利用计算机网络对各种机电系统进行面向对象的控制的系统和方法

摘要

一种控制系统方法利用面向对象的软件把多个控制系统集成到公用对象模型中.利用面向对象的技术在用来控制和监视各种尺寸和各种配置的多厂家开放系统环境下构建基于Java的应用。该系统设置浏览器客户机(101)(在Java允许的浏览器上运行)和服务器客户机(121)。本发明具有多种工作站:Web BAS服务器(110)、网络处理器(NP)(111)和现场控制器(FC)(112)。NP和FC最好是在插入式Java模块化环境中实现的Java虚拟机。把信息引入到公用对象模型中并可在整个系统中使用。为对象建立提供基于Java的定制编程语言,并通过多级安全协议控制对对象的访问。通过实时信息同步管理器管理数据流。

说明书

本申请要求于1998年5月15日提出的美国临时申请序列号60/085,539的利益，该申请的整个公开作为本文的参考。

本公开的一部分内容包含本申请人要求的版权。本申请人不反对在复制本申请文件或任何可发布本申请的专利的过程中复制这些内容，但保留这些版权内容的所有其它权利。

本发明一般地涉及利用模块化面向对象的控制软件控制和监视各种系统的系统和方法，所述控制软件在和与被控系统关联的本地控制器中运行并利用诸如因特网的通信网络集中式地对其控制、监视和更新。这些系统和方法尤其用于积木式自动系统(BAS)应用中。

过去，诸如积木式自动系统的控制系统典型地是单家厂商的专有解决办法或者是独立系统的复杂集成。工业上已致力于制订标准以便可以更有效地集成这样的系统，但是还没有真正的统一方法。

用于积木式自动系统的BACnet/LonMark^TM现场总线(fieldbus)通信标准的发布引起对积木式自动系统体系结构的重新思考，这可能会彻底改变控制方案前景。传统的专用积木式自动化体系结构工作良好，但它们在设计上和安装上是昂贵的、在重新配置上是麻烦的并且为了集成独立应用的设施业务通常需要大量的软件。相反，在分布式BACnet/LonMark现场总线体系结构下，逻辑处理封装在自主的多厂家模块中，这些模块通过标准软件彼此通信以协调解决积木式控制问题。然而，在已知的积木式自动化体系结构中，在BAS可有效地控制新部件之前必须要把添加到控制系统中的部件的外部接口特征输入到代表部件的外部接口特征的数据库中。

这种方式下的分布式控制预期可使安装布线最少化、可优化控制软件、降低运行/维护成本并且可简化系统扩充。在当今市场全球竞争环境下，用户需要现场总线的灵活、可重复使用以及投入有效的积木式控制解决办法以便快速响应设施管理业务中的变化。

在其它计算领域已经发生了然而尚未以满意的方式应用到积木式自动化系统中的进展。例如，已经开发出精简程序系统的成本和开发要求的各种计算机系统标准。主要的技术包括面向对象的软件、即Java^TM虚拟机(JVM)和JavaBeans^TM。

面向对象的编程提供一种更直接地用软件积木式对真实世界的实体进行建模的新方法，和常规编程机理相比它更好地与真实世界匹配。以微处理器影响硬件设计和功能性的相同方式，这种新的软件范式日益影响软件领域。

在面向对象的编程中，从独立的积木块模块(对象)创造应用程序。与每次创造新程序时重新发明轮子不同，应用工程师可从库中取用以前写好的应用模块并且简单地插入它们。通过使用对象库，开发者致力于把适当的对象连接到一起和编写他们的应用所需的任何定制对象。定制对象可进而添加到库中供以后的再使用。

在致力于精简系统集成的成本和开发要求的过程中连网标准也得到发展。积木式自动化产业中开发的主要技术包括美国采暖、制冷及空调工程师协会(ASHRAE)的组装和控制网络(BACnet^TM)以及ECHELON LONTALK^TM协议(由加州Palo Alto的Echelon公司)开发。

