TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC  BÁO CÁO HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP Đề tài: Remote Monitoring and Control over the Internet Giám sát và điều khiển từ xa qua Internet GVHD : PGS.TS. NGUYỄN VĂN KHANG SVTH : LÊ HẢI ANH - CB110610 PHẠM VĂN HÀ - CB110616 Lớp : 11BKTĐT Hà Nội, tháng 6 năm 2012 Mục lục 1. Giới thiệu 2 2. Trường hợp nghiên cứu: Quản lý năng lượng tòa nhà 2 3. Thiết kế hệ thống RBMO 5 4. Phần mềm ứng dụng RBMO 9 5. Thảo luận 10 6. Các công việc có liên quan 15 7. Hướng phát triển 16 8. Kết luận 16 1. Giới thiệu Giám sát và điều khiển từ xa đề cập đến quá trình giám sát và thu thập dữ liệu tại các địa điểm từ xa, quá trình xử lý những dữ liệu này, và truyền các thông tin điều khiển như là một chức năng của quá trình giám sát để tác động đến hành vi của môi trường từ xa và các thực thể giám sát. Các ứng dụng có thể từ giám sát môi trường (không có điều khiển) đến bảo mật và các ứng dụng giám sát và ứng dụng điều khiển yêu cầu độ chính xác cao (ví dụ, điều khiển lò phản ứng hạt nhân, điều khiển năng lượng, và điều khiển quá trình công nghiệp). Các dữ liệu từ xa được thu thập thông qua các cảm biến nhúng trong môi trường, mà hoặc định kỳ truyền về dữ liệu được đo đạc hoặc chuyển các phép đo theo yêu cầu. Cảm biến được kết nối với hệ thống giám sát và điều khiển thông qua một mạng lưới thông tin liên lạc. Kết nối mạng có thể là không dây hoặc có dây, chuẩn giao tiếp mạng có thể là tiêu chuẩn đã có, chẳng hạn như giao thức Internet, hoặc tiêu chuẩn độc quyền. Vòng lặp điều khiển được xử lý thông qua các thiết bị truyền động để tác động đến quá trình điều khiển. Hệ thống giám sát và điều khiển có thể được phân tán để tăng khả năng của hệ thống và bảo vệ chống lại lỗi của một phần nào đó của hệ thống. Các dữ liệu đo có thể được xử lý tại hệ thống giám sát và điều khiển hoặc bên trong mạng lưới các cảm biến. Xử lý tại các hệ thống giám sát sẽ là đơn giản cũng như dễ cho việc lưu trữ dữ liệu vào một cơ sở dữ liệu hoặc giám sát dữ liệu cho các xu hướng bất thường hoặc các sự kiện đặc biệt. Xử lý dữ liệu ở bên trong mạng các cảm biến có thể đối phó với việc tiền xử lý thu thập các giá trị đo tại nguồn hoặc tại các nút bên trong mạng lưới các cảm biến. Từ các luận điểm ở trên, lĩnh vực ứng dụng thiết kế của hệ thống giám sát và điều khiển từ xa là rất lớn và sẽ phụ thuộc vào bối cảnh ứng dụng cụ thể. Trong báo cáo này, chúng tôi chọn một trường hợp nghiên cứu ứng dụng cụ thể, thảo luận và đưa ra ứng dụng thực tế, và trình bày một bản thiết kế chi tiết của ứng dụng hệ thống giám sát và điều khiển từ xa. Ứng dụng được nghiên cứu trong trường hợp này là một hệ thống giám sát và điều khiển hoạt động của các tòa nhà (RBMO) cho việc quản lý nguồn năng lượng trong các tòa nhà qua mạng Internet. Trường hợp nghiên cứu này đã được xây dựng hoàn thiện và có kinh nghiệm triển khai trên một số tòa nhà lớn. 2. Trường hợp nghiên cứu: Quản lý năng lượng tòa nhà 2.1. Quản lý năng lượng Các tòa nhà tiêu tốn một phần ba tất cả năng lượng của Hoa Kỳ với chi phí 200 tỷ đôla mỗi năm, với 85 tỷ đôla mỗi năm cho các tòa nhà thương mại. Một lượng lớn, có lẽ đến một nửa số năng lượng này, là lãng phí so với những gì được gọi là chi phí hiệu quả. Phần lớn lãng phí này có liên quan đến khả năng không thể tối ưu quá trình điều khiển và vận hành phức tạp các tòa nhà lớn mới được xây dựng hiện nay. Trường hợp nghiên cứu này cho thấy có thể tiết kiệm thông thường khoảng 15%, và