楼宇自动化系统集成(课件).ppt

1、2022-11-251 第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-252第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-253 其中，图形显示技术，近几年发展较快，其中，图形显示技术，近几年发展较快，LCDLCD（液晶）（液晶）屏幕显示、等离子屏幕显示、屏幕显示、等离子屏幕显示、LEDLED屏幕显示，以及投影幕屏幕显示，以及投影幕显示，均在智能建筑的系统监控、信息发布、多媒体会议显示，均在智能建筑的系统监控、信息发布、多媒体会议系统中加以使用。系统中加以使用。第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-254 以公共建筑为主的智能大厦，如写字

2、楼、综合楼、以公共建筑为主的智能大厦，如写字楼、综合楼、宾馆、饭店、医院、机场航站楼、体育场馆等；宾馆、饭店、医院、机场航站楼、体育场馆等；（2 2）以住宅为主的智能化住宅小区。）以住宅为主的智能化住宅小区。第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-255 第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-256 （1）第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-257 （2）第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-258第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述常规的布线管理综合布线系统管理 综合布线系统是一个模块化

3、、灵活性极高的建筑物或建筑群内的信息传输系统，它既使语音、数据、图像通信设备和交换设备通过统一规划、标准化的传输介质进行传输。2022-11-259第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述2022-11-2510第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述n 通信：通过建立大楼内的局域网络，来实现大楼办公及信息共享通讯及交流。n 对外广域网通信：通过光纤接入，实现大楼与Internet广域网通信。n 系统配置：包括有线网络、无线网络、网络安全、网络管理等设备。建发公司办公网建发公司办公网智能化专网智能化专网裙楼商场通讯网裙楼商场通讯网邮件服务器邮件服务器文件服务器文件服务器视频安防监控

4、系统视频安防监控系统广播系统广播系统电信通讯接入电信通讯接入宽带通讯接入宽带通讯接入无线城市网络接入无线城市网络接入小区智能化系统安全防范系统信息网络系统周界防越报警系统视频监控系统楼宇访客对讲系统住户报警系统电子巡查系统物业管理与服务系统车辆出入管理系统公共设施监控系统背景音乐系统公共信息发布系统物业管理系统宽带网络系统电话交换系统有线电视系统一卡通系统控制网络系统2022-11-2511第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述 2022-11-2512第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述一、居住小区智能化系统建设要点与技术导则一、居住小区智能化系统建设要点与技术导则“1个平

5、台个平台”：指小区智能化系统中心管理平台。该平台主指小区智能化系统中心管理平台。该平台主要针对智能化各子系统进行集中管理，在建立开放式计算要针对智能化各子系统进行集中管理，在建立开放式计算机管理局域网基础上，通过结构化布线将多元化信息服务机管理局域网基础上，通过结构化布线将多元化信息服务管理和与物业管理进行综合，为住宅小区的服务和管理提管理和与物业管理进行综合，为住宅小区的服务和管理提供高科技的智能化手段。供高科技的智能化手段。“2个基础个基础”：指小区智能化系统的网络结构，即由控制网指小区智能化系统的网络结构，即由控制网络和信息网络组成。络和信息网络组成。“3个分支个分支”：指智能化系统根据

6、小区住户需求及物业管理指智能化系统根据小区住户需求及物业管理的需要划分为三个子系统，即信息通信系统、安全防范系的需要划分为三个子系统，即信息通信系统、安全防范系统、物业管理与服务系统。统、物业管理与服务系统。2022-11-2513第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述 2、“业主使用业主使用”系统系统：根据不同的楼盘，分为：根据不同的楼盘，分为“标标准准”、“领先领先”、“豪华豪华”型三类，型三类，标准型标准型：-定位：大部分楼盘定位：大部分楼盘 -目标：系统要求稳定、实用、方便目标：系统要求稳定、实用、方便领先型领先型：-定位：高端楼盘定位：高端楼盘 -目标：系统要求相对领先、时尚

7、、精品、稳定目标：系统要求相对领先、时尚、精品、稳定豪华型豪华型：-定位：将智能化作为销售亮点的项目定位：将智能化作为销售亮点的项目 -目标：系统要求创新、精品、未来生活、强大功能目标：系统要求创新、精品、未来生活、强大功能2022-11-2514第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述三、智能化系统设计及其技术要求三、智能化系统设计及其技术要求安全防范系统：安全防范系统：小区一般建小区一般建立以周界防越报立以周界防越报警、视频监控为警、视频监控为主，以电子巡查、主，以电子巡查、楼宇访客对讲、楼宇访客对讲、家庭住宅报警等家庭住宅报警等为辅的综合立体为辅的综合立体交叉式安全防护交叉式安全防

