一种智能建筑信息系统及其赋予智能化的方法与流程

本发明涉及信息技术技术领域，尤其涉及一种智能建筑信息系统及其赋予智能化的方法。

背景技术：

智能化是指事物在网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下，所具有的能满足人的各种需求的属性。比如无人驾驶汽车，就是一种智能化的事物，它将传感器物联网、移动互联网、大数据分析等技术融为一体，从而能动地满足人的出行需求。它之所以是能动的，是因为它不像传统的汽车，需要被动的人为操作驾驶。

ibms信息系统(智能建筑信息系统)中，最基本的要素是设备和场景，智能化的目的是驱动接入系统的设备以及预置的场景能够主动的适应周边环境的变化。一种最常见的应用案例为：在室内安装了一盏灯，一旦这盏灯接入系统后，安心离家场景就会在主人离家后，会自动检查并关闭这盏灯；同样氛围场景会根据灯的能力和特性，构思在不同氛围下，这盏灯应该提供那种照明模式。

市场上主流的ibms信息系统，其设备就是存储在数据库表中的一堆数据，这种数据构建的设备模型，无法实现设备自治，无从谈及智能化。随着业务的发展，如何更好的利用现有设备，或者在现有设备上进行增补而形成新的系统能力。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种智能建筑信息系统及其赋予智能化的方法，实现设备自治以及全智能化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能建筑信息系统，智能建筑信息系统和建筑设施现场对应，智能建筑信息系统中包括以下要素，

区域，区域对应建筑设施现场的建筑空间，区域依据空间进行划分，用在智能建筑信息系统上，各区域模块之间以树的型态构成包含关系，根据提供的功能划分为若干功能区；

功能区，功能区对应在建筑空间内提供特定功能的封闭区域，功能区安装不同的虚拟设备；

虚拟设备，虚拟设备安装在功能区内，按电气特性提供相应的操控能力，虚拟设备是建筑设施现场中的物理设备在智能建筑信息系统的投影；

情形场景，情形场景是在功能区中丰富和满足建筑设施现场各种需求的属性的交互工具，结合虚拟设备构成各种需求的满足；

设备子系统，智能建筑信息系统通过设备子系统来管理各种物理设备，上线设备子系统启动运行，下线设备子系统停止运行，在设备子系统中安装物理设备，物理设备加电，进入运行状态，设备子系统连接物理设备，物理设备关电，设备子系统与物理设备断开；

设备总线，智能建筑信息系统通过设备总线模块来连接功能区模块内所有虚拟设备。

一种智能建筑信息系统中要素赋予智能化的方法，采用上述智能建筑信息系统，

进行设备子系统会话管理，对设备子系统进行整合，使智能建筑信息系统监听到设备子系统上线和下线的通知，智能建筑信息系统可以构建设备子系统的会话管理；

进行虚拟设备生命周期管理，根据物理设备的生产厂家和设备型号，智能建筑信息系统加载对应的物理设备驱动，创建匹配的虚拟设备实例，当收到物理设备断开连接事件或者设备子系统下线事件时，设备子系统会话管理销毁虚拟设备，销毁前在设备总线上注销设备；

进行情形场景生命周期管理，情形场景的创建和销毁由情形场景驱动程序根据设备总线上的是否具备情形场景运行条件决定创建或者销毁场景实例，情形场景驱动程序在智能建筑信息系统运行时，被启动，根据自身业务需要，监听关注设备总线上的事件，当情形场景驱动程序发现具备情形场景运行条件满足时，创建情形场景实例，当情形场景运行所需条件不满足时，由情形场景驱动程序从设备总线上注销情形场景，并进行销毁。

进一步的，在进行设备子系统会话管理过程中，对设备子系统进行整合，使智能建筑信息系统监听到设备子系统上线和下线的通知，智能建筑信息系统可以构建设备子系统的会话管理；

