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金德惠州先进制造基地信息化系统物联网(一期)智慧园区项目——2023神灯奖申报智慧建筑智能设计方案奖

智慧建筑智能设计方案奖 Smart Building Intelligent Design Scheme Award

发布时间:2023/4/19 18:00:12

申报项目名称(中文):金德惠州先进制造基地信息化系统物联网(一期)智慧园区项目

申报项目名称(英文):Jinde Huizhou Advanced Manufacturing Base Information System IoT (Phase I) Smart Park Project

申报单位名称(中文):施德朗(广州)电气科技有限公司

申报单位名称(英文):Schideron (Guangzhou) Electric Technology CO., LTD.

项目地址:惠州市惠阳区秋长街道茶园村将军路(茶园工业区)金德先进制造基地

综合介绍或申报理由
德利赉精密智造(惠州)有限公司(以下简称“德利赉”)即将对惠州德利赉地块进行持续性的大规模开发,而德利赉科技园区的智慧化建设是整个项目的重点建设内容之一。惠州作为广东建设具有全球影响力的科技创新中心的重要承载区,同时也是广东全力打响“四大品牌”、打造工业区改造和产业转型升级新典范的重点建设区域,依托大数据与人工智能技术,基于先进的物联网平台,打造集约、高效的智慧园区管理体系,推进相关战略性新兴产业发展以及城市数字化建设,助力广东科创中心建设和珠三角更高质量发展。 德利赉惠州先进制造产业示范基地,一期建筑面积约5万平米,楼层功能 分布为:办公区、展示、会议、商业、餐厅。项目为惠州园区的试点工程项目,它坐拥未来科技中心城市级地块,惠州以“科创、智能、智造一体化”的目标定位,将科技建设成为“广东省转型发展的示范区、西北中心城区的新地标、产城融合发展的新亮点、广东科技创新中心的重要承载区”,德利赉科技园区整体升级并积极贯彻园区总体规划设计理念,为园区内建设智慧建筑群打造一个优良的示范性项目,也为将来惠州制造产业的建设打下了坚定的基础。
项目缩略图
设计图
实景图
设计理念
结合德利赉提出智慧化建设需求,依托自身的科技能力以及优势,将德利赉科技园区打造成为具有未来科技感的惠州智能制造科技园区展示场馆。充分运用大数据、人工智能、云计算、边缘技术核心底层平台,上层搭建智慧建筑平台、并以此为数据底座、结合制造行业业务特征,逐步实现先进制造产业物联网核心操作系统智能制造平台。打造安全稳定、弹性灵活、且可高效触达用户的物联网平台,实现各种设备和系统的互联互通。通过智能化处理和分析挖掘数据价值,支撑创新的管理模式和应用,从而为用户具体实现高效、舒适、便利、节约等总体效益。通过交互式的三维可视化手段展示智能科技园区的建设成果,对维持智能科技园区运转的各类系统的运行情况的总览数据、关键数据进行实时的形象化呈现。对物业管理人员、用户提供便利高效的C端应用服务,提高服务效率,质量,提供用户体验。利用物联网技术、机器学习的人工智能技术精细化管理室内环境质量、设施设备运行状态,保证环境舒适性,保证高能效,保证系统可靠性。利用物联网技术、互联网技术打造智能感知、共享、安全、便利、高效的智能会议系统。从科技园区设施设备的全生命周期角度,利用物联网技术、BIM 技术、GIS, 为用户提供物业客户服务、设施设备运营维护管理、专业知识库管理的综合资产管理系统。利用人工智能技术打造,打造事前智能预警、事中及时告警、事后高效追溯的智能安防系统。 施德朗电气在此项目建设数据底座,接入了11个系统与设备。数据底座能够向下兼容各类型、各厂家、各协议的设备接入,将海量的数据以 API 接口向上开放给业务提供商调用;同时,通过管理门户管理接入的设备,并提供与公有云服务的对接。IoT 平台服务提供完整的设备生命周期管理、状态监控的能力,规则引擎等能力。提供设备模型定义、设备地图、设备日志、设备配置更新、软/固件升级、历史数据存储、数据分析的能力,更方便用户进行设备的配置管理和数据分析展示。
