用于集成多个建筑系统和业务应用的计算机实现的方法和系统

摘要

一种计算机实现的系统和方法，通过该系统和方法，终端用户能够用单个接口监视并管理多个建筑系统，以及基于来自多个不同建筑系统和企业应用的输入和事务为多个建筑系统定制并修订设置和自动化响应。插入式命令和接口软件模块允许用户在先前安装且未集成的建筑系统之间集成控制、命令和响应功能，并且基于来自一个或多个其他系统的数据、警报、事件或事务对一个系统功能的激活或失活进行配置。本发明取得来自任何和每个控制系统的数据和控制功能，并且允许用户构建其自己的智能建筑，以及在任何时间自己对控制过程进行编辑。建筑系统的响应是过程驱动，而不是基于规则的，并且响应过程可完全由终端用户编辑。系统取决于例如提供输入的传感器的位置，允许用于给定输入的多个过程。可以为每个单个传感器对完全不同的过程进行编程以供启动。本发明适应来自面向值的系统（也被称为面向点的系统）和面向事务的系统（也被称为面向事件的系统）两者的输入。本发明提供了用于以下的系统和方法：集成面向点的建筑系统和面向事务的建筑系统两者以及企业应用，以及使用来自面向值和事务的系统两者的输入对响应过程的终端用户构建、配置和定制。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及监控和数据采集（SCADA）系统。更具体地， 本发明涉及用于各种独立和无关建筑系统和业务应用的控制和响应特 征的用户可定制和过程驱动的集成的方法和系统。

背景技术

用于监视、诊断、操作和控制多种多样的设施——包括工厂、发 电站、仓库、办公楼、公寓楼、购物中心和停车场设施——的操作的 计算机化系统是已知的。在这样的监控和数据采集（SCADA）系统中， 微处理器设备将设备测量和状态输入转换成计算机数据以记录并传输 到更高级别的处理器。这些监管处理器为子系统或子系统设备的操作 作出基于规则的逻辑决定，并且将设定点发送给对致动器作出改变的 专用控制器。因此，SCADA网络连接到许多控制器和现场设备以收集 信息并且作出基于规则的逻辑决定。这些SCADA系统典型地通过多个 不同控制网络集成大量控制设备。例如，可能存在安全、消防、采暖、 制冷、电气和电梯控制系统。美国专利No.6,067,477描述了计算机集 成的SCADA系统，其用于管理控制或监视物理或逻辑实体的分布式现 场设备并且用于向用户提供构建个性化SCADA应用的能力。计算机控 制的系统通过监视从一个或多个远程设备传感器接收的数据并且基于 来自所述远程传感器的输入使多个控制设备中的至少一个致动，来提 供实时连续操作控制。存在其他建筑、场所、实体管理以及企业系统 和应用，包括电话、计算机网络、预约/调度、约定/日历系统、公共播 音（public address）、内部通话系统和文档管理系统，但是，这些系统 尚未被包括在传统SCADA系统中或与传统SCADA系统集成在一起。 已知竣工的集成系统，其中例如火灾控制系统被链接到安全系统，以 使防火门在火警响起时自动解锁。已以相对简单和直接的方式类似地 链接其他系统。然而，所有这些系统链接均在安装时被手动完成，并 且这样的链接不可容易地伸缩或扩展来包括不是原始安装的一部分的 其他系统。此外，在现有技术的系统中，一个系统对来自相同或不同 系统的数据或输入的编程响应完全是规则驱动的。换句话说，所有响 应很难被都编程入系统中，并且主要由“如果x，则y”指令组成。这 些指令或“规则”由系统工程师在系统被安装时设置，并且终端用户 （即建筑承租人、建筑监管者或维修工程师）没有办法更新、修改或 删除所述规则。另外，由于现有技术的SCADA系统没有集成企业系统， 因此，一直没有办法让终端用户配置建筑系统来根据来自企业系统的 输入或位于企业系统中的数据和信息作出响应。具体地，传统SCADA 系统信息管理方案与传统企业应用数据和数据格式不兼容。