khoảng 40% năng lượng sử dụng hàng năm có thể tiết kiệm bằng cách kiểm tra, phân tích, và hành động dựa trên dữ liệu sử dụng năng lượng. Nguồn tiết kiệm lớn nhất phát sinh từ việc tắt trang thiết bị khi không cần thiết. Những nguồn tiết kiệm khác bao gồm việc lập kế hoạch sử dụng trang thiết bị tốt hơn và tối ưu hóa điểm đặt điều khiển nhiệt độ. Các ứng dụng được phát triển trong dự án RBMO dựa trên quá trình sử dụng các thiết lập và mở rộng chúng sau khi có thông tin thông qua hệ thống điều khiển quản lý 2 năng lượng (EMCSs), sẽ điều khiển hệ thống thiết bị sưởi ấm và điều hòa nhiệt độ (HVAC) trong các tòa nhà thương mại. Một số nghiên cứu đã khám phá ra khả năng giám sát của EMCS. EMCSs cho tòa nhà thương mại là có sẵn. Có hơn 150 nhà sản xuất EMCS. Khoảng 50% các tòa nhà với trên 45.000 m 2 có EMCS, và họ có mặt trong gần như tất cả các tòa nhà văn phòng lớn. Đối với các tòa nhà được xây dựng từ năm 1992, gần 50% diện tích mặt sàn trong các tòa nhà có EMCSs. Hệ thống RRBMO hỗ trợ giám sát và điều khiển từ xa nhiều tòa nhà, gồm có HVAC, hệ thống chiếu sáng, v.v thông qua mạng Internet, bằng cách sử dụng CORBA – giao thức Common Object Request Broker Architecture. Nó được thiết kế để làm việc với các hệ thống EMCS và HVAC không đồng nhất. Hệ thống RBMO cũng được thiết kế để tích hợp với trung tâm giám sát và điều khiển tòa nhà từ xa, nơi sẽ cung cấp dữ liệu trực quan, quản lý cơ sở dữ liệu, mô phỏng việc sử dụng năng lượng và các công cụ phân tích năng lượng. Các thành phần của hệ thống giám sát từ xa bao gồm: • Thu thập dữ liệu và máy chủ quản lý cơ sở dữ liệu, được xây dựng trên một hệ thống Unix. • Một số phân tích (Unix & Windows) tại các máy trạm, được sử dụng cho dữ liệu trực quan, phân tích thống kê các dữ liệu, và mô phỏng. Người sử dụng chính của hệ thống sẽ là chủ sở hữu hoặc nhà điều hành của nhiều tòa nhà, ví dụ, U.S.GSA, hệ thống trường huyện, trường đại học, chuỗi cửa hàng bán lẻ, các ngân hàng, các công ty quản lý tài sản. Hình 1 - Thiết lập hệ thống RBMO Hệ thống RBMO theo đuổi ba mục tiêu thiết kế chính: chứng minh tính khả thi kỹ thuật của thiết kế đề xuất, đánh giá và thử nghiệm với công nghệ phần mềm thành phần và khả năng hoạt động tương tác trên các môi trường không đồng nhất, và trình diễn các tiện ích của hệ thống. Sự chú ý chặt chẽ và phân tích cẩn thận các dữ liệu từ EMCSs thông thường có đủ khả năng để cải thiện hoạt động của tòa nhà, kết quả là cải thiện sự thoải mái cho người ở trong tòa nhà và giảm việc sử dụng năng lượng. Tuy nhiên, đối với hầu hết các 3 tòa nhà, sự chú ý chặt chẽ và phân tích này không được thực hiện do thiếu phần mềm thích hợp, thiếu nhà điều hành hoạt động, nhân viên, và các cảm biến không chính xác hoặc bị hỏng hóc. Hệ thống giám sát từ xa cung cấp khả năng để giảm chi phí lao động cho việc theo dõi và phân tích EMCSs bằng cách dàn trải các chi phí lao động như vậy trên một số lượng lớn các tòa nhà. Điều này cũng đem lại tính khả thi về kinh tế để sử dụng các kỹ sư chuyên gia HVAC. Việc sử dụng Internet làm cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc chính có hai khía cạnh: sử dụng các giao thức liên lạc Internet và sử dụng mạng Internet. Việc sử dụng các giao thức mạng Internet cho phép truy cập vào một loạt các phần cứng tương thích và phần mềm từ nhiều nhà cung cấp khác nhau qua nhiều phương tiện truyền thông khác nhau. Thị trường Internet rất lớn, với hàng triệu người sử dụng, vì vậy các nhà cung cấp có thể dễ dàng trừ dần chi