通用接口模式在智能建筑管理系統(tǒng)中(IBMS)的應(yīng)用.doc

通用接口模式在智能建筑管理系統(tǒng)中（IBMS）的應(yīng)用 上海騰達智能系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品開發(fā)部 卑其春 摘要:本文介紹了在智能建筑管理系統(tǒng)中通用接口模式的設(shè)計與實現(xiàn)原理、及其特點 關(guān)鍵詞：弱電設(shè)備 智能建筑管理系統(tǒng)（IBMS） 通用接口模式 實現(xiàn)智能化建筑的核心技術(shù)方法是系統(tǒng)集成，而系統(tǒng)集成的本質(zhì)是實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的信息交換、對各子系統(tǒng)實行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。因而系統(tǒng)集成的關(guān)鍵問題是解決不同子系統(tǒng)、不同產(chǎn)品間接口和協(xié)議的“標準化”，以使它們之間能達到“互聯(lián)性”和“互操作性”。 各子系統(tǒng)之間的“互聯(lián)性”和“互操作性”問題，是一個多廠商、多協(xié)議、面向各種應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)，需要解決各類設(shè)備、子系統(tǒng)之間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應(yīng)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(tǒng)，是IBMS系統(tǒng)軟件設(shè)計和實現(xiàn)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(nèi)目前的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，絕大多數(shù)的弱電設(shè)備沒有提供OPC接口，也不會符合BACnet、Modbus等標準。所以，在現(xiàn)有條件下、在完成“互聯(lián)性”和“互操作性”的前提下，如何實現(xiàn)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(shè)備接口的特點 1.1 接口通訊協(xié)議的有限性 弱電設(shè)備的范圍很廣，包括保安、門禁、消防、空調(diào)、照明等很多設(shè)備，在樓宇中起著舉足輕重的作用。.對于不同的弱電設(shè)備有些廠家提供上位機，并且有自己的數(shù)據(jù)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(xié)議，如RS232、BACnet等。但總的來看，通訊接口協(xié)議超不出有限的幾種，例如：RS232， RS485， LonWorks，BACnet，Modbus，OPC，Sorket，API，ODBC，DDE等。1.2 接口通訊的格式(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))的多樣性 雖然不同弱電設(shè)備可能采取相同的通訊接口協(xié)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(shè)備都采用串口通訊協(xié)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(shè)備具有不同的通訊格式，或者相同功能的設(shè)備因為廠家的不同而采取不同的通訊格式，再加上行業(yè)的千差萬別，這樣產(chǎn)生的通訊格式將會無窮無盡，從而給所有系統(tǒng)集成商出了一道難題。2 IBMS中解決接口問題的傳統(tǒng)方法 不管做任何事情，在“量”非常少的情況下，是很難總結(jié)出通用的經(jīng)驗來的。 IBMS中解決接口問題的傳統(tǒng)方法就是拿到一個接口方案，立即想盡辦法開發(fā)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(shè)備進行專門的接口開發(fā)，隨著系統(tǒng)所支持的設(shè)備的增加，這個專門的采集程序的數(shù)量也會不斷的增加，這種方法對于未來不可預(yù)見的接口不具有兼容性，IBMS的接口開發(fā)將會永不間斷，而且開發(fā)的工作量將會穩(wěn)定的持續(xù)下去。 3 新的實現(xiàn)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(xié)議，提供一個通用的可視化的設(shè)置界面，只需通過一些簡單的設(shè)置，就能達到兼容新的屬于此協(xié)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(xié)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(xié)議的設(shè)備一般來說采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不一樣，產(chǎn)生了支持某種通訊協(xié)議，并不等于支持了所有采用這種通訊協(xié)議的弱電設(shè)備的問題。因此，IBMS的接口開發(fā)必須考慮接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，對于這個要求, IBMS一方面去支持通訊協(xié)議，另一方面在支持通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即通訊格式進行設(shè)置。 通訊格式設(shè)置的原則同樣以“接口的通用性”為目標。這樣，設(shè)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(shè)置過程是一個對數(shù)據(jù)進行分析、歸納，尋找不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的共同點的過程。