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第第十十五五章章 系系统统集集成成 目目 录录 1 系统概述 .1 1.1 系统集成设计总体目标.2 1.2 系统集成的工程范围.3 1.3 系统设计依据.3 1.4 系统设计原则.4 2 系统集成 .5 2.1 系统设计.5 2.2 系统构成 .6 3 实现功能 .7 3.1 楼宇自动化系统.7 3.2 消防自动报警系统.7 3.3 安全防范系统.8 4 主要设备性能.9 4.1 硬件结构 .9 4.2 OPC 网关.10 5 集成方案的特点.11 1 系系统统概概述述 深圳地铁对本工程的整体信息服务水平有很高的要求，要求利用国际上现 有的、领先的、成熟的计算机及网络技术及智能大厦系统集成的技术，在保证 投资性能价格比的同时，尽可能地提高地铁的系统集成水平。使其系统集成真 正实现国内领先水平的、真正意义上的国内智能建筑的典范工程。在系统投入 运行后，应满足业主对管理的需求，使大楼的运行经济化，达到较好投资回报 率。 本系统集成是充分利用了集成的方法，运用标准化、模块化以及系列化的 开放性设计，以中央管理层、部门监控层和现场信息采集与控制层组成的结构 模式，通过系统一体化的公共高速通信网络，同时采用同一的计算机平台，运 行和操作在统一的人机界面环境下，实现信息、资源和任务共享，完成集中与 分布相结合的监视、控制和管理的功能，从而使在提高大楼整体管理水平的同 时节省能耗、降低管理成本、提高运作效率，为人们提供一个安全、舒适、高 效、便利、灵活的环境空间，从而确保用户长远的社会效益和经济效益。 1 1. .1 1 系系统统集集成成设设计计总总体体目目标标 系统集成不是单一的网络关系的集成，是通过对本深圳地铁一期工程车辆 段的多学科、跨行业、多技术的系统的综合与优化，将计算机技术、通信技术、 信息技术、控制技术与被集成对象有机结合，在全面满足功能需求的基础上， 集各种优秀产品与技术之长，追求最合理的投资和最大的灵活性，以取得长期 最大限度的满足经济、管理与环境效益的总目标。 在信息技术高速发展的今天，智能系统的集成已成为发展的主流方向，通 过对深圳地铁一期工程车辆段大楼内设备的自动监测与优化控制，对信息资源 的优化管理，对使用者的信息服务，使大楼实现投资合理，适合信息社会的需 要，并具有安全、舒适、高效和灵活特点的目标。具体可分解为如下子目标： 集中管理：可对各子系统进行集中统一式监视和管理，将各集成子系统的信 息统一存储、显示和管理在同一平台上，并为其他信息系统提供数据访问接口。 重点是要准确、全面地反映各子系统运行状态。并能提供建筑物关键场所的各 子系统综合运行报告。 分散控制：各子系统进行分散式控制保持各子系统的相对独立性，以分离故 障、分散风险、便于管理。 系统联动：与各子系统之间，实现监测信息的通信，以各集成子系统的状态 参数为基础，实现各子系统之间的相关软件联动。 优化运行：在各集成子系统的良好运行基础之上，提供设备节能控制、节假 日设定等功能。 信息共享：实现与通信管理系统及深圳地铁一期工程车辆段办公自动化系统 之间通信的能力，实现各系统数据库的共享，充分发挥各子系统的功能。系统 通过对各子系统运行情况进行综合，了解各系统运行状态，及时发现并解决各 种设备故障和突发事件，大大提高管理和服务效率。信息主要包括：管理信息 和联动信息。 跨子系统联动：实现跨子系统的联动，提高深圳地铁一期工程车辆段的功能 水平。弱电系统实现集成后，原本各自独立的子系统在集成平台上，就如同一 个系统一样，无论信息点和控制点是否在一个子系统内都可以建立联动关系。 易于升级：采用先进的组网结构，充分考虑高新技术的发展，为今后的系统 升级和发展提供基础保证。 提供管理平台：为大楼的现代化管理提供良好的硬件与软件环境。 减少能源消耗：提高资源使用效率。 1 1. .2 2 系系统统集集成成的的工工程程范范围围 本系统集成是基于监控总线、控制器和弱电子系统接口基础上的集成，主 要完成各个弱电子系统之间的联动，满足大楼的安全保障、设备监控和四周环 境等相关的实时分布控制及服务，包括：子系统之间接口的协议转换及联动功 能的设计及大楼实际应用功能设计和监控中心的建设。 