8、护体系，以满足小体系，以满足小区的安全防范需区的安全防范需要。要。2022-11-2515第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述多多重重纵纵深深防防护护小区2022-11-2516第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述 防范区域的设置防范区域的设置电力建筑2022-11-2517第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述电力建筑 系统组成系统组成2022-11-2518第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述视频监控系统视频监控系统 监控区域主要包括以下区域：监控区域主要包括以下区域：电力建筑2022-11-2519第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述视频监

9、控系统视频监控系统 电力建筑 系统组成系统组成2022-11-2520第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述 门禁设置门禁设置2022-11-2521第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述 系统组成系统组成2022-11-2522第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述 项目项目 设计标准设计标准照明照明 公共区域照明（如道路、景观等照明回路）自动定时控制。排水排水 地下室集水坑（污水池）超高液位报警，报警信号能传到管理中心。设备设备 景观设备，如喷泉设备、瀑泉设备等的自动定时控制。电梯电梯 电梯轿厢与小区管理中心语音对讲。设备监控系统设备监控系统2022-11-2523

10、第一章第一章 绪论绪论 （1）功能要求）功能要求（2）系统组成）系统组成2022-11-2524第一章第一章 绪论绪论 （1）功能要求）功能要求（2）系统组成）系统组成2022-11-2525第一章第一章 绪论绪论 （3）子系统功能要求）子系统功能要求2022-11-2526第一章第一章 绪论绪论（3）子系统功能要求）子系统功能要求 2022-11-2527第一章第一章 智能建筑及其概述智能建筑及其概述多媒体会议系统多媒体会议系统媒体互动展示系统媒体互动展示系统信息引导及发布系统信息引导及发布系统智能卡应用系统智能卡应用系统信信息息服服务务设设施施2022-11-2528第二章第二章 楼宇智能

11、化系统技术楼宇智能化系统技术第1节 计算机控制技术及其系统组成计算机计算机控制器控制器D/AD/A转换器转换器执行机构执行机构被控对象被控对象测量元件测量元件A/DA/D转换器转换器给定值给定值被控参数被控参数+图图1 1 计算机控制系统的基本框图计算机控制系统的基本框图2022-11-2529第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术 传感传感 变送变送A/D 接口接口 执行执行 机构机构D/A 接口接口 开开 关关 量量 输输 入入 通通 道道 开开 关关 量量 输输 出出 通通 道道 被被 控控 对对 象象 总总 线线主机主机接口接口接口接口显示器显示器操作器操作器接口接口接口接

12、口记记 录录存存 储储 人机接口装置人机接口装置 图图2 计算机控制系统的硬件组成框图计算机控制系统的硬件组成框图硬件组成：硬件组成：主机、外围设备、过程输入主机、外围设备、过程输入/输出设备、人机接口设备、信息传输通道输出设备、人机接口设备、信息传输通道软件组成：软件组成：系统软件、应用软件系统软件、应用软件2022-11-2530第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术第第2节节 集散控制系统（集散控制系统（DCS）1、早期控制技术及其存在的问题早期控制技术及其存在的问题 20世纪世纪50年代前年代前 第一代第一代 直动式（直动式（PCS）3-15psi 气动标准信号气动标准信号

13、 随后随后25年年 第二代第二代 模拟式（模拟式（ACS）4-20mA模拟信号模拟信号 20世纪世纪70年代年代 第三代第三代 集中式（集中式（CCS）2022-11-2531第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术集中控制特点：集中控制特点：以计算机为基础加上扩展以计算机为基础加上扩展I/O接口构成。中心控制是一台计算机接口构成。中心控制是一台计算机（单片机、（单片机、PC机或通用型工业控制机）。机或通用型工业控制机）。I/O接口的总线由最初的接口的总线由最初的S-100总线、总线、PC总线到后来广泛采用的总线到后来广泛采用的STD总线和总线和MULTIBUS总线标准。总线标准。集