会话创建后，通过消息队列监听该设备子系统，设备安装/卸载，连接/断开连接事件以及其它设备事件；

当收到物理设备安装事件时，在智能建筑信息系统中进行登记设备安装，当收到设备卸载事件时，在智能建筑信息系统中撤销物理设备安装登记，当收到物理设备连接事件时，创建对应的虚拟设备，对虚拟设备进行虚拟设备生命周期管理和虚拟设备生命周期管理，当收到物理设备其它事件时，根据事件的物理设备资产编号，定位到智能建筑信息系统的虚拟设备，将事件投递给虚拟设备进行后续处理；

向设备子系统查询所管理设备的情况，包括已安装和已连接设备，对于已安装设备，在智能建筑信息系统中进行登记设备安装，对于已连接设备，创建对应的虚拟设备，对虚拟设备进行进行虚拟设备生命周期管理和虚拟设备生命周期管理；

当收到设备子系统下线或者掉线事件时，销毁在会话期间创建的设备子系统的虚拟设备，撤销设备子系统的物理设备的安装登记。

进一步的，在进行虚拟设备生命周期管理过程中，根据物理设备的生产厂家和设备型号，智能建筑信息系统加载对应的物理设备驱动，创建匹配的虚拟设备实例；

物理设备驱动对虚拟设备进行初始化，初始化完成后，由设备子系统会话管理在设备总线上注册设备；

虚拟设备和设备子系统的物理设备进行协商后，明确自身所支持的特性，在初始化阶段完成，初始化完成后，其它虚拟设备和情形场景通过了解当前虚拟设备所具备的能力；

确定虚拟设备特性能力后，根据服务提出控制请求，虚拟设备将请求转发给设备子系统进行处理或者由自身直接响应；

当设备状态发生改变时，或者收到设备子系统设备事件后，虚拟设备将设备事件投递到设备总线上进行发布，虚拟设备可以查询设备总线上连接的其它设备，当关注的事件发生时，设备根据业务决定对事件是否进行响应或者不响应；

当收到物理设备断开连接事件或者设备子系统下线事件时，设备子系统会话管理销毁虚拟设备，销毁前在设备总线上注销虚拟设备。

进一步的，在进行虚拟设备生命周期管理过程中，由情形场景驱动程序根据设备总线上的是否具备情形场景运行条件决定创建或者销毁场景实例，

驱动程序在智能建筑信息系统运行时，被启动，根据自身业务需要，监听关注功能区设备总线上的事件；

当收到虚拟设备和情形场景上线事件时，检查上线虚拟设备和情形场景是否为所管理场景运行所需，如果是，则继续判断其它运行条件是否满足，当所管理场景运行条件满足时，则创建所管理场景的实例，并注册到设备总线上；

当收到虚拟设备和情形场景下线事件时，检查虚拟设备和情形场景是否破坏了所管理场景的运行条件，如果是，则从设备总线上注销所管理场景实例，并进行销毁；

当场景驱动程序发现具备场景运行条件满足时，创建场景实例；

物理设备驱动对虚拟设备进行初始化，初始化完成后，在设备总线上注册场景；

寻找自身运行所需要控制的虚拟设备和其它情形场景，同时了解所控制虚拟设备和其它情形场景的运行状况；

当情形场景所关注的虚拟设备事件或者由其它情形场景发出的应用事件发生时，情形场景可按业务规则履行自身的职责；

当场景运行所需条件不满足时，由场景驱动程序从设备总线上注销场景，并进行销毁。

本发明的有益效果是：

1、智能化

实现设备子系统、物理设备、情形场景三者的即插即用，通过设备总线感知周边环境，实现物理设备/情形场景的自治，通过事件驱动带动物理设备联动过程。

改变目前市场上主流的ibms信息系统，其设备通过存储在数据库表中的一堆数据，这种数据构建的设备模型，无论如何也无法实现设备自治，更无从谈及智能化的情况。

2、经济性

物理设备提供或者不提供某种能力，是经过市场、技术、应用等环节经优胜劣汰打磨后的产物，强调虚拟设备是物理设备的投影，对这种价值的认可的同时，有利于将设备和场景的边界进行划分。