发明内容

本发明提供了计算机实现的系统和方法，通过所述系统和方法， 例如建筑监管者、维修技术人员或甚至承租人的终端用户不仅能够用 单个接口容易地监视并管理多个建筑系统，而且其中用户能够容易地 基于来自多个不同建筑系统和企业应用的输入和事务为多个建筑系统 定制并修订设置和自动化响应，即使建筑系统在被安装时与其他建筑 系统或企业应用尚没有连接或编程交互时。换句话说，在目前可用系 统下，仅在第一建筑系统被设计并安装成与第二建筑系统和/或企业应 用以及与专门设计并安装的预先集成的控制系统一起工作，建筑管理 者或承租人才可以将第一建筑系统编程为对第二建筑系统或企业应用 状态、信息、事务或警报作出反应。然而，如果建筑管理者或承租人 期望基于第一或第二系统建筑系统、或在企业应用中的信息、状态、 事务、警报或状态改变将第三建筑系统编程或配置成以特定方式作出 响应，则他或她没有办法这样做。的确，将先前未集成的建筑系统与 另一个建筑系统或与企业系统集成在一起的唯一方法是移除这两个系 统并且重新安装两个预先集成的系统。替选地，虽然在原处构建特定 接收两个或更多个建筑系统和/或企业应用的报告、状态、警报和事务， 并且允许用户基于另一个系统的输入对一个系统的响应和动作进行编 程的集成接口在技术上可能是可行的，然而，与预先集成的系统的重 新安装相比，在两个或更多个预先存在的建筑系统和/或企业应用之间 对集成命令接口的这样的在原处改造尚未被认为是经济上可行的。

显然，虽然成熟的现有技术的SCADA系统可以从多个建筑系统 接收数据、输入、警报等，并且允许用户对那些多个建筑系统中的每 一个进行配置，然而，没有现有技术的SCADA系统具有允许终端用户 将来自另一个建筑系统的数据用作对另一个建筑系统的控制的输入的 能力，除非如上所述，这两个建筑系统与集成控制系统安装在一起。 此外，没有现有技术的SCADA系统具有允许终端用户基于业务需求将 来自企业应用的数据用作对建筑系统的控制的输入，并且随着业务需 求改变，容易地修订建筑系统的响应特征的能力。

因此，本发明提供了插入式（drop-in）命令和接口软件模块，其 允许用户在先前安装且未集成的建筑系统之间集成控制、命令和响应 功能，而不需要对实际物理装置的昂贵且耗时改造。因此，本发明允 许用户基于来自一个或多个其他系统的数据、警报、事件或事务对一 个系统功能的激活或失活进行配置。此外，当另外或替换系统被增添 到建筑的系统时，本发明可以容易地适应新增物，而不用重新配置整 个控制系统。简而言之，本发明取得来自任何和每个控制系统的数据 和控制功能，并且允许用户构建其自己的智能建筑，以及在任何时间 自己对控制过程进行编辑。可以与本发明集成的建筑系统和企业应用 包括但不限于：HVAC、火灾控制、访问控制、视频监视、公共播音、 外部照明和标牌、内部公共和私人空间照明、自动扶梯和电梯系统、 电话系统、房间调度/预订系统、资源管理系统、数据和信息技术系统、 文档管理系统、电子邮件服务器、传真服务器、SMS服务器、建筑承 租人/访客数据库系统以及客户关系/管理系统。

