摘要摘要网络化智能楼宇管理与综合监控接入技术研究吴由平研究生 马旭东教授指导教师 东南大学自动控制系2 0 0 6智能楼宇是- f 综合了现代建筑、计算机、网络、自动控制等多门技术的学科，随着各方面技术的飞速发展，得到日趋广泛的应用。论文以介绍智能楼字技术的概念和相关理论背景开始，在对智能楼字结构进行深入分析的基础上，论述了智能楼宇子系统通用接口和网络化远程视频监控的开发研究，同时提出了支持无线通信的远程监控方案。论文以智能楼宇管理系统( I B M S ) 的应用开发为背景，在深入研究O P C 技术的背景和体系结构的基础上，提出了基于O P C 技术的智能楼宇子系统通用接口的设计方案，并详细论述了楼控子系统的设计与实现；网络化远程视频监控系统是智能楼宇的一个重要组成部分，论文提出了软硬件两种视频监控系统方案，并设计了基于串口通信的云台镜头控制系统；最后对基于无线接入的远程监控进行了论述。论文还介绍了研究设计开发过程用到的各种相关技术：包括O P C 技术、串口通信、以太网通信、视频采集及网络传输技术、无线通信等。关键字：智能楼宇、O P C 技术、远程监控、串行通信、无线接入A B S T R A C TA B S T R A C TR e s e a r c ho nI n t e l l i g e n tB u i l d i n gM a n a g e m e n ta n dC o m p r e h e n s i v eM o n i t o r i n gA c c e s sW uY o u p i n g ，M S c P r o f M aX u d o n g ，S u p e r v i s o rD e p t o f A u t o m a t i cC o n t r o lS o n t h c a s tU n i v e r s i t y , 2 0 0 6I n t e l l i g e n tB u i l d i n gi saf a s td e v e l o p i n ga n da t t r a c t i n gt e c h n o l o g yw h i c hc o m p r e h e n s i v e l ye m p l o y sa d v a n c e m e n t si nm o d e r na r c h i t e c t u r e 、c o m p u t e r ，n e t w o r kc o m m u n i c a t i o na n da u t o m a t i cc o n t r o ls u b j e c t s B a s e do nt h ea n a l y s i so f t h es t r u c t u r eo fI n t e l l i g e n tB u i l d i n g ，t h ed e s i g na n dr e s e a r c ho fu n i v e r s a ii n t e r f a c eo ft n t e i i i g e n tB u i l d i n gS u b s y s t e ma n dn e t w o r k e dr e m o t ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e mi sp r e s e n t e di nt h i sp a p e r B a s e do nt h ea n a l y s i so fO P Ct e c h n o l o g y , t h ed e s i g ns c h e m eo fu n i v e r s a li n t e r f a c eo fI n t e l l i g e n tB u i l d i n gS u b s y s t e mi si n t r o d u c e d ，t h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o ng i v e no fb u i l d i n gc o n t r o ls u b s y s t e mi sa l s od e s c r i b e di nd e t a i l N e t w o r k e dr e m o t ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e mi sa ni r I l p o r t a n tp a r to fI n t e l l i g e n tB u i l d i n g ，e a c hm o d u l ei sp r e s e n t e d ，i n c l u d i n gv i d e oc o l l e c t i o na n dd i s p o s a l 、v i d e od a t as e n d 、p a n t i l t l e n sc o n t r o l ，c t e F i n a l l yr e m o t ev i d e om o n i t o r i n gi sd e s c r i b e dw h i c hb a s e d0 nw i r e l e s sa c c e s s S o m er e l a t e dt e c h n o l o g i e si n c l u d i n gO P Ct e c h n o l o g y 、s e r i a lc o m m u n i c a t i o n 、E t h e r n e tc o m m u n i c a t i o n 、v i d e oc o l l e c t i o na n dn e t w o r kt r a n s f e rt e c h n o l o g y 、w i r e l e s se o m m u n i c a t i o na l ea l S Oi n t r o d u c e d K e yW o r d s ：I n t e l l i g e n tB u i l d i n g ，O P CT e c h n o l o g y ，R e m o t eM o n i t o r i n g ，S e r i a lC o m m u n i c a t i o n , W i r e l e s sA c c e s sI I第一章绪论第一章绪论1 1 智能楼宇技术及其国内外发展概况随着信息技术的不断发展。