14、中控制缺点：集中控制缺点：集中控制降低了系统的可靠性，风险高度集中。集中控制降低了系统的可靠性，风险高度集中。模拟信号的数字化在计算机终端，使得太多太长的现场连线模拟信号的数字化在计算机终端，使得太多太长的现场连线（传递各种不同性质的信号）通过各类干扰环境到达现场，使系统（传递各种不同性质的信号）通过各类干扰环境到达现场，使系统抗干扰的设计和实现都十分困难。抗干扰的设计和实现都十分困难。难应用于开发大范围的系统。难应用于开发大范围的系统。2022-11-2532第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术2、集散控制系统的基本概念、集散控制系统的基本概念 全称全称集散型计算机控制系统集散

15、型计算机控制系统 又名又名分布式计算机控制系统分布式计算机控制系统 简称简称集散控制系统集散控制系统 20世纪世纪80年代年代 第四代第四代 分布式（分布式（DCS）技术条件技术条件微处理器嵌入各种仪器设备（智能化）微处理器嵌入各种仪器设备（智能化）实现方式实现方式多台微处理器分散在现场，它们之间利用多台微处理器分散在现场，它们之间利用高速数据通道连接在一起构成分布式网络控制系统。高速数据通道连接在一起构成分布式网络控制系统。2022-11-2533第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术图图3 集散控制系统结构示意图集散控制系统结构示意图纵向分散纵向分散：现场控制级现场控制级监控（

16、管理）级监控（管理）级（企业）管理级（企业）管理级（功能）（实时控制）（功能）（实时控制）（实时监视）（实时监视）（生产过程管理）（生产过程管理）横向分散横向分散：同级上的设备具有类似的功能同级上的设备具有类似的功能管理计算机管理计算机 中央站中央站 现场现场 控制器控制器 现场现场 控制器控制器 现场现场 控制器控制器.现现 场场 设设 备备管理级管理级监控级监控级现场控制级现场控制级10Mbps以太网以太网 TCP/IP9.6 76.8Kbps RS-4852022-11-2534第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术集散控制的基本含义：集散控制的基本含义：利用计算机技术对生产

17、过程进行集中监视、操作、管理利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它综合计算机、信号处理和分散控制的一种新型控制技术。它综合计算机、信号处理、测量控制、通信网络和人机接口等先进技术。既不同于分、测量控制、通信网络和人机接口等先进技术。既不同于分散的仪表控制系统，也不同于集中式计算机控制系统，它是散的仪表控制系统，也不同于集中式计算机控制系统，它是综合了两者的优点，并在此基础上发展起来的一门系统工程综合了两者的优点，并在此基础上发展起来的一门系统工程技术。技术。2022-11-2535第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术3、集散控制系统的特点

18、及其发展趋势集散控制系统的特点及其发展趋势 特点：特点：a、多台微型计算机分散在现场进行控制，避免了集中式风险高度集中的缺点；、多台微型计算机分散在现场进行控制，避免了集中式风险高度集中的缺点；b、控制器靠近现场，现场连线大大缩短，便于实现大范围的系统控制；、控制器靠近现场，现场连线大大缩短，便于实现大范围的系统控制；c、数据通信、数据通信、CRT显示、监控计算机及其它外设加入使系统成为一个整体，显示、监控计算机及其它外设加入使系统成为一个整体，可实现集中操作、管理、显示以及报警，克服了常规仪表控制过于分散、人机交可实现集中操作、管理、显示以及报警，克服了常规仪表控制过于分散、人机交互困难的问

19、题。互困难的问题。2022-11-2536第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术 a、以微处理器为核心的现场控制器硬性地被指定一组特定的任务，在绝、以微处理器为核心的现场控制器硬性地被指定一组特定的任务，在绝大多数情况下，通信由一个具有大多数情况下，通信由一个具有“网关网关”的专用网络来完成，而且网关的大的专用网络来完成，而且网关的大部分程序是由用户编写的，所以开发技术相当复杂。部分程序是由用户编写的，所以开发技术相当复杂。b、有着特定任务的现场控制器使得组网手段及网络结构不灵活，开发系统、有着特定任务的现场控制器使得组网手段及网络结构不灵活，开发系统费用也相当高。费用也相当高。c