系统配置
一、系统组成: Xendue物联框架(边缘数据底座)是由3个部分组成,分别是边缘软中控、可编程操作系统Marswindow,边缘数据中台(DMS)。通过Xendue框架从根本上改变了连接控制设备和系统通信的方式,让设备与设备之间、平台与平台之间、平台与设备之间的完美互联。XEndue物联框架南向部分为边缘软中控+可编程操作系统Marswindow,边缘软中控作为与各个物联网子系统物理连接硬件设备,它可以根据现场实际环境情况选择施德朗边缘控制主机、第三方边缘网关、服务器、工控机等,配合可编程操作系统Marswindow一起使用。各类物联网硬件接入接口包含但不限于 RS485、RS232、IO、IR、LAN 接口,接入对象包含但不限于空调系统、电气设备系统、给排水设备系统等,各类软件应用系统(API)接入对象包含但不限于停车场系统、门禁系统、访客预约系统。 XEndue物联框架北向部分为边缘数据中台(DMS)是基于云原生技术和边原生技术高速发展下,云平台应用对数据要求的维度也越来越高,为了让数据质量、数据融合、数据安全、数据汇聚和数据处理等边缘能力深度适配各类云计算的数据应用需求,使边缘端的中间件架构走向了数据中台的能力,强化了边缘端的数据处理能力,极大减轻了云端的数据负担,赋能更多云平台走向标准化,在强而有力的数据底座支持下,放大了云平台应用的发展商机。系统架构 在物联网的架构中,边缘数据接入这一部分一直是难点也是重点,因为要实现智慧城市、智慧建筑等建设目标,要把各个子系统、各种类型的设备接入,涉及的设备种类繁多,协议多种多样,比如 Modbus 协议、Bacnet 协议、 Longwork 协议与设备厂家自定义的各种私有协议等等,使得设备数据接入工作异常繁琐与不可复制,为此,20年来无论国际上还是国内大量的企业投身到设备互联,跨系统联动方面的研究和实践中,成功者寥寥无几。例如早期的智能建筑IBMS系统,最终沦为一个可有可无的大屏展示效果,根本无法做到多系统的可管可控,施德朗的 XEndue 物联接入框架轻松解决这一难题。二、边缘数据中台(DMS) 1、边缘数据中台(DMS)内核 边缘数据中台连接操作系统层和应用程序层,将不同操作系统提供应用的接口标准化,协议统一化,屏蔽具体操作的细节,独立的系统级软件。数据中台的内核如下: 2、边缘数据中台(DMS)北向通讯 北向支持MQTT订阅、HTTP、WEBSOCKET通讯,支持各类本地/云平台、BIM、运营应用等。 3、边缘数据中台(DMS)南向通讯 南向支持接入边缘操作系统、API、SDK、数据库等;支持接入边缘中控主机及其所接入的TCP/UDP、RS232、RS485、BACnet、OPC等各类设备系统。 4、边缘数据中台(DMS)技术细节 数据中台实现边缘中控主机连接,边缘中控主机对子设备数据采集、子设备数据上报至云平台、云平台下发控制硬件设备和设备管理。