CN109983457B - 具有启用语义的建筑系统数据访问的建筑管理系统 - Google Patents

具有启用语义的建筑系统数据访问的建筑管理系统 Download PDF

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Abstract

一种建筑管理系统包括：被配置成访问建筑系统的建筑系统接口；被配置成通过所述建筑系统接口访问所述建筑系统中的建筑系统数据的数据服务模块；提供所述建筑系统的模型的知识库，所述模型包括所述建筑系统数据的语义描述，所述建筑系统数据的所述语义描述被布置在本体中；以及与所述知识库通信的语义服务模块；以及与所述语义服务模块和所述数据服务模块通信的用户接口，所述用户接口生成访问建筑系统数据的用户访问请求。

Description

具有启用语义的建筑系统数据访问的建筑管理系统
技术领域
本文公开的主题整体涉及建筑管理系统，并且更具体地，涉及提供对建筑系统数据的启用语义的访问的建筑管理系统。
背景技术
建筑管理系统可用于从建筑系统读取建筑系统数据并将建筑系统数据写入建筑系统。例如，在HVAC应用中，建筑管理系统可用于读取现有致冷器水温并将更新的致冷器水温设定点写入致冷器控制器。在当前的建筑安装中，每个系统(HVAC、安防、安全和建筑运输)提供大量数据点，即I/O、命令和可配置参数。然而，由属于不同系统的装置提供的数据点只能通过异构通常是专有协议访问和控制，和/或由隔离的建筑管理系统管理。因此，鉴于多种协议和不同建筑系统的隔离性质，读取或写入建筑系统数据可能会很麻烦。
发明内容
根据一个实施方案，建筑管理系统包括：被配置成访问建筑系统的建筑系统接口；被配置成通过建筑系统接口访问建筑系统中的建筑系统数据的数据服务模块；提供建筑系统的模型的知识库，该模型包括建筑系统数据的语义描述，建筑系统数据的语义描述被布置在本体中；以及与知识库通信的语义服务模块；以及与语义服务模块和数据服务模块通信的用户接口，该用户接口生成访问建筑系统数据的用户访问请求。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中用户访问请求是读取请求。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中语义服务模块访问知识库以检索匹配用户访问请求的建筑系统数据条目。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中知识库将来自匹配用户访问请求的建筑系统数据条目的元数据提供给用户接口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中用户接口向数据服务模块发送请求以从知识库识别的数据源检索值。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中数据服务模块响应于元数据向建筑系统接口发送请求以检索建筑系统数据。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中建筑系统接口将请求的建筑系统数据发送到数据服务模块。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中数据服务模块将请求的建筑系统数据发送到用户接口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中用户接口访问语义服务模块以将建筑系统数据从建筑系统格式转换为语义格式。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中语义服务模块将采用语义格式的建筑系统数据转发到用户接口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中用户访问请求是写入请求。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中语义服务模块访问知识库以检索匹配用户访问请求的建筑系统数据条目。