機(jī)場航站樓智能建筑設(shè)備集成監(jiān)控管理系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的針對現(xiàn)代化機(jī)場智能建筑設(shè)備的運(yùn)維軟件管理和應(yīng)用平臺(tái)。通過標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)協(xié)議和接口實(shí)現(xiàn)對北京新機(jī)場各個(gè)建筑設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)進(jìn)行集成，利用專用建筑設(shè)備網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，最終滿足機(jī)場航站樓運(yùn)營管理的需求。
 

　　1 北京新機(jī)場航站樓IBMS系統(tǒng)概述

　　北京新機(jī)場航站樓IBMS系統(tǒng)是一個(gè)全新應(yīng)用集成系統(tǒng)，是一個(gè)綜合性的針對現(xiàn)代化機(jī)場智能建筑設(shè)備的運(yùn)維軟件管理和應(yīng)用平臺(tái)。系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

 

 

　　1.1 IBMS系統(tǒng)架構(gòu)

　　航站樓構(gòu)建了一個(gè)三層交換的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為機(jī)場航站樓內(nèi)的暖通空調(diào)設(shè)備及給排水設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)及電梯扶梯步道監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)通信平臺(tái)，構(gòu)建一個(gè)綜合布線系統(tǒng)為上述幾個(gè)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層面提供物理鏈路。

　　IBMS系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊在建筑設(shè)備網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上完成，系統(tǒng)硬件連接網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖２所示(其中，BEMS指建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)，ICMS指智能照明監(jiān)控管理系統(tǒng)，PCMS指電力監(jiān)控管理系統(tǒng)，EEMS指電梯、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行步道監(jiān)控管理系統(tǒng)，AODB/AMDB指機(jī)場運(yùn)行數(shù)據(jù)庫)。

 

 

　　1.2系統(tǒng)集成方式

　　IBMS系統(tǒng)分為內(nèi)部與外部兩種系統(tǒng)集成方式。

　　（1）內(nèi)部集成方式

　　內(nèi)部集成主要是內(nèi)部各底層設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸集成，是底層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。目前底層軟件的集成主要有OPC和協(xié)議集成兩種方式，OPC標(biāo)準(zhǔn)以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，它的制定是通過提供一套標(biāo)準(zhǔn)的OLE/COM接口完成的。

　　目前OPC標(biāo)準(zhǔn)在建筑智能化領(lǐng)域被廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，主要是OPC接口既適用于通過網(wǎng)絡(luò)把最下層的控制設(shè)備的原始數(shù)據(jù)提供給作為數(shù)據(jù)使用者(OPC應(yīng)用程序)的HMI(硬件監(jiān)督接口)/SCADA(監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集)、批處理等自動(dòng)化程序及更上層的歷史數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用程序，也適用于應(yīng)用程序和物理設(shè)備的直接連接，協(xié)議集成就是利用底層軟件支持的Modbus、BACnetIP、BacnetMS/TP、LONWorks等協(xié)議進(jìn)行集成。

　　此種集成方式要求子系統(tǒng)軟件開放接口，通過API接口將集成系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)按照一定的協(xié)議(BACNET、MODBUS、KNX等)形式存儲(chǔ)于特定位置，集成系統(tǒng)通過API接口直接讀取協(xié)議數(shù)據(jù)，此種方式對于集成軟件的協(xié)議池含量要求較高。

　　相對于OPC的集成方式，直接協(xié)議集成需要開放子系統(tǒng)軟件接口，對于子系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成一定的影響。對于多系統(tǒng)多承包商的工程而言，開放子系統(tǒng)接口務(wù)必會(huì)造成故障時(shí)的責(zé)任劃分困難，一旦子系統(tǒng)故障，無法判斷是由于集成軟件數(shù)據(jù)的讀取造成的還是由于系統(tǒng)自身原因造成的，同時(shí)對集成軟件的要求較高，但協(xié)議集成使得數(shù)據(jù)讀取和命令發(fā)布更加迅速而且直接。

　　綜合而言，OPC由于其對界面劃分的明確性、開發(fā)的簡單性，目前在建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的集成上有優(yōu)勢且對子系統(tǒng)中任何方式的數(shù)據(jù)傳輸都可接受讀取，但支持的協(xié)議越多也意味著軟件容量變大。

　　北京新機(jī)場航站樓IBMS系統(tǒng)的內(nèi)部集成采用的OPC方式。具體而言，與暖通及給排水設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)、電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成方式為OPC-DA與電梯/扶梯/步道監(jiān)控管理系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成方式為OPC-UA；相對OPC-DA來說，OPC-UA是OPC家族的新成員，不但性能更好、穩(wěn)定性更好，而且不依賴DCOM、不依賴Windows，所以使用更簡單、開發(fā)方式更靈活，但是各子監(jiān)控系統(tǒng)未必會(huì)及時(shí)跟進(jìn)，所以O(shè)PC-DA目前依然是主流。

