摘要：本文對樓宇自控系統進行了介紹，分析了樓宇自控系統的需求，提出了樓宇自控系統達到的目標，探討了樓宇自控系統的選擇，闡述了樓宇自控系統的設計范圍，從而推廣樓宇自控系統在建筑物中的應用。
關鍵詞：樓宇,自控系統,建筑,應用
1.樓宇自控系統
智能化樓宇自控系統，特別是具有集成能力的樓宇自控系統的概念提出不久。因此在進行系統選型時如何考慮，依據什么樣的標準一直是爭論的焦點。智能化的樓宇自控系統是計算機制造技術、計算機控制技術和計算機網絡通訊技術相結合的產物，因此計算機領域最新發展的技術成果必然在樓宇自控系統上有最直接的反映。如果僅僅將樓宇管理自控系統停留在滿足對暖通空調設備的監控的基本要求上已經是遠遠不夠了。
2.智能建筑中的樓宇自動化系統
智能建筑中通信及辦公自動化系統是構成建筑智能化的關鍵，而樓宇自動化系統和結構化布線則是建筑智能化的基礎。要真正實現智能建筑的高度集成，使智能建筑具備以下4個基本要素：辦公設備智能化、通信技術高性能化、建筑結構柔性化、設備管理和服務自動化、全方位化，則必須在智能建筑物內納入結構化布線系統(PDS)。這是因為結構化布線是實現上述理想的信息傳輸通道，也可以說是使建筑智能化的神經系統。它正逐步地將建筑設備、空調設備、供電照明設備的監控、防災、防盜及保安監控、通信和辦公自動化等系統綜合起來，使信息平臺在滿足通信需求的基礎上適應智能建筑的發展趨勢，向綜合化、寬帶化、智能化、數字化和個人化方向發展，使之具備寬帶、高速、大容量和多媒體為特征的信息傳送能力。
2.1樓宇自動化系統的構成
現代智能建筑中的樓宇自動化系統，或稱建筑物自動化系統(BAS，building automation system)是將建筑物內的電力、照明、空調、防災、保安、廣播等設備以集中監視、控制和管理為目的而構成的一個綜合系統。根據我國有關部門制定的設計規范，智能建筑中的樓宇自動化系統應該是一個開放的“集散型計算機過程控制系統”，通俗地講就是該系統對受控設備和對象應能夠進行分散式控制，集中式管理。樓宇自動控制系統網絡結構示意圖如圖1所示。
2.2BAS的功能
BAS的主要功能是通過對智能大廈內的各種不同類型的設備子系統進行有效的監控和管理，使整個大廈的運行更加可靠、擴展方便靈活、投資大大降低、收效顯著增加;為生活在大廈內的人員提供一個既舒適溫馨，又安全可靠的生活、工作環境。
2.2.1BAS系統的智能化
要實現上述BAS系統的智能化控制和管理，則必須應用現代控制技術、計算機技術和網絡數據傳輸技術，將建筑物由過去一個默無生機的土木結構變為一個具有自動調節其內部環境、自動防衛、智能化供給的有機體。具體地講，就是以各種傳感器、變送器作為智能大廈的神經元觸點，以數據傳輸線和各級中繼器作為數據流的傳輸通道，以現場數據采集模塊、現場控制器、區域控制器以及集中控制器作為數據的加工處理單元，以現場繼電器輸出模塊控制設備的聯動，以中央顯示終端作為工作人員監視和控制的處理終端。
2.2.2直接數字控制器(DDC)
DDC是現場控制器。它自帶微處理器和時鐘，可根據用戶要求進行編程和預設編程，以適應控制的要求。它接收各種傳感器及設備發送來的信號，并按設定程序控制執行器，實現特定的功能，同時它可實現與中央計算機之間的雙向通信以及DDC與DDC之間的點對點(point to point)的通信，共享信息資源，實現協調策略。DDC具有自治性和獨立性，在與計算機脫機的情況下，仍能獨立工作。這就是有關設計規范中提到的“分散控制，集中管理”。
2.2.3現場檢測及執行元器件
主要是通過各種傳感器和測量儀表(如溫度、濕度、感光、感煙、氣體濃度、水位、液位、流量、電流、電壓、壓力、計時等)采集現場數據，并通過網絡傳輸信道傳送給現場控制器。執行器則根據控制器發出的控制指令，完成對不同設備的控制(如各種閥門或風門的開閉與調節;用電量或熱管網熱量及用水量的計量和計費;節日照明、泛光照明以及夜間照明的開閉控制等)。
3.樓宇自控系統的發展趨勢——BACnet協議
3.1BACnet協議的應用現狀
BACnet是一種為樓宇自動控制網絡所制定的數據通信協議。在智能建筑中，BACnet協議的應用已經越來越廣泛。在國外BACnet技術相對成熟，在智能建筑中的主要控制系統中(如空調、給排水、照明、報警等)都有廣泛的應用，支持BACnet協議的控制設備的種類也很多。在我國BCAnet技術起步較晚，經過近幾年的研究和努力， BACnet技術在智能建筑中已經有所應用，并取得了一定的成果，但在照明控制系統中的應用相對較少。