phí phát triển. Ngược lại, giao thức độc quyền thường đòi hỏi chi phí đắt hơn, vì sự thiếu cạnh tranh và bởi vì chi phí phát triển được trừ dần trên các thị trường nhỏ hơn. Các giao thức công nghiệp cụ thể, chẳng hạn như BACnet, nằm ở giữa hai thái cực này. Giao thức Internet rõ ràng vẫn là phổ biến nhất cho các ứng dụng kết nối mạng diện rộng. Việc sử dụng mạng Internet cho phép người dùng chia sẻ các chi phí cơ sở hạ tầng liên lạc cơ bản. Khi xây dựng các ứng dụng tự động hóa có thể chia sẻ cơ sở hạ tầng Internet sẵn có, sự tiết kiệm thực sự đáng kể so với hệ thống điện thoại bàn. Internet cũng cung cấp triển vọng về truy cập băng thông cao giá rẻ khi cần thiết, ví dụ, video giám sát từ xa đối với an ninh, hỏa hoạn, hoặc chẩn đoán từ xa. Cuối cùng, Internet cung cấp sự chắc chắn, đáng tin cậy, kết nối mở rộng. Nhược điểm của việc sử dụng Internet là sự cần thiết phải có các biện pháp phòng ngừa an ninh nghiêm ngặt hơn, sẽ thảo luận thêm dưới đây. EMCS ngày nay được xây dựng chủ yếu để điều khiển. EMCSs là các hệ thống điều khiển có tính toán mục tiêu đặc biệt, lập trình để vận hành thiết bị tòa nhà như thiết bị làm lạnh, quạt, máy bơm, van, động cơ, và hệ thống chiếu sáng. EMCSs được cài đặt cho nhiều mục đích khác nhau như: điều khiển trang thiết bị, hệ thống cảnh báo các trục trặc trong thiết bị, duy trì các điều kiện cho trước, và cho phép sửa đổi các kỹ thuật điều khiển. EMCSs thường giám sát dữ liệu của hoạt động tòa nhà như: vị trí van điều tiết, cá điểm thiết lập, biến trạng thái của các chất lỏng, và tình trạng thiết bị. Chúng thường không được sử dụng để theo dõi nhu cầu điện. Trong một số trường hợp, nhiều cảm biến chính xác có thể cần cho việc chẩn đoán hơn là các cảm biến đã có sẵn trong một EMCS. Ví dụ, để theo dõi hiệu quả làm lạnh, cần thiết phải có một phép đo chính xác của việc giảm nhiệt độ và mực nước thông qua thiết bị làm lạnh. Các cảm biến trong một EMCS thông thường có thể không thích hợp cho tính toán này. 2.2. Xây dựng mô hình dữ liệu tiêu chuẩn Trong năm 1995, ASHRAE phê duyệt một tiêu chuẩn truyền thông mới, để xây dựng hệ thống tự động hóa – chuẩn The Building Automation and Control Network (BAC-net). Tiêu chuẩn này xem các hệ thống HVAC như là một tập các đối tượng. Tuy nhiên, chuẩn này chưa bao gồm các ứng dụng tiêu chuẩn cấp đối tượng như các thiết bị làm lạnh hoặc các tháp làm mát. Chúng tôi hy vọng rằng BACnet sẽ sớm được sử dụng để xây dựng các cổng kết nối cho EMCSs. International Alliance for Interoperability là một tập đoàn kỹ thuật, kiến trúc, và là nhà cung cấp các phần mềm xây dựng (ví dụ Autodesk và Bentley Systems), là những 4 người đang làm việc để phát triển một mô hình dữ liệu tiêu chuẩn cho mô tả các tòa nhà. Mô hình dữ liệu có mục đích sẽ được sử dụng bởi các công cụ thiết kế và kiến trúc, phần mềm dự toán chi phí xây dựng, phần mềm lập kế hoạch xây dựng, .v.v Chúng tôi đang theo dõi những nỗ lực này để sử dụng trong các quy ước đặt tên cho các điểm giám sát. 3. Thiết kế hệ thống RBMO Trong phần này, chúng tôi mô tả kiến trúc của hệ thống RBMO chi tiết hơn nữa, nguyên nhân chính cho việc quyết định thiết kế, và mô tả các thành phần của hệ thống dưới đây: • Hệ thống cổng trong mỗi tòa nhà. • Hệ thống phụ để thu thập dữ liệu. • Đặc tả đối tượng cấp ứng dụngvà chuyển đổi đơn vị. • Cơ sở dữ liệu theo thời gian. 3.1. Kiến trúc hệ thống Kiến trúc hệ thống RBMO được thể hiện trong hình 2. Nó tạo thành một kiến trúc ba lớp với các thành phần riêng biệt