智能化系統(tǒng)工程設計中的若干技術問題
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1 自動化控制系統(tǒng)的結構
1.1 自動化控制系統(tǒng)的總體結構的基本框架
1.1.1 系統(tǒng)基本結構分析
分級分布式自動化控制系統(tǒng)的基本結構為二層總線型，即上層的信息網(wǎng)絡的通信總線（采用TCP/IP協(xié)議），下層的控制網(wǎng)絡通信總線（采用RS485標準或LonTalk協(xié)議）。
信息網(wǎng)絡（以太網(wǎng)）的通信總線承擔管理信息與合成的控制信息的交換，是建筑物的信息主干網(wǎng)，在這級網(wǎng)絡中，采用TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議），易于同下層控制網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡間的集成?？刂凭W(wǎng)絡通信總線構建了以完成實時控制數(shù)據(jù)傳遞而實現(xiàn)對機電設備控制的自動化管理網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡實時性強，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息共享，系統(tǒng)體系組合靈活，便于擴展及維護。其中RS485是被機電設備廠商廣為采用的控制總線接口標準，采用普通非屏蔽雙絞線為傳輸介質(zhì)，具有傳輸距離長，傳輸速率高，控制點多，聯(lián)結方便，易于擴充等優(yōu)點；另一種為LonTalk協(xié)議，是LonTalk技術使用的測控合一雙向通信的控制總線所采用的協(xié)議，現(xiàn)場傳感器可直接聯(lián)入控制總線，簡化了現(xiàn)場控制設備和方便了網(wǎng)絡的聯(lián)結，它已被列為美國標準ANSI135BACnet，作為控制總線的通信標準，絕大多數(shù)機電設備廠商已接受LonTalk技術，生產(chǎn)的產(chǎn)品均能互換。
上層的信息網(wǎng)絡通信總線和下層的控制網(wǎng)絡的通信總線，是構成自動化控制系統(tǒng)總體結構的基本方式。
1.1.2 自動化控制系統(tǒng)應至少有以下基本的配置（本文僅列出中央控制級部分）
a.硬件：計算機系統(tǒng)，72小時備用電池等。
b.軟件：系統(tǒng)軟件（含網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)），語言處理軟件，數(shù)據(jù)通信控制與管理軟件，數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理軟件，操作員接口軟件，CRT顯示格式及標準報告軟件，中央日程表軟件，時間/事件誘發(fā)程序軟件，能量管理軟件，與各相關單項專業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的軟件系統(tǒng)，其它必要的軟件系統(tǒng)等。
1.2 自動化控制系統(tǒng)技術發(fā)展
1.2.1 單項設備系統(tǒng)專業(yè)控制技術的發(fā)展
建筑物智能化系統(tǒng)工程中的設備監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：冷水機、空調(diào)機、鍋爐、電梯、配電柜、發(fā)電機、照明、消防報警、安全等設備系統(tǒng)，均由不同類型的專業(yè)廠商提供，由于這些類別各異的設備專業(yè)獨立性強，對監(jiān)控的工藝技術要求復雜，控制信息的通信方式很不統(tǒng)一。因此，各專業(yè)廠商所近年來相繼對設備機組的自控系統(tǒng)進行開發(fā)，已先后擁有了智能化程度不同的設備自控體系（部分已形成較完整的系列化），并在網(wǎng)絡接口和與相關系統(tǒng)的通信技術方面，也有較大的進展，先后推出了能以標準網(wǎng)絡接口與其它系統(tǒng)間實現(xiàn)雙向通信的功能。采用單項設備專業(yè)化自控包，從設備優(yōu)化制度、提高可靠性、完善使用功能、降低經(jīng)
濟成本等方面考慮，有很好的發(fā)展前景，同時，在與建筑物智能化系統(tǒng)總體的組合上，也具有重要的實際使用意義。
