張 達(dá) / 李 洵 / 胡 芳

(松下電器研究開發(fā)(中國)有限公司，北京 100028)

1 iopeNet系統(tǒng)綜述

為使廣大智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員更好地了解和掌握iopeNet智能建筑管理系統(tǒng)，滿足智能化系統(tǒng)集成的要求，達(dá)到降低建筑能耗、提高管理效率、節(jié)約管理成本的目標(biāo)，同時(shí)，為了促進(jìn)iopeNet智能建筑管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，根據(jù)技術(shù)及產(chǎn)品的特點(diǎn)，本文總結(jié)了iopeNet智能建筑管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，供大家學(xué)習(xí)參考。

在開始系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明之前，先對iopeNet系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及iopeNet相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行簡單介紹，幫助大家更好地理解iopeNet系統(tǒng)。

1.1 iopeNet系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

iopeNet系統(tǒng)分為三層結(jié)構(gòu)：子系統(tǒng)層、iopeNet模塊群層和iopeNet云服務(wù)層。

(1) 子系統(tǒng)層：具有通信協(xié)議的智能樓宇子系統(tǒng)，圖1所示子系統(tǒng)僅供設(shè)計(jì)參考，實(shí)際接入子系統(tǒng)根據(jù)具體工程而定。

(2) iopeNet模塊群層：由一系列基于iopeNet技術(shù)的嵌入式設(shè)備(系統(tǒng)模塊)和可定制的iopenView用戶界面軟件構(gòu)成。

(3) iopeNet云服務(wù)層：基于Internet提供的智能建筑管理服務(wù)，為建筑運(yùn)行管理提供支持?？商峁┠茉垂芾怼⒃O(shè)備管理、業(yè)務(wù)管理三種應(yīng)用服務(wù)。

圖1 iopeNet系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 主要模塊說明

(1) 代理模塊：可以無縫連接云平臺(tái)和建筑物內(nèi)局域網(wǎng)的機(jī)器設(shè)備，支持建筑物內(nèi)的設(shè)備遠(yuǎn)程以及區(qū)域或城市級(jí)的大規(guī)模統(tǒng)一管理。

(2) 數(shù)據(jù)綜合管理模塊：作為本地?cái)?shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲(chǔ)建筑物內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，收集能耗使用數(shù)據(jù)。

(3) 計(jì)量模塊：通過MEWTOCOL、 Modbus通信協(xié)議，對松下制多回路能耗監(jiān)測器、環(huán)保型功率表及中國本地廠商的計(jì)量儀表進(jìn)行量數(shù)據(jù)的收集、保存、管理等。

(4) BACnet網(wǎng)關(guān)模塊：可以監(jiān)視、控制和管理BACnet設(shè)備，連接原有BACnet網(wǎng)絡(luò)，可以進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展和聯(lián)動(dòng)。

(5) I/O接口模塊：將松下的PLC(可編程邏輯控制器)與整個(gè)系統(tǒng)連接，利用PLC具有的數(shù)字輸入輸出和模擬輸入輸出等功能以及多種接口形式，監(jiān)視控制建筑物內(nèi)的各類設(shè)備。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

在對iopeNet系統(tǒng)做了說明之后，下面對iopeNet系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。iopeNet系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)工程項(xiàng)目中的核心環(huán)節(jié)，如何最大程度發(fā)揮iopeNet智能建筑管理系統(tǒng)作用并且能夠高效地進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)施都要靠優(yōu)秀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來完成。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程主要分為四步：

第一步：子系統(tǒng)參數(shù)整理；

第二步：系統(tǒng)模塊選型；

第三步：系統(tǒng)模塊數(shù)量配比；

第四步：繪制系統(tǒng)圖。

1)第一步：子系統(tǒng)參數(shù)整理

在實(shí)際項(xiàng)目中，對需要接入iopeNet智能建筑管理系統(tǒng)的建筑內(nèi)子系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)及分析，主要包括子系統(tǒng)的電氣接口類型(RS232、RS485、Ethernet等)、基于該接口的應(yīng)用層協(xié)議(Modbus、BACnet等)、該子系統(tǒng)所包含的設(shè)備數(shù)量(電表、DDC等設(shè)備)以及點(diǎn)數(shù)。完成上述內(nèi)容的技術(shù)參數(shù)整理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作也便完成。

