GE Proficy產(chǎn)品在建筑智能化集成管理系統(tǒng)中的應(yīng)用
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陳克非 曹建林
江蘇望遠(yuǎn)機(jī)電工程顧問有限公司 南京協(xié)成樓宇系統(tǒng)工程有限公司
內(nèi)容提要:
建筑智能化應(yīng)用是GE Fanuc剛剛進(jìn)入的嶄新領(lǐng)域。本文針對民用領(lǐng)域的建筑智能化集成管理，提出基于GE Proficy產(chǎn)品的解決方案框架。解決方案在滿足實現(xiàn)樓宇設(shè)備、系統(tǒng)自動化運行要求的基礎(chǔ)上，高度集成樓宇控制自動化體系、第三方集成系統(tǒng)體系、綜合性安全防范體系等內(nèi)容，實現(xiàn)整個建筑的高度集成化管理應(yīng)用。
解決方案在南通電視臺、南通大學(xué)附屬醫(yī)院等工程中得到了很好的應(yīng)用；現(xiàn)場運行表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)立足于更高應(yīng)用目標(biāo)的：樓宇控制自動化、綜合性安全防范、高效的系統(tǒng)集成、豐富的擴(kuò)展應(yīng)用等，是目前建筑智能化領(lǐng)域領(lǐng)先的智能化系統(tǒng)。
關(guān)鍵字：樓宇自控（BA）、OPC、綜合安防、能源管理、樓宇集成管理系統(tǒng)（BMS）
典型項目名稱
南通大學(xué)附屬醫(yī)院 建筑智能化集成管理系統(tǒng)
1. 項目背景
南通大學(xué)附屬醫(yī)院（三甲）從2001年開始，連續(xù)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(tǒng)。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(gòu)成，功能設(shè)計為全院的病房樓和管理中心；大樓安裝了中央空調(diào)、給排水、冷水機(jī)組、鍋爐、恒溫恒濕空調(diào)、凈化空調(diào)、變配電、電梯等大量的樓宇自控設(shè)備和系統(tǒng)，以及用于安全防范的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防范報警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)等等。
如何使管理中心可以快速、有效地對這些相對獨立、內(nèi)容復(fù)雜、數(shù)量龐大的多樣化設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，以及進(jìn)行有關(guān)的手/自動控制，并且執(zhí)行跨系統(tǒng)的聯(lián)動控制等問題成為大樓設(shè)計伊始就提出的應(yīng)用要求。
Proficy iFIX產(chǎn)品是GE Fanuc提供的基于工業(yè)控制層面的組態(tài)軟件，其優(yōu)異的穩(wěn)定、安全等性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出民用領(lǐng)域的主要樓控平臺軟件；同時，得益于其具有的ActiveX 容器、VisiconX 數(shù)據(jù)庫訪問、高級VBA、調(diào)度等等功能，其強(qiáng)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(tǒng)集成管理界面。
在各方專家經(jīng)過多次的觀摩調(diào)研和討論分析后，最終采用基于GE Fanuc Proficy產(chǎn)品的建筑智能化設(shè)計方案，實施本工程的樓宇自控系統(tǒng)（BA）和樓宇集成管理系統(tǒng)（BMS）。
2. 解決方案與實施
2.1設(shè)計要點
＊對各弱電子系統(tǒng)進(jìn)行集中統(tǒng)一的監(jiān)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(tǒng)，通過相同的軟件界面，統(tǒng)一監(jiān)控各子系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)及報警/故障狀態(tài)，實現(xiàn)在一個平臺下對各個樓宇不同弱電系統(tǒng)的集中監(jiān)控功能。
＊實現(xiàn)跨系統(tǒng)的聯(lián)動調(diào)度，增強(qiáng)對突發(fā)事件的響應(yīng)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(tǒng)內(nèi)，都可以在按實際需要進(jìn)行配置后，建立跨系統(tǒng)的聯(lián)動關(guān)系和計劃調(diào)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(shè)備管理、能源管理等綜合應(yīng)用：
集成管理平臺需要在實現(xiàn)了弱電系統(tǒng)集成管理的基礎(chǔ)上，提供更多面向更高層次管理需求的綜合應(yīng)用；如：報警通告系統(tǒng)、報警回溯系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等等。
＊開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，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(shù)，突破了與其他企業(yè)管理系統(tǒng)（如HIS、ERP等）之間數(shù)據(jù)交換的壁壘；而系統(tǒng)中海量的設(shè)備運行數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)全網(wǎng)范圍信息共享和數(shù)據(jù)應(yīng)用，以便優(yōu)化管理策略。
