第四章 智慧建築規劃設計技術彙編增修訂
第三節 系統整合平台之子系統擴充架構與運作機制
表4- 3 系統整合平台之子系統擴充架構與運作機制
IBT
技術名稱： 系統整合平台之子系 統擴充架構與運作機制
智慧建築指標歸屬：系統整合指標 適用建築類型：各類型建築物
一、技術原理說明
智慧建築主要應用場域共九大類為「公共集會類、商業類、工業與倉儲 類、休閒與文教類、宗教與殯葬類、衛生與福利和更生類、辦公與服務類、
住宿類、危險物品類建築物」。九種類型的建築物必須建置門禁、監視、消 防、空調、照明及電力監控等不同功能的子系統，提供建築物管理人員舒適 的工作環境，並且配有管理人員，負責管理與維護各個子系統與建築物周遭 環境的巡邏。不管新建築還是舊有建築更新皆朝向智慧化，因此有智慧城市 這種大規模的智慧化。然而這些智慧化，往往在業主有限的預算上大多以階 段性的增添、改良、淘汰子系統與設備方式進行，因此系統整合需要考量新 舊系統與設備相容共存的問題。另外在智慧城市的趨勢推波助瀾下，更是大 數據海量級的子系統與設備資訊的整合挑戰。
為了因應與解決上述問題，系統整合平台的架構除了在整合子系統底層
皆有詳細的說明與討論外，亦需建構彈性擴充各項子系統與運作機制才能解 決子系統廠牌數量與設備量爆發性成長與建築智慧化過程的各項系統設備的 汰舊換新，因此採用物聯網廣泛應用的通訊標準 (Message Queuing Telemetry Transport，MQTT) 可發展平台與子系統之間的通訊協定，並且使用標準資 料交換格式(JSON、XML)，達到平台與各種子系統的通訊標準化是建構智慧 建築整合平台不可或缺的要素。如此，平台兼容各種系統之新舊型設備，使 得不同建築物裡面的不同子系統皆可透過平台相互連結，達到資訊的快速傳 遞與交換，進而讓建築物對於各種情況或突發事件，例如：人員的進出、災 害的處理與防治、公共區域的管理等等，能有快速且自動化的反應。
可彈性擴充各項子系統系統整合平台無需因新子系統的導入、舊子系統 的淘汰或新舊子系統共存而中斷平台運作，以持續不間斷的方式蒐集建築中 各時期不同子系統設備運作數據及使用者回饋資訊，進行各項數據分析。隨 著蒐集彙整到更多建築物資訊後，將可提供管理員更智慧化的子系統連動功 能跟更友善的操作介面，降低管理人員的負擔，對於設備運作與建築物安全 稽核內容更加準確踏實，如此更能降低建築物的營運成本及人為疏忽所帶來 的危害。蒐集到的大數據中，亦可針對各子系統設備運作數據進行分析，將 結果回饋給子系統廠商，作為改善設備效能或新增功能服務之重要參考依 據。供建物使用者最適切的智慧服務。透過蒐集整合平台與使用者互動所產 生的回饋資訊，亦能彙整出最符合大部分使用者需求的模組，提供建築物管 理者或營運者建築物的各項建議。透過這樣的服務，讓使用者持續地享受建 築物智慧化的價值，達成於智慧建築永續經營。
二、技術對策與注意事項 (一) 動態的整合系統組態設定
組態設定需能提供同一種子系統但不同廠商做彈性的設定修改，例如:空 調系統中A 廠商跟 B 廠商採用不同的整合方式，不須重新編譯程式碼，
僅需在組態檔修改要針對哪一個廠商名稱，子系統程式就會對應所屬廠 商的整合邏輯。組態設定採用XML 格式，好處是 XML 格式為一通用標 準格式，符合開放及彈性的整合原則，任何廠商可以輕易使用此組態設 定作系統整合的銜接。僅需要修改組態設定即可不中斷平台運作更換新
子系統、移除舊子系統或新舊子系統共存的情況。
(二) 平台與子系統通訊角色機制
子系統程式與整合平台的溝通方式採用 MQTT 協定進行通訊，其優點此 通訊協定極度輕量化，可以承受大量的通訊點，可容納的整合子系統及 其設備的數量相當龐大，因此保有極大的拓展空間，不因整合數量的成 長造成需要更動整體通訊架構。為了達成上述之優點，其架構為子系統 端為MQTT Client 可與平台的 MQTT Broker 做即時性的訊息交換，而溝 通的訊息格式需履行下列這幾種機制:
1. 接收平台的訊息或命令。
2. 轉送由”子系統管理軟體或其設備”的相關資訊 (設備列表、設備運 作狀態、告警資訊…等)給整合平台進行呈現與紀錄，或執行跨系統 自動化連動等功能。
3. 發送事件模擬訊息至平台，進行整合平台的例行性測試，確保系統 的穩定度及可靠度。
(三) 必整合子系統之項目
為了達到智慧化，子系統整合程式需能與子系統管理軟體或設備進行溝 通與整合，溝通及整合的方式須視不同廠商的管理軟體與設備的特性及 作法，子系統監控程式將有不同的整合方法。綜觀來說，子系統整合必 備的功能項目如下:
1. 監視子系統運作狀況(如，設備列表、設備運作狀態、告警資訊…
等)。
2. 若子系統管理軟體及其設備提供控制的功能，子系統監控程式亦須 能驅使子系統管理軟體進行控制(如，設備開關、設備數值更動…
等)。