根据本发明的另一个方面，建筑系统的响应是过程驱动，而不是 基于规则的，并且响应过程可完全由终端用户编辑。例如，当SCADA 系统从远程传感器接收指示已探测到烟雾的数据时，本发明的系统启 动过程，该过程已由用户进行设计，而不是简单且自动地触发声音警 报并且向消防部门发送通知。例如，根据本发明，终端用户可以设计 烟雾探测响应过程，根据该过程，系统查询各种系统来确定任何人当 前是否正占用已探测到烟雾的空间。该系统还可以查询HVAC系统来 确定已探测到烟雾的区域中的温度是否已升高。可以将该系统编程为 进行各种其他查询来核实信号、确定其范围和严重性、并且确定哪些 人员和资源处于危险中。基于基于这些询问中的任何一个或多个来接 收的数据，该系统可以被编程为以各种方式命令各种系统——例如， 可以命令安全系统阻止进入到该空间；可以命令HVAC系统关闭或使 气流流入或流出受影响的区域，并且可以警示各种人。可以将系统编 程为在警报响起之前等待终端用户干预，例如，如果基于查询，威胁 等级不满足特定阈值。并且，所有这些查询和响应可完全由终端用户 定制并且编辑。在任何时间，终端用户可以使用系统过程设计接口将 步骤添加到响应过程或从响应过程删除步骤。

根据本发明的另一个方面，系统取决于例如提供输入的传感器的 位置，允许用于给定输入的多个过程。即，当一个烟雾探测器（例如， 位于会议室的烟雾探测器）探测到烟雾时被启动的过程可以完全不同 于当另一个烟雾探测器（例如，位于停车场的烟雾探测器）探测到烟 雾时启动的过程。这适用于系统中的每一个传感器。可以为每个单个 传感器对完全不同的过程进行编程以供启动。例如，一个承租人当在 其承租空间中探测到烟雾时可能想要非常简单的响应过程。在同一建 筑的另一个承租人当在其承租空间中探测到烟雾时可能想要更复杂或 在任何情况下不同的过程被启动。根据本发明的系统，建筑中的每一 个承租人可以根据其自身业务需求和管理策略对建筑系统响应过程进 行编程。

根据本发明的进一步方面，本发明适应来自面向值的系统（也被 称为面向点的系统）和面向事务的系统（也被称为面向事件的系统） 两者的输入。面向值或状态的系统典型地基于值或阈值来监视和/或控 制某事物的状态。面向值或状态的系统包括火灾控制系统、HVAC系 统等。在这些系统中，设置和/或监视值或状态，并且仅在状态或值改 变时才采取行动。基于事务或事件的系统是监视并允许（或阻止）事 务或事件的系统。更具体地，基于事务或事件的系统具有更丰富且更 复杂的数据集。基于事务或事件的系统维护系统事务或事件的数据记 录，该数据记录包括例如：事件或事务的日期、事务的日时间、事件 或事务的位置、以及在入口控制的情况下，触发了事件或事务的访问 卡的身份、以及访问卡被分配给的人。现有技术的SCADA系统允许使 用公共对象模型对多个面向值或点的系统的集成（尽管不允许对响应 设置的终端用户配置），但是它们不允许面向值的系统与基于事务的 系统的集成，因为用于基于事务的系统的地址空间（数据记录）持续 增长，而用于面向点的地址空间是固定的。即，可以容易地将面向点 的系统编程为与另一个面向点的系统通信，因为用于每一个系统的地 址是固定的。对于基于事务的系统，不是那样。因此，发明者看到开 发允许面向点的建筑系统和面向事务的建筑系统以及企业应用的集成 的方法的需求。因此，本发明提供了用于以下的系统和方法：集成面 向点的建筑系统和面向事务的建筑系统两者以及企业应用，以及使用 来自面向值和事务的系统两者的输入对响应过程的终端用户构建、配 置和定制。

在下面参考附图，在本发明的详细描述中阐述了本发明的特征的 更详细描述。虽然参考建筑系统（例如，HVAC、火灾控制等）和企业 应用（例如，日历应用、预订应用、电子邮件应用、文档管理应用、 数据库管理应用）描述了本发明，然而，本发明意在还应用于对诸如 交通灯、饮水器、警察和消防通信/调度系统的其他基础结构和/或市政 管理系统的响应过程的集成和可定制控制，还应用于特定于建筑的管 理应用，例如，承租人管理应用等。本发明的下面详细描述并不意在 限制本发明或将这些实施例排除在本发明之外。

