基于OPC和XML的建筑智能化系统集成技术研究

基于OPC和XML的建筑智能化系统集成技术研究
摘要在对OPC和XML技术研究的基础上，分析了基于OPC和XML技术的的建筑智能化系统集成应用，开发了客户端应用程序实现了对OPC DA服务的调用，完成了数据的XML封装，验证了基于OPC和XML技术的建筑智能化系统集成的可行性。

关键词建筑智能化；系统集成；Web服务；可扩展标记语言；OPC
随着智能建筑（Intelligent Building）这一新兴标准的提出与发展，人们对建筑领域在数据交换、安全性、宜居性和低碳性等方面提出了新的要求。

智能建筑是当今世界建筑业的一个热点，也是未来“信息高速公路”的重要节点，它将智能建筑中分离的不同功能的子系统，通过一定的技术手段使之集成为一个相互关联的、统一协调的系统，以实现数据综合、信息共享和互操作，在建筑智能化领域，系统集成需求、应用正朝着基于Web、基于Internet的一体化集成的方向发展。

将OPC和XML技术引入建筑智能化系统集成，提出并建立各种基于Internet、跨平台的建筑集成应用系统，可以来大幅提升智能建筑中资源的使用效率，减少系统设备的管理维护费用支出，使得整个建筑管理系统具有良好的设备通用性、系统开放性、互操作性以及方便的后期维护性。

OPC和XML技术为建筑智能化高层信息集成提供了新的技术途径。

1OPC技术
OPC技术是基于Microsoft公司的COM和DCOM技术的新一代工控软件规范，目前已成为工控领域内的一套专业标准，得到硬件设备制造商和工业控制软件开发商的支持。

对于早期的计算机系统，为了实现不同的硬件和软件所构成的计算机之间的数据交换和通信，必须要花费很多时间去开发独自的通信程序，业界迫切的需要一种能够提供数据交换和通信的工业标准，来达到将不同的计算机相互连接进行类似互联网的数据交换，使得厂商能够更有效地把有限的精力投入到应用程序本身功能的开发中去。

OPC为典型现场设备连接工业应用程序和自动化办公软件提供了一个数据传输访问接口规范和理想方法，用于在多个过程控制设备之间进行通讯。

OPC的作用就是在控制系统的软件中，为不同类型的服务器与不同类型的客户搭建一座“桥梁”，通过这座桥梁，各客户和服务器间形成即插即用的简单规范的链接关系，不同的客户软件能够访问任意的数据源。

因此，开发商仅仅只需开根据实际情况开发一个OPC服务器，就可以访问底层的现场设备。

同时，用户也不再需要花费精力考虑诸如系统中设备接口、系统集成扩展等问题，实现了工业控制系统的高度集成。

OPC基金会制定了各类OPC规范，并不断得进行升级和功能扩展以适应工业自动化领域的发展与变化。

按照功能的不同，OPC基金会发布的OPC规范的
分为：OPC数据存取规范、OPC报警和事件规范、OPC历史数据访问规范、OPC批处理规范、OPC安全规范、OPC DX数据交换规范和OPC XML DA技术规范。

2XML
XML（可扩展标记语言，Extensible Markup Language），是一门新兴的面向Internet应用的标识语言，它是由W3C （WorldWideWeb Consortium）组织于1998年2月制定的一种通用语言规范。

XML是SGML的子集，其目标是允许普通的SGML在Web上以目前HTML的方式被服务、接收和处理。

XML被设计成易于实现，且可在SGML和HTML之间互相操作。

XML是实现OPC XML和OPC DA服务的最为基础的技术，用于全面、灵活地描述具体应用里实例文档中出现的数据类型和结构，XML 主要有三个部分:文档类型定义：DTD （Document Type Definition）用于规定文档的逻辑结构，定义页面的元素、元素的属性以及元素和属性之间的关系；
可扩展样式语言XSL （Extensible Style Language）用于规定XML文档样式的语言，能在客户端通过Web浏览器改变文档的表示法；可扩展链接语言XLL （Extensive L inkLanguage）支持目前Web上已有的简单链接，并将进一步扩展链接，包括结束死链接及间接链接。