同时在计算机产业中也致力于开发通信标准，尽管这些标准再次尚未以任何真正有效的方式应用于积木式自动化的特殊问题中。例如，因特网/www/Java/CORBA标准的目的是提供用户想要的信息，而不考虑使用哪类程序、在什么样的机器上运行或信息的格式是什么。

通过超文本系统，Web的用户能选择和观看来自世界各地的信息。但是，Web缺少真实的交互性-即缺乏用户和应用之间的实时、动态和可视的交互。Java给Web带来了这种缺少的交互性。借助允许Java的Web浏览器，用户可以遇到动画和交互式应用。

由于包运送时间上的可变性以及因特网缺乏有保证的传送，在因特网上实现实时控制系统的努力通常都是不成功的。

结论是，历史上控制系统主要基于单个厂家的专有技术。尽管已作出努力来标准化这些结构，但只取得有限的成功。本发明人确信在控制系统领域中需要一个高综合的标准，该标准集成特别适用于积木式自动化应用的基于Java的公用对象模型并且利用诸如互联网的通信网络标准提供集中式控制和监视。

从而，本发明的总目的是提供一种使用面向对象的软件的控制系统和方法，其中所述软件把BACnet、LonMark、CORBA、Java和因特网系统集成到公用对象模型中。在优选实施例下的本发明利用对象技术作为关键以在支持多个工业标准的多厂家开放系统环境下构建真正的分布式应用。在本发明中组合BACnet/LonMark/因特网/CORBA的体系结构并应用Java面向对象的软件概念以便实现分布式控制和信息管理。在采用对象技术以封装数据和功能性二者的自主模块之间传送报文(事件)。这些功能对象被复制以供再使用，并且群集以形成建立在其它对象的工作上的更为复杂的功能。Web BAS服务器的导航工具提供正由各自主现场总线模块控制的过程的整体观察并提供不受限制的信息流。

本发明的另一个总目的是提供一种在单个控制系统中既存在预定义的对象又存在用户定义和建立的对象的控制系统和方法。提供一种定制的编程语言用于对象修改、建立和管理。还提供一组预定义的对象。

本发明的再一个总目的是提供一种控制系统和方法，其保持分布式系统中系统数据的完整性并且其通过使用存档技术和同步技术根据需要在该分布系统上分发系统数据。每条数据的主拷贝最好保存在单个虚拟机上，并且使用一个同步的以及不同步的高速缓存系统以确保控制系统的各对象存取当前的系统数据。系统数据被存档以提供持续性。

本发明的又一个目的是提供一种在其中动态地更新部件所关联的对象特性以反映部件的外部接口特征的控制系统和方法。为了达到这个目的，向控制系统的各部件询问它们的外部接口特征并对应地更新它们相关的对象特性。这在不必要求预编程的专用外部接口表达下提供对各部件的管理。

在研究包括附录和附图的本说明书后本发明的这些以及其它目的会清晰。

图1是由客户机、工作站、外部部件和远程主机组成的面向对象的控制系统的优选总体系结构；

图1A示出该面向对象的控制系统的不同类型的工作站。

图2示出以现场控制器系统为形式的面向对象的控制系统配置的一种替代实施例，其中客户机访问单个监控LonMark^TM现场总线的现场控制器；

图3示出以小Web BAS服务器系统为形式的面向对象的控制系统配置的一种替代实施例，其中客户机访问单个监控LonMark^TM现场总线的Web BAS服务器；

图4示出以双级系统为形式的面向对象的控制系统配置的一种优选实施例，其中Web BAS服务器直接监控网络处理器、现场控制器和BACnet部件的组合；

图5示出还可提供三级系统形式的面向对象的控制系统配置的一种选择实施例，其中Web BAS服务器直接监控网络处理器，后者进而监视现场控制器；

图6示出以分布式系统为形式的面向对象的控制系统配置的一种替代实施例，其中通过远程主机连接并监控大或小系统的集合；

图7说明用于面向对象的控制系统的持续和实时信息同步管理器的优选实施例；

图8概述面向对象的控制系统的对象类层次；

图9说明面向对象的控制系统的一个优选实施例中工作站和客户机之间的通信；

图10进一步说明面向对象的控制系统的一个优选实施例中工作站和客户机之间的通信；以及

图11说明面向对象的控制系统的一个优选实施例的体系结构。

面向对象的控制系统100的一个当前的优选实施例为各种尺寸和各种配置系统的分布式控制提供解决办法。最好设置包括客户机101、工作站102(参照图1A)和外部部件105的总体系结构如图1中所示。