　　(２)外部集成方式

　　外部集成是頂層的軟件集成，IBMS系統(tǒng)將自身數(shù)據(jù)上傳至上層軟件平臺(tái)，獲取航站樓的基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)作為自身設(shè)備運(yùn)行控制的條件，外部集成就是IBMS與第三方應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊集成。

　　北京新機(jī)場信息系統(tǒng)非常龐大，基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用數(shù)量也十分龐大，便于數(shù)據(jù)通訊，整定上層網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃各應(yīng)用軟件架構(gòu)采用ESB企業(yè)服務(wù)總線。作為底層的IBMS系統(tǒng)軟件采用先進(jìn)的ESB企業(yè)總線技術(shù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)，以滿足與機(jī)場信息系統(tǒng)的對接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。當(dāng)然也有其他集成方式，如RestfulAPI、Socket、RMI。

　　選擇何種集成方式需要根據(jù)具體的集成場景來定，如果平臺(tái)需要集成多方應(yīng)用平臺(tái)，并且各個(gè)應(yīng)用平臺(tái)數(shù)據(jù)通訊協(xié)議不一致時(shí)，需將差異化的協(xié)議統(tǒng)一集成進(jìn)來時(shí)會(huì)選擇ESB這種集成方式。

　　1.3 BIM應(yīng)用

　　目前大部分BIM技術(shù)基于Revit進(jìn)行，Revit內(nèi)部數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)出為ODBC數(shù)據(jù)庫。

　　新機(jī)場航站樓IBMS系統(tǒng)要求直接讀取BIM模型的ODBC數(shù)據(jù)庫中相關(guān)建筑基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為四大運(yùn)行平臺(tái)使用，同時(shí)將電力、照明等相關(guān)數(shù)據(jù)在BIM模型中展現(xiàn)，使得運(yùn)維更加直觀化。新機(jī)場IBMS系統(tǒng)與BIMRevit數(shù)據(jù)庫保持實(shí)時(shí)更新狀態(tài)。

　　為精確導(dǎo)入BIM數(shù)據(jù)模型建立IBMS系統(tǒng)軟件平臺(tái)UI界面，自動(dòng)識別模型類別，可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行相應(yīng)的修改。平臺(tái)軟件已經(jīng)深度優(yōu)化，場景合理分隔，輕量化BIM模型，減少軟件對資源的占用，降低對服務(wù)器的要求。

　　1.4 四大集成平臺(tái)功能

　　機(jī)場航站樓IBMS集成系統(tǒng)構(gòu)建了四個(gè)具有擴(kuò)展功能的應(yīng)用軟件模塊，可以根據(jù)后期需求擴(kuò)展其他應(yīng)用模塊。

　?。?）能效管控軟件平臺(tái)

　　能效管控軟件平臺(tái)支持ESB企業(yè)總線技術(shù)、B/S架構(gòu)，建立實(shí)時(shí)、在線的能耗計(jì)量監(jiān)測系統(tǒng)；提供能耗統(tǒng)計(jì)分析和日常運(yùn)行監(jiān)控功能應(yīng)用；建立企業(yè)能效評估指標(biāo)體系，實(shí)施精細(xì)化的科學(xué)量化管理；尋找能耗漏洞，幫助用戶制定節(jié)能整改措施，提高能源使用效率；與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理控制。

　　其功能主要有以下內(nèi)容：

　?。?具有能耗數(shù)據(jù)采集、能耗分項(xiàng)計(jì)量、能耗區(qū)域管理、能耗設(shè)備控制管理、能效分析評估、系統(tǒng)優(yōu)化策略、能效信息發(fā)布和遠(yuǎn)程能源專家支持等功能。

　　２)系統(tǒng)平臺(tái)采用圖形界面，以系統(tǒng)總圖、趨勢曲線圖、棒圖等圖形將能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的體現(xiàn)，通過歷史數(shù)據(jù)庫可方便的進(jìn)行分類查詢，并可定制用戶需求報(bào)表，可以在BIM數(shù)據(jù)模型中顯示，并可以配置不同的臨界和報(bào)警值，實(shí)現(xiàn)顏色和浮現(xiàn)窗的顯示。

　?。?能耗分項(xiàng)計(jì)量可實(shí)現(xiàn)對水、電、燃?xì)狻⒗淞?、熱量和新能源等的分類和分?xiàng)計(jì)量，具有標(biāo)準(zhǔn)的成本換算公式和顯示、總量計(jì)算和可配置區(qū)域總量匯總計(jì)算功能。

　?。?系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要將航站樓劃分為不同的管理區(qū)域，在能耗數(shù)據(jù)采集和分項(xiàng)計(jì)量的基礎(chǔ)上，對不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)管理控制、能效考核、能效排名、區(qū)域用能趨勢分析等功能。