20、、对于通信网络中的控制站或输入输出单元，现场仪表依旧是一对一的模、对于通信网络中的控制站或输入输出单元，现场仪表依旧是一对一的模拟信号传输，其中的一个原因是工业现场环境恶劣，仅采用一般的通信网络拟信号传输，其中的一个原因是工业现场环境恶劣，仅采用一般的通信网络难以克服恶劣环境对网络系统的影响。难以克服恶劣环境对网络系统的影响。d、通信网络是封闭、专用的网络，各公司都有各自的标准，不能互联。、通信网络是封闭、专用的网络，各公司都有各自的标准，不能互联。总之，分散总之，分散不彻底，数字化不彻底，数字化半数字化。半数字化。缺点：缺点：目标：目标：全数字、开放、互联以及高可靠性。全数字、开放、互联以及

21、高可靠性。2022-11-2537第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术 a、前提前提 b、发展方向发展方向 发展趋势发展趋势：微电子技术不断发展，特别是微处理技术和网络技术的快速发展以及智能微电子技术不断发展，特别是微处理技术和网络技术的快速发展以及智能化仪表的发展和广泛应用，加之工业自动化程度不断提出高要求。化仪表的发展和广泛应用，加之工业自动化程度不断提出高要求。DCS快速向快速向两个方向发展。两个方向发展。*高层次发展：高层次发展：面向过程控制的面向过程控制的DCS和面向生产管理与生产调度系统的和面向生产管理与生产调度系统的MIS 集成集成组成：组成：CIMS（Comput

22、er Integrated Manufacture System）CIPS（Computer Integrated Process System）CIMS/CIPS21世纪占主导地位的新型生产方式世纪占主导地位的新型生产方式智能建筑：智能建筑：IBMS（Integrated Building Management System)*低层次渗透：即，系统中过程级工作站下沉到工作现场。低层次渗透：即，系统中过程级工作站下沉到工作现场。*现场总线的必然性现场总线的必然性成功实施成功实施CIMS/CIPS还要解决一个关键的问题：最底层的网络通信，其解还要解决一个关键的问题：最底层的网络通信，其解决决办法

23、为采用办法为采用 现场总线技术。现场总线技术。2022-11-2538第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术第第3 3节节 现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCSFCS）1、概述、概述 80年代中期国外提出，原始思想年代中期国外提出，原始思想解决传统解决传统DCS问题，用一个开放的、问题，用一个开放的、独立于产品厂家的多回路通信系统来取代（独立于产品厂家的多回路通信系统来取代（4-20）mA的电流标准。但由于各的电流标准。但由于各种原因，种原因，10多年发展较慢。多年发展较慢。90年代，由于电子技术与计算机技术飞速发展，扩充了现场总线的内涵，年代，由于电子技术与计算机技术飞速发

24、展，扩充了现场总线的内涵，具备了实现现场总线技术的条件，发展相当迅速。具备了实现现场总线技术的条件，发展相当迅速。2022-11-2539第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术 3、现场总线的实质、现场总线的实质 现场总线的定义现场总线的定义（IEC和FF标准）连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。网络。现场总线的本质现场总线的本质*现场通信网络现场通信网络 用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通信网络用于过程以及制造自动化的现场设备或现场仪表互连的通信网络*现场设备互连现场

25、设备互连 现场设备通过一对传输线互连，传输线可因地制宜地选择不同类型的传输介现场设备通过一对传输线互连，传输线可因地制宜地选择不同类型的传输介质如双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等。质如双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等。*互操作性互操作性通过对不同品牌的现场设备统一组态，构成所需要的控制回路。通过对不同品牌的现场设备统一组态，构成所需要的控制回路。只有互操作才能自由地集成只有互操作才能自由地集成FCS。*分散功能块分散功能块 FCS废弃了废弃了DCS的输入的输入/输出单元和控制站，把输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散地分配控制站的功能块分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如：给

26、现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如：2022-11-2540第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术流量变送器流量变送器信号变换、补偿和累加输入模块信号变换、补偿和累加输入模块+PID控制和运算功能块控制和运算功能块调节阀调节阀信号驱动、执行信号驱动、执行+输出特性补偿、输出特性补偿、PID和运算功能块和运算功能块+自检、自诊断自检、自诊断由于功能块分散在多台现场仪表中，并可统一组态，使用户灵活选用各种功由于功能块分散在多台现场仪表中，并可统一组态，使用户灵活选用各种功能块，构成所需的控制系统，实现彻底的分散控制。能块，构成所需的控制系统，实现彻底的分散控制。*通信线供电通信线供电

