基于Electron的建筑智能化集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

范開勇，石 磊，程子清

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基于Electron的建筑智能化集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

范開勇1，石 磊2，程子清3

（1. 深圳市賽為智能股份有限公司 大數(shù)據(jù)研究院，深圳 518052；2. 深圳市賽為智能股份有限公司 大數(shù)據(jù)研究院，深圳 518052；3. 深圳市賽為智能股份有限公司 大數(shù)據(jù)研究院，深圳 518052）

建筑智能化集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)公共建筑或居住建筑的運(yùn)營(yíng)及管理目標(biāo)，基于統(tǒng)一的信息平臺(tái)，以多種類智能化信息集成方式，形成的具有信息匯聚、資源共享、協(xié)同運(yùn)行、優(yōu)化管理等綜合應(yīng)用功能的系統(tǒng)。通過Electron技術(shù)框架將各建筑智能化子系統(tǒng)集成到一個(gè)平臺(tái)，集中管理與統(tǒng)一調(diào)度。

Electron技術(shù)；智能建筑；系統(tǒng)集成

0 引言

通過智能化采集設(shè)備，將建筑中的設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)連接一起，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作及監(jiān)控目的。借助Electron技術(shù)框架將物理設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中展示出來，方便更直觀的操作與查看。達(dá)到做在電腦前能夠撐控整棟大樓的照明開關(guān)，視頻監(jiān)控，水電氣能耗使用情況，廣播系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，消防系統(tǒng)等一系列智能化操作系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概況

智能建筑化集成系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心，結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，將設(shè)備控制、消防檢測(cè)及保安監(jiān)控等系統(tǒng)集成一體化。利用一個(gè)總控室，完成空調(diào)、電氣、給排水、照明、電梯、消防和保安監(jiān)控功能；并且通過總控室，向大廈各種監(jiān)控設(shè)備發(fā)出控制指令控制其運(yùn)作；同時(shí)，通過對(duì)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)挖掘形成分析報(bào)表，為建筑設(shè)施節(jié)能降耗調(diào)度、現(xiàn)代化管理提供決策支持。這樣既可以節(jié)省監(jiān)控設(shè)備所需空間和管理人員，同時(shí)又可以提高大廈內(nèi)部設(shè)備管理水平。

2 解決方案

2.1 需求分析

系統(tǒng)需求是要對(duì)建筑內(nèi)所有建筑設(shè)備采用現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行全面有效的監(jiān)控和管理。確保建筑內(nèi)所有設(shè)備處于高效、節(jié)能、最佳運(yùn)行狀態(tài)。提供一個(gè)安全、舒適、快捷的工作環(huán)境。具體包括：

◆集中管理：可對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行集中統(tǒng)一式監(jiān)視和管理，將各集成子系統(tǒng)的信息統(tǒng)一存儲(chǔ)、顯示和管理在同一平臺(tái)上，并為其他信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)訪問接口。

◆分散控制：各子系統(tǒng)進(jìn)行分散式控制保持各子系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立性，以分離故障、分散風(fēng)險(xiǎn)、便于管理。

◆系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：以各集成子系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的相關(guān)軟件聯(lián)動(dòng)。

◆優(yōu)化運(yùn)行：在各集成子系統(tǒng)的良好運(yùn)行基礎(chǔ)之上，提供設(shè)備節(jié)能控制、節(jié)假日設(shè)定等功能，需實(shí)現(xiàn)多樣化定時(shí)控制、設(shè)備運(yùn)行最優(yōu)化調(diào)度和群控等功能。

2.2 技術(shù)要求

對(duì)于不同的用戶不同的角色，需要展示方式和使用習(xí)慣的不同。所以提出面對(duì)后臺(tái)管理用戶要求以b/s架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，以瀏覽器的方式打開系統(tǒng)操作使用，面對(duì)業(yè)主方要求以c/s客戶端方式打開展示使用，類似操作本地系統(tǒng)一樣方便快捷。

