機場航站樓智能建筑設備集成監控管理系統是一個綜合性的針對現代化機場智能建筑設備的運維軟件管理和應用平臺。通過標準的技術協議和接口實現對北京新機場各個建筑設備監控子系統進行集成，利用專用建筑設備網進行數據通訊，最終滿足機場航站樓運營管理的需求。
1 北京新機場航站樓IBMS系統概述
北京新機場航站樓IBMS系統是一個全新應用集成系統，是一個綜合性的針對現代化機場智能建筑設備的運維軟件管理和應用平臺。系統框架圖如圖1所示。
1.1 IBMS系統架構
航站樓構建了一個三層交換的計算機網絡系統為機場航站樓內的暖通空調設備及給排水設備監控系統、電力監控系統、智能照明監控系統及電梯扶梯步道監控系統提供數據通信平臺，構建一個綜合布線系統為上述幾個系統在網絡層面提供物理鏈路。
IBMS系統與其他各系統的數據通訊在建筑設備網絡平臺上完成，系統硬件連接網絡架構圖如圖２所示(其中，BEMS指建筑設備監控管理系統，ICMS指智能照明監控管理系統，PCMS指電力監控管理系統，EEMS指電梯、自動扶梯和自動人行步道監控管理系統，AODB/AMDB指機場運行數據庫)。
1.2系統集成方式
IBMS系統分為內部與外部兩種系統集成方式。
（1）內部集成方式
內部集成主要是內部各底層設備監控系統的數據傳輸集成，是底層控制系統的數據傳輸。目前底層軟件的集成主要有OPC和協議集成兩種方式，OPC標準以微軟公司的OLE技術為基礎，它的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成的。
目前OPC標準在建筑智能化領域被廣泛認可和應用，主要是OPC接口既適用于通過網絡把最下層的控制設備的原始數據提供給作為數據使用者(OPC應用程序)的HMI(硬件監督接口)/SCADA(監督控制與數據采集)、批處理等自動化程序及更上層的歷史數據庫等應用程序，也適用于應用程序和物理設備的直接連接，協議集成就是利用底層軟件支持的Modbus、BACnetIP、BacnetMS/TP、LONWorks等協議進行集成。
此種集成方式要求子系統軟件開放接口，通過API接口將集成系統需要的數據按照一定的協議(BACNET、MODBUS、KNX等)形式存儲于特定位置，集成系統通過API接口直接讀取協議數據，此種方式對于集成軟件的協議池含量要求較高。
相對于OPC的集成方式，直接協議集成需要開放子系統軟件接口，對于子系統的安全運行造成一定的影響。對于多系統多承包商的工程而言，開放子系統接口務必會造成故障時的責任劃分困難，一旦子系統故障，無法判斷是由于集成軟件數據的讀取造成的還是由于系統自身原因造成的，同時對集成軟件的要求較高，但協議集成使得數據讀取和命令發布更加迅速而且直接。
綜合而言，OPC由于其對界面劃分的明確性、開發的簡單性，目前在建筑設備監控系統的集成上有優勢且對子系統中任何方式的數據傳輸都可接受讀取，但支持的協議越多也意味著軟件容量變大。
北京新機場航站樓IBMS系統的內部集成采用的OPC方式。具體而言，與暖通及給排水設備監控管理系統、電力監控管理系統的數據集成方式為OPC-DA與電梯/扶梯/步道監控管理系統、智能照明監控管理系統的數據集成方式為OPC-UA；相對OPC-DA來說，OPC-UA是OPC家族的新成員，不但性能更好、穩定性更好，而且不依賴DCOM、不依賴Windows，所以使用更簡單、開發方式更靈活，但是各子監控系統未必會及時跟進，所以OPC-DA目前依然是主流。
(２)外部集成方式
外部集成是頂層的軟件集成，IBMS系統將自身數據上傳至上層軟件平臺，獲取航站樓的基礎運行數據作為自身設備運行控制的條件，外部集成就是IBMS與第三方應用平臺進行數據通訊集成。
北京新機場信息系統非常龐大，基于網絡的應用數量也十分龐大，便于數據通訊，整定上層網絡規劃各應用軟件架構采用ESB企業服務總線。作為底層的IBMS系統軟件采用先進的ESB企業總線技術，進行標準化和模塊化設計，以滿足與機場信息系統的對接，從而進行數據的雙向傳輸。當然也有其他集成方式，如RestfulAPI、Socket、RMI。