27、允许现场设备直接从通信线上摄取能量，特别适用于要求本征安全的低功耗允许现场设备直接从通信线上摄取能量，特别适用于要求本征安全的低功耗现场仪表。现场仪表。*开放式互连网络开放式互连网络 a、既可与同层网络互连，也可与不同层网络互连，还可以实现网络数据共享。、既可与同层网络互连，也可与不同层网络互连，还可以实现网络数据共享。b、通过网络对现场设备和功能块统一组态，把不同厂商的网络及设备融为一、通过网络对现场设备和功能块统一组态，把不同厂商的网络及设备融为一体，构成统一的体，构成统一的FCS。2022-11-2541第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术4、现场总线的协议、现场总线的协议

28、 目前尚未形成统一的标准，各种类型采用的通信协议不尽相同，但均是基目前尚未形成统一的标准，各种类型采用的通信协议不尽相同，但均是基于国际标准化组织（于国际标准化组织（ISO）的开放系统互联（）的开放系统互联（OSI）协议的）协议的7层参考模型。层参考模型。各类型现场总线根据侧重点不同，使用各类型现场总线根据侧重点不同，使用7层协议的不同子集：层协议的不同子集：数据链路功能数据链路功能只实现只实现OSI的物理层、数据链路层以及应用层等。的物理层、数据链路层以及应用层等。网络功能网络功能 除了实现除了实现OSI的物理层、数据链路层以及应用层外，还实现网络层甚至更多层。的物理层、数据链路层以及应用层

29、外，还实现网络层甚至更多层。由于工业现场控制存在大量的传感器、控制器、执行器等，通常分散分布，由于工业现场控制存在大量的传感器、控制器、执行器等，通常分散分布，且单个节点面向现场控制的信息量不大，任务比较简单，但实时性、快速性的要且单个节点面向现场控制的信息量不大，任务比较简单，但实时性、快速性的要求较高。因此，为了满足实时性、高可靠性、低成本，大多数现场总线仅采用物求较高。因此，为了满足实时性、高可靠性、低成本，大多数现场总线仅采用物理层、数据链路层和应用层。理层、数据链路层和应用层。2022-11-2542第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术5、系统组成系统组成从物理结构上，

30、主要有两个组成部分：从物理结构上，主要有两个组成部分：现场设备现场设备 由现场微处理芯片以及外围电路构成。由现场微处理芯片以及外围电路构成。工作站现场 总线其它现场总线现场总线接口 微处理器 A/D 传感器图4 现场总线系统组成原理 传输介质传输介质常用双绞线常用双绞线 拓扑结构拓扑结构总线型、环型、树型、星型以及混合型等总线型、环型、树型、星型以及混合型等。2022-11-2543第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术6、现场总线的优点现场总线的优点 一对一对N结构结构一对传输线、N台仪表、双向传输多个信号。接线简单、安装费用低、维护容易。接线简单、安装费用低、维护容易。可靠性可

31、靠性 数字信号传输抗干扰能力强，精度高，无需采用抗干扰和提高精度措施，从而降低成本。状态可控状态可控 现场处于操作员的远程监视与可控状态下，提高了系统的可靠性、可控性和可维护性。互换性互换性实现采用性价比最优的不同厂商产品的互连，及“即插即用”。互操作性互操作性不同厂商产品集成在一起，进行统一组态，构成所需控制回路。2022-11-2544第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术6、现场总线的优点现场总线的优点 综合功能综合功能现场仪表既有检测、变换和补偿功能，又有控制和运算功能。分散控制分散控制 统一组态统一组态 开放式系统开放式系统 控制站分散在现场仪表中，通过现场仪表可控制回路

32、，实现了彻底的分散控制，提高了系统的可靠性、自治性和灵活性。现场设备或仪表都引入了功能块概念，只要各制造商采用相同的功能块，就可实现统一组态。所有技术和标准是公开的，所有制造商都必须遵循。可实现同层、不同层以及不同厂商产品的互连，此外还可共享网络数据库。2022-11-2545第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术 现场总线对当今的自动化带来以下7个方面的变革：用一对通信线连接多台数字仪表，代替原来一对信号线只能连接一台模拟仪表的情况；用多变量、双向、数字通信方式，代替单变量、单向、模拟传输方式；用多功能的现场数字仪表代替单功能的现场模拟仪表；用分散式的虚拟控制站，代替集中式的控制