系统集成的范围： 1、楼宇自动化系统（BAS） 2、消防自动报警系统（FAS） 3、安全防范系统（SAS） 包括： 门禁系统 CCTV 系统 防盗报警系统 1 1. .3 3 系系统统设设计计依依据据 智能建筑设计规范 GB/G50314-2000 建筑物与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/750311-2000 建筑物与建筑群综合布线系统工程验收规范GB/750312-2000 电子计算机机房设计规范GB50174-93 电子计算机场地通用规范GB/T2887-2000 建筑设计防火规范GBJ16-87，修订本 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92 工业企业通信接地设计规范GBJ79-85 大楼通信综合布线系统YD/T926.1-3 电信专用房屋设计规范YD5003-94 商务建筑电信布线标准ANSI/EIA/IEC 568A，1995 1 1. .4 4 系系统统设设计计原原则则 BMS 集成设计遵循以下原则： 1、开放性 集成后的 BMS 系统应是一个开放、通用的系统。系统集成的关键问题是 解决不同子系统、不同产品间接口和协议的“标准化”，以使它们之间能达到 “互联性”和“互操作性” 。它应提供数据接口、网络接口、系统和应用软件 接口，使所有参与集成的子系统或设备与集成系统网络直接互联 。系统开放性 特征是： 集成接口遵循开放、通用的国际标准。如被称为“工业监控软件的现 场总线”的、由非盈利性组织 OPC 基金会制定的 OPC 规范； 采用标准 TCP/IP 协议互相通信，提供标准的网络接口； 集成接口互换性好； 可维护性好。 2、先进性、可扩充性 系统要采用符合国际技术发展潮流的技术和产品，建立一个可扩展的平台， 保护前期工程和后继先进技术的衔接，适应网络结点增加、业务量增长、网络 距离延伸扩大、多媒体应用和技术升级等需要，使系统具有先进性。 3、可靠性 系统应提供多种方式构建一个高可靠性系统。主要方式有冗余，当然最主 要的是集成软件的连续无故障运行能力。 4、模块化 系统要严格按照模块化结构方式开发，以满足通用性和可替换性。 5、适用性 系统要考虑技术和成本的适用性。应从系统目标和用户需求出发，经过充 分论证，选择合适的技术和产品。 6、网络化 采用 OPC 协议，系统是运行在 TCP/IP 的局域网内，只要通过防火墙，系 统可直接由以太网访问。 BMS 系统集成的本质是实现各个子系统之间的信息交换、对各子系统实 行统一的管理和监控。系统集成首先应关注各子系统之间的互联性和互操作性 问题，此外还应关注系统联动实现问题。 各子系统之间的互联性和互操作性问题，这是一个多厂商、多协议、面向 各种应用的体系结构，需要解决各类设备、子系统之间的接口、协议、系统平 台、应用软件、建筑环境、运行管理等各类面向集成的问题。能否方便、灵活 地接入各子系统，是 BMS 系统软件设计和实现时的一个重要问题。一种比较 好的解决方案是采用 OPC 规范。 系统联动实现的主要目的，是达到处理突发事件的能力。以往为达到同样 功能。往往要增加许多硬件设备，如在消防和安保系统中增加输出点，接入楼 宇自控系统的输入点上。以达到统一监控和联动的目的。但由于硬件接点数量 的限制，往往增加了投资又不能达到很好的效果。BMS 系统集成应用软件功 能代替硬件设备，不仅节省了初次投资，更增加了集成的信息量和系统联动功 能。BMS 系统集成可以使管理人员在任何一台连接到网络的电脑上，以相同 的、熟悉的界面管理各子系统，提高管理效率，降低运行成本。 2 2 系系统统集集成成 2 2. .1 1 系系统统设设计计 根据本地铁一期工程车辆段大楼的特殊性及管理模式，考虑系统联动及控 制的需要，实现各系统的统一管理及控制，便于协调各系统的工作，按当前的 应用水平和国际发展趋势，采用基于楼宇自动化系统，各系统通过 OPC 标准 协议进行网络集成。达到系统所有点均为开放，各子系统平等的方式，使系统 能真正做到集中管理、集中维护、方便扩充。 本系统集成方式的核心思想是： 建立系统集成管理网络将各子系统视为下层现场控制网，并都以平等 方式集成； 系统集成管理网络运行系统集成高性能实时数据库（系统集成数据库） ， 各子系统的实时数据，通过开放的工业标准接口（如 OPC 接口）转换 成统一的格式存储在系统集成数据库中； 系统集成管理网络通过 BMS 系统核心调度程序对各子系统实现统一管 理、监控及信息交换。 基于子系统平等方式进行系统集成模式，采用符合工业标准的软、硬件技 术，接口标准、规范，开放的系统结构易于扩展，可真正实现智能建筑 “对集 成的各子系统实行统一的管理和监控” 、 “实现各智能化系统之间信息交换”的 设计要求。 