[发明专利]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

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。

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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。