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浏览字体: 访问: 次  发布人:上海上晋  时间:2012-06-29 11:13:38

基于物联网的楼宇自控

智能建筑的概念,在20世纪80年代诞生于美国。按照IBI(Intelligent Building Institute)机构的定义,智能建筑是通过优化四个基本元素:结构、系统、服务和管理来提供有效和舒适的环境。智能建筑帮助业主和用户达到在费用、舒适度、便利、安全等方面的目标。第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德(Hartford)市建成,我国于90年代才起步,但迅猛的发展势头令世人瞩目。智能建筑是信息时代的必然产物,其智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。
  智能建筑主要依赖于集成建筑系统和建筑设备,智能化系统的功能与系统集成度存在着密切的相关性。目前,无论是大厦内的控制系统,还是信息系统,都已是网络化的,集成应用系统的开发也不再面向过程,而是面向数据。随着信息系统以需求为中心及IOD(Information On Demand)概念的出现,智能大厦已从集成功能发展到集成系统和网络,从基于单机应用发展到基于网络的协同应用,特别是基于Internet/Intranet网络集成的应用。从信息交互上来看,已经从简单的状态信息组合和基于监控的处理,发展到基于内容的处理和融合,以及基于虚拟现实与多媒体技术的人机接口。
  因特网的迅速发展及在楼宇自动化系统上的应用,使得物业管理人员足不出户就可以对整个建筑完成监视、实时控制和适当的维护。目前,基于Internet/Intranet网络的Web技术可以在世界范围内提供信息的采集和综合、分析和处理、交互和共享。 通过因特网,世界上任一处的授权用户可以获得所请求的数据,即使在千里之外也可以监控整个楼宇自动化系统。本文提出了基于因特网的BAS系统的一个框架,使得能通过因特网对楼宇设备进行远程监控。
  1 因特网的数据库访问技术
  因特网技术与数据库技术相结合的Web数据库的应用,实现了信息从静态发布向动态发布的转变,而其中远程数据服务是核心。
  目前比较流行的Browse/Server模型是采用三层模式结构:表示层(Browser),提供可视界面,用户通过可视界面观察信息和数据,并向中间层发出服务请求;中间层(Web Server),实现正式的进程和逻辑规则,响应用户服务请求,是用户服务和数据服务层的逻辑桥梁;数据库服务层(DB Server),实现所有的典型数据处理活动,包括数据的获取、修改、更新及相关服务。    Browser端一般没有应用程序,借助于Java applet、ActiveX、JavaScript 、VBScript等技术可以处理一些简单的客户端处理逻辑,显示用户界面和Web Server端的运行结果。中间层负责接受远程或本地的数据查询请求,然后运行服务器脚本,借助于中间部件把数据请求通过数据库驱动程序发送到DB Server上以获取相关数据,再把结果数据转化成HTML及各种脚本传回客户的Browse。DB Server端负责管理数据库,处理数据更新及完成查询要求、运行存储过程,可以是集中式的也可以是分布式的。在三层结构中,数据计算与数据处理集中在中间层,即功能层。由于中间层的服务器的性能容易提升,所以在Internet下的三层结构可以满足用户的需求。
  浏览器对数据库的访问如图一所示,由用户向Web服务器发出请求,Web服务器端远程数据服务组件处理该请求并将该请求发向DBMS(数据库管理系统),它响应该请求并发回数据。客户方的软件在功能上最为简单,服务程序通过标准的HTML、JavaScript形成用户接口。Web服务器实现客户方与服务器之间的所有交互操作,组件被用于提高处理的效率,服务器利用CGI(公共网关接口 Common Gateway Interface)、ISAPI (Internet Server Application Program Interface)或JAVA语言来生成基于数据信息的HTML文件。
  为增强HTML语言实现的界面,还可通过ActiveX组件、JAVA组件。Browser不需要任何数据库驱动程序,但是需要下载这些组件,以使客户端的功能趋于完善。Web服务器可以通过不同的方式访问数据库,如CGI、ISAPI、IDC、ASP或JAVA。
