因特網(wǎng)和智能建筑
| 摘要：本文討論了因特網(wǎng)和智能建筑的一些技術(shù), 提出了一個(gè)基于因特網(wǎng)的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）的一個(gè)框架,使得能通過(guò)因特網(wǎng)對(duì)樓宇設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 前言 智能建筑的概念，在20世紀(jì)80年代誕生于美國(guó)。按照IBI（Intelligent Building Institute）機(jī)構(gòu)的定義，智能建筑是通過(guò)優(yōu)化四個(gè)基本元素：結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理來(lái)提供有效和舒適的環(huán)境。智能建筑幫助業(yè)主和用戶(hù)達(dá)到在費(fèi)用、舒適度、便利、安全等方面的目標(biāo)。第一幢智能大廈于1984年在美國(guó)哈特福德（Hartford）市建成，我國(guó)于90年代才起步，但迅猛的發(fā)展勢(shì)頭令世人矚目。智能建筑是信息時(shí)代的必然產(chǎn)物，其智能化程度隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步提高。 智能建筑主要依賴(lài)于集成建筑系統(tǒng)和建筑設(shè)備，智能化系統(tǒng)的功能與系統(tǒng)集成度存在著密切的相關(guān)性。目前，無(wú)論是大廈內(nèi)的控制系統(tǒng)，還是信息系統(tǒng),都已是網(wǎng)絡(luò)化的，集成應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)也不再面向過(guò)程，而是面向數(shù)據(jù)。隨著信息系統(tǒng)以需求為中心及IOD(Information On Demand)概念的出現(xiàn)，智能大廈已從集成功能發(fā)展到集成系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò),從基于單機(jī)應(yīng)用發(fā)展到基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同應(yīng)用，特別是基于Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)集成的應(yīng)用。從信息交互上來(lái)看，已經(jīng)從簡(jiǎn)單的狀態(tài)信息組合和基于監(jiān)控的處理，發(fā)展到基于內(nèi)容的處理和融合，以及基于虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體技術(shù)的人機(jī)接口。 因特網(wǎng)的迅速發(fā)展及在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)上的應(yīng)用，使得物業(yè)管理人員足不出戶(hù)就可以對(duì)整個(gè)建筑完成監(jiān)視、實(shí)時(shí)控制和適當(dāng)?shù)木S護(hù)。目前，基于Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)的Web技術(shù)可以在世界范圍內(nèi)提供信息的采集和綜合、分析和處理、交互和共享。 通過(guò)因特網(wǎng)，世界上任一處的授權(quán)用戶(hù)可以獲得所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，即使在千里之外也可以監(jiān)控整個(gè)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。本文提出了基于因特網(wǎng)的BAS系統(tǒng)的一個(gè)框架，使得能通過(guò)因特網(wǎng)對(duì)樓宇設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 1 因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù) 因特網(wǎng)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的Web數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了信息從靜態(tài)發(fā)布向動(dòng)態(tài)發(fā)布的轉(zhuǎn)變，而其中遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)是核心。 目前比較流行的Browse/Server模型是采用三層模式結(jié)構(gòu)：表示層（Browser），提供可視界面，用戶(hù)通過(guò)可視界面觀察信息和數(shù)據(jù)，并向中間層發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求；中間層（Web Server），實(shí)現(xiàn)正式的進(jìn)程和邏輯規(guī)則，響應(yīng)用戶(hù)服務(wù)請(qǐng)求，是用戶(hù)服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)層的邏輯橋梁；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)層（DB Server），實(shí)現(xiàn)所有的典型數(shù)據(jù)處理活動(dòng)，包括數(shù)據(jù)的獲取、修改、更新及相關(guān)服務(wù)。 Browser端一般沒(méi)有應(yīng)用程序，借助于Java applet、ActiveX、JavaScript 、VBScript等技術(shù)可以處理一些簡(jiǎn)單的客戶(hù)端處理邏輯，顯示用戶(hù)界面和Web Server端的運(yùn)行結(jié)果。