là: các ứng dụng, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, và xây dựng các cổng kết nối. Các lớp riêng biệt là các hệ thống con kết nối với nhau qua Internet thông qua bộ chuyển đổi CORBA. Hệ thống này được thiết kế theo kiểu mô-đun để có thể dễ dàng đánh giá các công nghệ khác nhau cho thành phần cơ sở dữ liệu, giao diện người dùng, và các thành phần trực quan. Mục này sẽ mô tả các thành phần riêng biệt và thiết kế của chúng một cách chi tiết hơn nữa. Hệ thống RBMO tạo thành một hệ thống không đồng nhất kết hợp một số nền tảng phần cứng khác nhau và hệ điều hành khác nhau, từ hệ thống độc quyền (EMCSs) đến các nền tảng thông thường (máy trạm Sun/UNIX và PC/Win NT). Tính không đồng nhất lớn này là một trong những lí do chính cho việc sử dụng CORBA thay vì các giao thức khác, chẳng hạn như OLE, Active X, DCOM, SNMP, MMS, và giao thức netDDE. 5 Hình 2 – Kiến trúc hệ thống RBMO 3.2. Cổng kết nối Kiến trúc hệ thống yêu cầu rằng mỗi tòa nhà tham gia có sự hiện diện của một điểm Internet, cũng được gọi là một cổng kết nối. Các cổng kết nối được đề cập trong cách thức sử dụng Internet. Bên trong chính cổng kết nối, các đối tượng cụ thể được xác định bởi một CORBA-compliant Object Request Broker (ORB). Cổng ORB hoạt động như một trung gian giữa các đối tượng CORBA tham chiếu mới đến và đối tượng thực tế đang tồn tại trong cổng kết nối. Hiện nay, cổng kết nối là máy tính Pentium-class PCs chạy hệ điều hành Windows NT. Một trong những mục tiêu của chúng tôi là trình bày một mạng lưới giám sát tòa nhà và điều khiển dữ liệu đồng nhất đi qua nhiều tòa nhà - bất kể sự khác biệt về hệ thống EMCS. Để cung cấp cái nhìn thống nhất ở cấp độ cổng kết nối, cần thiết phải có giải quyết phân chia kết nối tòa nhà – tòa nhà (ví dụ EMCS đến EMCS) trong quá trình cổng kết nối tự xử lý. Điều này đã dẫn đến ba phần thiết kế bao gồm một lớp thích ứng EMCS, một cơ sở dữ liệu dữ liệu nội bộ tòa nhà, và một lớp giao tiếp bên ngoài CORBA. Phần cơ sở dữ liệu tòa nhà của cổng kết nối có mục cho tất cả các giám sát tòa nhà và điều khiển điểm dữ liệu truy cập thông qua EMCS của tòa nhà. Mỗi mục chứa các thuộc tính cho các đơn vị, tên điểm, và mô tả, cũng như các phương pháp để đọc và sửa đổi giá trị. Kể từ khi cơ sở dữ liệu này có thể phản ánh chính EMCS, các phương pháp đã được phát triển để giải mã và tái tạo danh sách dữ liệu điểm cho mỗi nhà cung cấp cụ thể EMCS. Sự chú ý cụ thể được sử dụng để kết nối các đơn vị thông tin điểm dữ liệu từ nhà cung cấp hoặc mô tả cài đặt cụ thể đến các tiêu chuẩn. Đơn vị tiêu chuẩn được yêu cầu cho các cơ sở đơn vị chuyển đổi hệ thống tự động. Kể từ khi nơi hợp lý để 6 giải quyết bất kỳ sự khác biệt về lập bản đồ ở cấp độ tòa nhà, các vấn đề được xử lý bởi cơ sở dữ liệu cổng nội bộ. Lớp thích ứng EMCS chịu trách nhiệm cho tương tác với các EMCS tòa nhà thông qua định dạng giao tiếp cụ thể và các giao thức được yêu cầu bởi nhà cung cấp EMCS. Trong một số trường hợp, ví dụ Barring-ton EMCS, liên quan đến việc sử dụng các giao thức tin nhắn độc quyền sử dụng chuẩn giao tiếp truyền thông nối tiếp. Ví dụ khác, giao tiếp với Johnson Controls EMCS, các giao thức netDDE trên mạng LAN. Trong mọi trường hợp, định dạng bản tin cụ thể và các thuật toán xử lý được đóng gói trong các phương pháp liên kết với mỗi phần tử của cơ sở dữ liệu điểm nội bộ, và các nhà cung cấp khác nhau sẽ không nhìn thấy được ở trên lớp thích ứng EMCS. Lớp giao diện bên ngoài CORBA cung cấp một lớp thông thường đối tượng