2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本項目中，解決方案的主體內(nèi)容包括：實施綜合大樓的樓宇自控系統(tǒng)、集成門急診大樓和影像大樓的Honeywell EBI樓宇自控系統(tǒng)、集成各類非標(biāo)準(zhǔn)第三方設(shè)備和系統(tǒng)、集成實施綜合性安全防范系統(tǒng)，以及提供包括能源管理、設(shè)備管理等功能的擴(kuò)展應(yīng)用。
建筑智能化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
此方案中，借助于Proficy iFIX產(chǎn)品的技術(shù)特性，可以將樓宇自控系統(tǒng)和集成管理系統(tǒng)分層架設(shè)；也可以根據(jù)項目情況，在同一個平臺中同層實現(xiàn)；同時，設(shè)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(tǒng)的實現(xiàn)
樓宇自控系統(tǒng)主要將現(xiàn)場設(shè)備通過DDC、PLC，應(yīng)用Proficy iFIX產(chǎn)品進(jìn)行組態(tài)和靈活的界面設(shè)計，實現(xiàn)樓宇內(nèi)各類設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和一系列控制等應(yīng)用功能，并實現(xiàn)歷史運行數(shù)據(jù)的查詢與曲線分析。
樓宇姿控系統(tǒng)實現(xiàn)的功能主要包括：空調(diào)監(jiān)控、冷熱源監(jiān)控、樓層設(shè)備監(jiān)控、閥門/水泵控制、醫(yī)用氣體監(jiān)測、照明控制等。
樓宇自控系統(tǒng)界面示意圖
2.3.2第三方設(shè)備/系統(tǒng)的集成
第三方系統(tǒng)集成主要實現(xiàn)樓宇中各類非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議設(shè)備和獨立系統(tǒng)的集成接入，以實現(xiàn)對設(shè)備/系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和相關(guān)控制功能。
本項目中，運用GE Fanuc Proficy產(chǎn)品的OPC開發(fā)包，首先按照通訊協(xié)議與監(jiān)控對象建立實時數(shù)據(jù)通訊，然后再封裝成標(biāo)準(zhǔn)的OPC Server程序，Proficy iFIX則通過其OPC PowerTool，建立與OPC Server的數(shù)據(jù)通訊，從而實現(xiàn)對各類對象的狀態(tài)監(jiān)測與控制。
項目中的第三方系統(tǒng)主要包括：離心機(jī)組、風(fēng)冷熱泵機(jī)組、鍋爐、低壓配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、精密空調(diào)系統(tǒng)、CCU/ICU系統(tǒng)、手術(shù)室系統(tǒng)、早期工程Honeywell EBI系統(tǒng)等。
2.3.3綜合安防系統(tǒng)的實現(xiàn)
綜合安防是整個建筑智能化集成管理的設(shè)計重點。首先，它在第三方系統(tǒng)集成的原理基礎(chǔ)上，集成實現(xiàn)各個安防分系統(tǒng)的設(shè)計功能；然后，在統(tǒng)一的環(huán)境平臺上，利用Proficy iFIX產(chǎn)品的高度集成的VBA功能和靈活的調(diào)度功能，實現(xiàn)跨系統(tǒng)的連鎖控制和報警聯(lián)動。
＊ 門禁控制系統(tǒng)：集成門禁系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視、開啟控制、報警聯(lián)動等功能。
＊ 安防監(jiān)控系統(tǒng)：集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)與矩陣系統(tǒng)的視頻調(diào)用、視頻控制、矩陣切換、報警聯(lián)動等功能。
＊ 消防監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)測消防系統(tǒng)所有報警點的狀態(tài)，并執(zhí)行報警聯(lián)動功能。
＊ 報警控制系統(tǒng)：監(jiān)測防范報警系統(tǒng)工作/報警狀態(tài)，執(zhí)行報警聯(lián)動功能。
＊ 報警聯(lián)動配置：利用Proficy iFIX產(chǎn)品的高度開放性，開發(fā)設(shè)計更為友好的、可視化配置工具，可供操作人員自由設(shè)定集成系統(tǒng)在任意報警事件下所應(yīng)執(zhí)行的聯(lián)動動作。
2.3.4設(shè)備管理與能源管理的設(shè)計
設(shè)備管理：主要實現(xiàn)對整個建筑中所有設(shè)備的資料存儲、設(shè)備檢定、維修處理、備件管理等一系列標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備管理流程。
＊設(shè)備基礎(chǔ)信息：集中管理設(shè)備基礎(chǔ)檔案、技術(shù)參數(shù)、資料文件等信息。
＊設(shè)備檢定管理：主要處理日常定期/不定期的設(shè)備檢查工作；包括：計劃管理、執(zhí)行管理、事務(wù)提醒等功能。
＊設(shè)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(wù)；包括：計劃管理、計劃審批、送修、維修驗收、資料管理、事務(wù)提醒等功能。