此外，由于采用基于子系统平等方式进行系统集成模式，系统通用性强、 应用范围广，可适用于设备制造商各种不同子系统的集成，有利于降低系统集 成成本，加快项目进度。 2 2. .2 2 系系统统构构成成 本系统集成是基于楼宇自动化系统进行，通过各子系统的 OPC 网关，以 10/100BaseT 以太网进行组网，采用标准 TCP/IP 协议互相通信。如下图系统 集成网络结构图： 消防自动 控制系统 报警系统 OPC网关 门禁系统CCTV系统 OPC网关OPC网关OPC网关 TCP/IP 楼宇自动化系统 深圳地铁一期工程车辆段集成示意图 BMS操作站 3 3 实实现现功功能能 3 3. .1 1 楼楼宇宇自自动动化化系系统统 BMS 系统可实现 BA 系统的优先级报警点与图像的联动显示。当发生消防报 警时，BMS 系统收到报警信号，经确认后，应作出下列响应： （1） 、工作站立即发出报警声，引起管理者注意。 （2） 、与管理者连接的报警打印机立即报警打印，记录发生火灾的楼层，世间， 报警设备。 （3） 、工作站立即显示该楼层平面。 （4） 、工作站发出指令，指令相应楼层的空调机组和新风机组的回风风阀和新 风风阀被强行关闭，空调的运行风机也将被强行关闭，切断楼层的非消防电源 即动力电源和照明电源，关闭防火卷帘门。打开消防通道门，迫降电梯于首层， 切断非消防电梯电源，打开区域的应急照明灯，开启送风及排风机。同时管理 者可以在 BMS 系统的中心电脑上通过状态图象符号方式打开相应设备运行图观 察上述设备的实时状态，并通过图形监视 BAS 的给排水系统的生活消防水池的 水为情况，关闭生活水泵，停止生活供水，以保证水池水量，启动消防水泵运 行 （5） 、通过工作站发出指令，相应楼层的报警探测器，监听探头，门磁开关处 于监视和报警状态，通过安防系统监视火灾区域的人员疏散情况。 （6） 、通过 BMS 系统工作站发出指令，将火警相近区域的摄像机的摄像画面切 向保安监控中心，监录摄像内容，便于事后分析事故原因。 另外，本集成还提供以下功能： 提供经选择的设备启停，报警状态的信息。 提供经选择的探测器所检测参数的变化值，以及过限报警的信息。 提供已编制的时间或事件自控程序应用软件的信息，信息内容包括： 编制内容、编制者姓名、编制时间和修改姓名、时间和修改内容。 提供系统操作员确认各类报警信息的时间及确认人姓名的资料。 提供设备所需的各类报表文件。 3 3. .2 2 消消防防自自动动报报警警系系统统 消防控制器及消防操作站连接在智能消防网络上，通过消防中央操作站将 楼宇自动化系统及消防自动报警系互连，BMS 系统可以从消防报警系统获得 状态及控制信息。 （1） 、烟感，温感探测器及手拉报警器的位置； （2） 、调整烟感，温感探测器的灵敏度； （3） 、获得消防喷淋水泵的运行状态和过载报警信息； （4） 、获得放火卷帘门的位置及开关状态 （5） 、在 BMS 系统显示器上，可以同步显示与消防系统 FAS 相同的运行状态， 报警等信息的位置图等。 （6） 、当发生火灾时可以进行相应的联动操作。消防主机与当确认火灾发生时， BAS 系统关闭相关空调风机，打开相关区域应急照明，打开相关区域排烟机， 自动切换视频图象并录象。 3 3. .3 3 安安全全防防范范系系统统 BMS 系统的数据库可以记录监控数据，以备日后分析。 1、闭路电视监控系统 （1） 、预设所有摄像机的动作序列； （2） 、对每个摄像机的动作进行设置，如控制云台的水平俯仰和聚焦； （3） 、控制矩阵视频切换器的输出； （4） 、接收 BAS 系统的信息并进行相应的联动； （5） 、从窗口中观察实时动态监控图像等； 当大楼发生报警时，将最接近现场的摄像机对准报警部位，将该摄 像机的图像信号立即切换到主监视器上； 控制摄像机转动、俯仰及变焦对焦(PTZ) 启动、关闭长延时录像机。闭路电视监视系统采集到报警信息后，可 以进行相应的联动包括： 提供声光报警设备通知警卫人员给予注意； 开相应的照明灯光，便于保安人员查询。 2、门禁系统 提供所有门禁的状态。 查询、管理所有持卡人的资料。 监视非法侵入的事件。 确认所有报警信息。 可选择的开启每一道门。 提供人员的考勤报表。 图像采集处理， 对比。 IC 卡的登录、充值、挂失及用餐记录。 数据分析、 统计、 维护、 查询、打印。 3、防盗报警系统 防盗报警系统直接接入闭路监控系统，它的报警模块能联动摄像头， 同时 起动报警录像机进行录像。同时防盗报警系统通过 OPC 集成网关实现与其他 子系统之间的集成与联动。 