33、站；用现场控制系统FCS，代替集散控制系统DCS；变革传统的信号标准、通信标准和系统标准；变革传统的自动化系统的体系结构、设计方法和安装调试方法7、现场总线对自动化领域的变革、现场总线对自动化领域的变革2022-11-2546第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术特点：特点：分站（分站（DDC）的）的I/O模块，从模块，从DDC内部，转移到外面，借助内部，转移到外面，借助LON现场总线，走向设备现现场总线，走向设备现场，形成分布式场，形成分布式I/O的新的一层网络，从而使系统的配置更加灵活，减少了现场布线，建立了系的新的一层网络，从而使系统的配置更加灵活，减少了现场布线，建立了系统

34、的开放性，称为统的开放性，称为LION（LON Input Output Network）。）。2022-11-2547第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术DCS与与FCS的比较的比较2022-11-2548第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术智能建筑信息集成系统的层次结构智能建筑信息集成系统的层次结构现场总线控制网现场总线控制网内部局域网内部局域网(Ethenet)互联网互联网 Internet智能建筑管理系统BMS数据通信系统CAS楼宇自控系统BAS智能建筑信息集成系统的层次结构图智能建筑信息集成系统的层次结构图1 1、楼宇自控系统楼宇自控系统BAS 由现场总线

35、网络连接的现场控制器和现场仪表所构成，通过组态设计，主要完成数据采集和设备控制的工作。2 2、数据通信系统数据通信系统CAS 由内部以太网构成，满足多媒体等数据应用，也可通过网关从现场设备中获取数据，达到控制、运行参数的监测、报警和趋势分析功能。3 3、建筑综合管理系统、建筑综合管理系统BMSBMS 主要是在分布式互联网环境下构建一个安全的远程监控系统，使管理人员能够从全局上分配资源（如IP地址）、联动控制以及系统决策（如火灾报警系统）等。2022-11-2549第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术第第4 4节节 建筑物控制网络建筑物控制网络1、BACnet及其体系结构及其体系结

36、构功能：设备的控制功能功能：设备的控制功能+设备的数据通信功能设备的数据通信功能 目的：建立统一的数据通信标准，解决不同厂商设备之间目的：建立统一的数据通信标准，解决不同厂商设备之间的互操作性。的互操作性。使用范围：为采暖、通风、空调、制冷控制设备而制定，使用范围：为采暖、通风、空调、制冷控制设备而制定，同时为其它建筑物控制系统的集成提供了基本原则，如：同时为其它建筑物控制系统的集成提供了基本原则，如：照明、保安、消防系统等。照明、保安、消防系统等。2022-11-2550第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术OSI模型的各层及其在模型的各层及其在BACnet的适用性的适用性（1）

37、物理层：提供设备间的物理连接，以及传输载波信号的方式。）物理层：提供设备间的物理连接，以及传输载波信号的方式。（2）数据链路层：负责将数据组织成帧或分组、管理通信介质访问寻址，及完成错误校正和流量控制。）数据链路层：负责将数据组织成帧或分组、管理通信介质访问寻址，及完成错误校正和流量控制。（3）网络层：将全局地址解析为局部地址，在一个或多个网络中进行路由选择，协调不同类型网络的差异等。）网络层：将全局地址解析为局部地址，在一个或多个网络中进行路由选择，协调不同类型网络的差异等。（4）传输层：主要负责端到端的报文传输、报文分段、序列控制、流量控制以及差错校正等。）传输层：主要负责端到端的报文传输

38、、报文分段、序列控制、流量控制以及差错校正等。BACnet不单独设置该层，其数据通信协议所支持的多种网络的传输层端到端的服务功能，放在应用层不单独设置该层，其数据通信协议所支持的多种网络的传输层端到端的服务功能，放在应用层中完成，以节省通信开销。中完成，以节省通信开销。（5）会话层：为通信双方之间建立和管理长时间对话。）会话层：为通信双方之间建立和管理长时间对话。BACnet绝大部分事务处理都是简短的，该层服务极少用到，且该层服务带来的开销很大，因此不设该层。绝大部分事务处理都是简短的，该层服务极少用到，且该层服务带来的开销很大，因此不设该层。（6）表示层：为通信双方提供了屏蔽下层传送语法的服