C++ mà có thể truy cập vào cổng kết nối ORB. Những đối tượng này có quyền truy cập tối đa vào cơ sở dữ liệu điểm nội bộ, và có thể thông qua phương pháp thích hợp để truy vấn các hệ thống EMCS cho giám sát hiện tại và thiết lập các giá trị điểm đặt. Kể từ khi các đối tượng này hoạt động như là một phần của cổng kết nối ORB và không phải là một phần của chương trình cổng kết nối, đồng bộ hóa bộ tổng hợp được cung cấp để đảm bảo truy cập an toàn và độc quyền đến các phương pháp và thuộc tính của dữ liệu đối tượng tòa nhà. 3.3. Hệ thống thu thập dữ liệu Dữ liệu từ xa về tình trạng tòa nhà của chúng tôi được khởi tạo có sẵn như là dữ liệu mặt cắt ngang, có nghĩa là, chúng tôi lấy mẫu trạng thái toàn bộ tòa nhà định kỳ, thường là khoảng 1-2 phút. Dữ liệu có độ phân giải cao như vậy cho phép chúng tôi nghiên cứu dao động trong hệ thống điều khiển. Tuy nhiên, phân tích thông thường chỉ sử dụng một số ít các biến trạng thái, nhưng thường muốn nhìn vào khoảng thời gian dài của trạng thái mỗi biến đó. Vì vậy, cần thiết phải phân tích mục đích để có các dữ liệu lưu trữ trong một chuỗi thời gian riêng biệt cho trạng thái mỗi biến. Câu hỏi được đặt ra là khi nào và nơi nào dữ liệu sẽ được lưu trữ. Điều này có thể được thực hiện tại thời gian thu thập, thời gian phân tích, hoặc một thời gian trung gian nào đó. Chuyển dữ liệu tại thời điểm thu thập sẽ làm chậm quá trình thu thập, nhưng tăng tốc giai đoạn phân tích. Chuyển dữ liệu tại thời điểm phân tích cho phép thu thập dữ liệu rất nhanh, nhưng làm chậm giai đoạn phân tích. Chuyển dữ liệu tại thời gian trung gian cho phép tăng tốc cả hai giai đoạn thu thập và phân tích dữ liệu. Tuy nhiên, kiến trúc phần mềm trở nên phức tạp hơn và tốn kém để thực hiện và bảo trì. Chuyển dữ liệu có thể cũng xảy ra tại các cổng kết nối, máy chủ cơ sở dữ liệu, hoặc các máy trạm phân tích. Chúng tôi đã chọn để chuyển dữ liệu tại máy chủ cơ sở dữ liệu khi chúng được thu thập. Điều này sẽ tạo ra ít nhất một hoạt động đọc ghi đĩa cho mỗi dữ liệu điểm giám sát cho từng điểm lấy mẫu. Đây dường như là kiến trúc dễ nhất để thực hiện, và có hiệu năng chấp nhận được cho hệ thống nguyên mẫu của chúng tôi. Hệ thống thu nhận dữ liệu (DAQ) hiện nay là một hệ thống bỏ phiếu nằm trên máy chủ trung tâm cùng với các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian (DBMS). Đặt DAQ ở máy chủ rất hữu ích vì lý do hiệu năng như DAQ truyền đạt đáng kể I/O cho máy chủ cơ sở dữ liệu. Kiến trúc bỏ phiếu (pull architecture) được lựa chọn khởi tạo rõ ràng vì nó đơn giản để thực hiện. Chúng tôi chuẩn bị chuyển đến một kiến trúc đẩy (push architecture), 7 mà chúng tôi hy vọng sẽ cung cấp độ tin cậy tốt hơn và dễ dàng hỗ trợ cho các hệ thống sao chép hoặc phân vùng trung tâm DAQ/DBMS. Hệ thống thu thập dữ liệu của chúng tôi là đa luồng, với một DAQ phục vụ nhiều tòa nhà. Điều này cung cấp lợi thế hiệu năng (và giấy phép phần mềm) hơn một quá trình đơn luồng. Bất cứ lỗi trong quá trình DAQ sau đó gây ra lỗi trong thu thập dữ liệu từ tất cả các tòa nhà. Sao chép hoặc phân vùng của DAQ rất đáng giá trong các ứng dụng quy mô lớn. 3.4. Các đơn vị đo lường và khung thời gian Để làm việc với nhiều tòa nhà, chúng tôi phải đối đầu với sự đa dạng của các đơn vị đo lường được sử dụng cho các điểm giám sát khác nhau và EMCSs. Có ba phương pháp tiếp cận để đối phó với vấn đề này: • Ghi lại tất cả các phép đo như cặp (giá trị, đơn vị). • Ghi lại đơn vị cho mỗi điểm giám sát như là một phần của siêu dữ liệu cho các