選擇何種集成方式需要根據具體的集成場景來定，如果平臺需要集成多方應用平臺，并且各個應用平臺數據通訊協議不一致時，需將差異化的協議統一集成進來時會選擇ESB這種集成方式。
1.3 BIM應用
目前大部分BIM技術基于Revit進行，Revit內部數據可以直接導出為ODBC數據庫。
新機場航站樓IBMS系統要求直接讀取BIM模型的ODBC數據庫中相關建筑基礎數據為四大運行平臺使用，同時將電力、照明等相關數據在BIM模型中展現，使得運維更加直觀化。新機場IBMS系統與BIMRevit數據庫保持實時更新狀態。
為精確導入BIM數據模型建立IBMS系統軟件平臺UI界面，自動識別模型類別，可以根據用戶的不同需求進行相應的修改。平臺軟件已經深度優化，場景合理分隔，輕量化BIM模型，減少軟件對資源的占用，降低對服務器的要求。
1.4 四大集成平臺功能
機場航站樓IBMS集成系統構建了四個具有擴展功能的應用軟件模塊，可以根據后期需求擴展其他應用模塊。
（1）能效管控軟件平臺
能效管控軟件平臺支持ESB企業總線技術、B/S架構，建立實時、在線的能耗計量監測系統；提供能耗統計分析和日常運行監控功能應用；建立企業能效評估指標體系，實施精細化的科學量化管理；尋找能耗漏洞，幫助用戶制定節能整改措施，提高能源使用效率；與機電設備系統進行數據交互，實現節能管理控制。
其功能主要有以下內容：
１)具有能耗數據采集、能耗分項計量、能耗區域管理、能耗設備控制管理、能效分析評估、系統優化策略、能效信息發布和遠程能源專家支持等功能。
２)系統平臺采用圖形界面，以系統總圖、趨勢曲線圖、棒圖等圖形將能耗數據進行直觀的體現，通過歷史數據庫可方便的進行分類查詢，并可定制用戶需求報表，可以在BIM數據模型中顯示，并可以配置不同的臨界和報警值，實現顏色和浮現窗的顯示。
３)能耗分項計量可實現對水、電、燃氣、冷量、熱量和新能源等的分類和分項計量，具有標準的成本換算公式和顯示、總量計算和可配置區域總量匯總計算功能。
４)系統可根據用戶需要將航站樓劃分為不同的管理區域，在能耗數據采集和分項計量的基礎上，對不同區域實現管理控制、能效考核、能效排名、區域用能趨勢分析等功能。
５)機場能耗指標統計，包括單位面積能耗、單位旅客能耗、單位架次能耗、單位產值能耗、單位旅客能源費用、單位能源費用產值等。
６)能耗關聯度分析，對于機場客流量、溫度、航班起降架次、夜航結束時間等機場能源消耗因素進行關聯性分析，找出能源消耗的關聯度，便于機場運維人員制定合理的運維策略，滿足機場能源系統化、精細化管理的需求。
７)系統可對任意區域進行能源消耗對比，可對所有監測回路的實時耗能進行逐時分析，時間維度為1-30min可調。
８)能效分析評估是根據數據采集存儲的歷史數據，通過各種對比方式實現相應的對比顯示，同時可以根據天氣、預設工作安排信息等進行智能化能效分析評估與預測。
９)系統優化策略是根據機電設備設計能耗數據、使用能耗數據、外部環境信息、人為干預信息和歷史數據等自動分析能耗原因，給出節能控制策略建議等。
１０)能效信息發布是軟件平臺具有信息發布功能，可以向信息發布系統、集中顯示屏、移動設備等發布指定的能效信息。
１１)遠程能源專家支持是軟件平臺可以在授權許可前提下，將部分統計、比較和歷史記錄的數據發送到第三方能源審計和評估單位，并將相應的反饋建議信息在系統內自動顯示，供用戶評估使用。
(２)系統/設備全生命周期統一維護管控軟件平臺
系統/設備全生命周期統一維護管控軟件平臺支持ESB企業總線技術、B/Ｓ架構，采用BIM模型精準導入數據。
其功能如下：
１)設備臺帳數據管理功能，系統/設備全生命周期統一維護管控軟件平臺與BIM管理系統通過數據交互實現不同系統內的設備數量、指標參數、相關資料和供貨商等信息進行后臺數據實時同步與更新，即ＢＩＭ平臺數據更新后可在軟件平臺中即時同步更新。