2)第二步：系統(tǒng)模塊選型

根據(jù)建筑內(nèi)智能化系統(tǒng)的類別不同，以及各個(gè)子系統(tǒng)接口協(xié)議參數(shù)的不同，(參考表1)選取對應(yīng)模塊進(jìn)行對接，即可完成模塊選型設(shè)計(jì)。

計(jì)量系統(tǒng)中諸如用電表、水表、能量表，一般都采用采用基于Modbus協(xié)議的RS485總線，則選取計(jì)量模塊進(jìn)行對接。

BA系統(tǒng)的控制多為可開放BACnet/IP協(xié)議的DDC控制器實(shí)現(xiàn)，故選取BACnet網(wǎng)關(guān)模塊對接，實(shí)現(xiàn)BACnet協(xié)議與iopeNet協(xié)議的雙向轉(zhuǎn)換。

在實(shí)際項(xiàng)目中，不少子系統(tǒng)廠家會(huì)采用自定義協(xié)議規(guī)范，針對此情況，則需要選取I/O模塊進(jìn)行對接。需要注明，在此情況下子系統(tǒng)要具有例如RS232、RS485、Ethernet、干接點(diǎn)等類型的電氣接口，且接入時(shí)在I/O模塊與子系統(tǒng)之間配置一臺(tái)PLC(可編程邏輯控制器)用于協(xié)議轉(zhuǎn)換。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)等此類多媒體相關(guān)的系統(tǒng)，一般采用iopenView(系統(tǒng)操作界面)直接對接，可能需要廠家提供解碼軟件配合使用。

如果子系統(tǒng)提供OPC協(xié)議，或ODBC(開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián))接口，則也可以通過iopenView對接，需要注意的是，對接的前提條件是OPC或ODBC服務(wù)器配置完成。

根據(jù)用戶需求，若要支持云服務(wù)功能，那么就要選擇代理模塊和數(shù)據(jù)綜合管理模塊共同實(shí)現(xiàn)此功能。

3)第三步：系統(tǒng)模塊數(shù)量配比

模塊選型完成后，還要根據(jù)項(xiàng)目中每一個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)的控制器數(shù)量、點(diǎn)數(shù)來配比模塊數(shù)量。如某個(gè)子系統(tǒng)的控制器數(shù)量或點(diǎn)數(shù)有一項(xiàng)超過模塊的最大連接數(shù)，都必須配比一個(gè)新的模塊來均衡負(fù)載。通過iopeNet系統(tǒng)模塊數(shù)量配比表(參考表2)來對項(xiàng)目中模塊的數(shù)量進(jìn)行配比。這里要說明一下數(shù)據(jù)綜合管理模塊對于點(diǎn)數(shù)的限制，是指存儲(chǔ)在該模塊，并上傳至云服務(wù)器的點(diǎn)數(shù)，如果不需要上傳，則系統(tǒng)不受此點(diǎn)數(shù)限制。

表1 iopeNet系統(tǒng)模塊選型表

表2 iopeNet系統(tǒng)模塊數(shù)量配比表

4)第四步：繪制系統(tǒng)圖

在模塊選型、模塊數(shù)量配比之后，整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入最后一個(gè)環(huán)節(jié)，綜合前幾步設(shè)計(jì)結(jié)果，按照三層結(jié)構(gòu)形式，繪制系統(tǒng)圖。系統(tǒng)圖內(nèi)容包括子系統(tǒng)類型及接口協(xié)議、對接模塊種類及數(shù)量、iopenView及云服務(wù)等。此圖為整個(gè)設(shè)計(jì)的核心產(chǎn)物，項(xiàng)目在后期工程階段都需要以此圖為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)施。圖2是iopeNet智能建筑管理系統(tǒng)例圖，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行參考。