điểm giám sát. • Ghi lại tất cả các phép đo trong một tập hợp tiêu chuẩn của đơn vị. Thực hành thông thường trong các hệ thống EMCS là phương pháp 2. Mô hình dữ liệu AIA thông qua phương pháp 1. Tuy nhiên, các biến thể trong đơn vị đo lường qua các điểm giám sát và EMCSs được so sánh và tính toán trong DBMS rất khó để xử lý. Chúng tôi đã thông qua quy ước lưu trữ tất cả các phép đo trong đơn vị tiêu chuẩn SI (metric) trong DBMS (chuyển đổi được thực hiện bởi hệ thống thu thập dữ liệu). Điều này đã giải quyết việc tạo các chỉ số và so sánh, tính toán xử lý truy vấn. Chúng tôi dự định cho phép người dùng sử dụng một hệ thống ưu tiên các đơn vị để hiển thị các kết quả truy vấn. Khó khăn tương tự phát sinh với khung thời gian. Có hai vấn đề - việc tập hợp của các tòa nhà được theo dõi có thể có các múi giờ khác nhau (ví dụ, một chuỗi cửa hàng bán lẻ lớn) và sử dụng khung thời gian tiết kiệm ánh sáng ban ngày (daylight savings) sẽ gây ra sự bất bình thường.Chúng tôi giải quyết cả hai vấn đề này bằng cách chuyển đổi tất cả các nhãn thời gian sang giờ quốc tế (UTC) hay còn gọi là giờ GMT. Điều này được thực hiện trong hệ thống thu thập dữ liệu trước khi lưu trữ dữ liệu. 3.5. Cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian Số lượng lớn các dữ liệu chúng tôi thu thập sẽ là chuỗi thời gian, ví dụ, nhiệt độ, sử dụng điện, .v.v Mặc dù các dữ liệu thô có thể là chuỗi thời gian bất thường, chúng tôi sẽ biến đổi những chuỗi thời gian thông thường để phân tích. Chuỗi thời gian thông thường giả định thời gian lấy mẫu định kỳ. Do đó, tiêu chí quan trọng nhất để lựa chọn DBMS là nó phải phù hợp cho dữ liệu chuỗi thời gian và các truy vấn. Nó có thể hỗ trợ dữ liệu chuỗi thời gian trên bất kỳ một số DBMS: quan hệ, hướng đối tượng, hoặc lai đối tượng-quan hệ. Việc sử dụng các cơ sở dữ liệu DBMS quan hệ cho dữ liệu chuỗi thời gian thông thường thường cung cấp hiệu năng tầm thường, và hỗ trợ yếu cho các hoạt động như làm mịn và lịch. DBMSs hướng đối tượng cho phép thực hiện các xử lý dữ liệu chuỗi thời gian với sự hỗ trợ tốt hơn cho lịch, làm mịn, .v.v Để giảm thiểu chi phí phát triển, ban đầu chúng tôi đã chọn một cơ sở dữ liệu DBMS quan hệ Illustra với hỗ trợ chức năng chuỗi thời gian. Khi DBMS này đã chứng minh tính không khả thi, chúng tôi chuyển sang một DBMS quan hệ, Oracle. Hầu hết các dữ liệu không phải là chuỗi thời gian là dữ liệu mô tả tòa nhà - đó là, Computer Aided Design (CAD), dữ liệu mô tả cấu hình vật lý của tòa nhà, hệ thống 8 HVAC, và hệ thống EMCS. DBMSs hướng đối tượng (OODBMSs) nói chung là tốt hơn và phù hợp với dữ liệu CAD hơn là DBMSs quan hệ (RDBMSs). Giao tiếp CORBA, ít nhất là một số triển khai CORBA thương mại, sẵn sàng cho một vài DBMSs hướng đối tượng, nhưng chưa hỗ trợ cho DBMSs quan hệ hoặc DBMSs lai quan hệ-đối tượng. Tuy nhiên, Oracle đã thông báo rằng họ dự định để hỗ trợ các giao tiếp CORBA. Các giao tiếp CORBA bên thứ ba có sẵn cho DBMSs quan hệ. Hỗ trợ cho cấu hình DBMS máy khách-máy chủ thông thường có sẵn cho tất cả các DBMSs. Điều này cho phép chúng tôi di chuyển quá trình phân tích và mã trực quan đến máy PC, máy trạm, trong khi bảo trì dữ liệu cơ sở trên một máy chủ cơ sở dữ liệu mạnh mẽ. 3.6. Phân vùng hệ thống Chúng tôi đã giới thiệu giao tiếp CORBA tại một số điểm trong hệ thống. Phân vùng hệ thống phục vụ 2 mục đích chính: • Phân phối các thành phần. • Tách cho tái cấu trúc. Các giao thức CORBA giữa cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian, giao