本系统中的客户机101包括浏览器客户机120和全客户机121。客户机101提供通过内联网和因特网对系统的访问。客户机101依赖某工作站上的服务器软件提供这样的访问。浏览器客户机120提供从任何认可的Java允许的浏览器的对系统的全用户访问。全客户机121提供浏览器客户机120的全部能力再加上应用使能器工具。

各工作站102是面向对象的控制系统100的心脏。工作站102包括Web BAS服务器(WBS)(110)、网络处理器(NP)(111)和现场控制器(FC)(112)。工作站102典型地实现三种作用中的一种或多种。

1．各工作站102把外部部件108集成到系统中。WBS110、NP111和FC112可实现该作用。

2．各工作站102监控其它工作站102。在该角色下工作站102把它们监控的工作站集成到系统中。监控还包括例如监视和路由选择的要求。WBS110和NP111可实现该作用。

3．各工作站102可主控本地系统。在该角色下它们提供所有配置信息的持续备份。WBS110和FC112可实现该作用。

在集成器角色下，工作站102把信息建立成各对象，从而该信息在可预测行为下对系统的其余部分是可使用的。在其监控角色下，工作站102监视其它工作站102，包括检查工作站之间的系统完整性以及路由数据和事件信息。

当充当主控机时，工作站102被定义为系统的主要主控器。主要主控器提供所有配置信息的备份。

外部部件105包括任何和系统兼容的但它们又不利用可下载的基于Java的对象直接受到控制的部件。两种专用型的外部部件105是BACent^TM部件123和LonMark^TM部件122，它们遵守工业上为这些部件颁布的各标准。远程主机108在该控制系统所在地之外的某处提供系统的某些功能。通过任何支持TCP/IP的通信链接，包括串行调制解调器，远程主机108可连接到该作业上。

如图9和10中所说明那样工作站102彼此通信。利用超文本传输协议(HTTP)和Java远程方法调用(RMI)通过控制网络106各浏览器客户机120和各全客户机121和各工作站102通信，其中包括Web BAS服务器110、网络处理器111和现场控制器112。Web BAS服务器110和现场控制器112还包括一个对象数据库150，用于存取面向对象的控制系统100的各对象。

在图11中说明一种用于各种用户的面向对象的控制系统100的优选体系结构。

为了允许分布式控制系统管理LonMark^TM部件122，必须在和各个LonMark^TM部件122相关联的对象特性中表达部件具体类型的外部接口。外部接口信息例如可包括用于该具体部件类型的网络变量组。过去，为了把各个新的LonMark^TM部件122添加到系统中或者为了改变LonMark^TM部件122的外部接口，需要分布式控制系统的用户首先对该外部接口信息编程或把它输入到和LonMark^TM部件122关联的对象特性中以使分布式控制系统管理LonMark^TM部件122，这造成使新的或修改的外部部件105联机并可由分布式控制系统控制中的延迟。面向对象的控制系统100通过向和LonMark^TM部件122关联的对象特性提供动态LonMark^TM部件更新以反映该部件的外部接口特征克服了该限制。为了实现这一点，面向对象的控制系统100向LonMark^TM部件122询问它们的外部接口特征。然后根据应答该询问接收到的信息更新和配置和被询问的LonMark^TM部件122关联的有效相应对象特性。这种动态部件外部接口更新能力从而在不需要用户首先对专门的外部接口表达进行预编程下提供对LonMark^TM部件122的管理，这节约时间并且减小配置LonMark^TM部件122对象特性中的出错可能。

