智能楼宇系统集成中的控制网络分析

智能楼宇系统集成中的控制网络分析

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摘要:本文探讨了在智能楼宇系统集成中的网络体系中,如何对不同的网络之间进行无缝互连以及一些有关的问题。文章较系统地对智能楼宇系统集成中的网络体系进行了分析。

关键词:智能楼宇建筑;系统集成;网络体系;控制网络

智能楼宇的系统集成是一个较复杂的问题。在进行系统方案设计及工程实施时要全面和充分地考虑BAS、CAS、FAS、OAS、SAS之间的关系,在技术和系统上进行高效能的整合。由于在智能楼宇中通常有多种网络并存,如通信网络、计算机网络BAS中的控制网络等,故在系统集成中要充分地认识不同网络系统的工作特点及互联问题。

1智能楼宇的底层控制网络

在BAS中,控制网络较多地采用Lonworks与BACnet控制网络通信技术。Lonworks是一种全开放的、可互操作的成熟的、低成本的分布式控制网络技术。Lonworks通信协议符合ISO/OSI标准,并以软件形式固化在神经元芯片上,分为暖通空调组、照明组、电梯设备组、给排水技术组、电力监控组、网络管理组等。对于每一个功能组,都制定了详细的Lonworks标准,定义了应用层接口,并采用功能标准化、系列化的设备。用户选择合适的发送器/接收器及配套的神经元芯片就能构成Lonworks控制网设备。Lonworks技术中,用两个神经元芯片构成的Lonworks路由器用来连接不同通信介质构成的网段。LonWorks具备局域网的基本功能,与异构网络的兼容性较好,而且支持多种拓扑结构,如总线型、星型、环型、混合型及多种传输介质。因此LonWorks能使智能建筑中的供配电、给排水、空调、暖通、消防系统、保安系统之间实现很好的通信互连和集成。

BACnet(BuildingAutomationandControlNetwork)是建筑设备监控网标准。BACnet协议有四个层级,BACnet协议的数据链路层和物理层采用了成熟的局域网标准。在物理层,用户可选用符合以太网(IEEE802.3)标准的设备,还可以选用符合一般电气标准的RS-485(EIA485)或RS-232(EIA232)设备。

在建筑设备监控领域中,Lonworks与BACnet控制网络都能构成使现场控制设备与测控仪表方便地进行互通信和互操作的开放系统。

2BACnet标准及系统集成

BACnet是一种开放的非专有协议。BACnet标准已正式成ISO标准。BACnet标准以其先进的技术,较严密的体系和良好的开放性得到了迅速的推广和应用。BACnet标准定义了一个开放的平台或环境,不同厂商无须经过授权或委托,就可以进入这个开放的技术平台或环境。

2.1BACnet的几个重要特点

1)完全的开放性

BACnet标准的开放性性不仅体现在对外部系统的开放接入,而且具有良好的可扩充性,可对系统不断地注入新技术,投入新设备,使建筑设备监控系统的软硬件系统的升级较为平滑和易于进行。

2)和其他异构网络的互联特性好

BACnet标准可向其他通信网络扩展,如BACnet/IP标准可实现与Internet的无缝互连。

3)应用灵活和扩充性好

BACnet集成系统可以由几个设备节点构成一个小区域的自控系统,也可以由成百上千个设备节点组成较大的自控系统。系统继承灵活和可扩充性好。由于具有良好的互连性和互操作性,由最初的仅用于暖通空调设备系统成为适用于楼宇设备的各个领域的标准,如给排水、照明系统和安防系统等,应用领域不断扩大。

2.2BACnet的设备间通信

BACnet定义了18个标准类型的对象,对象的类型包括模拟/数据输入、模拟/数据输出、模拟/数据值、时序表、命令、设备、容纳表、文件注册、文件、组、循环、多态输入、多态输出、程序和时间表等。网络设备节点的互操作方式有三种:消息驱动、对象请求代理和远程过程调用。

2.3BACnet系统集成方法

BACnet系统集成包含的内容有:构造BACnet自控网络,BACnet自控产品选型和资源配置等。不同的系统集成商在自控产品选型和资源配置方面可采用不同的组合,因此系统集成的内容也就彼此不同。利用BACnet标准进行建筑设备监控系统的集成灵活性很大,在厂商提供的软件工具的帮助和导向下,来完成网络配置。

3楼宇自动化系统的控制网络和信息网络

系统集成中对信息资源的集成管理叫信息集成。信息集成的关键:应用web技术实现建筑设备监控系统的控制网络与OAS、CAS的信息网络的集成。

3.1web技术构架

使用web技术中的浏览器/服务器(Browser/Server)模式结构,在数据库服务层进行数据获取、处理等相关服务,浏览器与Web服务器交互,Web服务器与数据库服务器交互。

3.2建筑设备监控系统的控制网络与信息网络

1)基于现场总线的控制网络在基于现场总线的控制系统FCS(Fieldbus)中,将微处理器化的测控仪表、测控单元作为网络节点,通过现场总线连接为开放式、全数字式的底层控制网络,来承载底层设备的测控功能。

2)建筑设备监控系统的信息网络信息网络指在办公或通信等领域内的计算机网络。在智能楼宇中的信息网络中,用的较多是快速以太网,还可以用千兆Ethernet、FDDI(分布式光纤数据接口)等构建。

3.3基于web技术的控制网络与信息网络的集成

要将设备自动化监控系统和办公自动化系统、物业管理等系统进行集成以及楼宇中的Intranet相连,就要使控制网络和信息网络进行互联。

4智能楼宇不同控制网络的互联及系统集成

智能楼宇系统集成中,从功能层上划分,分为现场控制层、过程监控层和物业管理层;从网络层级上看,有现场控制网络和其他类型的局域网如以太网、接入网或通信主干网络等。在现场控制网络中有:Lonworks网络、BACnet网络。同一种通信协议的网段之间可采用网桥、中继器连接成特定类型的网络,采用不同通信协议的网络用网关连接成复合网络。

从功能层上讲,现场设备层中,由连接一定数量的现场设备和测控仪表的现场控制器构成网络节点并进而构成控制网段;在过程监控层中,由担任监控任务工作站、计算机、控制器作为网络节点构成局域网段,过程监控层通过现场总线接口与由控制网段组成的现场总线网段相连;物业管理层实现楼宇信息集成和管理,其网络节点由高性能计算机、工作站、PC机、服务器和数据库等组成。

结束语

智能楼宇的整体智商系数在很大程度取决于智能楼宇的系统集成水平,而在智能楼宇的系统集成中,不可避免地要面临多个异构网络并存和无缝互连。智能楼宇系统集成中的网络体系内不同网络间的互连互通问题涉及到整个建筑设备监控系统的开放程度;涉及到整个建筑设备监控系统的平滑升级;关系到建筑设备监控系统开通后的运行效率和日后新技术、新系统的加入,由于今后的许多新技术和新系统的使用大都需要一个高效能的网络体系的环境支持,因此要处理和解决好智能楼宇系统内不同网络间的互连互通问题。

参考文献:

[1]王欣靖等.通信与网络新技术点评[M].北京:人民邮电出版社,2003.

[2]张公忠.现代网络技术教程[M].北京:电子工业出版社,2004.

[3]张少军.网络通信与建筑智能化系统[M].北京:中国电力出版社,2004.

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