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中知识库将来自匹配用户访问请求的建筑系统数据条目的元数据提供给用户接口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中用户接口访问语义服务模块以将建筑系统数据从语义格式转换为建筑系统格式。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中用户接口将采用建筑系统格式的建筑系统数据发送到数据服务模块。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中数据服务模块向建筑系统接口发送写入命令与采用建筑系统格式的待更新的建筑系统数据。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中建筑系统接口访问建筑系统以更新建筑系统数据。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中建筑系统接口将对建筑系统数据的更新的确认转发给数据服务模块。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中数据服务模块将确认转发到用户接口。
本公开的实施方案的技术效果包括使用建筑系统数据的语义描述读取和写入建筑系统数据。
从以下结合附图进行的描述中，这些和其他优点和特征将变得更明显。
附图说明
图1描绘了在实施方案中的建筑管理系统；
图2描绘了在实施方案中的知识库中的条目；
图3描绘了在实施方案中用于读取和写入建筑系统数据的组件；
图4描绘了在实施方案中读取建筑系统数据的过程流；并且
图5描绘了在实施方案中写入建筑系统数据的过程流。
具体实施方式
图1是实施方案中的建筑管理系统的高级描绘。建筑系统10对应于由建筑管理系统管理的物理建筑系统。建筑系统10可以包括跨不同组域诸如HVAC、建筑运输、安防、安全等的建筑系统。建筑系统10并入有建筑系统数据，所述建筑系统数据包括各种数据类型，包括但不限于建筑系统元素的布置方式、变量的测量、设定点的控制值等。
提供知识库12以存储建筑系统数据。知识库12可以体现在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上。处理来自建筑系统10的建筑系统数据以形成建筑系统数据的语义描述。建筑系统数据的语义描述存储在知识库12中的本体中。除了变量和控制值之外，知识库12还包括跨不同域(HVAC、建筑运输、安防、安全等)的建筑系统10的模型。通过语义描述和本体，在知识库12中定义实体(例如，设备、装置、区域、空间、事件源、数据源、传感器、命令、配置参数)及其关系。
用户接口14用于响应于用户查询访问知识库12。用户接口14可以使用可通过网络诸如LAN、WAN、全局网络(例如，互联网)等访问的应用程序接口(API)来实施。用户接口14提供用于读取和写入建筑系统数据的接口。
图2示出了知识库12中的示例条目。条目对应于布置在本体中的建筑系统数据的语义描述。知识库12中的每个条目可以对应于各种数据类型诸如数据点、属性、装置、设备等。知识库12中的语义描述包括建筑系统数据以及元数据。建筑系统数据的语义描述之间的关系通过识别元素是如何组织和相关的来提供建筑系统10的模型。可以使用唯一标识符诸如RDF标识符标识知识库12中的条目。
知识库12的本体通过将知识库12中的条目相互关联以提供物理业务系统10的组织和表示来提供业务系统10的模型。本体定义和建模实体诸如空间(例如，物理界定的区域诸如场所、建筑、楼层等)、设备(例如，组成系统的机械装置(例如，致冷器、AHU、进入门等))、装置(例如，提供I/O或数据精化功能的电子装置(例如，致动器、片上系统、传感器装置等))和信息对象(例如，与装置相关联并可能表示输入、输出、配置参数、事件等的信息实体)。建筑系统模型以机器可处理的本体语言编码，描述建筑实体和与每个寻址域(例如，HVAC、建筑运输、安防、安全)相关的关系。这种参考模型的实现可以依赖于能够实现自动推理和高效查询能力的基于形式/逻辑的语言(例如，OWL/RDF、描述逻辑、数据日志变体、F逻辑)。
