1、引言

　　在智能建筑中，建筑智能化系統包含著若干個系統，而每個系統又由多個子系統和各種設備構成。以樓宇自控系統為例，從廣義上講它包括空調系統、給排水系統、供配電系統、照明與動力系統、消防系統、安全防范等子系統以及多種型號的傳感器、執行器、現場控制器、UPS等機電設備。智能化集成系統就是將智能建筑內不同功能的子系統在物理上、邏輯上、功能上連接在一起，以實現信息綜合、資源共享。而實現系統集成的關鍵在于解決各子系統之間的互聯和互操作性問題，這是一個多廠商、多協議和面臨各種應用的體系結構，也是每一個智能建筑所面臨的問題。解決這一問題最有效的方法就是利用軟件接口技術，即在集成系統服務器與子系統管理主機之間使用一個軟件接口，以此來完成集成系統與子系統的連接和信息交換。所謂的軟件接口是指：一個能使智能化系統（稱為主系統）與另外一個智能化系統或機電設備（稱為分系統）之間建立起通訊連接的軟件，并完成主系統與分系統之間的數據交換，從而實現主系統對分系統運行狀態的監控和運行參數的設置。軟件接口存在的前提是主系統和分系統均可提供對外通訊接口，且二者的通訊接口互不兼容，不能直接建立連接。因此，軟件接口技術的研究已成為智能建筑系統集成中必不可少的一項關鍵技術。

　　下面就通過作者近期完成的天津某智能建筑工程，詳細說明智能建筑系統集成中軟件接口技術的研究及其在實際工程中的應用，其目的是為現在和今后的智能建筑系統集成工程提供全方位的、切實可行的方法，真正提高建筑管理系統的集成化、智能化水平。

2、基于EBI的BMS控制系統介紹

　　EBI(Enterprise Building Integratioon)即企業樓宇集成系統，是Honeywell公司推出的企業管理與樓宇自控的全面解決方案。在實際的智能大廈工程中，基于EBI的BMS(Building Management System）系統得到了廣泛的應用。BMS系統是一個典型的網絡控制系統（Networked Control System，NCS），系統自底向上分為三級：現場級、自動化監控級、管理級。也可將現場級、自動化監控級合起來稱為控制級。現場級主要是通過各類傳感器完成各類信號的現場采集，以及用現場執行機構完成現場控制功能。采用RS485、LonWorks、Honeywell C-BUS等多種控制總線技術，來完成各子系統的監測和控制功能。自動化監控級包括各子系統各自配備的控制器及獨立的上位監控系統，完成各自獨立的控制功能。控制器將現場級采集的信號與上位監控的設定值進行比較、計算，并向現場級的執行機構發出指令，來完成所要求的控制功能。管理級主干網采用100M以太網絡、客戶機/服務器（C/S）或瀏覽器/服務器(B/S)結構模式，實現子系統之間的聯絡、對話，對各子系統的重點信號統一實施監控。

　　在一個集成化的BMS系統中，往往是集散控制系統與現場總線控制系統體系結構并存的局面，系統要真正做到集成需克服諸多難點：如分析清楚系統的體系結構、深入理解現場總線的通信協議、開發相應的軟件接口等。

3、軟件接口技術

3.1 模塊并行集成模式的軟件接口技術

　　它的核心思想是：將BMS的網絡系統劃分為管理網與監控網兩層，各子系統運行在下層監控網，系統集成數據庫運行在管理網，各子系統與管理網的集成按是否需要另外開發應用程序劃分成兩大類：一類是通過工業標準協議實現集成，只要通信雙方都共同遵守某種標準協議，即可通過標準化配置將實時數據轉換成合法格式后直接與數據庫交換信息，不需再開發額外驅動程序；另一類是通信雙方不能共同提供某種標準協議的標準接口時，需利用系統提供的應用程序編程接口函數即API/Net API函數來開發軟件接口，以實現數據庫的訪問。這種思想的示意圖如圖1。

　　圖1中，將各子系統及其與集成平臺通信的接口縱向地看作一個模塊，整個系統中包含若干個這樣的模塊，這些模塊處在平等的地位，并行地運行，集成平臺統一協調各個子系統之間的工作。通過這種全面的定義與概括就實現了對所有實際集成問題的解決方案，而且依據并行工程的概念與理論，將整個系統模塊化，使系統在結構上更加清晰，從而更加直觀地反映了實際系統的情況。