中間層負(fù)責(zé)接受遠(yuǎn)程或本地的數(shù)據(jù)查詢(xún)請(qǐng)求，然后運(yùn)行服務(wù)器腳本，借助于中間部件把數(shù)據(jù)請(qǐng)求通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送到DB Server上以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，再把結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成HTML及各種腳本傳回客戶(hù)的Browse。DB Server端負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，處理數(shù)據(jù)更新及完成查詢(xún)要求、運(yùn)行存儲(chǔ)過(guò)程，可以是集中式的也可以是分布式的。在三層結(jié)構(gòu)中,數(shù)據(jù)計(jì)算與數(shù)據(jù)處理集中在中間層，即功能層。由于中間層的服務(wù)器的性能容易提升，所以在Internet下的三層結(jié)構(gòu)可以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。 瀏覽器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)如圖一所示，由用戶(hù)向Web服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，Web服務(wù)器端遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)組件處理該請(qǐng)求并將該請(qǐng)求發(fā)向DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)），它響應(yīng)該請(qǐng)求并發(fā)回?cái)?shù)據(jù)?？蛻?hù)方的軟件在功能上最為簡(jiǎn)單，服務(wù)程序通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的HTML、JavaScript形成用戶(hù)接口。Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)客戶(hù)方與服務(wù)器之間的所有交互操作，組件被用于提高處理的效率，服務(wù)器利用CGI(公共網(wǎng)關(guān)接口 Common Gateway Interface)、ISAPI (Internet Server Application Program Interface)或JAVA語(yǔ)言來(lái)生成基于數(shù)據(jù)信息的HTML文件。 為增強(qiáng)HTML語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的界面，還可通過(guò)ActiveX組件、JAVA組件。Browser不需要任何數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序，但是需要下載這些組件，以使客戶(hù)端的功能趨于完善。Web服務(wù)器可以通過(guò)不同的方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，如CGI、ISAPI、IDC、ASP或JAVA。 在Web中與數(shù)據(jù)庫(kù)接口的技術(shù)有CGI、ISAPI、JDBC、ADO等幾種流行的方式。在CGI上編程為請(qǐng)求客戶(hù)機(jī)瀏覽器、網(wǎng)關(guān)程序、HTTP服務(wù)器提供了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)話及處理機(jī)制。CGI程序通常是用源程序語(yǔ)言如Practical Extraction和PERL編寫(xiě)的。當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上調(diào)用PERL源程序時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器把它當(dāng)作獨(dú)立的可執(zhí)行文件。正因?yàn)槿绱?，每一例CGI應(yīng)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，而在服務(wù)器上創(chuàng)建新進(jìn)程是一項(xiàng)非常昂貴的資源任務(wù)，會(huì)引起嚴(yán)重的資源流失和操作問(wèn)題。另外，CGI應(yīng)用不能通過(guò)應(yīng)用分享信息，不能與其他的實(shí)例化CGI程序的其他記憶空間動(dòng)態(tài)分享信息。 ISAPI的工作原理和CGI大體上是相同的，工作流程有一些不同。 ISAPI 應(yīng)用的DLL 不僅可以象CGI 程序一樣被用戶(hù)請(qǐng)求激活，還可以被系統(tǒng)預(yù)先激活來(lái)監(jiān)視用戶(hù)輸入；對(duì)于被用戶(hù)激活的DLL，在處理完一個(gè)用戶(hù)請(qǐng)求后不會(huì)馬上消失，而是繼續(xù)駐留在內(nèi)存中等待處理別的用戶(hù)輸入，直到過(guò)了一段時(shí)間后一直沒(méi)有用戶(hù)輸入才停止。 Java/JDBC技術(shù)是SUN公司設(shè)計(jì)的Java語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)API。JDBC是第一個(gè)支持Java語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)API，它使得Java程序與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的連接更加方便。在功能方面JDBC與ODBC相同，它給程序員提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口。用戶(hù)通過(guò)瀏覽器從Web服務(wù)器上下載含有JavaApplet的HTML頁(yè)面。如果HTML頁(yè)面中的JavaApplet調(diào)用了JDBC，則瀏覽器運(yùn)行的JavaApplet將直接與指定的數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接。