最好把网络处理器111和现场控制器112型的工作站102实现成Java虚拟机(JVM)，可利用附着在NP111和FC112上的专用于系统控制的Java对象对JVM编程。通过增加、删除或重新配置对象间的连接，可以实时地调整这些JVM的编程。每个对象最好利用Java实现并对应于某特定控制功能，并且可利用一组预定的链路和其它对象连接。例如，可使用的对象可包括函数发生器、模拟和数字的输入及输出、多状态输出、报警对象、可使用的工作站服务对象以及用户编程的定制对象。可以以任何希望的方式组合这些对象中的各种以生成用于和相关JVM连接的部件或部件组的虚拟已编程控制器。

在一个目前的优选实施例中，在单个面向对象的控制系统100中预定义对象和用户定义对象共存。为便利对象建立，最好基于Java语言提供定制的编程语言，但对于控制应用其既被定制又简单。该定制的编程语言用来规定用于面向对象的控制系统100的各程序节点的编程指令。此外，还提供一个作为开发工具的编程编辑程序，供用户利用该定制的编程语言对各程序节点编程。

在本说明书和所附的附录中，术语“节点”用于表示由面向对象的控制系统100提供的一些对象以及它们的特性。应理解在面向对象的控制系统100的本优选实施例的语境下，一个“节点”是一个对象。节点的处理以及功能行为是由其相关的可编程特性组确定的。大部分组成面向对象的控制系统100的软件应用是在节点形式下提供的。

通过面向对象的控制系统100提供一组对象特性。通过面向对象的控制系统100提供一组预定义对象。

此外，面向对象的控制系统100还提供日历、进度表和日志，借助它们用户可控制命令以及该系统的软件应用的记时和运行。日历允许规定对于系统运行应特别对待的那些日子。进度表允许在特定时刻执行一些程序命令。日志是一组把系统信息收集到缓冲器中的节点和服务，以便在整个面向对象的控制系统100中共享信息。

日志持久地存储在支持信息的智能存档的数据库中。日志的具体类型包括但不限于：

1．控制日志，用于收集和存储数值状态值和输出串值。在控制引擎中执行控制日志以收集从其它节点输出的信息。

2．服务日志，用于登录错误和操作员作出的改变。每个工作站102出现一次服务日志。

3．外部日志，其包含从面向对象的控制系统100之外的系统获得的日志信息。

此外，“日志服务”软件应用提供基于Web经超文本传输协议的对所有日志的访问。

最好通过多级安全协议(最好，8级协议)控制对对象或节点的访问，并且可把对象分到“储存器”中，其便于显示不同层次上的细节。即，监视、控制或编程对象运行的人可根据直接需要在细节的各种层次上显示相链接的对象。提供数种特性来控制那些人已访问过面向对象的控制系统100和控制哪些人可以访问和修改各个对象，其中包括但不限于登录时要求原始口令以及每个对象的可编程的安全分组。

更具体地，安全模型要求进入系统的每个用户带有有效的口令。可在8个安全分组的8个访问级别(安全许可)的任一上对每个用户对象分配或拒绝许可。这些安全分组彼此独立并且它们的意义只是局部的。还可对每个对象分配这8个安全分组的任意组合。以这种方式可以同时定义许多不同的访问定义。

在数据库中定义的每个用户对象具有为进入系统所需的用户名和口令。可在这8个安全分组的每个分组中对各个用户对象授予或拒绝对任何安全许可的许可。存在为系统定义的8个安全分组。它们彼此是互相独立的并且它们的意义是局部的。通过特性安全分组可对每个对象分配这8个安全分组的任何组合。通过默认，向每个对象分配安全分组0(普通)。以这种方式可以同时定义许多不同的安全许可。各默认安全分组如下：

0=普通

1=hvac(采暖、通风和制冷)