◆B/S開發(fā)框架：B/S開發(fā)框架與系統(tǒng)管理框架一樣都運(yùn)行在TOMCAT WEB服務(wù)器中，主要的語言是HTML+CSS+JavaScript，通過調(diào)用統(tǒng)一認(rèn)證接口和數(shù)據(jù)服務(wù)接口提供的HTTP Rest服務(wù)，完成對(duì)智能建筑管理系統(tǒng)構(gòu)建?？蚣馨ǎ卿浗缑?，系統(tǒng)主界面，菜單導(dǎo)航，代碼組織結(jié)構(gòu)等。

◆C/S開發(fā)框架：C/S開發(fā)框架不需要Web服務(wù)器，他很多資源都在本地，所以載入速度和穩(wěn)定性更好，適合單機(jī)管理的用戶，開發(fā)C/S框架主要采用Electron技術(shù)。Electron是使用web技術(shù)構(gòu)建跨平臺(tái)桌面應(yīng)用程序的框架。Electron 應(yīng)用可以編譯、運(yùn)行在Mac, Windows和 Linux上[5]。

◆數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件平臺(tái)中最重要的組成部分。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)際上分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)處理的核心，幾乎任何系統(tǒng)功能都是從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)入口的，也是圍繞著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)這一核心實(shí)現(xiàn)的。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)提供的功能則較為單一，主要起保存運(yùn)行記錄和統(tǒng)計(jì)分析的作用。所以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

◆性能要求：系統(tǒng)最大監(jiān)控點(diǎn)數(shù)：30000；系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送時(shí)間：≤1 s；系統(tǒng)控制命令傳送時(shí)間：≤1 s；系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)命令傳送時(shí)間：≤1.5 s；系統(tǒng)信息差錯(cuò)率：≤10-6；系統(tǒng)平均無故障時(shí)間：≥8640小時(shí)輸人輸出要求。

◆人機(jī)界面：系統(tǒng)的人機(jī)界面設(shè)計(jì)在維護(hù)和提升系統(tǒng)易用性上起著十分關(guān)鍵的作用，其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)就是“提供一個(gè)符合要求和滿足設(shè)備控制的高效的操作環(huán)境”。

◆運(yùn)行環(huán)境：服務(wù)器或工作站CPU雙核2.4 G以上；內(nèi)存：4 G以上；硬盤：500 G以上；操作系統(tǒng)：Windows 7/10/2008/2012 64位操作系統(tǒng)；鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器、光驅(qū)、打印機(jī)等外設(shè)齊全；服務(wù)器及工作站建議配置UPS電源；最低支持800*600的32位真彩色的顯示系統(tǒng)。

2.3 功能模塊

系統(tǒng)主要功能分三大子系統(tǒng)和包括六大模塊：視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（視頻接口模塊、HTML5視頻直播模塊）、系統(tǒng)管理與配置系統(tǒng)（數(shù)據(jù)配置模塊、系統(tǒng)管理模塊）、數(shù)據(jù)讀取與處理系統(tǒng)（數(shù)據(jù)服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)適配模塊）。如下圖1。

◆視頻監(jiān)控子系統(tǒng)：與各視頻接口對(duì)接，獲取視頻信息，利用html5技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在各種平臺(tái)下以瀏覽器方式查看視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控。

◆數(shù)據(jù)讀取與處理系統(tǒng)：是子系統(tǒng)接入的核心系統(tǒng)，通過讀取配置數(shù)據(jù)庫(kù)信息，自動(dòng)連接服務(wù)接口（OPC、MODbus、BACnet）[10]，達(dá)到轉(zhuǎn)換處理、數(shù)據(jù)讀寫、數(shù)據(jù)報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的目的。采用Golang語言開發(fā)[2,4]。