　?。?機(jī)場能耗指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，包括單位面積能耗、單位旅客能耗、單位架次能耗、單位產(chǎn)值能耗、單位旅客能源費(fèi)用、單位能源費(fèi)用產(chǎn)值等。

　?。?能耗關(guān)聯(lián)度分析，對于機(jī)場客流量、溫度、航班起降架次、夜航結(jié)束時(shí)間等機(jī)場能源消耗因素進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，找出能源消耗的關(guān)聯(lián)度，便于機(jī)場運(yùn)維人員制定合理的運(yùn)維策略，滿足機(jī)場能源系統(tǒng)化、精細(xì)化管理的需求。

　?。?系統(tǒng)可對任意區(qū)域進(jìn)行能源消耗對比，可對所有監(jiān)測回路的實(shí)時(shí)耗能進(jìn)行逐時(shí)分析，時(shí)間維度為1-30min可調(diào)。

　?。?能效分析評估是根據(jù)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)，通過各種對比方式實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的對比顯示，同時(shí)可以根據(jù)天氣、預(yù)設(shè)工作安排信息等進(jìn)行智能化能效分析評估與預(yù)測。

　?。?系統(tǒng)優(yōu)化策略是根據(jù)機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)能耗數(shù)據(jù)、使用能耗數(shù)據(jù)、外部環(huán)境信息、人為干預(yù)信息和歷史數(shù)據(jù)等自動(dòng)分析能耗原因，給出節(jié)能控制策略建議等。

　?。保?能效信息發(fā)布是軟件平臺(tái)具有信息發(fā)布功能，可以向信息發(fā)布系統(tǒng)、集中顯示屏、移動(dòng)設(shè)備等發(fā)布指定的能效信息。

　?。保?遠(yuǎn)程能源專家支持是軟件平臺(tái)可以在授權(quán)許可前提下，將部分統(tǒng)計(jì)、比較和歷史記錄的數(shù)據(jù)發(fā)送到第三方能源審計(jì)和評估單位，并將相應(yīng)的反饋建議信息在系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)顯示，供用戶評估使用。

　　(２)系統(tǒng)/設(shè)備全生命周期統(tǒng)一維護(hù)管控軟件平臺(tái)

　　系統(tǒng)/設(shè)備全生命周期統(tǒng)一維護(hù)管控軟件平臺(tái)支持ESB企業(yè)總線技術(shù)、B/Ｓ架構(gòu)，采用BIM模型精準(zhǔn)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

　　其功能如下：

　?。?設(shè)備臺(tái)帳數(shù)據(jù)管理功能，系統(tǒng)/設(shè)備全生命周期統(tǒng)一維護(hù)管控軟件平臺(tái)與BIM管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備數(shù)量、指標(biāo)參數(shù)、相關(guān)資料和供貨商等信息進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步與更新，即ＢＩＭ平臺(tái)數(shù)據(jù)更新后可在軟件平臺(tái)中即時(shí)同步更新。

　?。?自動(dòng)生成工單、電子標(biāo)簽和派送管理功能。

　?。?設(shè)備維保信息記錄和預(yù)防性維保報(bào)警功能信息展示功能，設(shè)備總體信息管理、更換維修記錄、使用效率、維護(hù)率等統(tǒng)計(jì)和分析功能等。

　?。?電力能源、冷熱能資源、水能資源管理功能。平臺(tái)軟件通過對電力監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在航站樓BIM模型中實(shí)時(shí)顯示各區(qū)域電能資源利用情況(包括電氣小間、變電室及設(shè)備機(jī)房)及剩余情況，并按年、月、小時(shí)、半小時(shí)顯示每個(gè)變電室、電氣小間、設(shè)備機(jī)房內(nèi)電能資源剩余情況及根據(jù)備用斷路器規(guī)格確定的可增容情況。系統(tǒng)平臺(tái)可以在BIM模型中顯示所有開閉站、變配電室、電氣小間、設(shè)備機(jī)房配電柜內(nèi)部斷路器規(guī)格、整定值及根據(jù)整定值與實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)確定所有已經(jīng)使用回路的可增加的電流值，從而以曲線、柱狀圖、餅狀圖的形式顯示出變配電室低壓柜、配電間配電柜、設(shè)備機(jī)房配電柜內(nèi)可擴(kuò)容容量情況。通過電力監(jiān)控的負(fù)荷分析數(shù)據(jù)，在BIM模型中對重載區(qū)域進(jìn)行顯著標(biāo)注以提醒管理部門此區(qū)域無法增加任何負(fù)荷，為航站樓運(yùn)行后局部擴(kuò)容改造提供數(shù)據(jù)支持。