数据中台具备: ◆ 可追溯的日志管理 – 后台日志缓存快速定位数据流向; ◆ 故障边界快速定位 – 可视化运维界面,直观显示点位、设备、系统等状态信息,帮助快速定位问题; ◆ 故障分析与诊断 – 可视化运维界面,颗粒到点位展开属性日志分析; ◆ 报表管理与分析 – 可通过时段打印各种数据报表 ; ◆ 网管基础数据管理 – 网络在线、离线、故障基础管理; ◆ 双机热备份 – 高可用性架构,主备可在一秒内切换; ◆ 联动告警 – 规则设定异常告警信息上报; ◆ 规则联动 – 通过规则引擎配置各种联动逻辑; ◆ 设备与数据融合 – 当遇到南向数据分段或分包上报时,需要解析后进行多包数据融合往北向整包上报; ◆ 单机可支持10万QRS的并发量 - 具备处理每秒10万个信息点的数据量上报; ◆ 运行于多种硬件和 OS 平台 – 可适配各种符合规格配置的硬件运行; ◆ 支持标准的协议 – 北向可支持标准的MQTT协议与Websocket协议; ◆ 支持标准的接口 – 支持网络标准接口; ◆ 支持本地化设备的在线管理 – 支持南向设备在线离线数据上报; ◆ 离线消息缓存 - 云边受网络影响断开,离线数据本地缓存3-7天; ◆ 断网消息续传 – 断网缓存后云边重连,数据在断点位置上报; ◆ 统一鉴权 – 具备权限管理能力; ◆ 消息路由 – 北向数据可路由多个数据链路,数据同步到云端和本地或可同步多个平台; ◆ 批量下发策略 – 具备批量控制策略执行; ◆ 双机热备份; ◆ 联动告警; ◆ 子设备列表拉取管理。边缘数据中台(DMS)安全措施 1) 数据加密:网关保证第一公里的安全,网关在数据传输时候采用 SSL + 国密3、国密 4 加密机制的 MQTT (或其他同等功能的消息队列)传输,避免通信被破解以后获取相应的数据内容。 2) 认证:网关与平台通信采用序列号和密码认证授权的方案,每个盒子由平台生成唯一序列号和密码,避免 第三方模仿网关通信攻击平台。 3) 网关支持透传或 VPN 的方式实现程序远程下载大点数接入。 5、边缘数据中台(DMS)的运维能力 1) 远程配置:网关支持远程配置。 2) 远程监控:网关的状态支持远程的监控,实时或者在需要时可监控网关的关键状态,了解网关的运行趋势。 3) 多级重启:网关支持看门狗与守护进程的多级重启机制,在尽量避免丢数据的情况下重启网关,解决部分 由于网络 DDOS 攻击造成通信模组掉线原因引起的通信不稳定问题。 4) 网关元数据管理:在边缘中控主机支持元数据管理能力,当同一数据需要被不同用户获取的时候可支撑不 同用户对元数据便签的管理需求。 5) 编程:网关支持编程能力,通过编程实现相应的数据计算和业务规则。 6) 告警:网关支持本地触发告警规则数据缓存。同时支持断线数据缓存,当网络条件不好的时候可以保证数 据的完整性,实现断线续传。 7) 数据传输:网关支持轮询和主动上报的数据传输机制,有效地降低后台服务器的消耗。 8) 设备传感器数据的上传; 9) 云端应用程序命令的下发; 边缘数据中台(DMS)的运维界面 智慧运维:以图形化的方式,在专业系统层级,能够简洁直观地呈现各个子专业系统的在离线状态、主备双机状态和数据流量趋势(QRS)。在专业系统下的子设备层级,分类直观呈现子设备数量、连接状态和属性状态与趋势,同时使子设备操作更有可操作性与可见性。 三、边缘软中控与可编程操作平台—-数据接入类操作系统 1、数据接入类操作系统 边缘中控主机可通过协议或其他方式对接硬件不同的子设备。上行:子设备实时反馈设备状态通过 Web- Socket 反馈到数据中台,数据中台通过 MQTT 将设备状态上报到云平台。下行:云平台通过 MQTT 下发控制指令到数据中台,数据中台解析控制指令后转换为接入系统标准控制协议,使用 WebSocket 发送控制协议到边缘中控主机实现设备控制。