作用,簡化了子系統。    協議轉換是設備層和應用層的中間橋梁,所以“協議設置模塊”在設備和“子系統數據采集和控制模塊”之間,起到了類似“中間件”的作用。因為“協議設置模塊”把所有復雜的與協議有關的邏輯模塊從“子系統數據采集和控制模塊”中分離了出來,大大減輕了子系統的負擔,簡化了子系統的結構。    * 便于實施和維護,縮短了開發周期。 采用通用接口模式的IBMS在工程項目實施時,只需按照廠家提供的通訊格式,對“協議設置模塊”進行簡單的設置,就可完成所有與弱電設備接口的工作,整個過程無需編程,開發周期降到原來的1/10,甚至完全可以交給用戶來完成。   3.3 便于協議庫的更新和升級    * 協議庫的更新    由于程序結構是采用基于數據庫構架的,協議庫的更新,不需改變程序的主體,只需簡單的拷貝Access數據庫就行了。其實,這也是一種設置協議的方式,這在傳統的接口問題處理方式中是不可思議的。    * 協議庫的升級   協議庫的升級是為了兼容更多的通訊協議和通訊格式。這雖然涉及到程序主體的變動,但它實現了對底層數據庫的兼容,也就是對系統中已經存在的通訊協議和通訊格式的兼容?!?3.4 提供對可擴展API接口的支持    所謂可擴展API接口,就是把一個為某種協議專用的模塊做成一個DLL,只提供有限的對外API接口。一旦把這個DLL掛接到協議設置模塊中,即可實現“即插即用”,以達到對此協議的支持。    在通用接口模式中實現可擴展API接口,是為了對傳統接口模式的兼容,也可以作為通用接口模式的一種補充?! ?4 通用接口模式在騰達IBMS2002中的應用      4.1 騰達IBMS2002的接口框架    騰達智控IBMS2002是由上海騰達智能系統有限公司自主開發的一個開放式的、廣泛兼容的建筑設備監控管理系統。在接口解決方面,采用統一的管理層面集成各種通訊協議,每種協議以獨立的結構模塊掛接在接口層下,而接口層上面是界面設置(如下圖)。    這種解決方法對不同協議的處理是完全相同的,因此具有通用性和可擴展性,并且在項目實施階段可靈活地根據實際情況動態設置,而不需要更改軟件。接口層下面的結構模塊則處理和轉換不同的協議和數據格式?! ?4.2 協議設置實例   以下是上海二中院的空調通訊協議(部分):    通訊協議:RS-232 協議   參數:9600,8,n,1   通訊格式: 0 1 2 3...nn nn-1 nn ID CMD LEN DATA-bytes CS-LB CS-HB    剩下的工作就是對所有的報文(通訊格式)進行設置,找出其特點和共性,以及和監測點的對應關系。    比如請求某設備的報文格式如下: 01 01 02 FC FF    它的返回報文是: 01 01 89 data ...... data E7 A5   顯然,這兩條報文有很明顯的共同點,那就是報文頭“01,01”,我們先不管“01,01”的含義(其它保文可能會是“01,02”或“02,03”),但通過它可以找到對應的返回報文。    在發請求報文時,對它正常返回報文的信息,我們已了解得一清二楚,包括報文長度、報文格式和數據包(通道)所對應的監測點。如果我們用數據庫的形式,把某個字節的數據與相應的監測點對應起來,不就完成了數據的自動接受了么?! ?由此可以看出,基于通用接口模式的“通訊協議設置”,主要就是把通道的點和監測點對應起來,當然為了保證收到報文的正確性,還需加上一些必要的校驗設置。5 結論   采用通用接口模式的建筑智能管理系統具有開放性、通用性、可維護性和直觀易用等多種特點,具有廣闊的應用前景。
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