2=保密

3=终生安全

4=分组4

5=分组5

6=分组6

7=分组7

安全许可是授予各个用户的基本权利。其中包括但不限于：操作员读、操作员写、管理员读、管理员写、标准命令、确认警告、紧急命令和管理员命令。

用户对一个对象的访问权利是通过他对每个分组的权力的组合确定的，这些权利是在对象的安全分组特性中检查或表明的。此外，若用户具有对某储存器的权力，某些权力应用于它的子女。若用户对某储存器具有“操作员读”许可，该用户可从工作空间角度看这些子女。若某用户对某储存器具有“管理员写”许可，该用户可对该储存器进行许多操作，包括连接、切断、拷贝、复制、删除和更名。

通过用户分配给对象的安全分组的组合以及该对象特性中按操作员或管理员特性指定的各特性来确定对象的安全性。用户可对任何对象分配系统定义的8个安全分组的任何组合。这是通过特性安全分组实现的，默认上对每个对象分配安全分组0(普通)。

系统中的每个特性标明为操作员特性或管理员特性。这确定用户为观看或编辑某对象的特性必须具有哪些安全许可。

操作员安全许可定义为系统操作员所需的功能，系统操作员可能只需要观看或编辑对象的最低层特征。

管理员安全许可定义为配置系统所需的功能。该人可能需要观看或编辑系统的所有特征。“管理员编辑”包括建立对象、连接对象以及编辑特性。

面向对象的控制系统100向用户提供通过用户对象定义新用户的服务。该用户服务确保对于每个用户用户安全分组和许可是强制性的。为带有默认用户名和口令的新用户建立新用户对象。该用户可改变他的口令。可对用户或对象分配一个或多个安全分组。可改变各个用户的安全许可。

利用下面的但不局限于下面的连接之一可把对象动态的连接在一起：“常规”、“触发”、“LanTalklocal”、“LonTalkNetwork”、“UI”“混合”或“外部”。

此外，面向对象的控制系统100利用BACnet^TM命令优先化仲裁软件应用程序在对象或节点上执行的动作。通过对能够指挥某特定对象或节点的应用程序分配不同的优先级并且在该节点按该节点的一个对象特性存储该具体的优先级，实现BACnet^TM命令优先化。每个节点或对象对从软件应用程序按收到的命令根据它的命令优先级行动。

客户机101、服务器110和网络处理器111最好利用运行微软的视窗95或视窗NT操作系统的个人计算机例如Intel Pentium^TM为基的个人计算机实现。可利用功能有限、价格便宜可运行为Java虚拟机的单板计算机实现现场控制器112。例如，所谓的网络计算机可用于该用途。

本发明的体系结构支持许多不同的系统配置。一些较常用的配置包括现场控制器系统(图2)、小型Web BAS服务器系统(图3)、双级系统(图4)、三级系统(图5)和分布式系统(图6)。

参照图2，现场控制器系统是本发明的一种配置，其中各客户机访问单个监控和多个LonMark部件122连接的一条LonMark现场总线107的现场控制器112。

图3示出一个小型Web BAS服务器系统，其中各客户机101(或浏览器客户机120或全客户机121或二者)访问单个监控和多个LonMark部件122连接的一条LonMark现场总线107的Web BAS服务器110。如图4中示出的双级系统是一个配置成用Web BAS服务器110直接监控网络处理器111、现场控制器112和BACnet部件123的任何组合的系统。如图5中所示，还可设置三级系统，在其中WebBAS服务器110直接监控网络处理器111，而后者进而监控现场控制器112。最后，图6示出把面向对象的控制系统100配置成分布式系统的一个选择实施例，其包括一个远程主机108并且其中利用调制解调器109通过远程主机108连接和监控大、小系统的集合。