附图说明

图1是具有门户层、数据层以及设备和应用层的现有技术的 SCADA系统的表示。

图2是根据本发明的SCADA系统的表示，其中过程管理层位于 门户层和数据层之间。

图3是根据本发明的实施例的、在用于过程编辑器的用户界面中 的早先步骤的表示，根据该过程编辑器，终端用户可以构建或编辑响 应过程。

图4是根据本发明的实施例的、在用于过程编辑器的用户界面中 的第一随后步骤的表示，根据该过程编辑器，终端用户可以构建或编 辑响应过程。

图5是根据本发明的实施例的、在用于过程编辑器的用户界面中 的第二随后步骤的表示，根据该过程编辑器，终端用户可以构建或编 辑响应过程。

图6是根据本发明的实施例的、在用于过程编辑器的用户界面中 的第三随后步骤的表示，根据该过程编辑器，终端用户可以构建或编 辑响应过程。

图7是根据本发明的实施例的、在用于过程编辑器的用户界面中 的第四随后步骤的表示，根据该过程编辑器，终端用户可以构建或编 辑响应过程。

图8是根据本发明的实施例的、在用于过程编辑器的用户界面中 的第五随后步骤的表示，根据该过程编辑器，终端用户可以构建或编 辑响应过程。

图9是根据本发明的实施例的、在用于过程编辑器的用户界面中 的第六随后步骤的表示，根据该过程编辑器，终端用户可以构建或编 辑响应过程。

图10是建筑层级以及取决于事件“拒绝安全卡访问”在建筑层级 中的位置、用于该事件的两个不同配置的过程的表示。

图11是建筑层级以及可能在给定时间为各种触发事件启动的配 置的过程的状态列表的表示。

图12是包括“等待门锁状态”流程控制步骤的过程步骤集的表示。

图13是包括被设置成在执行过程中的下一步骤之前等待条件被 满足的过程循环的过程步骤集的表示。

图14a是可以基于对活动过程的请求向用户呈现的活动过程列表 的表示。

图14b是可以基于对关于特定活动过程的状态的更多详情的请求 向用户呈现的显示的表示。

图15是可以基于对特定过程的状态的请求向用户呈现的过程重 要事件列表的表示。

图16是可以向用户呈现以说明与各种过程有关的统计的图形显 示的表示。

图17是可以向用户呈现以说明与各种过程有关的统计的不同图 形显示的表示。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的SCADA系统，其中本发明的过程管理 系统位于门户层和元数据层之间。现场设备、控制应用和企业应用构 成设备和应用层。根据已知方法和系统，在SCADA系统中在元数据层 处表示并存储来自各种且不同现场设备和控制应用的数据和信息。根 据本发明，还在SCADA系统中在元数据层处表示并存储来自各种企业 应用的数据和信息。再次根据已知方法和系统，门户层包括用于登录 并访问SCADA系统的应用和接口。然而，根据现有技术，在用户将使 用门户层来分别监视、查询以及命令每一个设备和应用的情况下，本 发明提供了过程管理层，其包括与门户层通信的接口模块；过程配置 模块，终端用户通过接口模块对其进行访问并且其指导用户通过设备 选择和响应过程配置、以及其存储配置的过程并且其当在设备和应用 层的现场设备或控制或企业应用处存在特定状态改变、事件或事务时 执行过程启动和过程监视。可以通过示例说明经由终端用户的系统访 问和过程配置、以及基于状态或事件触发器的过程启动和执行。

一般地，使用过程来设置集成逻辑涉及以下步骤：（1）识别对象， 其的激活意在促使过程启动；（2）使用过程编辑器模块来定义过程中 的步骤；（3）定义任何过滤逻辑来使事件取得过程触发事件资格；以 及（4）配备该过程以基于给定位置的给定事件被启动。