可以通过语义查询语言诸如SPARQL对知识库12进行访问。示例性实施方案可以基于使用RDF作为用于将建筑系统表示为语义图的通用数据模型，其中在建筑系统中发生的各种实体彼此相关并且根据链接数据架构映射到本体。知识库12的本体提供的信息的实例包括但不限于：建筑的结构(楼层、房间等)；安装在建筑中位于空间中的装置；设备件之间的关系(例如，特定的空调机组用于特定的可变风量风箱)；每个装置提供的I/O、命令和可配置参数的注释描述，以及相关源系统寻址信息。应当理解，知识库12的本体可以定义和建模各种实体，并且实施方案不限于本公开中提供的实例。
图3描绘了在实施方案中用于读取和写入建筑系统数据两者的组件。建筑系统数据20是由建筑系统10生成或使用的数据。建筑系统数据20包括但不限于建筑系统的组件的布置方式(例如，物理布局和关系)、变量的测量、设定点的控制值等。建筑系统接口24提供建筑系统组件和数据服务模块26之间的通信接口。建筑系统接口24可以包括各种接口以与不同的建筑系统通信。例如，第一接口可以与电梯系统通信，并且第二接口可以与安防系统通信。
数据服务模块26可以由在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上执行的软件应用实现。数据服务模块26用唯一且通用的接口抽象各种系统，并且允许感测/致动建筑系统10中的各种装置。数据服务模块26通过集成总线唯一地寻址数据点并对建筑系统数据20执行读取/写入操作，其中集成总线可以连接系统专用连接器和低级驱动器。
语义服务模块30可用于创建用于以知识库12识别的格式与知识库12进行交互的命令。语义服务模块30可以体现在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上。在一个实施方案中，语义服务模块30可以用作RESTful端点，从而以知识库12识别的格式提供GET、PUT、POST或DELETE命令。语义服务模块30提供语义搜索设施，用于允许用户接口14识别相关数据源并回答以独立于任何单个系统的类型或域的方式制定的搜索查询。语义服务模块30构建在利用语义知识库12的查询引擎的顶部，其提供跨不同域的建筑系统数据源的协调、集成和链接视图。
用户接口14提供到语义服务模块30和数据服务模块26两者的接口。读取和写入操作两者可以从用户接口14发起，如本文进一步详细描述的。用户接口14可以协调语义服务模块30和数据服务模块26的操作。在一些实施方案中，用户接口14将向语义服务模块30和数据服务模块26发布一个请求，然后其将实施如本文所述的读取或写入。在其他实施方案中，用户接口14与语义服务模块30和数据服务模块26进行交互，从而按顺序命令操作。
图4描绘了在实施方案中读取建筑系统数据的过程流。在410处，由用户接口14向语义服务模块30发布用户访问请求。在图4的实例中，用户访问请求是识别根据本体中定义的属性筛选的数据点的语义搜索请求，例如，“获取区域4中致冷器阀的状态”。在420处，语义服务模块30访问知识库12，以检索匹配用户访问请求的建筑系统数据条目。语义服务模块30将用户访问请求转换为与搜索知识库12兼容的形式。
在430处，知识库12将来自匹配用户访问请求的建筑系统数据条目的元数据提供给用户接口14。与知识库12中的匹配数据点相关的元数据可以包括：用于识别数据源的寻址信息；由数据点操纵的可观察属性的表征(例如，温度、运行状态)；相关“标签”(例如，冷_水_离开)；数据点的类型(传感器、命令、设定点)；用于访问建筑系统的通信协议(例如，模拟输入、二进制值)；能力和允许值。
在435处，用户接口14向数据服务模块26发送请求以从410处识别的数据源检索值，包括检索的元数据。在440处，数据服务模块26然后使用元数据访问建筑系统接口24以检索建筑系统数据。在450处，建筑系统接口24访问物理建筑系统10，该物理建筑系统在460处用所请求的建筑系统数据进行回复。在470处，建筑系统接口24将检索的建筑系统数据发送到数据服务模块26。在475处，用户接口14以建筑系统10的建筑格式接收建筑系统数据。在480处，用户接口14访问语义服务模块30，以实现在475处检索的数据的语义标准化表示，即将建筑系统数据从建筑系统10的建筑格式转换成用户可解释的语义格式。例如，用户访问请求可以请求阀的当前状态。在470处返回的值可以是数字(例如，1或0)。在480处的处理将建筑系统数据从建筑系统格式转换为语义格式。在该实例中，语义服务模块30确定建筑系统格式“1”对应于语义格式“打开”(在本体中定义的参考值将被所有系统采用)。在490处，将采用该语义格式的建筑系统数据提供给用户接口14(即用户接口指示阀打开)。