该系统包含一种用于构建、部署和运行使许多服务自动化的系统的体系结构，对于成功地运转和管理办公室、商业、保健、教育及工业设施这些服务是必需的。

最好在每个工作站102处由一个持久的和实时的信息同步管理器(PRISM)200管理系统中的数据流，对于达到分布式面向对象的控制系统100的各个目的这是关键性的。通过采用如图7中说明的存档和同步技术，PRISM200在整个面向对象的控制系统100上保持系统数据的完整性。把和面向对象的控制系统100相关的数据分类为系统数据、Java应用及控制引擎(JACE)、节点和特性。另外，还根据它的生命周期对面向对象的控制系统100中的每条数据分类。暂时数据只存在于它的主虚拟机(VM)的生命期期间。永久数据的存在超过它的主VM的生命并且在断电或关机后仍然存在。面向对象的控制系统100中出现的虚拟机包括但不限于：和全客机121相关的全用户接口206、和浏览器客户机120相关的浏览器用户接口208、Taz 210以及一个或多个JACE212。通过在非易失性存储器存储存档永久数据。在一个优选实施例中，利用快闪存储器204和磁盘202非易失性存储介质(即“永久存储”)存储存档的永久数据。JACE212保持相关的暂时和永久数据的主拷贝。在PRISM200的控制下使用同步的和不同步的高速缓存以确保对象访问当前的系统数据。每个虚拟机具有至少一个包含该虚拟机所需的所有数据的高速缓存。通过一致方法保持高速缓存是现行的，在该一致方法中各虚拟机的高速缓存和它们的监控工作站102的高速缓存一致或者更新到后者上。接着各工作站102使它们的高速缓存彼此一致。在一个目前优选的实施例中，利用检查和确定现行数据的不一致。每个监控工作站102获得用于在某监控工作站处存储的各节点的现行的虚拟机高速缓存数据，然后在它的高速缓存内容以及从查询的虚拟机接收的高速缓存数据上计算检查和。若检查和不匹配，则检测出不一致，在情况下该监控工作站102采取步骤改正该问题，步骤包括但不限于：更新它的高速缓存以反映更新的数据、进行时间戳记比较以选择更新的数据或者给出报警或出错指示。

在当前最优选的实施例中，面向对象的控制系统100包括多个Web BAS服务器110而不是单个Web BAS服务器110，每个Web BAS服务器110具有它自己的永久数据数据库。在该当前最优选实施例中，在不考虑存档数据的具体Web BAS服务器110的物理位置下对象访问永久数据。工作站102可在不必考虑另一个工作站102是否也和它的本地Web BAS服务器110连接下和该另一个工作站102通信。

如前面所述，为支持所有类型的设施中对对象的各种各样的要求，本发明的该优选实施例提供允许把软件模块插入到控制系统中任何处的Java模块化环境。以这种方式可把对象设置到需要它们的地方并可提供最好的实时性能。

该系统最好由Java类文件组成以便以和平台无关的方式实现系统，从而可在任何支持平台中交付系统。依据本发明的核心类层次提供带有允许这种灵活性的节点和平台的系统。通过一种灵活配置用于不同接口的驱动器以及用于不同平台的协议的方法这种层次得到支持。除该核心类层次之外，按层次组织各用户对象，从而它们分层地继承行为并且可预测地运行。

在图8中示出在一个优选实施例中建立的层次。

在一个目前的优选实施例中，面向对象的控制系统100的用户可以建立和操纵与多种对象类型相关的对象，其中包括但不限于下述对象类型：控制、应用、用户接口、储存器、LonWorks^TM、BACnet、管理和服务。

此外，控制对象类型还包括下述子类型：模拟输入、模拟输出、二进制输入、二进制输出、比较、逻辑、循环、数学、函数发生器和加法器。

此外，应用对象类型还包括下述子类型：进度表、日历、程序、模拟日志、二进制日志和整数日志。

此外，用户接口对象类型还包括下述子类型：条形图、布尔图象、边界图象、阻尼器、扇状、热点、图象频谱、正文和时间图。

此外，储存器对象类型还包括混合子类型和属子类型。

此外，LonWorks^TM对象类型还包括下述子类型：Snvt开关多路复用、Snvt开关去复用、DemoFcu、Leviton开关、Leviton开关481、动作工具AO、动作工具Al、动作工具DO以及本地Lon节点。