通用性由虚拟设备提供，通用的结果，带来高复用，从而降低和减少重复投入。另外虚拟设备能抽象出物理设备的通用能力，当部份设备更换为其他厂家设备时，只需要提供适配程序即可。

定制能力由场景提供，随着业务的发展，能够更好地利用现有设备，或者在现有设备上进行增补而形成新的系统能力，这些工作可以通过增加定制的场景丰富系统的行为，从而充分利用已有的投资。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明智能建筑信息系统的系统结构图；

图2是本发明设备子系统会话管理逻辑图；

图3是本发明虚拟设备上线/下线逻辑图；

图4是本发明情形场景驱动处理逻辑图；

图5是本发明情形场景上线/下线逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

1、定义。

以下定义是针对信息系统中的要素，和现实世界的建筑设施现场的要素一一对应：

(1)区域

依据空间进行划分的概念，用在智能建筑上，区域可以由：园区、地块、建筑、功能区构成，其中建筑又可以分成封闭建筑和开发建筑，封闭建筑又可以细分为楼宇、楼层，而开放建筑可划分为球场、公园、广场等。

各区域之间以树的型态构成包含关系，园区包含若干地块，地块上有建筑楼宇，楼宇中有若干层，每层根据提供的功能划分为若干功能区，功能区则组成这棵树的树叶。

(2)功能区

在建筑空间内，提供特定功能的封闭区域，常见的功能区包括：写字楼的写字间、会议室、茶水间、走廊、电梯间、楼梯间等；住宅小区的客厅、卧室、厨房等。

功能区会安装不同的设备设施，例如：在会议室一般会安装投影、会议、广播等虚拟设备，在电梯井安装电梯，在楼梯间安装照明设备，在厨房则安装烹调设备等。

(3)虚拟设备

安装在功能区的虚拟设备，按电气特性提供相应的操控能力。虚拟设备是现实世界中的物理设备在信息化系统中的投影，具体语义应该根据上下文进行理解。

对物理设备的投影含义是指：虚拟设备只能提供和物理设备相一致的功能和能力，对于物理设备不支持的能力，应该由更高层次的情形场景来实现。例如：温度传感器是传感设备，它能采集现场温度数据，但某些时候，当它采集的温度超过或者低于某个阀值时，希望能提供预警信息，在这种情形场景下，应该将预警能力交付温度预警场景来提供该能力。

虚拟设备是采用虚拟硬件方式存在的一段程序代码，每类设备都有对应的驱动程序，可以通过设备厂家和设备型号确定唯一的一种虚拟设备。

(4)情形场景

情形场景是用来丰富和满足人各种需求的属性的交互物，结合设备，结合设备被使用的时间、地点(功能区)等构成了对人需求的满足。例如：待车牌识别的摄像枪、部署在封闭区域的出/入口方向，构成了车辆进入和驶离的业务场景，结合控制道闸起降，就能满足控制车辆进出的需求；

除了此类设备关联耦合性比较强的场景外，还有更多耦合性随需而变，可根据设备进行调整的情形场景，例如：多渠道报警、定时启停设备、保持区域照明度等。需要注意的是，情形场景只能在功能区才能提供满足人需求的能力。

(5)设备子系统

在《gb50314-2015智能建筑设计标准》中对ibms信息系统是这样定义的：以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利，可持续发展功能环境的建筑。

一般情况下，ibms信息系统不是直接管理设备的系统，而是通过设备子系统来管理各种设备。物理设备在ibms信息系统和设备子系统中对应的虚拟设备的操控能力是不同的，这种差异会构成基于ibms信息系统的场景和基于设备子系统的场景。