1.2.2 自動化控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡技術
自動化控制系統(tǒng)構成的內(nèi)涵已被人們越來越具體地認識并接受，而支持其發(fā)展完善的基礎技術也以它不斷的進步，不時地起著啟蒙和先導作用，同時，商家和用戶也彼此交流，供需之間互相促進，也推動了控制技術的不斷發(fā)展與完善?，F(xiàn)代網(wǎng)絡技術的發(fā)展及深層次介入，使基于電腦和通信技術的建筑物自動化系統(tǒng)，能從單一平臺的運作，走向跨平臺的聯(lián)網(wǎng)，便系統(tǒng)的總體構成產(chǎn)生了新的飛躍。在積極推行“國際標準”和先進“工業(yè)標準”的條件下，自動化系統(tǒng)在控制網(wǎng)絡中實現(xiàn)產(chǎn)品的互換及互操作、在信息網(wǎng)絡中實現(xiàn)互通及互聯(lián)成為可能，系統(tǒng)具有良好的開放性，能容納更多更新的產(chǎn)品。同時，網(wǎng)絡系統(tǒng)實時互聯(lián)（采用Internet/Intranet網(wǎng)絡軟件），為建筑物的智能化管理，提供了更為廣闊的空間。
因此，建立建筑物自動化系統(tǒng)信息資源共享的網(wǎng)絡化體系，是順應時代要求的發(fā)展方向。
1.3 自動化控制系統(tǒng)的結構
a.控制層總線采用RS485標準，控制功能強，監(jiān)控點多，傳輸效率高，它采取并行聯(lián)網(wǎng)的方式，互相獨立，點對點通信，系統(tǒng)簡潔，組網(wǎng)靈活，聯(lián)結方便，有益于長距離傳輸及系統(tǒng)的發(fā)展擴充，該方式是集散型控制網(wǎng)絡的基本形式。
b.現(xiàn)場控制層中運用LonWorks技術的測控合一的雙向通信控制總線，采用該方式的現(xiàn)場受控裝置能直接納入控制總線的層面，系統(tǒng)較簡潔，組網(wǎng)較靈活，越來越多的國家以此為產(chǎn)品生產(chǎn)的通信標準。因此，凡有LonMark標記的產(chǎn)品，均能在系統(tǒng)中互操互換，現(xiàn)代網(wǎng)絡技術也為LonMark產(chǎn)品創(chuàng)造了無限良好的空間，由此看來，它的開放性方面在未來應用的發(fā)展上，顯然比前者有更大的吸引力。業(yè)內(nèi)專家曾預測，建筑物自動化控制系統(tǒng)的集散型控制網(wǎng)絡，將會以現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡為發(fā)展趨勢。
c.單項設備系統(tǒng)納入建筑物自動化控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡層，從建筑物宏觀的角度而言，能使該類控制系統(tǒng)更合理安全地工作，由于單項系統(tǒng)的基本控制功能已由自身獨立完成，中央站僅為有序地進行管理，因此，它不占用中央數(shù)據(jù)庫的容量，簡化了系統(tǒng)網(wǎng)絡的 信息傳輸與交換，使系統(tǒng)的自動化管理的整體效果和單項控制功能更優(yōu)化了。該系統(tǒng)在單項系統(tǒng)工作環(huán)境復雜、自控要求高時，更 能顯示它的優(yōu)勢，同時，也越來越受到工程設計者的歡迎。
d.綜合以上對建筑物自動化控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡層的分析，在現(xiàn)階段的技術發(fā)展變革時期，各種技術方式在相當長時間內(nèi)還會 存在。工程設計者應全面地分析、理智權衡，在工程技術上，工程設計者沒有必要固執(zhí)地堅持某一種技術方式，更沒有必要見異思 遷地做新潮技術的追隨者。
2 自動化控制系統(tǒng)的“開放性”
“開放性”是體現(xiàn)系統(tǒng)主要技術我的狀態(tài)之一。是自動化系統(tǒng)技術發(fā)展的必然趨勢，但應用于建筑物的特定環(huán)境里，對系 統(tǒng)提出“開放性”的要求，使之實現(xiàn)更合理，對此有必要進行全面的認識。
2.1 “開放性”含義的全面認識
a.自動化系統(tǒng)“開放性”，即是在不同供應商之間任意選擇具有最佳性能價格比的各種產(chǎn)品，使之靈活地組合為符合使用 要求的完整的自動化系統(tǒng)。因此，“開放性”就是系統(tǒng)外聯(lián)的廣泛性，系統(tǒng)互聯(lián)的任意性。