此外，BACnet对象类型还包括下述子类型：部件，模拟输入、模拟输出、二进制输入和二进制输出。

此外，服务对象类型还包括下述子类型：控制引擎、UI引擎、用户访问、工作站间连接、HTTPD服务、Web正文、Web视图、媒体、程序调试、拨号、Lonworks、Lon通信、-网络变量轮询时间表、网络变量管理程序、BACnet服务器、BACnet客户机、BACnet轮询、BACnet传送、BACnet网络、BACnet以太网、错误存档、错误转送以及邮件。

此外，管理对象类型还包括用户子类型。

面向对象的控制系统100提供的这些对象的用途和使用包括但不限于：与各个对象类型及子类型相关的通常的用途和使用。

为在实时环境下可接受地运行，用于对象的控制引擎必须预测性地运行并且还要向用户提供对对象的执行次序的控制。本发明提供这种能力。在一个目前优选的实施例中，设置对象特性以规定执行频率和执行次序。在一个目前最优选的实施例中，可规定五种不同的执行频率。通过在若干100毫秒时间内编辑相关的对象特性可以调整各个执行频率。在一个目前最优选的实施例中，可规定三种不同的执行次序。

为了向远程地点指供有关现场运行的信息，该系统提供可编程的邮件服务以在向远程地点发送实时信息只要编程是这样的。

该系统把它的所有对象特性设置成可按标准数据类型访问的元素。这允许用户和程序对象有效地使用任何特性。然后把这些特性暴露成扩充标记语言(XML)供其它工具操纵。

该系统需要一种允许用户为某些应用建立定制对象的手段。为了满足该要求定义一种脚本语言，其在一个用于用户访问和控制的程序对象下揭示该系统。该语言是简单的，采用标准对象连接，可访问库并提供一个完整的调试程序。

本发明还应用因特网的混合文档范例以在新颖方式下控制系统。其通过常用的统一资源定位器(URL)对资源提供统一的可视度。这些资源链接在一起以允许进行建立资源的超链接网的导航。

该系统管理资源以确保可访问性和有效性。系统中的资源包括类文件、可执行体和DLL、媒体、文档、应用、特性文件、数据库和日志以及第三方软件。

该控制系统必须能由广泛的人员，包括设施管理员、应用工程师和信息专家，使用。通常，该系统提供一个包含一个供访问对象和信息的定制浏览器接口的新颖和唯一的控制接口。该接口包括工作空间显示、工作空间编辑程序、特性显示、链接显示以及帮助特性。通过该控制接口用户可以向任何对象或向系统发布命令并改变操作特征。

为了把信息管理以及实时专家控制系统折叠到普通的工作站中，依据本发明的BAS体系结构被简化，并向用户提供单个访问信息和控制二者的点。Web BAS服务器平台为所有设施管理信息以及积木式控制应用提供一个公用的基于允许Java Web浏览器技术的图形用户接口。另外，该开放统一的软件环境为信息/现场总线网络以及控制系统应用提供因特网上的借助任何工业标准浏览器的相容配置工具。

本文中公开的Web BAS服务器平台是BAS产业的第一个把不同的BACnet、LonMark和因特网/CORBA标准集成到通过Java使能的Web浏览器接口的公用对象模型应用环境的软件技术。该实施例还集成了网络管理工具以在规划、设计、配置、安装和维护BACnet/LonMark/因特网/CORBA系统网络上支持BAS现场控制器通道。

该非常可扩缩的Web BAS服务器软件可用于小建筑中，例如单个直接附着在BACnet/LonMark现场总线上的用户前端平台。在大型BAS设施上，可把Web BAS服务器配置成监控许多在以太网上连接的网络处理器并且支持数量不限的远程Web浏览器操作员接口用户。对于公司用户可把Web BAS服务器配置成把BAS体系结构集成到IBM公司信息基础设施和/或Groupe Schneider工业/能源系统体系结构中。