图5描绘了在实施方案中写入建筑系统数据的过程流。用户可以写入业务系统数据(例如，控制值诸如设定点)以控制建筑系统10的操作。在510处，由用户接口14向语义服务模块30发布用户访问请求。在图5的实例中，用户访问请求是对建筑系统数据进行写入的语义请求，例如，“关闭区域4中的致冷器阀”。在520处，语义服务模块30访问知识库12，以检索匹配用户访问请求的建筑系统数据条目。语义服务模块30将用户访问请求转换为与搜索知识库12兼容的形式。
在530处，知识库12将匹配用户访问请求的建筑系统数据条目的语义描述提供给用户接口14。语义描述包括与知识库12中的匹配数据点相关的元数据。该元数据可以包括：用于识别数据源的寻址信息；由数据点操纵的可观察属性的表征(例如，温度、运行状态)；相关“标签”(例如，冷_水_离开)；数据点的类型(传感器、命令、设定点)；用于访问建筑系统的通信协议(例如，模拟输入、二进制值)；能力和允许值。
在540处，用户接口14访问语义服务模块，以将用户想要推入系统的值/命令转换成建筑系统10可识别的格式，其在550处返回。类似于图4的读取操作，过程540和550将语义格式的写入指令(例如，关闭阀)转换为建筑系统格式(例如，“0”)。
在555处，用户接口14向数据服务模块26发布请求以在所识别的参数/集合/可推荐点上写入特定值/命令。在560处，数据服务模块26向建筑系统接口24发送写入命令以及采用建筑系统格式的待更新的建筑系统数据。在570处，建筑系统接口24访问物理建筑系统10以更新建筑系统数据。在580处，建筑系统10向建筑系统接口24发送建筑系统数据已被更新的确认。在590处，建筑系统接口24将确认转发到数据服务26。在595处，数据服务模块26将确认转发到用户接口14。
实施方案提供了许多益处，包括使用单个用户接口执行跨多个域(例如，HVAC、安防、运输等)的语义搜索，以便识别匹配特定特征的数据点。用户接口提供唯一工作流，其对于所有建筑系统访问、标准化和控制异构装置的数据点都是通用的，因此重点关注实际的价值主张。实施方案利用基于特定语义的技术的查询和推理执行性能。
尽管已经仅结合有限数目的实施方案详细描述了本公开，但是应当容易理解，本公开不限于此类所公开的实施方案。相反，可以对本公开进行修改以并入之前未描述但与本公开的精神和范围相符的任何数量的变型、变更、替代或等效布置。另外，尽管已经描述了本公开的各种实施方案，但应当理解的是，本公开的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受到前述描述限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (5)

1.一种建筑管理系统，其包括：
被配置成访问建筑系统的建筑系统接口；
被配置成通过所述建筑系统接口访问所述建筑系统中的建筑系统数据的数据服务模块；
提供所述建筑系统的模型的知识库，所述模型包括所述建筑系统数据的语义描述，所述建筑系统数据的所述语义描述被布置在本体中；
与所述知识库通信的语义服务模块；以及
与所述语义服务模块和所述数据服务模块通信的用户接口，所述用户接口生成访问建筑系统数据的用户访问请求，
其中，所述语义服务模块访问所述知识库以检索匹配所述用户访问请求的建筑系统数据条目，
其中，所述用户访问请求是读取请求，
其中，所述知识库将来自匹配所述用户访问请求的建筑系统数据条目的元数据提供给所述用户接口，
其中，所述用户接口向所述数据服务模块发送请求以从所述知识库识别的数据源检索值，
其中，所述数据服务模块响应于所述元数据向所述建筑系统接口发送请求以检索所述建筑系统数据。
2.如权利要求1所述的建筑管理系统，其中所述建筑系统接口将请求的建筑系统数据发送到所述数据服务模块。
3.如权利要求2所述的建筑管理系统，其中所述数据服务模块将所述请求的建筑系统数据发送到所述用户接口。
4.如权利要求3所述的建筑管理系统，其中所述用户接口访问所述语义服务模块，以将所述建筑系统数据从建筑系统格式转换为语义格式。
5.如权利要求4所述的建筑管理系统，其中所述语义服务模块将采用所述语义格式的所述建筑系统数据转发到所述用户接口。
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