b.提供“開放性”的前提條件，須建立公認的通信協(xié)議，它定義了數(shù)據(jù)發(fā)送的接收工作的過程，規(guī)定了網(wǎng)絡中使用的格式、 定時的方式、順序檢錯等，它使不同商家的機電設備的聯(lián)網(wǎng)接口，都符合統(tǒng)一的通信技術標準。目前，在建筑物智能化系統(tǒng)領域里， 適用于聯(lián)網(wǎng)方面的有美國標準（建筑物自動化控制網(wǎng)絡BACnet(ANSI-135)，適用于通信方面的有美國Echelon公司開發(fā)的通信協(xié)議 （LonTalk），它們已被國際上眾多的廠商認可，并形成了發(fā)展的趨勢。
c.正如在本文“自動化控制系統(tǒng)的結構”中所分析的那樣，在建筑物智能化系統(tǒng)中，以大量樓宇機電設備為主要監(jiān)控對象的 運行環(huán)境里，以RS485為集散型分布式系統(tǒng)，在適合控制網(wǎng)絡方面較之在“開放性”方面具有領先地位的現(xiàn)場總線有無可比擬的優(yōu) 點，同時，由于各供應商自行開發(fā)的RS485產(chǎn)品有很大的生產(chǎn)能力和應用市場，并具有不可忽視的商業(yè)性的優(yōu)勢。因此，它的準“開 放性”效果在現(xiàn)階段應予以正視。
2.2 “開放性”的實際應用情況
a.采用BACnet和LonTalk協(xié)議，能實現(xiàn)互換互操作的LonMark標記產(chǎn)品，目前主要有兩種類型：一類為傳感器、執(zhí)行器、繼 電器，即被稱為單點分站；另一類，是終端設備控制器（VAV、FCU、I/O等），被稱為終端設備分站，這兩種類型的實際運用都在系 統(tǒng)適用性方面受到限制。
b.在樓宇設備自動化控制系統(tǒng)中，對大型機電設備或其它類似設備的監(jiān)控點數(shù)量多，并需在同一個監(jiān)控站實行監(jiān)控管理， 由于LonWorks技術對輸入、輸出點有限制，因此，在應用中采用LonTalk協(xié)議方式還不盡適宜。
c.由于“開放性”互換互操作的要求，因此采用LonkTalk通信協(xié)議LonMar通信協(xié)議的LonMark標記產(chǎn)品的類別及系
1.2.2 自動化控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡技術
自動化控制系統(tǒng)構成的內(nèi)涵已被人們越來越具體地認識并接受，而支持其發(fā)展完善的基礎技術也以它不斷的進步，不時地起著啟蒙和先導作用，同時，商家和用戶也彼此交流，供需之間互相促進，也推動了控制技術的不斷發(fā)展與完善?，F(xiàn)代網(wǎng)絡技術的發(fā)展及深層次介入，使基于電腦和通信技術的建筑物自動化系統(tǒng)，能從單一平臺的運作，走向跨平臺的聯(lián)網(wǎng)，便系統(tǒng)的總體構成產(chǎn)生了新的飛躍。在積極推行“國際標準”和先進“工業(yè)標準”的條件下，自動化系統(tǒng)在控制網(wǎng)絡中實現(xiàn)產(chǎn)品的互換及互操作、在信息網(wǎng)絡中實現(xiàn)互通及互聯(lián)成為可能，系統(tǒng)具有良好的開放性，能容納更多更新的產(chǎn)品。同時，網(wǎng)絡系統(tǒng)實時互聯(lián)（采用Internet/Intranet網(wǎng)絡軟件），為建筑物的智能化管理，提供了更為廣闊的空間。
因此，建立建筑物自動化系統(tǒng)信息資源共享的網(wǎng)絡化體系，是順應時代要求的發(fā)展方向。
1.3 自動化控制系統(tǒng)的結構
a.控制層總線采用RS485標準，控制功能強，監(jiān)控點多，傳輸效率高，它采取并行聯(lián)網(wǎng)的方式，互相獨立，點對點通信，系統(tǒng)簡潔，組網(wǎng)靈活，聯(lián)結方便，有益于長距離傳輸及系統(tǒng)的發(fā)展擴充，該方式是集散型控制網(wǎng)絡的基本形式。
b.現(xiàn)場控制層中運用LonWorks技術的測控合一的雙向通信控制總線，采用該方式的現(xiàn)場受控裝置能直接納入控制總線的層面，系統(tǒng)較簡潔，組網(wǎng)較靈活，越來越多的國家以此為產(chǎn)品生產(chǎn)的通信標準。因此，凡有LonMark標記的產(chǎn)品，均能在系統(tǒng)中互操互換，現(xiàn)代網(wǎng)絡技術也為LonMark產(chǎn)品創(chuàng)造了無限良好的空間，由此看來，它的開放性方面在未來應用的發(fā)展上，顯然比前者有更大的吸引力。業(yè)內(nèi)專家曾預測，建筑物自動化控制系統(tǒng)的集散型控制網(wǎng)絡，將會以現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡為發(fā)展趨勢。