＊備件庫房管理：管理設(shè)備備件資料和庫存，并進(jìn)行發(fā)放管理和月度盤存。
綜合安防系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)界面示意圖
能源管理：主要實現(xiàn)對整個系統(tǒng)中各類能耗、能源數(shù)據(jù)的采集、存儲和多樣化分析，并在一定層面上自動提供可執(zhí)行的控制策略優(yōu)化建議。
＊用電計量統(tǒng)計：對各節(jié)點的電量（智能儀表）進(jìn)行采集，以及圖形化統(tǒng)計、對比。
＊能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測：采集、監(jiān)測主控系統(tǒng)及各分支的能耗數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相關(guān)的統(tǒng)計和分析。
＊能效數(shù)據(jù)分析：計算主控系統(tǒng)及各分支的實際能效，進(jìn)行對比分析；以及結(jié)合氣象條件進(jìn)行策略優(yōu)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(xiàn)更個性化的圖表功能。
2.3.5平臺擴(kuò)展應(yīng)用的設(shè)計
BMS的擴(kuò)展應(yīng)用立足于實現(xiàn)更高層面的管理、應(yīng)用和分析等智能化需求，更具實際意義的特色應(yīng)用；全面提升系統(tǒng)的應(yīng)用效果和整體品質(zhì)，更高層面地服務(wù)于建筑的管理者。主要設(shè)計功能包括以下內(nèi)容：
＊設(shè)備巡檢監(jiān)察組件：自動提取《智能巡檢系統(tǒng)》數(shù)據(jù)，檢查人員的日常巡檢情況，同時執(zhí)行針對巡檢數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，并自動對巡檢人員的工作進(jìn)行考核和評價。
＊報警短信通告系統(tǒng)：在發(fā)生報警事件時，自動生成報警短消息；并通過GSM網(wǎng)絡(luò)，即時向特定報警級別、特定通告對象發(fā)送報警短消息，并提供處理預(yù)案。
＊報警視頻管理系統(tǒng)：在發(fā)生報警事件時，自動切換報警點位置的視頻圖像，并進(jìn)行獨立于監(jiān)控系統(tǒng)之外的報警錄像控制和視頻存儲。
＊報警回溯應(yīng)用組件：跟蹤、回溯集成系統(tǒng)對任意報警事件的每一步聯(lián)動調(diào)度動作及其動作結(jié)果，重現(xiàn)報警事件觸發(fā)的一系列系統(tǒng)聯(lián)動過程和視頻錄像，使管理者直觀了解事件發(fā)生的全過程。
3. 實施效果
南通大學(xué)附屬醫(yī)院建筑智能化集成管理系統(tǒng)自07年開始完善設(shè)計，08年4月進(jìn)行該系統(tǒng)的現(xiàn)場全面實施。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)通過了多方組織的聯(lián)合驗收，并已正式啟用和服務(wù)于南通大學(xué)附屬醫(yī)院內(nèi)各大樓的聯(lián)合智能化運行管理。
該系統(tǒng)的應(yīng)用，首先通過可視化的、統(tǒng)一的圖形界面，生動形象地顯示所有子系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)；使管理人員可以通過自己的桌面計算機(jī)，快捷地對集成的所有子系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)視、控制。
同時，第三方系統(tǒng)集成和綜合安防系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)了對突發(fā)事件的信息處理能力和自動聯(lián)動調(diào)度能力；當(dāng)發(fā)生報警事件時，通過集成管理系統(tǒng)，可以直觀形象地查看其設(shè)備位置和報警信息，回溯和定義事件的一系列聯(lián)動動作。
此外，通過設(shè)備管理、能源管理以及擴(kuò)展應(yīng)用的實施，落實了對建筑物內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行有效管理；并在充分的能源數(shù)據(jù)對比分析的基礎(chǔ)上，對建筑物的經(jīng)濟(jì)性運行提供解決方案。
總之，通過該系統(tǒng)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(nèi)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(jié)能、高效的環(huán)境。也證實了GE Fanuc Proficy產(chǎn)品在民用領(lǐng)域的獨特技術(shù)優(yōu)勢，以及基于GE Fanuc Proficy產(chǎn)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(yè)于上海同濟(jì)大學(xué)機(jī)電系暖通專業(yè)。現(xiàn)為江蘇望遠(yuǎn)機(jī)電工程顧問有限公司總工程師，研究領(lǐng)域為建筑能源、建筑設(shè)備自動化等，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文9篇。
曹建林，男,1976年生,1998年于北京理工大學(xué)獲得自動控制理論與應(yīng)用學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)為南京協(xié)成樓宇系統(tǒng)工程有限公司軟件技術(shù)部經(jīng)理。
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