  在Web中与数据库接口的技术有CGI、ISAPI、JDBC、ADO等几种流行的方式。在CGI上编程为请求客户机浏览器、网关程序、HTTP服务器提供了标准对话及处理机制。CGI程序通常是用源程序语言如Practical Extraction和PERL编写的。当在网络服务器上调用PERL源程序时,网络服务器把它当作独立的可执行文件。正因为如此,每一例CGI应用都会创建一个新的进程,而在服务器上创建新进程是一项非常昂贵的资源任务,会引起严重的资源流失和操作问题。另外,CGI应用不能通过应用分享信息,不能与其他的实例化CGI程序的其他记忆空间动态分享信息。 ISAPI的工作原理和CGI大体上是相同的,工作流程有一些不同。
  ISAPI 应用的DLL 不仅可以象CGI 程序一样被用户请求激活,还可以被系统预先激活来监视用户输入;对于被用户激活的DLL,在处理完一个用户请求后不会马上消失,而是继续驻留在内存中等待处理别的用户输入,直到过了一段时间后一直没有用户输入才停止。
  Java/JDBC技术是SUN公司设计的Java语言的数据库访问API。JDBC是第一个支持Java语言的标准的数据库API,它使得Java程序与数据库服务器的连接更加方便。在功能方面JDBC与ODBC相同,它给程序员提供了统一的数据库访问接口。用户通过浏览器从Web服务器上下载含有JavaApplet的HTML页面。如果HTML页面中的JavaApplet调用了JDBC,则浏览器运行的JavaApplet将直接与指定的数据库建立连接。JDBC是JAVA在Web环境下与数据库接口的代表性技术,可用来访问关系型数据库。
  ADO实际上是一种基于OLE DB标准的对象模型。在ADO中不再象DAO或RDO那样强调对象的继承,它不再需要通过继承去创建一个对象。相对于访问数据库的CGI程序而言,它是多线程的,在出现大量并发请求时,也同样可以保持服务器的运行效率,并且通过连接池(Connection Pool)技术以及对数据库连接资源的完全控制,提供与远程数据库的高效连接与访问,可以开发高效率、高可靠性的数据库应用程序。
  2 楼宇设备的远程监控
  基于因特网的楼宇设备远程监控结构如图二所示,这个结构是基于NT的平台上。对于市场上的BA系统,如江森和霍尼维尔等,他们系统内置有专用的数据库,并提供有接口,可以转化为标准的数据库,通过前面提到的方法,用户可以从远程通过调用数据库来了解整个BA系统的情况。如果他想获得BA系统的实时状况和实时控制BA系统,可以直接通过相应的CGI程序监控BA系统(当然他须要相应的权限,还有重要的设备如电梯等不能通过远程控制)。
  通过这样的结构,授权的用户可以在远程获得建筑设备每一相关数据,除了数据监测和报警功能之外,还有比如数据记录、趋向预测、基本维护等功能。现代的BAS系统包括数以千计的测控点,所以仅是关键数据才应该在远程使用者间传输。 进行远程监控的时候,必须充分考虑到信息安全性。目前的解决方法是:SSL(安全套接层)和HTTPS等。SSL协议是用来加密Web浏览器和Internet之间信息的。此协议允许客户/服务器应用程序之间的通信不被偷听、篡改和伪造。SSL是由Netscape Communications发展起来的,它基于由RSA数据安全发展起来的公开密钥技术。它被Internet Engineering Task Force评价为可互操作的、开放式安全标准,SSL加密整个通信通道。而HTTPS则分别加密每条消息。HTTPS允许用户在每条消息上产生数字签名(不只是认证协议作用期间的特定消息)。
  3 结语
  现代的楼宇自动化系统应基于Internet来实现信息交互、综合与共享,实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问,真正做到局域和远程信息的实时监控,数据资源的综合共享,以及全局事件快速的处理和一体化的科学管理。一旦将传统的BAS系统延伸到因特网上,建筑管理人员即便是在千里之外也可以完成他的职责。可以说因特网与智能建筑是分不开的,通过因特网,不仅可以完成监控职责,而且还有很多便利,比如楼宇设备厂家可以通过因特网持续了解自己设备的运转情况,当设备运行在非正常状态时,厂家可以立即采取措施避免事故发生,当然可以减少运行管理费用。可以说,基于因特网的BAS技术代表着楼宇自动化的发展方向。
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