c.單項設備系統(tǒng)納入建筑物自動化控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡層，從建筑物宏觀的角度而言，能使該類控制系統(tǒng)更合理安全地工作，由于單項系統(tǒng)的基本控制功能已由自身獨立完成，中央站僅為有序地進行管理，因此，它不占用中央數(shù)據(jù)庫的容量，簡化了系統(tǒng)網(wǎng)絡的 信息傳輸與交換，使系統(tǒng)的自動化管理的整體效果和單項控制功能更優(yōu)化了。該系統(tǒng)在單項系統(tǒng)工作環(huán)境復雜、自控要求高時，更 能顯示它的優(yōu)勢，同時，也越來越受到工程設計者的歡迎。
d.綜合以上對建筑物自動化控制系統(tǒng)控制網(wǎng)絡層的分析，在現(xiàn)階段的技術發(fā)展變革時期，各種技術方式在相當長時間內(nèi)還會 存在。工程設計者應全面地分析、理智權衡，在工程技術上，工程設計者沒有必要固執(zhí)地堅持某一種技術方式，更沒有必要見異思 遷地做新潮技術的追隨者。
2 自動化控制系統(tǒng)的“開放性”
“開放性”是體現(xiàn)系統(tǒng)主要技術我的狀態(tài)之一。是自動化系統(tǒng)技術發(fā)展的必然趨勢，但應用于建筑物的特定環(huán)境里，對系 統(tǒng)提出“開放性”的要求，使之實現(xiàn)更合理，對此有必要進行全面的認識。
2.1 “開放性”含義的全面認識
a.自動化系統(tǒng)“開放性”，即是在不同供應商之間任意選擇具有最佳性能價格比的各種產(chǎn)品，使之靈活地組合為符合使用 要求的完整的自動化系統(tǒng)。因此，“開放性”就是系統(tǒng)外聯(lián)的廣泛性，系統(tǒng)互聯(lián)的任意性。
b.提供“開放性”的前提條件，須建立公認的通信協(xié)議，它定義了數(shù)據(jù)發(fā)送的接收工作的過程，規(guī)定了網(wǎng)絡中使用的格式、 定時的方式、順序檢錯等，它使不同商家的機電設備的聯(lián)網(wǎng)接口，都符合統(tǒng)一的通信技術標準。目前，在建筑物智能化系統(tǒng)領域里， 適用于聯(lián)網(wǎng)方面的有美國標準（建筑物自動化控制網(wǎng)絡BACnet(ANSI-135)，適用于通信方面的有美國Echelon公司開發(fā)的通信協(xié)議 （LonTalk），它們已被國際上眾多的廠商認可，并形成了發(fā)展的趨勢。
c.正如在本文“自動化控制系統(tǒng)的結構”中所分析的那樣，在建筑物智能化系統(tǒng)中，以大量樓宇機電設備為主要監(jiān)控對象的 運行環(huán)境里，以RS485為集散型分布式系統(tǒng)，在適合控制網(wǎng)絡方面較之在“開放性”方面具有領先地位的現(xiàn)場總線有無可比擬的優(yōu) 點，同時，由于各供應商自行開發(fā)的RS485產(chǎn)品有很大的生產(chǎn)能力和應用市場，并具有不可忽視的商業(yè)性的優(yōu)勢。因此，它的準“開 放性”效果在現(xiàn)階段應予以正視。
2.2 “開放性”的實際應用情況
a.采用BACnet和LonTalk協(xié)議，能實現(xiàn)互換互操作的LonMark標記產(chǎn)品，目前主要有兩種類型：一類為傳感器、執(zhí)行器、繼 電器，即被稱為單點分站；另一類，是終端設備控制器（VAV、FCU、I/O等），被稱為終端設備分站，這兩種類型的實際運用都在系 統(tǒng)適用性方面受到限制。
b.在樓宇設備自動化控制系統(tǒng)中，對大型機電設備或其它類似設備的監(jiān)控點數(shù)量多，并需在同一個監(jiān)控站實行監(jiān)控管理， 由于LonWorks技術對輸入、輸出點有限制，因此，在應用中采用LonTalk協(xié)議方式還不盡適宜。
c.由于“開放性”互換互操作的要求，因此采用LonkTalk通信協(xié)議LonMar通信協(xié)議的LonMark標記產(chǎn)品的類別及系
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