基于云平台架构苏州工业园区体育中心智能化系统集成设计

胡 戎

(上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041)

0 引言

随着体育事业的蓬勃发展及全民健身热的兴起，全国各地都掀起了体育基础设施的建设的高潮。笔者结合亲身参与的苏州工业园区体育中心项目，对体育场馆的智能化集成设计进行分析和介绍，以供参考。

1 项目简介

苏州工业园区体育中心位于东湖核心区，总建筑面积35.5万m2，是苏州唯一的市级和区级合设的，集竞技体育、休闲健身、商业娱乐、商业演出等为一体的多功能、综合性、生态型的甲级体育中心。体育中心拟建成一座内含一个4.5万座体育场、一个1.3万座(1万固定座3千活动座)体育馆、一个3千座(500固定座、2500活动座)游泳馆以及一个服务配套中心的开放式体育主题公园，能够满足大型体育赛事、群众文体活动和全面健身需求，建成后可举办全国性综合运动会和单项国际比赛。图1为苏州工业园区体育中心建筑效果图。

图1 苏州工业园区体育中心建筑效果图

2 园区体育中心智能化建设目标

园区体育中心定位为苏州市体育竞赛与民众健身的高端智慧型绿色体育建筑群，其智能化建设主要定位为当地体育竞赛、体育服务、赛事管理，以及体育中心各场馆机电设备、公共安全设施的运行管理创造一个良好的、舒适的、多样化的、高效率的工作和优质服务的环境；同时为体育运营服务提供灵活、多样化运营管理与服务模式。在此基础上，云计算、信息、网络、数字化、物联网、自动化、智能化等新技术在体育中心项目中得到了广泛的应用，满足了高新技术未来发展和应用的需要。

3 智慧建筑云平台

根据业主的功能建议书，提出了设备集成平台和IT系统合二为一的私有云架构的智慧建筑云平台的概念，即“体育中心运营服务管理综合信息系统(一级平台)”采用云技术(包括云计算、云数据、云服务)实现。

云技术(私有云平台)是最近发展起来的IT技术，云平台采用高性能服务器、大容量存储设备及相关配套网络设备构建，并采用云平台管理软件通过执行统一数据传输规则对计算、存储、网络进行虚拟化管理。

在传统的智能化系统中，智能化集成系统(IBMS)、物业及设施管理系统(IPMS)、建筑物管理系统(BMS)、公共安全系统(SMS)、“一卡通”管理系(CPUMS)等智能化系统的软硬件设备都是采用各自独立成系统部署的方式。随着云计算技术应用，智慧建筑云平台的构建，则是将上述各自独立的建筑智能化子系统的软硬件全都统一部署在云平台上，根据每个应用系统的需求，对每个应用系统划分相应的虚拟机(包括CPU资源、内存资源、存储空间等)，各虚拟机之间互相不影响；再在虚拟机上根据每个业务系统需要加载不同的应用系统需求，以满足建筑智能化系统各子系统的应用需求。图2为云平台的虚拟化管理图。

智慧建筑云平台通过智能化系统软硬件资源的网络池、服务器池、数据存储池化，实现了硬件与软件的信息互联与共享，提高了智能化系统管理和运行效率，同时软硬件资源得到了充分利用，有效降低了投资成本。

图2 云平台的虚拟化管理图

4 体育中心各场馆智能化系统

园区体育中心包括体育场、体育馆、游泳馆、服务配套中心(酒店、商业中心、办公楼)、园区及配套设施五部分，体育建筑等级为甲级。

为了实现园区体育中心科学的运营管理和优质服务，在园区体育中心内建立运营服务管理及大型活动公共安全应急信息系统私有云平台(一级平台)；根据信息与数据集中管理和场馆分别运营服务的原则，在各场馆、酒店、商业、办公建立各自相对独立的运营服务管理平台，包括体育场、室外训练场运营管理系统、体育馆运营管理系统、游泳馆运营管理系统、酒店管理及服务系统、商业管理及服务系统、办公管理与服务系统、园区综合管理与服务系统七个二级平台，以及为实现上述各二级平台运营管理和服务所需配置的业务三级平台和各智能化应用系统。

智能化集成云平台实现了各场馆建筑内各信息系统、网络系统、监控系统、管理系统间的互联互通和数据共享交换，是苏州工业区体育中心智能化的技术核心。图3为园区体育中心智能化集成云平台的结构图。