圖1 模塊并行集成模式示意圖

3.2 基于OPC的組件化集成模式的軟件接口技術

　　基于OPC的集成模式的思路完全不同于上述模式，這種模式主要運用OPC技術來實現，其核心思想為：BMS中央監控站作為OPC 客戶端，在它和各下層子系統之間開發一個OPC 服務器，保證這個OPC服務器與OPC客戶端使用的是同一套OPC標準類型，可直接互通。OPC 服務器做成一個標準組件，包含可擴展的若干接口，以實現對不同設備驅動組件的調用。設備驅動組件依據不同的設備接口類型及協議封裝，實現OPC服務器組件規定的若干接口或某些關鍵接口成員函數，與OPC服務器組件形成DCOM架構，共同運行在中央監控平臺和各子系統之間，作為通信的中介，將具有DCOM架構的這些組件的集合統稱為“接口層”。對中央監控平臺來講，接口層屏蔽了監控層中各種協議的不統一性及各種網絡的異構性，從宏觀上實現了OPC即插即用的思想。接口層中的各組件可運行在不同的計算機上，具有位置透明性；設備接口組件的數量可根據具體工程的需求任意增減、自由拆裝。其結構示意圖如圖2所示。

圖2基于OPC的集成模式示意圖

4、軟件接口技術在系統集成工程中的應用

　　天津某智能建筑，建筑面積61000平方米，其BMS系統集成工程是2008年奧運會試點工程之一。在系統集成設計過程中，、電梯監控子系統、UPS監控子系統、鍋爐監控子系統、發電機監控子系統等系統的集成采用的是同一種方式，即以干接點采集現場狀態進而將信號納入樓宇自控子系統統一監控，樓宇自控子系統再以標準系統的“身份”直接通過標準網關聯入中央監控平臺。這是比較傳統的做法，其集成實現的方法單一且比較容易。安全防范子系統、消防子系統因它們均屬非標準系統，而且協議嚴重不統一，不能與EBI直接集成，需開發相應的軟件接口，實現系統集成。為此，作者為安全防范系統開發了軟件接口GatewayES，并以“模塊并行集成模式”將安全防范系統集成進整個BMS中。消防子系統的集成方法更具代表性。本工程中消防系統采用西門子的CS11，CS11網絡的傳輸協議遵循ISO1745標準，而EBI不支持該協議，如果要將該系統與EBI連接起來，需要再開發一個軟件接口，運行在MK7022和EBI之間。一種方法是利用人工智能Agent理論的思想開發一個運行在EBI和MK7022之間的Agent，該Agent就作為消防子系統的軟件接口使用，以“模塊并行集成模式” 將消防子系統集成進整個BMS中，以此來實現：

　　（1）ISO1745協議的轉化，使火災探測系統內發生的火警信息可傳送到BMS，進入EBI數據庫；

　　（2）CS11現場控制器中配置數據的讀入，使BMS接收到的事件信息與它在控制器中的位置建立明確的對應關系。值得注意的是火災探測系統和BMS之間是一種單向傳輸通訊，即火災探測系統向BMS發送有關事件的信息，但在BMS上禁止對火災探測系統進行操作，如啟動某個設備，關閉某個探測器等，這些操作在DMS7000上實現，即EBI對火災探測子系統只監不控。另一種方法是開發一個消防子系統驅動COM組件，用OPC Server組件調用該組件來實現“基于OPC的組件化集成模式”下的系統集成。無論哪種模式實現的軟件接口，其功能和目的都是一樣的。

　　消防子系統軟件接口的開發與實現方法如下：

4.1 API-Agent法

　　多Agent系統的研究目標是各Agent之間智能行為的協調，包括規劃、知識、技術和動作的協調。本文以消防軟件接口Agent的開發為例，給出了開發一種軟件接口Agent的過程和方法。

　　軟件Agent經常用多線程或者是類UNIX過程來實現，區別軟件Agent和普通程序的關鍵就是看它們和所處環境進行交互的能力。所以，在設計消防接口軟件Agent時充分考慮了它所處的運行環境、系統位置及交互職責等因素。文中系統要求消防接口軟件Agent最終實現如下結果：將西門子消防系統（對于數據處理的實時性要求較高）納入Honeywell的智能大廈監控平臺。西門子消防系統通過一個通信接口單元MK7022與消防接口軟件Agent進行信息交互，而Agent又與監控平臺的實時數據庫進行信息交換。另<