diện đồ họa người sử dụng, và quản lý thời gian tự động thoát cho phép chúng tôi thay đổi sự phân bố của các thành phần này tùy thuộc vào băng thông liên lạc và hiệu năng máy khách. Hơn thế nữa, chúng cho phép chúng tôi tách rời các thành phần riêng biệt cho mục đích tái cấu trúc, ví dụ như trình duyệt Internet tích hợp giao diện đồ họa. 4. Phần mềm ứng dụng RBMO Các ứng dụng RBMO được thiết kế để cung cấp ba khả năng sau đây: • Lưu trữ lịch sử dữ liệu chuỗi thời gian trong một cơ sở dữ liệu. • Cung cấp một cách trực quan phân tích hiệu suất năng lượng của tòa nhà. • Thực hiện một loạt các hồi quy và kỹ thuật phân tích thống kê xác định điều kiện "đường cơ sở" và đánh giá hiệu suất năng lượng sau khi cho thêm, hoạt động và thay đổi bảo trì, thời gian thay đổi, hoặc để theo dõi lịch sử. Các ứng dụng lưu trữ và trực quan hiện nay chạy trên các máy trạm Sun với C++. Chúng tôi hình dung, tuy nhiên, đó là một triển khai tương lai của các ứng dụng trực quan và phân tích thống kê chủ yếu chạy trên PC, chạy Java trong Windows NT hoặc một trình duyệt web. Việc xây dựng và giám sát toàn bộ nhà máy làm lạnh tại một trong những cài đặt của hệ thống bao gồm hàng chục cảm biến điểm (tổng số khoảng 1500 điểm cảm biến trong tòa nhà) bao gồm cả hệ thống điện sử dụng, các cảm biến thời tiết, cộng với các cảm biến trạng thái của sức mạnh máy làm lạnh và tháp làm mát, cảm biến nhiệt độ và lưu lượng dòng chảy.Chúng tôi thêm một số cảm biến đo lực và lưu lượng, và cảm biến nhiệt độ vào máy làm mát để so sánh với các cảm biến EMCS ban đầu và làm tăng thêm thông tin không có sẵn từ EMCS. Tại điểm cài đặt khác, chúng tôi thu thập 120 điểm giám sát liên quan đến nhà máy làm lạnh, từ tổng cộng 8.000 điểm giám sát bởi các EMCS. Chúng tôi đang phát triển một bộ tiêu chuẩn các lô theo dõi hiệu năng cho phép người dùng xem các dữ liệu lưu trữ với một trình menu thân thiện với người sử dụng. Điều này bao gồm biểu đồ tải hàng ngày (24 giờ) của dữ liệu hoạt động 5 phút cho tất cả các giá trị; ngày trong tuần, cuối tuần, và biểu đồ tải hàng tuần (theo giờ dữ liệu); và biểu đồ tải trung bình hàng tháng. Các thiết bị làm lạnh và máy làm mát sẽ bao gồm các 9 [...]... trong việc phát triển, thiết kế, và hoạt động của một hệ thống nguyên mẫu RBMO 5.1 Khả năng tương tác giữa các nền tảng có liên quan 5.1.1 Khả năng cảnh báo sự kiện Trung tâm của bất kỳ hệ thống giám sát và điều khiển từ xa là một số cơ chế cho các địa điểm từ xa cảnh báo đến cho các địa điểm giám sát các sự kiện "đặc biệt" Cảnh báo sự kiện này phải là tức thời, ổn định, và (thường) nhiều kênh Một cách... tính năng hệ thống thiết yếu rất quan trọng cho cả hệ thống mạnh và hoạt động Ngay cả khi người ta có thể ẩn hầu hết các hệ thống phân tán một cách tự nhiên bằng cách sử dụng công nghệ đối tượng phân tán, các hệ thống cơ bản vẫn còn bao gồm các thành phần riêng biệt đã được thiết kế như một hệ thống độc lập không có mục đích hợp tác, hoặc được điều khiển từ quá trình bên ngoài Tập trung đầu vào, bảo... nóng nhất 6 Các công việc có liên quan Honeywell gần đây đã công bố một hệ thống giám sát tòa nhà mới, khá giống với dự án của chúng tôi Atrium sử dụng một hệ điều hành khác nhau và hệ thống Windows NT và một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ khác (SQLServer) Tuy nhiên, chúng có một kiến trúc tổng thể rất giống nhau Họ cũng đã chọn để sử dụng (phổ biến) đối hệ thống quản lý đối tượng phân tán độc... tôi dự định nghiên cứu phân tán phần mềm tĩnh và