JDBC是JAVA在Web環(huán)境下與數(shù)據(jù)庫(kù)接口的代表性技術(shù)，可用來(lái)訪問(wèn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。 ADO實(shí)際上是一種基于OLE DB標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象模型。在ADO中不再象DAO或RDO那樣強(qiáng)調(diào)對(duì)象的繼承，它不再需要通過(guò)繼承去創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。相對(duì)于訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的CGI程序而言，它是多線程的，在出現(xiàn)大量并發(fā)請(qǐng)求時(shí)，也同樣可以保持服務(wù)器的運(yùn)行效率，并且通過(guò)連接池（Connection Pool）技術(shù)以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)連接資源的完全控制，提供與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的高效連接與訪問(wèn)，可以開(kāi)發(fā)高效率、高可靠性的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。 2 樓宇設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控 基于因特網(wǎng)的樓宇設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控結(jié)構(gòu)如圖二所示，這個(gè)結(jié)構(gòu)是基于NT的平臺(tái)上。對(duì)于市場(chǎng)上的BA系統(tǒng)，如江森和霍尼維爾等，他們系統(tǒng)內(nèi)置有專(zhuān)用的數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供有接口，可以轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)前面提到的方法，用戶(hù)可以從遠(yuǎn)程通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)了解整個(gè)BA系統(tǒng)的情況。如果他想獲得BA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀況和實(shí)時(shí)控制BA系統(tǒng)，可以直接通過(guò)相應(yīng)的CGI程序監(jiān)控BA系統(tǒng)（當(dāng)然他須要相應(yīng)的權(quán)限，還有重要的設(shè)備如電梯等不能通過(guò)遠(yuǎn)程控制）。 通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，授權(quán)的用戶(hù)可以在遠(yuǎn)程獲得建筑設(shè)備每一相關(guān)數(shù)據(jù)，除了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和報(bào)警功能之外，還有比如數(shù)據(jù)記錄、趨向預(yù)測(cè)、基本維護(hù)等功能?，F(xiàn)代的BAS系統(tǒng)包括數(shù)以千計(jì)的測(cè)控點(diǎn)，所以?xún)H是關(guān)鍵數(shù)據(jù)才應(yīng)該在遠(yuǎn)程使用者間傳輸。 進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的時(shí)候，必須充分考慮到信息安全性。目前的解決方法是：SSL（安全套接層）和HTTPS等。SSL協(xié)議是用來(lái)加密Web瀏覽器和Internet之間信息的。此協(xié)議允許客戶(hù)/服務(wù)器應(yīng)用程序之間的通信不被偷聽(tīng)、篡改和偽造。SSL是由Netscape Communications發(fā)展起來(lái)的，它基于由RSA數(shù)據(jù)安全發(fā)展起來(lái)的公開(kāi)密鑰技術(shù)。它被Internet Engineering Task Force評(píng)價(jià)為可互操作的、開(kāi)放式安全標(biāo)準(zhǔn)，SSL加密整個(gè)通信通道。而HTTPS則分別加密每條消息。HTTPS允許用戶(hù)在每條消息上產(chǎn)生數(shù)字簽名（不只是認(rèn)證協(xié)議作用期間的特定消息）。 3 結(jié)語(yǔ) 現(xiàn)代的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)基于Internet來(lái)實(shí)現(xiàn)信息交互、綜合與共享，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的人機(jī)界面和跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，真正做到局域和遠(yuǎn)程信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)資源的綜合共享，以及全局事件快速的處理和一體化的科學(xué)管理。一旦將傳統(tǒng)的BAS系統(tǒng)延伸到因特網(wǎng)上，建筑管理人員即便是在千里之外也可以完成他的職責(zé)。可以說(shuō)因特網(wǎng)與智能建筑是分不開(kāi)的，通過(guò)因特網(wǎng)，不僅可以完成監(jiān)控職責(zé)，而且還有很多便利，比如樓宇設(shè)備廠家可以通過(guò)因特網(wǎng)持續(xù)了解自己設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行在非正常狀態(tài)時(shí)，廠家可以立即采取措施避免事故發(fā)生，當(dāng)然可以減少運(yùn)行管理費(fèi)用?？梢哉f(shuō)，基于因特網(wǎng)的BAS技術(shù)代表著樓宇自動(dòng)化的發(fā)展方向。 |
