大型远程监控平台的构建

陈青峰

(浙江中控自动化仪表有限公司平台软件开发部， 浙江 杭州 310051)



大型远程监控平台的构建

0引言

集团类型企业的机电设备和监控系统种类繁多、功能各异，构建大型远程监控平台，通过集团系统平台的顶层设计，反向制定各接入子系统的功能和性能标准，可有效提高对设备的管理水平。

以大型物业管理为例，由于各个分散子系统(如小区、综合体、写字楼等)的楼控、灯控等自动化系统的设计大相径庭，使得先进的自动化控制系统或是被束之高阁、弃而不用，或是经大量的人力、物力投入却没有产生规模效应，还增加维护成本。构建大型远程监控平台：1)有助于建立健全运行维护管理制度；2)减少管理环节，优化管理流程，建立客观的评价体系(如能耗、设备质量等)；3)以最终目标平台为出发点，明确各子系统的功能，减少不必要的设备投资；4)积累实时和历史数据，为数据研究和反向优化奠定基础；5)用能预测及数据诊断、设备故障诊断；6)加快系统的故障处理，在节省人力的同时，提高应急反应能力；7)以此平台为依托，与企业内其他信息系统对接。

整套系统将分为数据的获取和传输、远程监控平台部署应用、能源管理及反馈优化三大模块，系统的构成如图1所示。

图1　系统整体架构

1数据的获取和传输

构建大型远程监控平台时，各子系统和BMS软件数据的获取是第一要务，若子系统能直接提供OPC Server(一般BA都带有OPC Server)，则可通过OPC数据接入的形式获取子系统数据；若子系统能提供关系数据库，则可通过类似于第三方关系数据转存的形式，从关系数据库中抓取所需数据并同步到子系统平台；若子系统无法提供任何数据接口，则其为一个孤立的系统，建议尽早更换。

本文主要对OPC Server进行阐述。OPC是自动控制领域中的一套通讯接口规范，其核心思想是使用OPC Server驱动程序来屏蔽各种物理设备的差异，让进行数据访问的用户有一套一致性的接口，数据的接入方一般被称为OPC Client。在同一台计算机上，OPC的Server端和Client端连接较容易；在不同计算机上，需进行DCOM配置；对于跨路由的网络设备，基于COM/DCOM的OPC连接方式已不适用，需采用OPC隧道连接，具体网络如图2所示。

图2　OPC隧道连接

OPC隧道传输的本质是在OPC的Server端部署OPC隧道的服务器端，用于获取OPC Server的数据，同时，在OPC的Client端部署OPC隧道的客户端，用于为OPC Client提供数据，而OPC隧道的服务器端和客户端之间采用跨路由TCP通讯来实现数据的加密传输。

由于子系统分布在全国各地，对于子系统到中心的数据接入，核心要务是构建网络并传输数据。数据传输主要有两种方式。

1.1基于XML的数据传输(方式一)

采用VPN组网或固定域名的形式(建议采取VPN组网)构建网络系统。通过部署在现场的采集前置机(条件允许时，可使用旧有的采集服务器)获取子系统中的关键数据，将数据按平台整体格式要求进行记录和存储，将数据以XML+Web Servers的形式同步至系统中心平台，具体组网形式见图3。

图3　基于XML+Web Servers的组网形式

1.2基于OPC隧道的数据传输(方式二)

采用VPN组网的形式，在中心服务器部署数据采集监控软件和OPC隧道软件的客户端，在原系统的服务器部署OPC隧道软件的服务器端，在中心平台和现场采集服务器间采用基于VPN的OPC隧道数据传输，具体组网形式见图4。

图4　基于OPC隧道的组网

方式一采用异步传输机制，其优势在于不苛求VPN组网，对网络环境的要求较低，支持在通讯异常时就地存储，待通讯恢复后再做数据回传，其劣势在于传输效率低于方式二；方式二采用同步传输机制，通过TCP通讯将数据实时回传至中心，其优势在于数据采集的实时性较高，劣势在于必须采取VPN组网，对网络环境要求较高且不支持断线增补功能。两种数据传输机制各有优劣，应根据项目实际需求及各子系统的现实状况进行选择。

2远程监控平台部署应用

在构建远程监控平台的应用层软件时，由于不同厂家的软件各有差异，需按自身要求对系统软件提出功能要求。传统的SCADA软件将数据的收集作为关键目标，但随着智慧化要求越来越高，采集数据、存储记录仅仅是个开始，远程监控平台的构建一定要面向大型化和智慧化转变，具体功能要求可着重关注以下方面。

2.1系统功能要求

传统的物业管理使用的是以人力为主的“人防”，通过大量的检查岗和巡逻岗来保障区域及设备设施的安全，而远程监控平台的应用，一方面是减少现场固定的维护人员，使维护人员的使用和管理实现区域化和机动化；另一方面，借助于自动化的楼控和照明系统，通过统计分析，可实现设备设施的优化管理。因此，整套系统平台应具有数据及业务的监视、统计、分析、优化、调度等方面的功能(详见图5)。

图5　系统功能模块

2.2系统的可扩容性

传统的SCADA系统以单一软件为核心进行数据采集，但受制于软件功能上的限制，其拥有的数据采集处理能力存在上限。考虑到远程监控平台规模的不确定性(选取若干区域试点或按规划逐年增加)，选择的系统应是一套可扩容的集群式系统，当采集服务器的数据处理能力达到上限时，可通过增加采集服务器的方式实现系统的扩容。对于终端用户而言，通过统一的网页入口，相比扩容前应无任何影响(详见图6)。