本发明的一个突出特征是对BAS控制器模块(网络处理器)的改进。传统专用BAS控制器平台所具有的存储器、速度和吞吐量对于支持多种积木式服务应用而言太小。从而，诸如HVAC(采暖、通风和空调)和存取控制的各种应用是利用分离的控制器提供的，这把用户的实际问题分解成可解决的独立成分但它不是一种全面的解决办法。这造成不断增加的安装成本并造成不兼容的独立积木式服务解决办法之间的极小集成。

在本发明中通过把BAS控制器处理器技术和一条彼此协作的BACnet/LonMark现场总线相连克服这些限制。为了利用这种新的高性能技术，本发明使用运用可得到的处理能力的应用开发能力。从而可以由同一个计算平台实现集成和多个积木式服务应用。

为了克服当今BAS控制器的有限应用开发能力，本发明中的网络处理器采用以面向对象的分析、设计和编程为基础的Java应用环境。NP采用基于Sun公司的Java软件技术的强有力Java对象/规则引擎来集成多个高层积木式服务应用和支持多厂家现场总线解决办法。网络处理器应用的例子包括用来集成通用积木式服务产品的全局告警、全局调度、趋势/数据收集、诊断服务和需求限制/能源管理。

最好在嵌入式控制器硬件平台上设置网络处理器(NP)对象软件环境。该NP平台包支持多个厂家的LonMark现场总线并且还对其它NP和Web BAS服务器提供以太网对等联网(参见图1-BACnet/LonMark/因特网体系)结构。

如附图中和附录中所示，本发明提供现场控制器(FC)平台的三种实施例。FC平台最好使用32位处理器并且可任选地通过Echelon协处理器连接到彼此协作的BACnet/LonMark现场总线。这些平台采用支持Java用于应用的对象/规则引擎的实时操作系统。Web BAS服务器在该现场总线上或者通过FC的本地RS232/调制解调器端口或视频调制解调器接口配置这些FC。

第一FC组件支持Groupe Schneider公司制造的本地连接的接线盒输入/输出模块。对于高级工业和商业控制器应用这种集成设计方法是非常灵活和节约成本的。在其强力应用环境下BACnet/LonMark对象/规则引擎可以使用任何本地输入/输出数据或任何现场总线部件数据。

第二类附着在现场总线上的32位现场控制器不支持本地连接的输入/输出，但包括集成的不贵的可编程操作员接口以及BACnet/LonMark对象引擎。Web BAS服务器配置工具可对该灵活的操作员接口编程，该操作员接口对现场总线网络上的任何节点部件具有控制和数据访问。

现场控制器组件的第三实施例集成有视频电缆调制解调器以便为Web BAS服务器的远程控制和监视对小型积木结构提供低成本的因特网连接。

为了简化集成和使用，把系统的各个操作元素建模成对象。这包括用户说明、网络管理、网络控制、实时控制和部件对象。

作为本发明的另一个特征，为了避免客户机对互联网不停的连接或从服务器到客户机的长途电话呼叫造成的相对高的费用，服务器采用一种简单的拨号通知机制以使客户机重新打开和服务器的连接。在操作上，服务器拨打和该客户机连接的调制解调器并在客户机回答前终止该呼叫。客户机把此识别成服务器请求接触。响应该呼叫客户机拨打其具有低价格月租服务账号的本地ISP。然后该客户机在互联网上建立和该服务器的连接。这种机制通过把访问收费限制到ISP收取的月租费上避免按每次通信或按每分钟计费。

从而，示出了一种控制系统和方法，其利用面向对象的软件在支持多个工业标准的多厂家开放系统环境下把BACnet、LonMark、CORBA、Java和因特网系统集成到一个分布式应用的公用对象模型中。本发明的控制系统和方法在单个控制系统中提供预定义对象和用户定义对象。通过采用存档技术和同步技术保持并分发系统数据的完整性和持续性。动态地更新和部件相关的特性以反映部件的外部接口特征。

本申请把于1999年5月14日提交的Gerald Frank等发明人的标题为“利用计算机网络对各种机电系统进行面向对象的控制的系统和方法”的美国实用性申请收录为参考文献。