5 园区体育中心智能化物联网应用

目前传统的智能化系统监控信息传输网络设计，仍是根据不同系统或产品的自身特点，采用各自独立的监控信息传输网络和互不兼容的布线敷设方式，不但造成了智能化系统布线混乱和繁杂，各系统通讯协议也不一致，建设后容易被厂家和产品所限制，运营期的升级、变更、改造都存在非常大的风险，使业主处于极为被动的状态。同时传统构架都是如图4所示自下而上集成方式的垂直系统，只有在上层才进行集成，这样的集成并不能满足在现场的快速联动要求和联动的可靠性要求。大型集成系统的信息传输会严重限制联动的有效性。

园区体育中心采用的是先进的智能化物联网一体化的以太网络结构模式，基于TCP/IP 通讯协议，支持十万、几十万点的大规模集成。在体育中心智能化物联网络上部署各场馆分控平台集成的各智能化监控系统，如建筑设备管理系统(BMS)、综合安全管理系统(SMS)、建筑设备监控系统、视频监控系统、门禁控制系统、一卡通管理系统等，各子系统采用B/S和C/S相结合的计算机系统结构，并根据需求分别提供数据采集、设备控制、Web页面接口。智能化物联网技术发挥以太网络的相关优势，在控制器一层实现广泛的IP化，同时在必要的部分使用现场总线以及无线技术作为补充，形成一个高度互联、共用、统一的智能化系统体系的集成网络平台。

图3 园区体育中心智能化集成云平台的结构图

表1

图5为园区体育中心智能化设计方案，以分布式控制器为核心的物联网中间件技术代表了当前技术先进性及发展方向，主要实现将物联设备层的各种设备统一接入智能建筑云平台。同时物联网IP直连型DDC，有效提升效率；分布式网络控制器，星形散布于物联网，上下行数据在分布式网络控制器层并发运行，实现楼控及各子系统接入及管控。采用 M2M技术，在现场、楼层即解决了跨系统通讯的问题，且不依赖于上层网络和服务器，能够实现非常高的可靠性和实时性。表1为传统平台架构的现状及主流技术的发展对比表。

图4 传统智能化系统集成方式

图5 园区体育中心智能化设计图

6 园区体育中心Niagara技术应用

Niagara Framework技术由Tridium公司在1996年推出，其目的是通过智能集成平台整合不同年代、不同制造商、不同协议的设备和系统，成为物联网的中间平台。Niagara Framework是一个基于物联网的通用平台，它几乎可以连接任何网络、协议及智能设备，使最终用户之间的M2M设备和企业之间的沟通更简单、有效。

园区体育中心智能化设计项目涉及楼宇多、分布散、监控点数量巨大，并涉及第三方系统通讯问题，系统建设非常复杂，但是采用Niagara技术能够很好解决上述问题。通过Niagara分布式网路控制器及其应用环境构建项目中间件层，向上对接各应用层、向下对接各智能化子系统；各类智能化厂商总线型专用协议运行至中间件层即止，提供中间件层以上纯IT化开发条件，极大提高了各种产品之间的兼容性。

7 结束语

智能化系统是整个建筑设备系统最重要的组成部分，在设计时需要学习和借鉴国内外最先进的理念和技术，并要有超前意识，同时兼顾系统的高可靠性和开放性，使用通用的通讯协议和接口，可实现各子系统之间的互联性、兼容性和可扩展性，使得系统具有不断更新完善的能力。尤其要注重集成平台的技术水平，选择使用开放标准及协议的设备，方便系统维护、升级，为运营中减少人力资源成本打好基础。

园区体育中心是苏州市体育竞赛与民众健身的高端智慧型绿色体育建筑群，项目建筑面积大、设备多、人员情况复杂、日常管理和应急处理任务重，对于此类型的项目，建议智能化建设的核心为基于云计算、私有云建设和物联网技术的云平台，并有大量实施工程案例应用如Niagara开放式集成平台。所有智能化子系统的设计，都需要以此云平台为基础进行架构设计。通过此平台整合不同设备制造商、不同协议的设备和系统，真正实现设备间互联、互通、互操作；同时园区管理人员可以实现对区域所有机电设备的管控，实现快速、方便、低成本的开发各种智能应用。