楼字内所采用的设备种类不断增加，人们对楼字所提供的服务要求也越来越高，其管理工作非常复杂，因此智能楼宇管理系统应运而生。智能楼宇O n t e l l i g e n tB u i l d i n g ) ，简称m ，通常包含三大基本组成要素：即楼宇自动化系统( B u i l d i n g A u t o m a t i o nS y s t e m ，B A S ) 、通信自动化系统( C o m m u n i c a t i o n A u t o m a t i o nS y s t e m ，C A S ) 和办公自动化系统( O f f i c eA u t o r a 越i o nS y s t e m ，O A S ) ，人们通常称之为3 A 系统这三者有机结合在一起”J ，如图1 - 1 图l - I3 A 系统关系图1 9 8 4 年世界上第一幢智能大厦建成于美国的哈特福德市( H a r t f o r d ) ，之后智能建筑迅速在世界各地震开”J 双出现到现在短短二十几年的时闰里，智能建筑已经有了很大的发展，其规模、功能以及所提供的服务都有了很大的提高。在1 9 9 2 年，欧洲数十家科研和学术机构以及英国伦敦大学和米兰大学等几十名智能建筑方面的专家和学者们经过实际的调查和技术研讨，以欧洲智能建筑组织( T h eE 哪o p e a aI n t e l l i g e n t B u i l d i n g G r o u p ) 的名义共同发表了题为“智能建筑在欧洲”( “ T h e I n t e l l i g e n t B u i l d i n gI nE u r o p e “ ) 的实施概要咨询文件。在实施概要中描述了智能大厦的发展的过程【2 l 。如图1 2所示。随着技术的迅速发展，经过不断的探索与研究，目前在智能建筑领域已经取得了相当大的成绩，其产品在实时性、可靠性、安全性等方面都达到了很高的水准。国外很多有各自特点的产品包括美国霍尼韦尔( H o n e y w e l l ) 公的E B I 系统、美国克鲁特( K M C ) 控制公司的K M D i g i t a l 控制系统、瑞士能得$ 6 0 0 智能监控系统，美国江森( J o h n s o n ) 的M E T A S Y S ，宇博公司的E a g l e y e P s c A D A 以及S e i b e ( 希比) ，T R E E D ，A N D O V E R ，S a t n e r 等纷纷进入国际市场。近年来国内智能建筑行业也得到了迅速发展，呈现出巨大的市场潜力，目前一些厂商通过对智能楼宇不同方面的研究开发设计出了一批智能楼宇相关产品，如北京三维力控( F o r c eC o n t r 0 1 ) ，西安协同S y n c h r o B M S 等。虽然国外的产品在智能建筑领域比较成熟，相对的具有定的优越性。但相对于国内市场还存在一些不尽人意之处。如价格昂贵，许多中、小璋l 用户无法承担；系统复杂，大多数企业缺乏设计，安装、调试、运行和管理的经验；国外有些产品不支持汉字功能给系统的东南大学硕士学位论文组态、修改和维护带来不便。而国内的产品虽然近几年有T t l i l 大的发展，功能也越来越完善，但相对于整个国内市场来说，大多数产品还不太成熟，跟国外产品有一定的差距。随着新技术的不断发展，给智能楼宇系统带来了新的要求，在这种形势下，开发一套适合国情的、功能强大、性价比高、通用的智能楼宇集成系统是十分迫切和重要的0 sc s B S 集成系办公自动通信自动集成系统统8 坯)化系统化系统1 9 9 0 l 57、，火 ，停灾 ，楼宇生报 潲通用设场警通德八综合保备自动管系文本与教据无线通讯系统多功能系统安系统化系统理统l 钟5 - 1 9 空水共峙调电停音用专用系统譬C 哪设设车消 可豁闭路电备备场防数统对乐天监监收监据计讲线费控处报装广电 视监控控控理表置播视图1 - 2 智能大厦发展过程示意图1 2 智能楼宇系统的网络化管理楼宇内部有大量的设备。如空调、电梯、给排水等，这些设备数量多而且分散在各个楼层各个角落。随着智能楼宇规模的增大、功能的增强，要检测和控制这么多的设备就会很困难。为了合理利用设备，节省能源、人力，确保设备的安全运行，对楼宇进行网络化管理显得尤为重要。网络化管理，就是将智能大厦的集成管理系统从单一集成主机扩展到大厦内部I n i r a n e t网络平台上。管理者可以通过网络浏览器在大厦内部访问网络的任何地方，对大厦的各设备进行远程管理与监控，消除了时间、空间对管理工作的限制，增加了管理的灵活性。同时也可以通过W e b 发布，这样就可以在大厦外部对大厦进行监控”“。随着无线通信技术的不断发展，为智能楼宇提供无线网络接入有着很强的现实意义。随着智能楼宇系统复杂性的日益加剧，应急联动无线通信系统成为智能楼字不可缺少的一部分。通过无线网络平台，可以提高管理监控者对重大事件的快速反应和处理能力，在紧急情况下( 如反恐、自然灾难等) 提供快速、及时的救助