39、务。）表示层：为通信双方提供了屏蔽下层传送语法的服务。BACnet应用层中，定义了一个固定的编码方案，因此独立的表示层不再需要。应用层中，定义了一个固定的编码方案，因此独立的表示层不再需要。（7）应用层：为应用程序提供了完成各自功能所需的通信服务。）应用层：为应用程序提供了完成各自功能所需的通信服务。2022-11-2551第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术BACnet与与Internet的互联的互联（1）BACnet与与Internet互联概念互联概念 BACnet设备利用设备利用Internet进行通信的前提：进行通信的前提：网络协议：采用网络协议：采用IP协议协议 传输协

40、议：传输协议：Internet有两种基本传输协议有两种基本传输协议TCP（传输控制协议）：提供端到端的可靠性、包重组及流量控制功能（传输控制协议）：提供端到端的可靠性、包重组及流量控制功能 UDP（数据报协议）：一种不可靠的无连接的数据报传输服务（数据报协议）：一种不可靠的无连接的数据报传输服务 在在BACnet中引入特定的设备或服务进行中引入特定的设备或服务进行UDP/IP通信通信2022-11-2552第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术（2）BACnet与与Internet互联的实现方式互联的实现方式a、PAD(包封装拆装）方式包封装拆装）方式BACnet消息消息UDP/I

41、P包包发送发送PADIP路由器路由器接收接收PADBACnet路由器路由器BACnet 设备设备UDP/IP包包 对等对等PAD设备表设备表缺点：缺点：每个每个PAD都要创建与维护一个含有所有对等都要创建与维护一个含有所有对等PAD表，在添加与删除网络时会带表，在添加与删除网络时会带来很大的工作量。来很大的工作量。单个单个BACnet设备通过设备通过IP互联接入互联接入BACnet数据通信协议时，也要为其配备一个数据通信协议时，也要为其配备一个PAD设备，这将增加投资。设备，这将增加投资。P64 图2-182022-11-2553第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术b、BACne

42、t/IP方式方式 基于上述考虑，基于上述考虑，BACnet的的IP工作组，制定了工作组，制定了BACnet/IP扩展协议，其与扩展协议，其与PAD相比有如下优点：相比有如下优点：能更好地处理在能更好地处理在IP网络上的网络上的BACnet广播。广播。允许设备在允许设备在IP互联网的任何地方接入系统。互联网的任何地方接入系统。支持支持“纯纯IP”的的BACnet设备。设备。所谓所谓“纯纯IP”的的BACnet设备是指使用设备是指使用IP帧而不是帧而不是BACnet帧来装载要传送的帧来装载要传送的BACnet报文的单一控制器，从而有效地利用广域网。报文的单一控制器，从而有效地利用广域网。该方式该方

43、式BACnet信息广播有两种解决方式：信息广播有两种解决方式：多播方式多播方式需预留需预留IP地址范围（地址范围（224.0.0.0239.225.225），受到网管限制。），受到网管限制。BACnet/IP广播管理设备（广播管理设备（BBMD）方式）方式信息：发送信息：发送BBMD设备设备 接收网络的接收网络的BBMD设备设备 本地本地IP网络广播网络广播P66 图2-192022-11-2554第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术（3）BACnet与与Internet互联的应用前景互联的应用前景 可从任何地方通过一个简单的浏览器方便地进行存取、监控，而可从任何地方通过一个简单

44、的浏览器方便地进行存取、监控，而不需要单独购买昂贵的操作终端软件。不需要单独购买昂贵的操作终端软件。为服务商提供为服务商提供BACnet操作终端不能提供的数据处理服务，连接操作终端不能提供的数据处理服务，连接Internet后使数据的采集更加实时准确。后使数据的采集更加实时准确。可以构建基于可以构建基于Web的住户呼叫中心的住户呼叫中心在许可的情况下，通过统在许可的情况下，通过统一的浏览器，住户可以绕过物业管理中心直接检查或操作空调、照一的浏览器，住户可以绕过物业管理中心直接检查或操作空调、照明、安全防范等系统的设备，住户还可以用表格的形式提交故障报明、安全防范等系统的设备，住户还可以用表格的

