吉宁博士观点
1.设备管理系统概述
随着社会的发展，工业园区作为适应企业集约化生产、管理的创新模式越来越朝着现代化、综合化、规模化方面发展。工业园区除了建筑物的结构、功能、样式在不断的翻新，而且各类专用设备为满足不同的需要也在不断增加：
■园区供排水设备：为了满足园区的供排水需求，会使用大量的深井泵、给水泵、循环泵、中水泵、排污泵。这些设备在日常使用当中都需要通过特定的启停条件控制运行。
■园区暖通设备：园区的采暖通风设备是满足生产需要的保证，大量的冷水机组、空调机组（包括洁净空调）、新风机组、送排风机应用在园区的各个建筑物中。
■园区变配电设备：整个园区的电力供应必需满足生产、生活的需要，总变配电、各建筑物内的各变配电设备需要实时的监视。
■能源设备：为园区提供热水、蒸汽等的能源设备（锅炉、换热器等）必不可少，能源设备的运行状态、运行参数至关重要。
大量设备的应用必然会整体提升园区的现代化水平，但是这也对设备的管理提出更高的要求。为了提升设备管理水平，采用设备管理系统是行之有效的方法。
2.传统设备管理系统及所面临的问题
传统设备管理系统是指相互独立的单独的设备管理系统，针对相对集中的设备进行的统一的管理措施。这其中主要包括：楼宇设备管理系统、能源设备管理系统、计量及分散设备管理系统等。
2.1楼宇设备管理系统：
楼宇设备管理系统是园区内较集中的设备管理系统，主要针对大型建筑物（办公楼、科研楼）内的各类设备的统一管理。
2.1.1系统组成：
■文件服务器及各专项工作站组成的局域网构成上位机监控系统，监控设备的运行情况；
■网络通讯控制器选用多台智能型通讯服务器；
■现场控制器（DDC）分散布置在现场设备附近，监视控制运行情况；控制器与网络控制器之间采用RS485、CAN、或专用通讯协议。
■各类传感器、变送器、执行机构分散设置在设备的不同部位，为控制系统采集信息和执行操作。
2.1.2主要监控对象：
给排水系统、排风系统、空调及新风机组、制冷换热站、变配电系统、风机盘管系统等；
2.2能源设备管理系统：
能源设备管理系统，主要针对为园区提供能源的诸如锅炉、换热器等的管理。
2.2.1系统组成：
■工作站组成的局域网构成上位机监控系统，监控设备的运行情况；
■控制器(PLC或DCS)集中在控制室，监视控制运行情况；控制器与工作站之间采用RS485、Profibus、Modebus或专用通讯协议。
■各类传感器、变送器、执行机构分散布置在设备的不同部位，为控制系统采集现场信息和执行控制操作。
2.2.2主要监控对象：锅炉的鼓风、引风、给水调节、燃烧；换热器的热媒等；
2.3计量及分散设备管理系统：
园区的水、电、汽均要求计量，各计量点分部在园区的各个角落；分散设备一般指没有纳入楼宇设备管理系统及能源设备管理系统的零星设备。
2.3.1系统组成：
■计量系统有独立的工作站记录各种计量信息，分散控制系统一般没有独立的工作站；
■现场采集模块、智能仪表分散布置在现场设备附近；
■各类传感器、变送器、执行机构分散布置。
2.3.2主要监控对象：园区各处的水、电、汽的能源计量；分散的供水、排水、空调；特殊环境使用的设备。
综上所述，传统的设备管理系统虽然涵盖了设备管理的方方面面，但是存在着以下弊端：
■地域分散：各个系统分别位于园区的不同地方。
■各自独立：各个系统只管理相关的设备，不能做到数据共享；
■通讯各异：各个系统有各自的通讯协议，其中包括TCP/IP、RS232、RS485、CAN、Profibus、Modebus等；通讯速率有快有慢，时效性差。
■浪费资源：各个系统都要有相关的人员维护，不便于管理。
■可扩展性差：新的设备不能纳入原有的管理系统，重复建设。
工业园区是一个整体，各类设备只有在统一的协调、管理下才能发挥最大的效能。为了解决以上问题，建立统一的设备管理平台，更好的提升园区设备管理水平，我们提出了工业园区设备管理系统的整体解决方案。
3.工业园区设备管理系统
随着对信息需求的不断增加和计算机网络的不断发展，园区网络已经被广泛的采纳和应用。网络的触角延伸到园区的各个角落，数据共享成为可能。以太网是应用最为广泛的网络形式，它遵循TCP/IP协议。不同的设备只要遵循TCP/IP协议就可以成为网络的一个接点，和其它设备进行通讯。物理上不在同一位置的不同接点可以通过VLAN（虚拟网）划分在同一局域网中，保证了数据的安全和可靠性。
3.1工业园区设备管理系统从结构上分为四层：
■综合管理层：由集中在中心控制室的冗余数据服务器、各专项工作站组成，统一管理整个园区的设备运行，记录完整的设备运行资料，服务器、工作站联网构建综合管理网络。