示例1：系统访问和过程配置

本示例描述了用户如何选择设备，以及用户如何基于特定状态改 变/事件/事务进行配置响应过程。特别地，该示例说明了在卡访问入口 /出口安全系统中的“拒绝卡访问事件”的情况下的响应过程配置步骤。

定义过程

为了开始配置，用户打开过程编辑器模块并且选择用户希望为其 配置响应过程的设备、动作者或事件的“对象类型”。终端用户可以 为其配置响应过程的对象类型包括用户、装置、工作顺序以及承租人。 在用户希望基于拒绝卡访问事件的触发器来配置响应过程的情况下， 用户从“对象类型”类别之中选择“装置”，然后跟随一系列菜单提 示来选择设备的类别、设备的子类别或单个设备以及触发器事件，为 其来配置响应。在该示例中，用户选择了设备的类别：“所有卡访问 设备”，并且将“拒绝卡访问”选择为事件。

一旦对象/设备和事件触发器被选择，用户就开始对响应过程进行 配置。系统向用户呈现各种工作执行步骤的菜单，包括“通知”、“动 作”，以及流程控制步骤，诸如“条件分支”、“延迟”、“等待标 准被设置”、“循环”、“条件终止”、“捕捉过程变量”以及“记 录重要事件”。

根据该示例，用户将通知被分配触发了“拒绝访问”事件的卡的 持卡人选择为过程中的第一步骤。用户可以选择“通知”作为动作、 指定对通知的接收人、通知的模式、以及甚至通知的文本。参见图4。 持卡人的身份将是作为触发事件的一部分的数据的一部分。同样，用 户还可以将系统配置成发出多个通知。例如，除通知持卡人外，用户 可以将系统配置成通知距发生拒绝卡访问事件的位置最近的安全站。 对保安的通知可以指示他们查看门及试图通过门的个人，并且关于是 否手动打开该门作出决定。为了便于保安的对门的检查，用户可以将 过程配置成访问照明控制来打开围绕发生拒绝卡访问事件的位置的区 域中的灯。为了实现这个，用户将使用过程编辑器来访问照明装置控 制，如图5中所示。根据该示例，用户将动作配置成将“值1”发送给 在读卡器的“安装位置”的“灯”（装置）的“开/关控制”点。用户 还可以将系统配置成向该位置的“安全管理者”发送通知。正如对持 卡人和安全站的通知，可以定制对安全管理者的通知。例如，用户可 以将系统配置成从企业系统访问持卡人的电话号码，并且将持卡人的 电话号码提供给安全管理者，以使该安全管理者能够呼叫受影响的用 户。参见图6。

用户然后可以将过程配置成确定拒绝卡访问事件是否由于故障， 即维修问题。根据该步骤，用户可以将过程配置成在下一3分钟“等 待”（继续监视）“门锁状态”。如果门在该时间内被手动打开，则 可以将系统配置成断定读卡器没有正常运行，并且将该问题和位置的 通知发送给维修管理者。参见图7。用户可以自定义配置给维修管理者 的消息，其注明潜在故障装置，在这种情况下读卡器，以及其卡触发 了拒绝卡访问事件的持卡人。参见图7。

一旦用户已添加了期望被包括在响应过程中的所有通知、动作和 （其他步骤），该用户就用“过程名称”识别该过程，并且将其上载 到系统。在图8的情况下，已配置的过程已被给予名称“拒绝卡访问”。 参见图8。

为特定位置配备过程

一旦用户已配置并命名了过程，用户然后就可以选择过程待因其 而被启动的事件，以及事件必须发生以供过程被启动的位置。在图9 的情况下，用户已配置了无论何时在建筑3的任何地方发生事件 “Security.CardAccessDenied”，过程