边缘中控主机可通过硬件接口接入设备数据,它与可编程平台搭配使用,具备如下能力:超强的各种标准协议的整合能力,基于 CS 架构的可编程平台,具备离线可编程能力,高效地完成不同协议 的整合,可编程平台工具需具备: ★ 设备协议库管理: ◇ 0 代码驱动库文件编译 ◇ 设备库文件复用 ◇ 设备库管理,增删改查发布 ★ 设备点位管理: ◇ 设备点位信息单个和批量编辑 ◇ 设备点位映射 ★ 项目工程管理: ◇ 离线编程能力 ◇ 项目工程上传下载 ★ 模型逻辑管理: ◇ 条件逻辑联动 ◇ 设备数据模型映射 ★ 对接调试管理: ◇ 接入设备对接状态在线调试与故障诊断 ◇ 在线调试日志管理 ◇ APP 测试点位 ◆ 多种设备数据逻辑的关联和执行,各种不同协议的系统实现逻辑联动,达到自动化条件运行; ◆ 设备数据与本地平台的长连接,设备数据可以在局域网后台可视化软件监视和控制,同时也可以在允许的 情况下数据上云端实现远程监控; ◆ 分布式控制和对接部署,5 万小时以上平均无故障的系统稳定性,边缘中控主机分布式联网架构,同时分布式对接整合第三方设备; ◆ 物模型定义,本地接入与平台联动的模型映射能力,自定义设备物模型与应用物模型。边缘数据处理能力 1) 通过边缘中控主机实现本地采集,支持过滤重复数据; 2) 支持物理隔离的双网口,支持 2 个隔离网络边缘计算将结果网络传输,实现安全的局域网与广域网的设备 进行边缘计算处理; 3) 设备管理能够配置数据转换规则,将采集到的各种不同格式的数据转换成统一的格式; 4) 边缘中控主机支持本地缓存,若与服务器断开重新连接后,能够将缓存的数据上传到平台,性能指标为 500M 环型数据缓存; 5) 边缘中控主机的端口接入形式至少包含双 RJ45、RS-485 串口 ,RS-422 串口,RS-232 串口; 6) 边缘中控主机协议支持通用 TCP/IP Server、TCP/IP Client、UDP/IP Server、UDP/IP Client、UDP 组播 协议、Modbus、BACnet/IP、OPC DA /OPC UA; 7) 支持私有化第三方开放协议转化为标准库文件,实现第三方协议标准化接入; 8) 支持 MQTT、WebSocket、HTTP、SNMP 等主流物联网协议接口,实现智能产品设备数据和业务数据的 采集; 9) 第三方接入平台的开放性:网关支持通过自动化协议和物联网协议传输到第三方的平台或上位机; 10) 类似订阅数据功能:网关支持类似订阅数据功能,网关可进行元数据比对,只有元数据状态发送改变将 自动通过自动化协议和物联网协议传输到第三方的平台或上位机,减少网络带宽,保证数据传输的可靠性; 11) 支持双机热备份功能。 2、边缘中控主机设备接入规范 1) 设计边缘中控主机设备的接入规范,可通过图形化可编程平台,使用图形化界面拖拽的简单操作用于指导新引进设备的接入与项目功能的定制化要求; 2) 提供图形化可编程平台接入规范的验证工具,用以检验新引进设备的数据采集接口是否符合平台的接入规范, 若通过检验工具的验证,则新设备可以无缝通过边缘中控主机接入到平台。 3) 提供图形化编程平台接入规范的日志调试工具,用于调试接入设备的工作日志,快速诊断故障位置,解决 设备接入过程中发现的问题,快速定位,快速排除故障。 3、边缘中控主机安全措施: 1) 数据加密:网关保证第一公里的安全,网关在数据传输时候采用 SSL + 国密3、国密 4 加密机制的 MQTT (或其他同等功能的消息队列)传输,避免通信被破解以后获取相应的数据内容。 2) 认证:网关与平台通信采用序列号和密码认证授权的方案,每个盒子由平台生成唯一序列号和密码,避免 第三方模仿网关通信攻击平台。 3) 网关支持透传或 VPN 的方式实现程序远程下载大点数接入。
创新要点
1、数据接入工具南向物联更稳定高效
施德朗XEndue 物联框架作为数据接入标准化工具 ,通过图形化拖拉拽和低代码等方式,极大的与边缘网关发挥到接入功能的轻量化。深度产品化了接入的流程,降低了接入的难度同时保障了接入数据质量的标准化,具有可复制、高效、稳定和扩展性强等特点。时至今日,施德朗XEndue 物联框架协议库文件已超过2000个,在智慧建筑领域主流的设备接入基本可以实现全覆盖,并且可以做到5分钟内完成接入一个协议库文件已包涵的设备系统,大大缩短了项目交付周期。