　　熱能資源及水能資源管理功能要求平臺(tái)軟件根據(jù)暖通及給排水系統(tǒng)相關(guān)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在航站樓BIM模型中實(shí)時(shí)顯示各區(qū)域冷熱能資源及水能資源利用情況及剩余情況，為后期航站樓運(yùn)行擴(kuò)容提供數(shù)據(jù)支持。

　　(３)集中應(yīng)急報(bào)警管控軟件平臺(tái)

　　集中應(yīng)急報(bào)警管控軟件平臺(tái)支持ESB企業(yè)總線技術(shù)、B/S架構(gòu)，采用BIM模型精準(zhǔn)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，將集成系統(tǒng)集成的全部子系統(tǒng)報(bào)警信息統(tǒng)一顯示在軟件平臺(tái)內(nèi)。

　　其功能如下：

　　１)集中應(yīng)急報(bào)警管控軟件平臺(tái)在BIM模型中顯示所有報(bào)警點(diǎn)位。

　?。?實(shí)時(shí)將報(bào)警通過微信、郵件或APP等方式推送給指定接收人員并接受相應(yīng)反饋和記錄報(bào)警處理流程與結(jié)果。

　?。?集成系統(tǒng)集成的全部子系統(tǒng)報(bào)警信息進(jìn)行列表統(tǒng)計(jì)，可以基于時(shí)間、系統(tǒng)、報(bào)警級別、設(shè)備供應(yīng)單位等進(jìn)行歸類列表統(tǒng)計(jì)顯示。

　　４)集中應(yīng)急報(bào)警管控軟件平臺(tái)可以對不同程度和類別報(bào)警進(jìn)行高、中、低等優(yōu)先級別設(shè)計(jì)，解決報(bào)警排隊(duì)推送的優(yōu)先級問題，并對部分無效報(bào)警進(jìn)行自動(dòng)過濾，從而降低重復(fù)報(bào)警和維修中報(bào)警等問題。

　?。?集中應(yīng)急報(bào)警管控軟件平臺(tái)在接受報(bào)警信息后瀏覽報(bào)警系統(tǒng)或設(shè)備的詳細(xì)信息，獲取供貨商、歷史維護(hù)記錄和技術(shù)資料等信息。

　　６)報(bào)警處理標(biāo)準(zhǔn)化流程設(shè)定與引導(dǎo)功能，要求軟件平臺(tái)可以對不同類報(bào)警進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理流程預(yù)案設(shè)置，在報(bào)警發(fā)生后系統(tǒng)自動(dòng)提示管理人員是否啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化處理流程預(yù)案，并記錄相應(yīng)預(yù)案執(zhí)行情況，也可以在應(yīng)急指揮情況下臨時(shí)修訂預(yù)案，系統(tǒng)自動(dòng)記錄與更新。

　?。?報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能要求系統(tǒng)平臺(tái)對于某個(gè)系統(tǒng)的報(bào)警調(diào)出相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)協(xié)助管理人員判斷報(bào)警原因，例如電力監(jiān)控顯示動(dòng)力回路過載報(bào)警時(shí)，調(diào)出相應(yīng)動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。

　　(４)電梯扶梯步道監(jiān)控管控軟件平臺(tái)

　　機(jī)場航站樓尤其是大型的機(jī)場航站樓內(nèi)部扶梯、電梯、步道非常多，經(jīng)常為多個(gè)廠家供貨，此類設(shè)備各設(shè)備供應(yīng)商的監(jiān)控系統(tǒng)均各自獨(dú)立，建立一個(gè)電梯扶梯步道監(jiān)控管控軟件平臺(tái)就是將多個(gè)設(shè)備供應(yīng)商的多個(gè)系統(tǒng)整合為一個(gè)監(jiān)控管理系統(tǒng)。

　　2 結(jié)束語

　　機(jī)場航站樓構(gòu)建的IBMS系統(tǒng)為航站樓運(yùn)營提供數(shù)據(jù)支持及專家解決方案。它不是一個(gè)固定不變的管理系統(tǒng)，系統(tǒng)有對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能，通過對航站樓運(yùn)行中的各數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和分析，可以不斷改進(jìn)航站樓內(nèi)各子系統(tǒng)的控制策略，IBMS系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)可以為航站樓其他部門運(yùn)行管理提供數(shù)據(jù)支持，從而使航站樓建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)變成一個(gè)智慧的、非單一功能的、融合變化的、可生長的智能化系統(tǒng)。

　　文章節(jié)選自于《智能建筑電氣技術(shù)》雜志2019年第6期，《北京新機(jī)場航站樓智能建筑設(shè)備集成監(jiān)控管理系統(tǒng)》，文章有刪減，版權(quán)歸《智能建筑電氣技術(shù)》雜志所有，轉(zhuǎn)載請注明出處。

　　作者簡介：范士興，北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司電氣所室主任，高級工程師。