◆系統(tǒng)管理與配置系統(tǒng)：是管理員和開發(fā)人員最為重要的后臺(tái)操作管理系統(tǒng)，他分為系統(tǒng)資源管理和數(shù)據(jù)配置管理兩大塊，并以REST接口的方式提供統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)。采用Java web技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL。

3 應(yīng)用實(shí)例

實(shí)現(xiàn)建筑智能化的目的是為用戶創(chuàng)造一個(gè)安全、便捷、舒適、高效、合理的投資和低能耗的生活或工作環(huán)境，在建筑物內(nèi)設(shè)置的任何設(shè)施與系統(tǒng)都要服從于這個(gè)目標(biāo)，建筑智能化主要包括樓宇智能化系統(tǒng)，通信自動(dòng)化系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。平臺(tái)主要集成了能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、機(jī)房精密空調(diào)、門禁監(jiān)控系統(tǒng)、無線廣播子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、電梯調(diào)度系統(tǒng)等各種智能化應(yīng)用子系統(tǒng)[7-8]。詳見如下圖2。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

圖2 主頁(yè)窗口

4 分析與總結(jié)

實(shí)現(xiàn)智能化建筑的核心技術(shù)方法是系統(tǒng)集成[3,6]。智能建筑的系統(tǒng)集成包括功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成及軟件界面集成，是將智能化系統(tǒng)從功能到應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)及整合。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能建筑進(jìn)行全面及完善的綜合管理。

[1] 《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50314-2015.

[2] Electron 技術(shù)文檔 https://electronjs.org/docs.

[3] 婁邵榮. 智能建筑系統(tǒng)集成技術(shù)的合理應(yīng)用. 智能建筑與城市信息. 2003年第7期.

[4] 艾倫A.A.多諾萬《Go程序設(shè)計(jì)語言》.

[5] 陳端迎. 面向建筑工程設(shè)計(jì)院所的生產(chǎn)項(xiàng)目管理平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)[J]. 軟件, 2015, 36(10): 108-110.

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[7] 陳鑫. 軟硬件集成過程輸出的評(píng)審分析方法[J]. 軟件, 2018, 39(5): 101-105.

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[9] 王云. 互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代泰州智慧城市創(chuàng)新發(fā)展探討[J]. 軟件, 2015, 36(11): 09-11.

[10] 劉紅義, 董丹丹, 王海燕, 等. 基于可配置協(xié)議的智慧管網(wǎng)物聯(lián)接入系統(tǒng)[J]. 軟件, 2018, 39(1): 121-125.

Design and Implementation of Building Intelligent Integrated System Based on Electron

FAN Kai-yong1, SHI Lei2, CHENG Zi-qing3

(1. Shenzhen SUNWIN intelligent Limited by Share Ltd. big data research, Shenzhen 518052, China; 2. Shenzhen SUNWIN intelligent Limited by Share Ltd. big data research, Shenzhen 518052, China; 3. Shenzhen SUNWIN intelligent Limited by Share Ltd. big data research, Shenzhen 518052, China)

Intelligent building integration system realizes the operation and management objectives of public buildings or residential buildings. Based on a unified information platform, it forms a comprehensive application system with information aggregation, resource sharing, cooperative operation, optimal management and other functions in a variety of intelligent information integration methods. Intelligent building subsystems are integrated into a platform through Electron technology framework to centralize management and unified scheduling.

Electron; Intelligent building; System integration

TP393.09

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.11.039

范開勇(1973-)，男，本科，高級(jí)工程師，深圳市賽為智能股份有限公司主要研究方向：軌道交通、綜合信號(hào)監(jiān)控、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人等；石磊(1986-)，男，高級(jí)軟件工程師，深圳市賽為智能股份有限公司主要研究方向：計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用與大數(shù)據(jù)；程子清(1986-)，男，高級(jí)軟件工程師，深圳市賽為智能股份有限公司，主要研究方向：計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用與大數(shù)據(jù)。

范開勇，石磊，程子清. 基于Electron的建筑智能化集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件，2018，39（11）：187-189