本文以ibms信息系统智能化应用为主，设备子系统的智能化过程可以参考ibms信息系统智能化过程处理进行调整即可。

设备子系统生命周期，上线设备子系统启动运行，下线设备子系统停止运行。

设备生命周期，虚拟设备被安装到功能区，对应在设备子系统中安装物理设备，此时物理设备无法连接(进行通讯)。物理设备加电，进入运行状态，此时设备子系统可连接物理设备。物理设备关电，设备子系统与物理设备断开。物理设备发生电气故障，虽然可连接，但无法使用。物理设备进行维修保养，暂时停止使用。

(6)设备总线

物理设备通过有线/无线方式进行彼此之间的通讯，ibms信息系统也通过设备总线来连接功能区内所有设备。

每个功能区都有且仅有一条设备总线，设备总线提供两种能力：

事件广播，设备总线提供事件广播服务，发布到设备总线上的事件，会被设备总线以同步/异步模式将广播给任意的事件监听方。为隔离事件风暴，设备总线不会将设备事件广播到其他设备总线。

在线虚拟设备/情形场景管理，虚拟设备/情形场景管理在初始化后，被注册到设备总线上，设备总线在线上发布虚拟设备/场景上线(异步)事件，虚拟设备/场景在销毁前，需要从设备总线上注销，设备总线发布虚拟设备/场景上线(同步)事件。

另外，设备总线还提供遍历线上虚拟设备和情形场景管理的能力。

2、智能化过程。

(1)设备子系统会话管理。

使用服务治理工具，对设备子系统进行整合，从而使得ibms信息系统可以监听到设备子系统上线、下线(调线)的通知，ibms可以构建设备子系统的会话管理，从而实现对设备子系统的“即插即用”：

会话创建后，通过消息队列监听该设备子系统，设备安装/卸载，连接/断开连接事件以及其他物理设备事件。当收到物理设备安装事件时，在ibms系统中进行登记物理设备安装；到收到物理设备卸载事件时，撤销物理设备安装登记。当收到物理设备连接事件时，创建对应的虚拟设备，对虚拟设备进行虚拟设备生命周期管理和虚拟设备生命周期管理。当收到物理设备其他事件时，根据物理设备事件的设备资产编号，定位到本地的虚拟设备，将事件投递给虚拟设备进行后续处理。

向设备子系统查询所管理物理设备的情况，包括已安装和已连接的物理设备，对于已安装的物理设备，在ibms系统中进行登记设备安装；对于已连接的物理设备，创建对应的虚拟设备，对虚拟设备进行虚拟设备生命周期管理和虚拟设备生命周期管理。

当收到设备子系统下线或者掉线事件时，销毁在会话期间创建的设备子系统的所有虚拟设备；撤销设备子系统所有物理设备的安装登记。

(2)虚拟设备生命周期管理。

根据物理设备的生产厂家和设备型号，ibms信息系统可加载对应的物理设备驱动，创建匹配的虚拟设备实例。

初始化，物理设备驱动对虚拟设备进行初始化，初始化包括但不限于：加载配置文件；设置设备资产编号(唯一性)，确定所安装的功能区以及设备总线；根据设备自系统对物理设备的描述，确定本物理设备所能支持的特性。通过设备总线对周边环境进行感知，发现和识别所关注的周边物理设备。

初始化完成后，由设备子系统会话管理在设备总线上注册设备。

特性自省，特性是指设备所支持的服务和可发布的事件，每种特定的物理设备都有具体可提供的服务能力和可发布事件，但在现实中还受限于设备子系统所开放的能力；虚拟设备需要和设备子系统的物理设备进行协商后，才能明确自身(设备子系统的物理设备)所支持的特性。特性自省过程在初始化阶段完成。特性自省的本身就是虚拟设备必须支持的基础服务，初始化完成后，其他物理设备/情形场景可以通过该服务了解设备所具备的能力。