(四) 與各子系統設備時間同步
此機制目的為不同電腦運行一段時間後，可能彼此時間就會有一些差異 出現，對於這樣的情況便須要讓這些電腦每隔一段時間就做時間同步，
這樣的好處為當子系統事件發生的時間就不會有差異，小則資料庫的紀
系統回傳的影像檔有時間差，往往會讓關鍵時刻的影像沒記錄在平台，
日後要調閱時才發現很有可能監視系統的記錄也被新資料所覆蓋。因此 時間同步功能須達到下列功能項目:
1. 根據”平台通訊功能”接收到的時間同步要求，與平台進行時間同 步。
2. 除了要同步子系統監控服務的工作站之外，亦需同步子系統/設備的 時間，例如：同步 NVR 的時間。
(五) 開放式函式介面
若有子系統廠商主動想與平台進行整合時，平台需提供標準化文件化的 相關函式介面供子系統商自行開發使用，透過開放式函式介面將讀取到 的數值傳送給整合平台，亦可接收平台傳送來的命令進行子系統的控 制。
三、設計資料或實例
系統整合平台以 MQTT 的通訊架構為基礎，並採取開放式的通訊格式，
以期達到彈性的跨系統整合架構。圖 4-1 為平台系統架構圖，圖中的藍色框 中為整個整合平台所包含不同服務彼此互相溝通關係，而藍色框外則是表示 整合平台透過 MQTT/Jason 的通訊協定與部署在各個子系統的監控程式進行 溝通，如下圖有緊急求救子系統、門禁子系統、消防子系統…等系統皆會植 入整合所需之監控程式於其軟體環境之中，下列將針對各個服務進一步細部 功能的說明。
圖4- 1 整合平台的系統架構 (資料來源:英威康科技股份有限公司) (一) MQTT Broker/訊息處理服務
1. 負責處理平台與平台服務、子系統監控程式之間的訊息交換，並且 監控各子系統服務程式的連線狀況。
2. 將子系統發出的事件訊息與設備運轉資訊皆儲存至資料庫，透過 Web 介面方式進行數據呈現與其他數據管理分析之用。
3. 負責與子系統監控程式溝通，接收子系統各項設備運轉資訊、狀態 及事件訊息，也可透過 Web 發送控制命令至子系統再去控制設備。
4. 負責執行跨系統的自動化連動，根據收到的子系統事件類型自動觸 發不同子系統設備一連串自動化動作。
(二) 資料庫
1. 儲存各種管理設定、事件、數據及日誌等資料。
(三) Web 網頁伺服器
1. 提供管理人員、大樓使用者及子系統廠商與平台進行互動的管理平 台。
2. 提供管理員最即時的建築資訊，如：各項緊急事件、重點監視影 像、主要監控建築區域各設備運作狀態示意。
(四) 影音下載服務
根據每個子系統的事件訊息及相關連動設定內容，負責將事件發生當時 的影像從監視系統擷取並儲存至平台，作為事件紀錄的保存，以利日後 的追蹤調查。
(五) 通知服務
根據每個子系統的事件訊息及相關通知設定內容負責發送通知訊息及不 同類型的訊息格式(e.g., Line、文字簡訊、語音簡訊、Email、APP 推 播、傳遞至雲端等…)。
(六) 子系統監控程式
1. 與 MQTT Broker/訊息處理服務連線通訊，進行資料傳遞，包括子系 統事件內容的傳送及平台控制命令的下達。
2. 接收平台傳遞過來的命令，並執行相對應的動作。
3. 接收平台的要求，發出模擬事件。
4. 進行時間同步。
5. 子系統監控程式的基本功能項目如下:
(1) 傳送設備列表至平台。
(2) 傳送設備運作狀態與數值至平台。
(3) 傳送設備異常判斷至平台。
(4) 傳送監控事件內容至平台。
(5) 接收控制命令，並且進行設備控制。
6. 開放 API 程式界接介面及範例程式供所有子系統廠商與平台進行技 術整合。
四、參考文獻
1. 智慧建築規劃設計技術彙編，溫琇玲
2. MQTT, https://en.wikipedia.org/wiki/MQTT 3. JSON, https://en.wikipedia.org/wiki/JSON 4. XML, https://en.wikipedia.org/wiki/XML 五、技術彙編審查意見結果暨回覆說明
IBT
OPC service 是不會有的，OPC 僅是提供 給第三方使用，對於監控本身系統設備WebService 的 SOAP)。
4. MQTT Broker 與 OP C 比 較 上 ， 功
IBT
技術名稱：系統整合平台之子系統擴充 架構與運作機制
智慧建築指標歸屬：系統整合指標 適用建築類型：各類型建築物
審查委員：開益科技股份有限公司 謝長安 總經理
審查意見 審查意見回覆
6. 在 於 各 子 系 統 於 不 同 的 廠 家 通 訊 格 式 就 不 一 定 相 同 ， 無 法 預 先 定 義 各 家 通 訊 格 式 ， 在 資 料 轉 換 、
6. 在 於 各 子 系 統 於 不 同 的 廠 家 通 訊 格 式 就 不 一 定 相 同 ， 無 法 預 先 定 義 各 家 通 訊 格 式 ， 在 資 料 轉 換 、