động qua Internet trên các nền tảng mục tiêu không đồng nhất 8 Kết luận Chúng tôi đã mô tả việc thiết kế và phát triển của các hệ thống giám sát và hoạt động các tòa nhà từ xa, trong đó sử dụng giao thức CORBA trên Internet cho thông tin liên lạc giữa các tòa nhà từ xa, một cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian, và các thành phần ứng dụng riêng biệt phân tán... hợp theo chức năng, vị trí, điều khiển hệ thống phụ, v.v Ngoài ra, các dịch vụ có thể cung cấp một kho lưu trữ đơn nhất, phổ biến cho đối tượng siêu dữ liệu Trong trường hợp của hệ thống điều khiển, nó có thể bao gồm thông tin về cảm biến và thiết bị sử dụng trong việc tạo ra giá trị đối tượng, độ phân giải tên đối tượng giải quyết sự khác nhau của đối tượng địa phương và giám sát không gian tên, và. .. hạn hiệu năng của hệ thống giám sát một cách trơn tru Nhiều hệ thống phân tán đã thấy hiệu quả của việc tổng hợp bản tin Các công cụ tự động (hoặc bán tự động) để tập hợp các điểm giám sát riêng biệt vào đối tượng quét lớn hơn là rất đáng giá Công cụ như vậy cũng cần thiết để hỗ trợ giao thức truyền thông quảng bá để gửi nhận bản tin Công cụ này cho phép tách biệt thiết kế lôgic và vật lý một cách... quyết trong quản lý mạng lưới thông tin liên lạc Hệ thống quản lý mạng đã sử dụng SNMP và RMON như tiêu chuẩn giao thức truyền thông chính 15 7 Hướng phát triển Chúng tôi dự định sẽ kiểm tra việc sử dụng các dịch vụ an ninh CORBA và HOP cho điều khiển từ xa các hoạt động HVAC (ví dụ như chứng thực) Giám sát từ xa của bộ thu thập lớn không đồng nhất trong các tòa nhà đặt ra vấn đề nghiêm trọng cho phần mềm... sự hỗ trợ mạnh mẽ từ đặc tả sự kiện, cảnh báo sự kiện, và một thiết kế hệ thống dựa trên những điều này Chúng tôi hình dung ra một liên kết không chắc chắn của các thành phần độc lập gửi và nhận các sự kiện 5.3 Tính không đồng nhất ý nghĩa và quản lý dữ liệu 5.3.1 Đặt tên và Dịch vụ thư mục Hiệu quả của mô tả cấu hình và điều khiển là nguyên nhân suy sụp của hệ thống phân tán Hệ thống phân tán được... khác (ví dụ mô phỏng tòa nhà), thông thường không có cơ chế để có tín hiệu hiệu quả tham gia vào thành phần mà có sự thay đổi được thực hiện Kết quả là, mặc dù bộ thu thập của các hệ thống riêng biệt vào một hệ thống đơn lớn hơn được thiết lập thông qua kỹ thuật phân tán OO, hệ thống mới "lớn hơn" phụ thuộc vào cơ chế điều khiển cao hơn, khó hơn cho cả hai việc phối hợp và hoạt động đúng đắn Khả năng... Dịch vụ cảnh báo sự kiện xác định nhu cầu truyền cảnh báo của những sự cố đáng kể đến các thành phần hệ thống có liên quan Tùy thuộc vào yêu cầu hệ thống chức năng, cảnh báo này có thể xem xét là không đáng tin cậy (ví dụ như giám sát định kỳ cập nhật giá trị) hoặc có thể được yêu cầu là đáng tin cậy (ví dụ như thiết bị thay đổi trạng thái) Trong một môi trường phân tán, nơi các thành phần hệ thống có . NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC  BÁO CÁO HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP Đề tài: Remote Monitoring and Control over the Internet Giám sát và điều khiển từ xa qua Internet GVHD : PGS.TS. NGUYỄN VĂN. từ xa và các thực thể giám sát. Các ứng dụng có thể từ giám sát môi trường (không có điều khiển) đến bảo mật và các ứng dụng giám sát và ứng dụng điều khiển yêu cầu độ chính xác cao (ví dụ, điều. và đưa ra ứng dụng thực tế, và trình bày một bản thiết kế chi tiết của ứng dụng hệ thống giám sát và điều khiển từ xa. Ứng dụng được nghiên cứu trong trường hợp này là một hệ thống giám sát và