4 4 主主要要设设备备性性能能 中央集成管理系统是建立在楼宇自动化系统的基础上，将大楼的楼宇自动 化系统、消防报警系统、安全防范系统系统等集成起来。 中央集成将整个大楼的监控及管理所需的重要信息综合起来，通过对各被 集成子系统的信息的整合，生成运行管理所必须的综合信息数据库，提供给上 层决策，从而对所有全局事件进行集中管理，进而为综合性全局决策提供依据。 实现在一台中央管理计算机上，可以得到所有弱电子系统的运行状况，并将所 有关系到大楼正常运行的重要的报警信息汇集上来，得到统一的监控。并可以 定期地输出对运行状况的报告，为深圳地铁一期工程的经济运行提供可靠、完 整的依据。 4 4. .1 1 硬硬件件结结构构 本网络的设计是基于 BAS 系统，在 BAS 系统的网络上设置与消防报警系 统、安全防范系统等系统的 OPC 集成网关。 该集成方法建立在局域网上，信息的共享采用标准的 TCP/IP 协议，从而 使各种不同的系统均可在同一网络上轻松地集成。同时，数据库软件还可通过 宽带出口接入高速 INTERNET 网等。 主要实现以下功能： 对各种设备的现状、使用情况、维修情况等进行统计，形成各种报表， 如定期设备维护通知单、日常工作日志统计等输出到打印机或文件上。 实时动态显示所集成的各子系统经选择的设备状态、故障状态、各种 参数值及报警状态； 当各子系统有报警发生时，可联动其它系统的设备，进行必要的联动； 可将经选择的各子系统的数据动态存在的 SQL/ODBC 数据库中，以便为 应用提供数据库； 制作统计报表，对各种设备的现状、使用情况、维修情况等进行统计， 形成各种报表，如定期设备维护通知单、日常工作日志统计等输出到 打印机或文件上。 异常报警显示，当有报警发生时可用不同的颜色表示，并不断闪烁， 配以声音提示，进行自动报警。同时，系统自动记录当时情况和处理 结果。可将报警信息输出在打印机上； 设备运行时间、能耗的统计； 具有远程通讯的功能，可以与远地建筑所采用的进行通讯，同时实现 远程的故障诊断； 具有与 OA、CA 的接口，实现系统与办公自动化系统的间接数据访问。 4 4. .2 2 O OP PC C 网网关关 本系统通过 OPC 网关实现集成对各子系统的通讯。 1、规格 嵌入式控制工控机。 WATCHDOG 主板内置实时监视芯片，当系统运行异常时会自动重启系统，有效提高 系统的可靠性和稳定性。 基于 Windows XP 操作系统 Windows XP 是面向小内存 32 位移动智能连接设备而开发的模块化实 时嵌入式操作系统。Windows XP 将 Windows 兼容性和应用程序服务与 多 CPU 结构支持和内建网络通信选项相结合，为创建多种类型产品的 努力提供了一个功能丰富的可伸缩开放式基础。Windows XP 可为消费 者电子设备、Web 终端、Internet 访问应用设备、专用工业控制器、移 动数据获取手持设备及嵌入式通信设备提供软件系统驱动。这个高度模 块化的系统平台可使开发商以灵活而可靠的方式创建出新一代具备较低 内存占用水平的 32 位移动设备，从而，实现 Windows 与 Internet 之间 的无缝化集成。 Windows Embedded 以微秒级的速度运行。从自动推进系统到自动控制 系统，从电信到运输，Windows Embedded 为实时系统提供了最具伸缩 性的解决方案-Windows CE 3.0 和 Windows NT Embedded 4.0 实时扩展。 Windows XP Embedded 是位居领先地位的实时操作系统，为现代多处 理、内存保护软件体系结构和限制性低延迟确定响应提供内在的支持。 使用这些功能可以构建复杂的、功能强大的实时系统，同时保持 Microsoft 开发工具的功能和 Win32 编程的熟悉界面。 5 5 集集成成方方案案的的特特点点 本集成方法建立在高速的局域网上，信息的共享采用国际通用的开放式网 络传输协议 TCP/IP，从而使各种不同的系统均可在同一网络上轻松地集成。 采用最先进的 OPC 集成技术，通过 OPC Client/Server 的方式集成。 由于系统集成在高速的局域网 LAN 上，可以方便地通过远程网将集成 的信息传送到其他地方，在远程工作站上可以通过授权，管理、监督 和维护整个系统的运行状况。 由于采用先进的局域网，系统一级可以与综合布线系统集成，同时与 大楼的其他系统如 OA、CA 联网集成。 投资节省，性能价格比高。 投 标 人 （ 盖 章 ）: 授 权 代 表 签 名： 日 期