“拒绝卡访问”待被启动。

示例2：状态或事件触发器和过程启动

该示例描述了本发明的系统在特定状态/事件触发器发生时如何 根据用户配置的过程来进行操作。一般地，当触发事件发生时，将启 动适当过程，并且将在系统中为启动的每一个过程创建“过程实例”。 用户可以查看在任何给定时间在给定位置运行的过程实例列表，并且 打开过程实例中的任何一个来监视其当前状态。系统将示出过程的当 前步骤，如例如图14a和14b中所示。

执行步骤：确定事件位置

当系统接收事件时，系统首先通过对象关系确定“事件位置”。 例如，当接收“拒绝卡访问”事件时，事件位置被认为是生成了该事 件的“读卡器的安装位置”。然而，存在“事件位置”不是触发了该 事件的活动的物理位置的情况。例如，“接收电子邮件”事件将考虑 接收了该电子邮件的职员的“办公室位置”。

执行步骤：找出过程定义

系统然后使用“事件位置”来找出恰当过程定义以供执行。可能 存在有资格基于“拒绝卡访问”事件而动作的很多过程定义。因此， 系统必须为该特定事件位置找出适当过程定义。

首先，系统检查是否存在在事件位置为该事件配备的过程定义。 如果这样的话，其将是正确的过程定义。如果不是，则系统搜索事件 位置的“父位置”。系统在过程定义被找到之前沿位置层级向上继续 搜索。

实际上，这允许用户配备在建筑级的过程定义，以基于在建筑任 何地方发生的所有拒绝卡访问事件而动作（而不必在每一层对其进行 配置）。然而，如果有必要特殊对待公司董事所在的最高层，则可以 仅为最高层配备特殊过程作为最重要过程。因此，如果事件位置是最 高层，则将执行特殊过程，而任何其他事件将促使建筑级过程执行。 图10示出位置层级以及在建筑级的一个过程定义和在第三层级的单独 过程定义的示例。在第三层的拒绝卡访问事件的情况下，将启动名为 “立即升级”的过程。在建筑的任何其他地方，将启动过程“拒绝卡 访问”。

执行步骤：创建过程实例

一旦系统已识别了适当过程定义，就为该特定事件创建“过程实 例”。每一个过程实例是被自动编程为跟随在过程定义中定义的步骤 的“活的实体”。每一个过程实例将记住其最后执行的步骤，并且在 其到达“结束”步骤之前保持执行步骤。图11示出与其当前状态一起 的用于建筑A的活动过程实例列表。

执行步骤：执行过程步骤

每一个过程实例包括其对应过程定义连同特定于该实例的另外数 据——诸如最后执行的步骤，以及随同事件一起的数据的记录。过程 实例的步骤由可执行来周期查看需要执行的过程实例的“过程引擎” 执行。

一般存在两种类型的过程步骤：（1）查询和动作，以及（2）流 程控制。“查询”意为发送对一些信息的请求（在与查询一起的查询 数据中描述的）。“动作”意为发送执行步骤的请求，诸如修改数据 库中的一些数据或要求照明控制系统打开灯。

流程控制步骤设置过程步骤的逻辑序列。这些步骤包括基于条件 的分支、等待条件发生、循环直到满足特定条件、跳离序列或发起另 一个过程实例。图12示出包括等待型流程控制步骤的过程步骤集。图 13示出包括循环型流程控制步骤的过程步骤集。

监视过程实例、记录重要事件、生成并呈现过程统计

可以参考过程定义直观地监视过程实例。图14a和14b示出活动 过程列表（图14a），以及示出选择的活动过程的当前或最后执行的步 骤的图表（图14b）的示例。如图15中所示，系统可以记录过程实例 的详情（“重要事件”）以供未来分析。此外，在随着时间的推移已 执行了很多过程实例之后，可以呈现来自记录的重要事件的数据作为 “过程统计”以供用户的分析。在图16和17中示出了这样的统计呈 现的示例。