控制处理，外部通过特性自省确定虚拟设备特性能力后，可根据服务提出控制请求，虚拟设备可将请求转发给设备子系统进行处理，或者由自身直接响应。

事件发布，当物理设备状态发生改变时，或者收到设备子系统设备事件后，这种状态变化需要对外部进行公开时，虚拟设备将设备事件投递到设备总线上进行发布。

环境感知，虚拟设备可以查询设备总线上连接其他物理设备，或者通过爬取区域树遍历到其他设备总线，发现其他设备总线上的物理设备，也可以直接监听设备总线上的事件广播。当关注的事件发生时，设备可以根据业务决定对事件是否进行响应或者不响应。

销毁，收到物理设备断开连接事件或者设备子系统下线事件时，由设备子系统会话管理会销毁虚拟设备，销毁前在设备总线上注销设备。

(3)情形场景生命周期管理。

情形场景的运行模式和虚拟设备的运行模式类似，不同处在于，虚拟设备的创建和销毁时点和物理设备连接/断开时点保持一致。而情形场景的创建和销毁则由场景驱动程序，根据设备总线上的是否具备场景运行条件来创建或者销毁场景实例。

场景运行对环境要求可能有(这些要求可以组合存在)：

要求只能运行在某种类型的功能区，例如电梯类场景，只能运行在电梯井或者电梯间；

要求具有类型的设备在线，例如电梯类场景，要求电梯井功能区内电梯设备必须在线；

要求某种类型且具有某种特性的设备在线，例如电梯灯控场景，电梯到达楼层，照明度不够时，自动点亮电梯间的照明，要求电梯设备必须能提供电梯楼层到达事件；

要求某种其他场景必须在线，例如电梯灯控场景，保持区域照明度场景在电梯间设备总线上必须在线，这样当监听到电梯达到楼层事件时，才能向保持区域照明度场景下达保持电梯间照明度命令，从而保证电梯间有足够的光照度。

场景驱动程序在ibms系统运行时，被启动，然后它会根据自身业务需要，监听关注功能区设备总线上的事件。

当收到物理设备/情形场景上线事件时，检查上线物理设备/情形场景是否为所管理场景运行所需，如果是，则继续判断其他运行条件是否满足。当所管理情形场景运行条件满足时，则创建所管理情形场景的实例，并注册到设备总线上。

当收到物理设备/情形场景下线事件时，检查物理设备/情形场景下线是否破坏了所管理情形场景的运行条件，如果是，则从设备总线上注销所管理场景实例，并进行销毁。

创建，当场景驱动程序发现具备情形场景运行条件满足时，创建场景实例。

初始化，设备驱动对虚拟设备进行初始化，初始化包括但不限于：加载配置文件；确定所安装的功能区以及设备总线；在设备总线上注册事件监听器，监听设备总线上的事件；在设备总线上，寻找自身运行所需的物理设备和其他情形场景。

初始化完成后，在设备总线上注册场景。

环境感知，情形场景运行必须依赖物理设备或者其他情形场景，设备感知的过程就是寻找自身运行所需要控制的物理设备和其他情形场景，同时了解所控制的物理设备和其他情形场景的运行状况。

事件联动处理，当情形场景所关注的物理设备事件或者应用事件(应用事件由其他情形场景发出)发生时，情形场景可按业务规则履行自身的职责：例如，在电梯定控场景中，当收到电梯到达本楼层停靠事件时，将向保持区域照明度场景下发保持电梯间照明度命令，而保持区域照明度场景收到指令后，可以依据策略判断本楼层电梯间照明度是否充足：按时间段划分，早7点到晚6点判定光照度充足；按本地区的夏时制，判定光照度是否充足；使用光照度传感器采集电梯间的光照度进行判定。当光照度不足时，就会根据策略点亮电梯间的照明设备。

销毁，当情形场景运行所需条件不满足时，由场景驱动程序从设备总线上注销情形场景，并进行销毁。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。