2、云边协同的产品架构走向成熟
云边协同的能力与内涵,涉及 IaaS、PaaS、SaaS 各层面的全面协同,施德朗的边缘数据中台发挥了极大的作用。它支持通过规则引擎配置各系统联动逻辑能力。各类模型和自定义模型与南向采集设备的对应分类,建立物模型数据库管理。边缘物模型数据参数映射对应云平台物模型参数,达到边缘端反向集成云端,实现云边数据同步能力。
施德朗边缘数据中台对南向采集回来的数据先做数据清洗和过滤,利用自身AI算法,对异常的元数据进行粘包、组包、融合等处理,保证了变量数据上传到云平台有效性,方便云平台数据调用。DMS还具备离线缓存、断线续传、日志保存、日志输出等功能。可通过DMS可视化运维界面对系统、设备、点位 和属性等数据精准以图形化展示,快速精准定位数据链路。

3、消息路由提供更多北向数据链路
边缘数据中台(DMS)具备消息路由的功能,北向数据可路由多个数据链路,全量或变量数据,同时同步到云端和本地或可同步多个平台,所到之处的平台和应用均可同时使用数据。保证数据使用方不被某一家平台或者应用软件提供方绑架。数据资产的归属权也顺理成章归数据使用方所有。

4、数据上传下达高实时性得到有效解决
施德朗边缘数据中台具备处理每秒10万个信息点的数据量上报的能力,数据处理能力属于毫秒级。同时具备批量控制策略执行的能力。

5、第三方应用开发方便灵活
XEndue 物联框架在设计上将提供丰富的开放接口,支撑进行 SaaS 应用研发,包括预定(booking), 设备资产管理(设备清单:Inventory)、测量值管理 (Measurement)、事件管理(Event)、告警管理(Alarm)等 MQTT/TCP 接口。各种垂直应用和AI算法都可以在XEndue物联框架基础上做各种二次开发或新的升级服务,具有统一数据标准源的超级便利和灵活。为此,边缘负责采集数据,应用负责使用数据。但它们在使用上是无缝合作的,边缘端与应用端通过长链接物模型方式打通数据南向采集和北向应用,利用反向集成技术达到云边相互具备集成能力,边缘端任何变动不影响平台端数据,达到云边一体效果。
项目宣传视频
申报单位介绍
施德朗(广州)电气科技有限公司是一家专业从事新一代信息技术 - 新兴软件和新型信息技术服务高科技企业,主要产品有边缘中控、Marswindow可编程平台、DMS数据中台、HRMS酒店客房管理平台、LMS智慧照明平台、ITS数字看板、模块、面板等。 施德朗致力于控制领域、智能化产品的软件及硬件开发,以及基于云平台大数据技术嵌入式边缘计算技术、单片机控制技术的研发。至今为公寓住宅、医疗、酒店、工厂、民生工程等各行业以及海内外多家世界500强公司提供并实施了完整的物联网智控解决方案。施德朗拥有尖端的研发技术、工业设计、模具设计、生产制造、和市场推广能力。施德朗自主研发的XEndue物联框架第三代智能控制系统,展示了超强的物联接入能力。XEndue是一个开放式软件框架平台,提供了完整的设备到企业级应用的统一开放平台,可用于开发、集成、连接和管理多种协议、多种网络以及分散在不同区域的智能设备与系统,目前在智能建筑、基础设施管理、轨道交通、工业控制,连锁商业、安防、智能电网、能源、制冷、暖通空调等领域已经得到了广泛应用。
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