２)自動生成工單、電子標簽和派送管理功能。
３)設備維保信息記錄和預防性維保報警功能信息展示功能，設備總體信息管理、更換維修記錄、使用效率、維護率等統計和分析功能等。
４)電力能源、冷熱能資源、水能資源管理功能。平臺軟件通過對電力監控管理系統實時運行數據進行分析，在航站樓BIM模型中實時顯示各區域電能資源利用情況(包括電氣小間、變電室及設備機房)及剩余情況，并按年、月、小時、半小時顯示每個變電室、電氣小間、設備機房內電能資源剩余情況及根據備用斷路器規格確定的可增容情況。系統平臺可以在BIM模型中顯示所有開閉站、變配電室、電氣小間、設備機房配電柜內部斷路器規格、整定值及根據整定值與實時電流數據確定所有已經使用回路的可增加的電流值，從而以曲線、柱狀圖、餅狀圖的形式顯示出變配電室低壓柜、配電間配電柜、設備機房配電柜內可擴容容量情況。通過電力監控的負荷分析數據，在BIM模型中對重載區域進行顯著標注以提醒管理部門此區域無法增加任何負荷，為航站樓運行后局部擴容改造提供數據支持。
熱能資源及水能資源管理功能要求平臺軟件根據暖通及給排水系統相關實時運行數據進行分析，在航站樓BIM模型中實時顯示各區域冷熱能資源及水能資源利用情況及剩余情況，為后期航站樓運行擴容提供數據支持。
(３)集中應急報警管控軟件平臺
集中應急報警管控軟件平臺支持ESB企業總線技術、B/S架構，采用BIM模型精準導入數據，將集成系統集成的全部子系統報警信息統一顯示在軟件平臺內。
其功能如下：
１)集中應急報警管控軟件平臺在BIM模型中顯示所有報警點位。
２)實時將報警通過微信、郵件或APP等方式推送給指定接收人員并接受相應反饋和記錄報警處理流程與結果。
３)集成系統集成的全部子系統報警信息進行列表統計，可以基于時間、系統、報警級別、設備供應單位等進行歸類列表統計顯示。
４)集中應急報警管控軟件平臺可以對不同程度和類別報警進行高、中、低等優先級別設計，解決報警排隊推送的優先級問題，并對部分無效報警進行自動過濾，從而降低重復報警和維修中報警等問題。
５)集中應急報警管控軟件平臺在接受報警信息后瀏覽報警系統或設備的詳細信息，獲取供貨商、歷史維護記錄和技術資料等信息。
６)報警處理標準化流程設定與引導功能，要求軟件平臺可以對不同類報警進行標準化處理流程預案設置，在報警發生后系統自動提示管理人員是否啟動標準化處理流程預案，并記錄相應預案執行情況，也可以在應急指揮情況下臨時修訂預案，系統自動記錄與更新。
７)報警聯動功能要求系統平臺對于某個系統的報警調出相關系統的數據協助管理人員判斷報警原因，例如電力監控顯示動力回路過載報警時，調出相應動力設備的運行狀態等。
(４)電梯扶梯步道監控管控軟件平臺
機場航站樓尤其是大型的機場航站樓內部扶梯、電梯、步道非常多，經常為多個廠家供貨，此類設備各設備供應商的監控系統均各自獨立，建立一個電梯扶梯步道監控管控軟件平臺就是將多個設備供應商的多個系統整合為一個監控管理系統。
2 結束語
機場航站樓構建的IBMS系統為航站樓運營提供數據支持及專家解決方案。它不是一個固定不變的管理系統，系統有對數據的統計分析功能，通過對航站樓運行中的各數據進行檢測和分析，可以不斷改進航站樓內各子系統的控制策略，IBMS系統中的相關數據可以為航站樓其他部門運行管理提供數據支持，從而使航站樓建筑設備監控系統變成一個智慧的、非單一功能的、融合變化的、可生長的智能化系統。
文章節選自于《智能建筑電氣技術》雜志2019年第6期，《北京新機場航站樓智能建筑設備集成監控管理系統》，文章有刪減，版權歸《智能建筑電氣技術》雜志所有，轉載請注明出處。
作者簡介：范士興，北京市建筑設計研究院有限公司電氣所室主任，高級工程師。
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