XML独立于生产厂商，可以跨平台运用，允许不同来源的数据无缝集成，适于异构应用间的数据共享，是数据交换、应用集成的首选。

3基于OPC和XML技术的建筑智能化系统集成应用实现
在建筑智能化系统发展的早期，系统规模小，控制对象少而简单，各个系统间彼此相对独立，信息共享主要依赖手工传递，维护管理工作处于半自动化状态。

当前随着对建筑功能需求的不断增加和现代通信、计算机及网络技术的不断发展，建筑智能化系统集成内容相当广泛，涉及到冷暖空调监控系统、供配电监测系统、燃气泄漏系统等30多个子系统，但是子系统与子系统之间、系统运行与管理之间往往相互独立，无法实现统一协同，成为一个个“信息孤岛”，无法满足基于Web的一体化智能建筑系统集成需求。

怎样实现智能建筑各子系统之间的实时数据交换和集成，越来越成为人们关注的焦点。

OPC XML DA技术作为一项工业标准近两年在国内外得到了广泛的关注，不少高校、研究机构和制造厂商都展开了对OPC XML DA技术的研究和应用。

基于OPC和XML的OPC XML DA规范的发布虽然使得用户系统能够通过Internet发布OPC数据信息，但是在实际应用中需要已开发好的OPC XML DA 服务器支持，同时应用程序开发较为复杂，需要专门的工控软件开发公司支持。

综合OPC 和XML技术的各自优势，将它们引入到建筑智能化领域，我们提出了基于OPC和XML技术的建筑智能化系统集成简化方案，在用户对OPC
XML DA规范具体内容不了解的情况下，可以轻松地解决用户提出的基于Web 的一体化智能建筑系统一般性集成要求，能够达到提高建筑智能化系统的互操作性和整体运行优化目的，在高层实现信息共享和交换，可以解决基于Internet的一体化集成的需求。

图1使用.NET工具开发OPC客户端
在已开发的空调系统监控设备OPC XML Web服务的基础之上，客户端程序可以访问并集成这些服务，这些应用系统包括智能设备的监视应用、控制应用、分析应用等等。

同时，通过XML技术对数据的封装，可以在跨平台的系统之间轻松地交换数据，对程序开发人员来说，在互联网上的不兼容系统平台之间交换数据是一项非常繁琐、容易出错的工作。

而采用XML技术封装的数据则可以轻松的在各种不兼容的平台或应用程序进行交换，大大降低了数据传输的复杂性。

XML 数据以文本格式存储，这使得XML 在不损失数据的情况下，更容易扩展或升级到新的操作系统、新应用程序或新的浏览器。

由此，工程监管人员要想知道现场设备的运行情况，并不需要亲临现场，而只需从网络上取得经由XML语言封装好的OPC数据包，在自己的计算机上查看即可。

程序开始执行后，点击温度显示按钮后在智能建筑中央空调中各个水冷器罐体的温度变化即显示在程序界面上，如图1所示。

点击XML转换后，可将某个罐体的实时温度值通过XML技术封装，转换为XML文档保存。

这种XML文档上传至Internet即可满足用户在任何地点，通过任何平台监测数据的需求，让管理人员和系统各部门都能看到过去只有现场操作人员才能看到的生产现场的实时状况，为决策、调度、检修等提供了参考数据，确保了设备安全、经济的运行。

通过将分布的、平台无关的OPC XML和OPC DA服务集成到统一的用户界面上来，从而达到智能化系统集成的目的，验证了基于OPC和XML技术的建筑智能化系统集成的可行性。

4结论
将OPC和XML技术应用于建筑智能化系统集成，可以实现智能建筑系统的信息综合、资源共享、设备互操作，以达到提高建筑智能化系统的互操作性和整体运行优化。

在高层实现信息共享和交换，可以解决基于Internet的一体化集成的需求，能够满足远程用户对需求参数的监视和控制，在互联网上真正可以在线获得完整而及时的信息，具有非常广阔的前景。

参考文献
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