為了使得設(shè)置過程通用，必須總結(jié)足夠多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從中提取出來共同的地方，然后完善設(shè)置過程，雖然數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置的前期完成的工作可能不會容納未來不可預(yù)期的設(shè)備（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），就是說可能不會順利兼容，然而隨著對數(shù)據(jù)進行分析、歸納的持續(xù)，這個“數(shù)據(jù)設(shè)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(xié)議都能兼容屬于此協(xié)議的廣泛的通訊格式。一個通訊協(xié)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(xié)議就越完善，而接口開發(fā)的工作量將會隨著所支持的通訊協(xié)議的逐步完善而逐步的減少。 3.2 實現(xiàn)了“協(xié)議設(shè)置模塊”與“子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制模塊”的分離 按傳統(tǒng)的解決接口問題的方法，“協(xié)議設(shè)置模塊”與“子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制模塊”是密不可分的，或者干脆是沒有“協(xié)議設(shè)置模塊”，因為協(xié)議設(shè)置已經(jīng)融入到了子系統(tǒng)中了。 實現(xiàn)“協(xié)議設(shè)置模塊”和“子系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(tǒng)。 協(xié)議轉(zhuǎn)換是設(shè)備層和應(yīng)用層的中間橋梁，所以“協(xié)議設(shè)置模塊”在設(shè)備和“子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制模塊”之間，起到了類似“中間件”的作用。因為“協(xié)議設(shè)置模塊”把所有復(fù)雜的與協(xié)議有關(guān)的邏輯模塊從“子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制模塊”中分離了出來，大大減輕了子系統(tǒng)的負擔(dān)，簡化了子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 * 便于實施和維護，縮短了開發(fā)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(xié)議設(shè)置模塊”進行簡單的設(shè)置，就可完成所有與弱電設(shè)備接口的工作，整個過程無需編程，開發(fā)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(xié)議庫的更新和升級 * 協(xié)議庫的更新 由于程序結(jié)構(gòu)是采用基于數(shù)據(jù)庫構(gòu)架的，協(xié)議庫的更新，不需改變程序的主體，只需簡單的拷貝Access數(shù)據(jù)庫就行了。其實，這也是一種設(shè)置協(xié)議的方式，這在傳統(tǒng)的接口問題處理方式中是不可思議的。 * 協(xié)議庫的升級 協(xié)議庫的升級是為了兼容更多的通訊協(xié)議和通訊格式。這雖然涉及到程序主體的變動，但它實現(xiàn)了對底層數(shù)據(jù)庫的兼容，也就是對系統(tǒng)中已經(jīng)存在的通訊協(xié)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(xié)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(xié)議設(shè)置模塊中，即可實現(xiàn)“即插即用”，以達到對此協(xié)議的支持。 在通用接口模式中實現(xiàn)可擴展API接口，是為了對傳統(tǒng)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(yīng)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(tǒng)有限公司自主開發(fā)的一個開放式的、廣泛兼容的建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)。在接口解決方面，采用統(tǒng)一的管理層面集成各種通訊協(xié)議，每種協(xié)議以獨立的結(jié)構(gòu)模塊掛接在接口層下，而接口層上面是界面設(shè)置（如下圖）。 這種解決方法對不同協(xié)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(jù)實際情況動態(tài)設(shè)置，而不需要更改軟件。接口層下面的結(jié)構(gòu)模塊則處理和轉(zhuǎn)換不同的協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。 4.2 協(xié)議設(shè)置實例 以下是上海二中院的空調(diào)通訊協(xié)議（部分）： 通訊協(xié)議：RS-232 協(xié)議 參數(shù)：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(shè)置，找出其特點和共性，以及和監(jiān)測點的對應(yīng)關(guān)系。 比如請求某設(shè)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(yīng)的返回報文。 在發(fā)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(shù)據(jù)包（通道）所對應(yīng)的監(jiān)測點。如果我