GE Proficy產品在建筑智能化集成管理系統中的應用
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陳克非 曹建林
江蘇望遠機電工程顧問有限公司 南京協成樓宇系統工程有限公司
內容提要:
建筑智能化應用是GE Fanuc剛剛進入的嶄新領域。本文針對民用領域的建筑智能化集成管理，提出基于GE Proficy產品的解決方案框架。解決方案在滿足實現樓宇設備、系統自動化運行要求的基礎上，高度集成樓宇控制自動化體系、第三方集成系統體系、綜合性安全防范體系等內容，實現整個建筑的高度集成化管理應用。
解決方案在南通電視臺、南通大學附屬醫院等工程中得到了很好的應用；現場運行表明，該系統能夠實現立足于更高應用目標的：樓宇控制自動化、綜合性安全防范、高效的系統集成、豐富的擴展應用等，是目前建筑智能化領域領先的智能化系統。
關鍵字：樓宇自控（BA）、OPC、綜合安防、能源管理、樓宇集成管理系統（BMS）
典型項目名稱
南通大學附屬醫院 建筑智能化集成管理系統
1. 項目背景
南通大學附屬醫院（三甲）從2001年開始，連續新建了門急診大樓和影像大樓，并對2處大樓實施了基于Honeywell EBI平臺的樓宇自控系統。最新新建的綜合大樓面積6萬平方米，主體由2幢分別18層、20層的大樓構成，功能設計為全院的病房樓和管理中心；大樓安裝了中央空調、給排水、冷水機組、鍋爐、恒溫恒濕空調、凈化空調、變配電、電梯等大量的樓宇自控設備和系統，以及用于安全防范的視頻監控系統、防范報警系統、消防系統、一卡通系統等等。
如何使管理中心可以快速、有效地對這些相對獨立、內容復雜、數量龐大的多樣化設備、系統進行狀態監測，以及進行有關的手/自動控制，并且執行跨系統的聯動控制等問題成為大樓設計伊始就提出的應用要求。
Proficy iFIX產品是GE Fanuc提供的基于工業控制層面的組態軟件，其優異的穩定、安全等性能遠遠超出民用領域的主要樓控平臺軟件；同時，得益于其具有的ActiveX 容器、VisiconX 數據庫訪問、高級VBA、調度等等功能，其強大的開放性和高效的整合能力，提供了高性能、高效率的跨系統集成管理界面。
在各方專家經過多次的觀摩調研和討論分析后，最終采用基于GE Fanuc Proficy產品的建筑智能化設計方案，實施本工程的樓宇自控系統（BA）和樓宇集成管理系統（BMS）。
2. 解決方案與實施
2.1設計要點
＊對各弱電子系統進行集中統一的監測、控制：
集成管理平臺可以將分散的、相互獨立的弱電子系統，通過相同的軟件界面，統一監控各子系統的當前狀態及報警/故障狀態，實現在一個平臺下對各個樓宇不同弱電系統的集中監控功能。
＊實現跨系統的聯動調度，增強對突發事件的響應能力：
在集成管理平臺中，無論信息點和受控點是否在一個子系統內，都可以在按實際需要進行配置后，建立跨系統的聯動關系和計劃調度，大大提高了建筑物的自動化、智能化水平。
＊提供更高層次的設備管理、能源管理等綜合應用：
集成管理平臺需要在實現了弱電系統集成管理的基礎上，提供更多面向更高層次管理需求的綜合應用；如：報警通告系統、報警回溯系統、設備管理系統、能源管理系統等等。
＊開放的數據結構，最大范圍共享和利用信息資源：
集成管理平臺提供了高效的OLE_DB、ODBC、VBA等技術，突破了與其他企業管理系統（如HIS、ERP等）之間數據交換的壁壘；而系統中海量的設備運行數據和管理數據，可實現全網范圍信息共享和數據應用，以便優化管理策略。
2.2系統結構
本項目中，解決方案的主體內容包括：實施綜合大樓的樓宇自控系統、集成門急診大樓和影像大樓的Honeywell EBI樓宇自控系統、集成各類非標準第三方設備和系統、集成實施綜合性安全防范系統，以及提供包括能源管理、設備管理等功能的擴展應用。
建筑智能化系統結構設計圖
此方案中，借助于Proficy iFIX產品的技術特性，可以將樓宇自控系統和集成管理系統分層架設；也可以根據項目情況，在同一個平臺中同層實現；同時，設計有Proficy iFIX的冗余方案（本典型項目中即采用后種方式）。
2.3 功能實施
2.3.1樓宇自控系統的實現
樓宇自控系統主要將現場設備通過DDC、PLC，應用Proficy iFIX產品進行組態和靈活的界面設計，實現樓宇內各類設備的狀態監測和一系列控制等應用功能，并實現歷史運行數據的查詢與曲線分析。
樓宇姿控系統實現的功能主要包括：空調監控、冷熱源監控、樓層設備監控、閥門/水泵控制、醫用氣體監測、照明控制等。
樓宇自控系統界面示意圖
2.3.2第三方設備/系統的集成
第三方系統集成主要實現樓宇中各類非標準協議設備和獨立系統的集成接入，以實現對設備/系統的狀態監測和相關控制功能。
本項目中，運用GE Fanuc Proficy產品的OPC開發包，首先按照通訊協議與監控對象建立實時數據通訊，然后再封裝成標準的OPC Server程序，Proficy iFIX則通過其OPC PowerTool，建立與OPC Server的數據通訊，從而實現對各類對象的狀態監測與控制。