45、形式提交故障报告、服务请求等给处理中心。告、服务请求等给处理中心。2022-11-2555第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术2、LONWORKS（Local Operating Network，局部操作网络），局部操作网络）由美国由美国Echelon公司研制，由于其满足未来发展对测控网络的要求（公司研制，由于其满足未来发展对测控网络的要求（如下），成为众多现场总线的佼佼者：如下），成为众多现场总线的佼佼者：a.开放性：协议对任何用户都是开放与平等的。开放性：协议对任何用户都是开放与平等的。b.互操作性：协议完整到任何制造商产品均可实现互操作。互操作性：协议完整到任何制造商产品均

46、可实现互操作。c.通信媒介：可用任何媒介通信，且一个网络中允许多种媒介混合使用。通信媒介：可用任何媒介通信，且一个网络中允许多种媒介混合使用。d.网络结构：能使用已有的所有网络结构，如主从、对等式及客户服务网络结构：能使用已有的所有网络结构，如主从、对等式及客户服务式。式。e.网络拓扑：应不受总线型单一形式限制，可选择任意形式的网络拓扑结网络拓扑：应不受总线型单一形式限制，可选择任意形式的网络拓扑结构且可自由组合。构且可自由组合。目前较流行的现场总线，如、等，都达不到上述要求，而目前较流行的现场总线，如、等，都达不到上述要求，而LONWORKS技术完全满足。技术完全满足。2022-11-255

47、6第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术（）（）LONWORKS的开放性及互操作性的开放性及互操作性 LONWORKS技术具有两大优势：技术具有两大优势：a.高性能低成本的网络接口产品，内含个的超大规模高性能低成本的网络接口产品，内含个的超大规模 Neuron芯片以及固化的芯片以及固化的LonTalk通信协议。通信协议。b.利用其（微处理接口程序）软件可开发出各种低成本利用其（微处理接口程序）软件可开发出各种低成本的网关使不同网络的互连变得容易。的网关使不同网络的互连变得容易。因此，在性能、可靠性等方面，因此，在性能、可靠性等方面，LONWORKS技术满足并超技术满足并超过了现场总

48、线、设备总线、传感器总线以及别的网络的要求。过了现场总线、设备总线、传感器总线以及别的网络的要求。它能通过网关把不同的现场总线、异形网结合进它能通过网关把不同的现场总线、异形网结合进LONWORKS网络内，从而增强其功能。网络内，从而增强其功能。2022-11-2557第二章第二章 楼宇智能化系统技术楼宇智能化系统技术（）（）LONWORKS网络特性网络特性 网具有完整的层网络协议，具备了网络的基本功能，但网具有完整的层网络协议，具备了网络的基本功能，但LON 与与LAN之之间存在许多不同之处：间存在许多不同之处：a.LAN（Local Area Network）主要用于局部区域内计算机系统之

49、间的通信；）主要用于局部区域内计算机系统之间的通信；LON主要用于小范围内各种仪器（传感器）、仪表、设备之间的通信。主要用于小范围内各种仪器（传感器）、仪表、设备之间的通信。b.LAN需要一套中央处理机和服务器来控制和管理整个局域网络；需要一套中央处理机和服务器来控制和管理整个局域网络；LON无需中央处理机和服务器即可实现各节点之间的相互通信。无需中央处理机和服务器即可实现各节点之间的相互通信。c.LAN传输信息速率高，适用于大数据量的传输（如文件、图象等数据信息）；传输信息速率高，适用于大数据量的传输（如文件、图象等数据信息）；LON传输速率低，适宜于数据量较小的检测信息、状态信息和控制信息

50、的传输速率低，适宜于数据量较小的检测信息、状态信息和控制信息的 传输传输。d.LAN结构复杂，需用专用网络电缆，成本高；结构复杂，需用专用网络电缆，成本高；LON构成简单，可利用电力线和廉价的电缆（如双绞线）传输信息，成本低，十构成简单，可利用电力线和廉价的电缆（如双绞线）传输信息，成本低，十分适用于各种大、中、小型自动检测和控制系统组网。分适用于各种大、中、小型自动检测和控制系统组网。*LON和和LAN分别适用于不同的领域，两者之间具有极好的互补性。分别适用于不同的领域，两者之间具有极好的互补性。*LON 把基层设备计算机化，用计算机测控并网接起来，同时还提供与把基层设备计算机化，用计算机测