圖2 iopeNet系統(tǒng)設(shè)計(jì)例圖

例圖說明：建筑內(nèi)計(jì)量系統(tǒng)中的電表、水表、氣表、能量表具有ModbusRTU協(xié)議接口，通過RS485總線與計(jì)量模塊連接。通過DDC控制的空調(diào)機(jī)組、給排水系統(tǒng)、冷熱源系統(tǒng)具有BACnet/IP協(xié)議接口，通過以太網(wǎng)總線與BACnet網(wǎng)關(guān)模塊連接。視頻矩陣系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)具有該廠家自定義的通信協(xié)議，通過PLC與子系統(tǒng)具有的例如RS232、RS485或以太網(wǎng)接口對接，經(jīng)過一定的PLC編程進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，PLC再與I/O模塊連接，即可完成接入。上述幾個(gè)系統(tǒng)均是通過iopeNet模塊進(jìn)行對接的，還有一些系統(tǒng)不需要模塊可以直接通過iopenView對接，如具有OPC協(xié)議、ODBC協(xié)議的系統(tǒng)，在子系統(tǒng)主機(jī)與iopenView完成服務(wù)器與客戶端的配制即可接入。同樣采用流媒體技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在iopenView上安裝對應(yīng)的解碼插件解碼錄像機(jī)傳送來的視頻流，這樣便也完成了接入。子系統(tǒng)接入設(shè)計(jì)完成后，上位機(jī)需要iopenView對各個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。如果用戶需要云服務(wù)，那么需要代理模塊與數(shù)據(jù)綜合管理模塊完成建立本地與云端通道以及本地實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)緩存的功能。

3 深化設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，要以系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖為基礎(chǔ)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)施之間的橋梁，主要是對設(shè)備進(jìn)場后的安裝布線設(shè)計(jì)。為了簡化現(xiàn)場施工，需要預(yù)先將系統(tǒng)模塊及設(shè)備按照種類、數(shù)量以及現(xiàn)場需求分類安裝到配電盤上(見圖3)，并完成盤內(nèi)部接線工作?，F(xiàn)場只要根據(jù)配電盤上端子的接線說明完成與強(qiáng)弱電的對接即可完成施工工作。

圖3 配電盤示意圖

除了系統(tǒng)設(shè)備之間的連接，配電盤所處位置以及與子系統(tǒng)之間的布線也要提前進(jìn)行設(shè)計(jì)。假設(shè)iopeNet系統(tǒng)設(shè)備位于建筑中控室內(nèi)，比如計(jì)量系統(tǒng)需要將計(jì)量表用RS485總線手拉手連接后接到設(shè)備盤的總線端子上。DCC類設(shè)備通過網(wǎng)線匯總到交換機(jī)，同時(shí)也將系統(tǒng)模塊與此交換機(jī)相連接。也有可能子系統(tǒng)的主控器就位于中控室內(nèi)，那么可以直接通過各類形式總線將子系統(tǒng)控制器與系統(tǒng)設(shè)備相連接，即可完成子系統(tǒng)的布線連接工作。

4 注意事項(xiàng)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，為了保證項(xiàng)目順利實(shí)施，需要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

(1) 設(shè)計(jì)人員在對子系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，最好選取文章之前提到的較為通用的接口協(xié)議，這樣在工程實(shí)施過程中能夠提高對接效率。

(2) 在項(xiàng)目招投標(biāo)時(shí)，需要對接入iopeNet智能建筑管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)要求明確開放通信接口，并要求提供相應(yīng)的技術(shù)支持工作，以提高項(xiàng)目實(shí)施過程中的可靠性。

(3) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還要根據(jù)實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮，比如模塊的選型與數(shù)量要根據(jù)實(shí)際子系統(tǒng)設(shè)備分布及布線要求進(jìn)行參考。

5 結(jié)束語

iopeNet系統(tǒng)在通信協(xié)議、系統(tǒng)平臺(tái)接入、應(yīng)用服務(wù)等多方面保持開放性，伴隨著iopeNet的逐步發(fā)展壯大，我們相信iopeNet在中國智能建筑行業(yè)必將大有可為。