3.2發展趨勢
現有的BACnet/IP協議已實現了與IPv4網絡的互聯，但僅限于BACnet工作站等復雜的設備類型，更廣泛意義上的傳感器節點仍未解決與IP網絡互聯的問題，就此意義上說，基于BACnet協議的智能建筑控制系統還遠遠談不上智能。
IPv6(Internet Protocol Version 6)是IETF設計的用來替代現行IPv4版本的下一代互聯網協議，Pv6的大規模使用以及物聯網的興起都使得IPv6逐漸成為現實而不僅僅是一個概念。
3.2.1 BACnet設計思想
BACnet是要建立一種統一的數據通信標準，整合設備的控制功能與設備的數據通信功能，使得設備之間可以交互操作(Interoperability)。值得注意的是BACnet協議只是規定了設備之間通信的規則，并不涉及實現細節，從而給予開發者最大的自由。
BACnet協議認為可以將建筑智能設備視作由若干具有基本功能的抽象單元所組成的集合，定義這些單元為一組具有屬性的對象(Object)來表示建筑物設備的功能，且用屬性(property)的值來描述對象的特征信息。BACnet協議規定一個BACnet設備只能由一個Device(設備)對象和任意數量的其它BACnet標準對象組成。
3.2.2bacSvcCodec子層
整個BACnet協議的實現由上下兩層共同配合完成。其中上層SVC子層，即bacSvcCodecC模塊，它向結點或路由的主控程序提供bacSvcCodecI接口以滿足其具體服務請求，并使用下層PDU子層，即bacPduCodecC模塊，所提供的bacPduCodecI接口;而bacPduCodecC模塊則進一步調用Blip協議棧泛型配置UdpSocketC所提供的UDP接口。以溫度傳感器結點為例，在SVC子層，文中定義了需要得到支持的如下4種服務:
(1)讀屬性(Read Property sp)。
(2)寫屬性(Write Property)。
(3)訂閱定期報告(Subscribe Periodic Report)。
(4)收發定期報告(Periodic Report)。
每一種服務都需要服務發起方與服務應答方二者配合完成，服務發起方有權調用(call)發送服務請求命令(command send Req)，同時必須在其模塊中完成接收服務響應事件(event recv Rsp)的細節;服務應答方必須在其模塊中完成接收服務請求事件(event recv Req)的細節并隨即觸發發送服務響應命令(command send Rsp)。讀屬性、寫屬性、訂閱定期報告這3種服務中，router為服務發起方，senosor為服務應答方;發送定期報告服務中，senosor為服務發起方，router為服務應答方。
3.2.3bacPduCodec子層
SVC子層需要發送的信息都需要下送PDU子層，由PDU子層編碼再遞交給Blip提供的傳輸層;同樣，SVC子層需要接收來自PDU子層的信息。SVC子層轉交PDU子層的是一個指向成員已包括o_id、p_id以及可能的value的SVC層專有結構體類型的指針。在PDU這一子層構建了若干種指令(command)來支持SVC子層，通過附加PDU指令類型m_type、時序標識m_invokeId、SVC子層服務種類m_svcId等組成部分，PDU子層將其封裝為協議數據單元(Protocol Data Unit，簡稱Pdu)，上述指令被打包在bacPduCodecI接口之中向SVC層開放。
類似于TCP/IP協議的TCP與UDP，BACnet協議標準把BACnet服務劃分為需要確認(Confirmed)的服務與無需確認(Unconfirmed)的服務。需要確認的服務提供面向連接、可靠的通信機制;無需確認的服務面向無連接，不能確保通信的可靠，但由于機制簡單，節省系統資源，適用于不需要通信過程嚴格可靠的情形。
總結
樓宇自控系統既拓展了監管人員的視野，又幫助監管人員敏銳、準確地了解大樓內機電設備實時的運行狀態，使監管人員能夠及時知道何時何地出現何種故障，使事故消除在萌芽狀態，確保機電設備的安全運行，降低樓宇維護費用;樓宇自控系統還能為醫院減少人力成本，提高運行管理的效率，提供一個合理、高效、節能、舒適的工作環境。
參考文獻
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