图6　负载均衡

2.3GIS地理信息系统接入

在系统平台中接入GIS地理信息系统，既可作为系统的主入口，也可直观显示车辆、人员的活动轨迹。GIS系统可为用户提供可缩放的地理信息图，并标注各物业单元的地理坐标和分布情况，详见图7。通过点击物业单元坐标，可显示该单元的关键运行参数，也可直接跳转至该单元监控流程图或信息查询界面，方便应用管理。

此外，借助于GIS系统实现区域管理功能，通过业务的区域化管理，可真正实现维护人员的区域化、机动化管理。

图7　GIS地理信息

2.4移动端应用

在系统中，可为每个实时数据变量设定限值，当数据超限时将生成报警事件，报警事件是巡检人员的工作信号，一旦收到该信息，巡检人员需立刻作出回应。

图8　移动端应用

在移动互联时代，基于移动端的系统应用是必备功能要求，而远程监控平台在移动端的应用，可采取两种策略，一种是按业务需求，构建全新的移动端APP；另一种是通过XML数据接口的形式，为已有的移动端APP平台提供基础数据支持。两种方式的出发点都是让使用者能够快速浏览实时数据、查阅历史数据、获知报警事件等(详见图8)。2.5巡检管理

借助于设备管理功能模块，通过设备台账管理和检定管理等功能，实现管辖区域内所有设备的电子化管理，同时，可为每一台设备生成属于该设备独有的二维码并粘贴或悬挂于该设备处。而巡检人员在按计划路线进行例行巡检时，通过扫描设备上的二维码便可获知设备基础配置信息、检修要求和待处理问题，同时，远程监控平台可记录巡检人员巡检每台设备的时间点。在巡检过程中若发现问题，巡检人员应及时提交故障描述，通过对故障描述信息以及实时监控数据进行对比，决定监控平台管理人员是否需要派遣维修人员前往现场处理，故障响应流程详见图9。

图9　故障响应流程

2.6借助云服务

为节省项目前期投资，可考虑借助于云服务完成系统部署，云是一种按使用量付费的模式，这种模式能提供可用、便捷、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务等)使资源可快速提供，并由云服务商确保系统运行的稳定以及数据的安全，以此保证系统的顺利投运，云服务模式见图10。

图10　云服务与移动监控

3能源管理及反馈优化

建筑节能指在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用效率。影响建筑能耗的因素众多，如建筑物所处的地理位置、区域气候特征、建筑物自身构造、建筑设备的使用、建筑物的运行管理和维护等，部署了远程监控平台后，可通过管理和技术两个方面实现建筑节能。管理一体化系统结构见图11。

图11　管控一体化系统

没有能耗监测，就没有能耗管理，要建立建筑能源管理制度，一定要先有良好的能源监测制度，进而实施有效的建筑能源管理。所以，导入建筑能耗计量系统，首先要对建筑物全年的空调、照明、动力等系统进行能源消耗的数据监测及分析，以建立建筑物能源使用的相关数据库。

通过建筑智能化能耗监管体系的建设，建立能耗监测平台，开展能耗统计、能效公示、能源审计，掌握建筑用能数据，摸透建筑内各组织机构的用能规律，可指导开展低成本的节能改造，加强节能运行管理。

通过建筑智能化能耗管理系统实现设备自动调度管理，根据历史经验或预设的参数，对机电设备进行进行定时、分区等开关控制；根据系统预先设定的设备调度策略、节能策略、最佳启/停时间控制策略，对系统中机电设备进行预先启动、调节或关闭，并根据实际检测的温度、湿度、照度等自动调节空调照明设备，对设备的负载进行均衡，使大楼内的温、湿度达到最舒适的程度，同时以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作，以求取得最低的建筑运营成本和最高的经济效益，从而提高智能建筑的用能效率，促进建筑园区节能监管体系的建设。

4结束语

构建远程监控平台的成果，可总结为以下四个方面：1)积累：明确各子系统中需采集的数据点，完成数据存储、查阅、对比、反馈；2)管控：耗能管控、设备管控、人员管控、差异化管控；3)提醒：事件、报警、用量异常快速提醒，与现有平台接口进行对接，实现统一的消息提醒；4)优化：历史最佳运行状态的捕获和优化；气象、时间等参数的联动优化和调整。

希望大型远程监控平台的构建，能为现代大型企业精细化、集约化的管理带来实实在在的帮助。

参考文献

[1]古成瑶.城市住宅小区物业管理智能化实践[D].重庆：西南大学，2014.

Construction of Large-scale Remote Monitoring Platform

Chen Qingfeng

陈青峰

(浙江中控自动化仪表有限公司平台软件开发部， 浙江 杭州 310051)

摘要设施建设方与维护方的脱节、设备维护人员的频繁变动、自控设备维护的复杂性等因素导致楼宇中的楼控、灯控等自控设备的实际使用率相比工业企业普遍偏低。通过构建大型远程监控平台，使用统一的接口标准，接入各类子系统并形成集群效应，可有效提升管理能力。

关键词监控平台管理优化能源管理巡检管理

AbstractCompared with the industrial enterprises, the utilization rate of building or lighting control automation equipment is low, the reasons include construction and maintenance disconnect, equipment maintenance personnel frequent changes, the complexity of automatic control equipment maintenance etc..The management capacity can effectively enhance by setting standards, access to the various subsystems and form a cluster effect, so as to realize their management skills.

Keywordsmonitoring system， management optimization， energy management， inspection management