項目中的第三方系統主要包括：離心機組、風冷熱泵機組、鍋爐、低壓配電系統、電梯系統、精密空調系統、CCU/ICU系統、手術室系統、早期工程Honeywell EBI系統等。
2.3.3綜合安防系統的實現
綜合安防是整個建筑智能化集成管理的設計重點。首先，它在第三方系統集成的原理基礎上，集成實現各個安防分系統的設計功能；然后，在統一的環境平臺上，利用Proficy iFIX產品的高度集成的VBA功能和靈活的調度功能，實現跨系統的連鎖控制和報警聯動。
＊ 門禁控制系統：集成門禁系統的狀態監視、開啟控制、報警聯動等功能。
＊ 安防監控系統：集成視頻監控系統與矩陣系統的視頻調用、視頻控制、矩陣切換、報警聯動等功能。
＊ 消防監控系統：監測消防系統所有報警點的狀態，并執行報警聯動功能。
＊ 報警控制系統：監測防范報警系統工作/報警狀態，執行報警聯動功能。
＊ 報警聯動配置：利用Proficy iFIX產品的高度開放性，開發設計更為友好的、可視化配置工具，可供操作人員自由設定集成系統在任意報警事件下所應執行的聯動動作。
2.3.4設備管理與能源管理的設計
設備管理：主要實現對整個建筑中所有設備的資料存儲、設備檢定、維修處理、備件管理等一系列標準化設備管理流程。
＊設備基礎信息：集中管理設備基礎檔案、技術參數、資料文件等信息。
＊設備檢定管理：主要處理日常定期/不定期的設備檢查工作；包括：計劃管理、執行管理、事務提醒等功能。
＊設備維修管理：處理從制定維修計劃，到維修過程資料管理等一系列事務；包括：計劃管理、計劃審批、送修、維修驗收、資料管理、事務提醒等功能。
＊備件庫房管理：管理設備備件資料和庫存，并進行發放管理和月度盤存。
綜合安防系統、能源管理系統界面示意圖
能源管理：主要實現對整個系統中各類能耗、能源數據的采集、存儲和多樣化分析，并在一定層面上自動提供可執行的控制策略優化建議。
＊用電計量統計：對各節點的電量（智能儀表）進行采集，以及圖形化統計、對比。
＊能耗數據監測：采集、監測主控系統及各分支的能耗數據，并執行相關的統計和分析。
＊能效數據分析：計算主控系統及各分支的實際能效，進行對比分析；以及結合氣象條件進行策略優選。
＊綜合圖表分析：圖表可自定義分析對象，以滿足特定工作要求、實現更個性化的圖表功能。
2.3.5平臺擴展應用的設計
BMS的擴展應用立足于實現更高層面的管理、應用和分析等智能化需求，更具實際意義的特色應用；全面提升系統的應用效果和整體品質，更高層面地服務于建筑的管理者。主要設計功能包括以下內容：
＊設備巡檢監察組件：自動提取《智能巡檢系統》數據，檢查人員的日常巡檢情況，同時執行針對巡檢數據的統計和分析，并自動對巡檢人員的工作進行考核和評價。
＊報警短信通告系統：在發生報警事件時，自動生成報警短消息；并通過GSM網絡，即時向特定報警級別、特定通告對象發送報警短消息，并提供處理預案。
＊報警視頻管理系統：在發生報警事件時，自動切換報警點位置的視頻圖像，并進行獨立于監控系統之外的報警錄像控制和視頻存儲。
＊報警回溯應用組件：跟蹤、回溯集成系統對任意報警事件的每一步聯動調度動作及其動作結果，重現報警事件觸發的一系列系統聯動過程和視頻錄像，使管理者直觀了解事件發生的全過程。
3. 實施效果
南通大學附屬醫院建筑智能化集成管理系統自07年開始完善設計，08年4月進行該系統的現場全面實施。目前，該系統已經通過了多方組織的聯合驗收，并已正式啟用和服務于南通大學附屬醫院內各大樓的聯合智能化運行管理。
該系統的應用，首先通過可視化的、統一的圖形界面，生動形象地顯示所有子系統設備的運行狀態；使管理人員可以通過自己的桌面計算機，快捷地對集成的所有子系統進行實時監視、控制。
同時，第三方系統集成和綜合安防系統的實施，實現了對突發事件的信息處理能力和自動聯動調度能力；當發生報警事件時，通過集成管理系統，可以直觀形象地查看其設備位置和報警信息，回溯和定義事件的一系列聯動動作。
此外，通過設備管理、能源管理以及擴展應用的實施，落實了對建筑物內的設備進行有效管理；并在充分的能源數據對比分析的基礎上，對建筑物的經濟性運行提供解決方案。
總之，通過該系統的實施，極大提高了建筑物的智能化、集成化水平，提高了院內多部門的管理水平和工作效率，為建筑物提供了安全、舒適、節能、高效的環境。也證實了GE Fanuc Proficy產品在民用領域的獨特技術優勢，以及基于GE Fanuc Proficy產品的建筑智能化解決方案的可行性。
作者簡介：
陳克非，男，1944年生，1968年畢業于上海同濟大學機電系暖通專業。現為江蘇望遠機電工程顧問有限公司總工程師，研究領域為建筑能源、建筑設備自動化等，已發表學術論文9篇。
曹建林，男,1976年生,1998年于北京理工大學獲得自動控制理論與應用學士學位。現為南京協成樓宇系統工程有限公司軟件技術部經理。
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