■现场管理层：在需要现场监控的地方建立现场管理站，负责相对独立的设备监控。现场控制站与综合管理网络层联网并划分在同一VLAN中。
■现场控制层：包括DCS、PLC、智能仪表、采集模块等，负责直接采集设备各类信号，执行各类操作。现场控制层通过各自不同的通讯协议连接在现场管理层，也可以通过各自通讯协议与TCP/IP系统转换器直接与综合管理网络层联网并划分在同一VLAN中。
■测量执行层：指现场所有传感器、变送器、执行机构。
四层的网络架构解决了设备管理系统分散、独立的问题。
3.2构建完整统一的设备管理平台，除了硬件结构上的互连外还要有数据结构的统一。现今采用OPC集成不同系统的方法已经相当成熟。
由OPC(OLEforProcessControl)基金会提出的OPC规范，是一种非专业性的技术规范，OPC是一种专门适用于工业控制过程的标准，它提供了访问工业控制中的站端数据的一种通用方式。按照这种标准设计自动化系统，可使不同厂家的产品实现通用化，使系统能真正实现开放。
4.系统的实施
构建工业园区设备管理系统是一项完整的系统工程。在系统实施的各个阶段都要遵循下列原则。
■先进性：系统要采用国际、国内的通行的先进技术，适应时代发展的需要。
■标准化：采用标准化的设计和标准化的产品。系统设计符合前述有关设计规范，同时设备均为标准化设备，便于备件储备和互换。
■可扩展性：充分考虑未来发展，在系统设计时留有合理的冗余。系统具有充分的扩展能力，为今后园区的发展的需求留有充分的余地。
■安全性、可靠性：包括系统自身的安全和信息传递的安全，以及运行的可靠性。
■系统的操作简便性：凡与用户交互的界面均具有汉字显示，不必要求使用者有专业的计算机知识就能方便的使用。
■系统的经济性：在实现先进性和可靠性的前提下具有较高的性能价格比。
在遵循以上原则的基础上将整个设备管理系统分为三个阶段完成。
第一阶段：完成各个设备管理子系统的图纸设计；完善各个子系统自身的功能，满足园区基本设备管理功能的要求并留有硬件、软件接口。
第二阶段：按照图纸完成各设备管理子系统的工程实施。
第三阶段：利用网络资源和各设备管理子系统预留的硬件、软件接口构建统一的设备管理系统。
5.应用实例
5.1概述
昆明光电子产业基地一期由九个独立建筑构成。其中编号为101至106的为生产用房，201为办公用房，202为宿舍和宾馆，总面积约六万平米。空调机组、新风机组、各类水泵等大量生产生活用设备遍布各个建筑物内。
5.2系统网络结构
101至106的生产用房，采用分布式以太网结构结合远程I/O站的结构来满足整个工程的要求；201办公用房、202宿舍和宾馆采用楼宇（DDC）控制系统，系统通过以太网与生产用房连接。如下图所示：
针对基地的实际情况，系统设计采用以太网平台连接多个控制分站的分布式控制方法。根据各个控制分站监控点数的不同，选择不同类型的产品来适应其应用，实现了与生产辅助工房（中水站、动力站、气体站）内第三方设备控制系统的集成，实现了集中监测、控制，使得系统既能够高效地运行，同时还能控制整个系统的投资成本。
■中水站内工业废水处理系统包括：PH、TP、NH3-N的检测，阀门、水泵的监控。PH、TP、NH3-N等参数的检测采用在线式仪表，仪表通过MODBUS总线与现场PLC通信，将采集的参数实时传输到监控工作站显示，阀门和水泵的监控接入现场PLC。
■动力站内纯水、软化水、冷冻水供水系统包括：管道压力、温度检测，变频泵监控系统。管道内压力、温度传感器将信号送入现场PLC站，变频泵控制系统通过MODBUS接口与PLC实现通信，工作站可以监视温度、压力的变化和变频泵的运行。
■发电机、供电系统包括：发电机的运行状态、故障，电力监控系统。工房内的设备监控系统通过标准开放协议MODBUS和F-BUS实现了与支持此类协议的电力监控系统的集成。
■气体站内生产用特殊气体和氮气供气系统包括：压力、泄漏检测，阀门、风机监控，供气系统自带的供气柜具有压力、泄漏检测和控制排风机功能，并通过系统自带的TIP/IP通信功能与园区的设备管理系统联网，实现了控制室的集中显示和控制。
6.发展前景
随着国家对高新技术产业投入的增加，工业园区建设方兴未艾。工业园区设备管理系统可以综合提升整个园区设备的管理水平。极大的方便设备的操作与维修，减少管理和维护人员。真正实现设备的良好运转、大大地节省电能、保持良好的环境控制精度、降低设备管理及维护的成本。可以预见工业园区设备管理系统有着极为广阔的应用前景。
