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樓宇控制系統范文1
文章從樓宇自動控制系統設計、招投標、施工、檢測驗收等全過程進行分析，對系統建設質管理提出了建議。
關鍵詞：
樓宇自動控制；質量控制；設計要求
1設計院設計階段的質量控制
1.1建設單位應重視系統的設計樓宇自動控制系統不是一個單獨的系統，它是對建筑物內的空調、采暖、通風、供配電、照明、給排水等設備系統進行監測與控制的管理系統，與其它建筑內設備關系密切。樓宇自動控制綜合了自動控制、信息管理、通信以及機械等多學科技術，有些建筑設計院并不具備懂諸多專業的設計人才，設計時對要進行管理控制的設備、工藝流程了解不透徹，采用通用圖集照搬或注明詳二次設計推給業主，讓專業公司進行處理，有的設計院甚至不能完成樓宇控制系統設計。為了保證系統設備與其他專業銜接良好，更好地為用戶管理服務，實現系統的最佳效果，建議建設單位根據項目自身的管理需要，提出具體的設計任務書，選擇專業設計能力較強的設計單位進行設計，以保證系統基礎牢固，避免日后出現設計沖突、重復或漏項等缺陷的出現。
1.2設計單位應做好功能設計與專業銜接樓宇自動控制設計是一般綜合設計單位的弱項，在樓宇自動控制系統設計時，設計人員應加強對受控對象的工藝了解，加強與各專業設備人員的溝通和與業主單位的溝通，做到了解用戶需求、了解設備造型和工藝流程、了解當地環境條件等，要根據具體工程做到有的放矢。同時，各專業設計人員應加強樓宇自動控制系統設計會簽的認識，重視專業銜接。
2招標階段的質量控制
2.1樓宇自動控制系統應優先于其它設備采購樓宇自動控制系統是對建筑物內設備系統進行監測與控制的管理系統，它所管理的系統由于系統設計、設備選型等因素，監測管理方法也會不同，建設單位均應在相應的設備或系統采購時提出相關的參數或接口要求。在進行設備采購招標時，應首先確定樓宇自動控制系統的承包商，由樓宇自動控制系統的承包商對建設單位其他設備的采購提出相關要求或進行配合，有利于樓宇自動控制系統的建設，有利于節約成本。
2.2硬件接口的實現樓宇自動控制系統需要對被監測設備或被控設備行信號采集或控制，被控制系統設備上應加裝采集或控制元件。比如在配電箱訂制時需要要求配電箱內預留相關信號接入點，在配電箱采購時提出要求，可避免配電箱采購不能接入樓宇自動控制系統，影響工期和建設效果，投資增加的情況出現。
2.3軟件接口的實現在建筑設備系統中，有很多系統是自帶控制的，比如電梯、變配電、照明和空調制冷機組等。在樓宇自動控制系統招標時，應對這部分系統設備的監測有一個預期的認識，在這部分系統設備訂貨或招標時要提出接口協議要求，使之提供與樓宇自動控制系統相匹配的接口。應避免出現采購設備沒明確是否帶接口，或所帶接口與樓宇自動控制系統不匹配，在項目實施時出現需另外付費購買接口或所帶接口無法接入樓宇自動控制系統需進行調整等增加投資或扯皮的情況出現。同時，對于帶有自動控制功能的系統，要避免出現樓宇自動控制系統和系統自帶設備元件重復設計安裝的情況。
3深化設計階段的質量控制
3.1深化設計總體要求深化設計一般由工程承包商進行。在深化設計時，首先應站在項目的角度，了解工程以后的物業管理情況，按管理職能進行系統架構設計。不能為了業績或贏利進行大而全的設計。深化設計時應把業主的要求和設計院對樓宇自控系統的設計全面了解，再進行深化設計。深化設計應包括設計說明、系統圖、設備平面圖、管線施工圖、監控點表、設備軟件配置表及調試維護方案等。在很多項目中，會存在的項目洽商階段和投標階段工程承包商或產品供應商為了承接項目，對系統功能比較夸大，在項目實施后出現實際效果和效益相差甚遠的情況。因此，對于深化設計中的中央控制部分，軟件配置和調試、移交、維護等應要求深化設計中盡量詳盡，作為檢測驗收依據。
3.2系統網絡構架設計設計院進行系統設計時，設備未選定，其設計的系統架構具有一定的通用性。在深化設計時，要根據選用產品的特點，對系統架構進行修正。目前樓宇自動控制系統的底層控制主流是總線控制，在系統設計時，應按建筑特點和設備分布，合理設計系統架構，做到配置合理，費用經濟。
3.3系統設備選型設計系統設備選型時，首先要滿足功能要求，控制設備與被控設備要匹配。要考慮被控對象要求控制精度、控制方式等進行設備選型，這樣才能保證系統建設的性價比達到最佳，也不會造成因為設備選擇的失誤對項目建設造成影響。
4施工階段的質量控制
4.1施工各參與應方對樓宇自動化加以重視工程實施過程中，建設單位、監理單位、總包單位及各專業施工單位可能會對樓宇自動化的工程了解不夠，對樓宇自動化工程的施工要求不夠重視，對樓宇自動控制系統的施工與調試不予配合或對完成工程不予保護的情況時有發生。建設單位應協調各參與建設單位，加強對樓宇自動化的認識，在設備安裝、系統調試時與予以配合。
4.2圖紙會審與技術交底圖紙會審是樓宇自控系統建設非常重要的一個環節。通過圖紙會審可以發現本系統與其它專業有沖突或脫節等各種問題。在圖紙會審時，樓宇自動控制系統專業人員應對相關專業圖紙進行了解，對可能存在問題與其設計和施工人員進行核對落實，對發現的問題，請建設單位人員及時進行協調解決，把對施工進度、質量和費用的影響最小化。在圖紙會審后項目實施前，應按階段對專業公司設備訂制及項目施工要求進行技術交底，以保定系統功能的實現。
4.3設備安裝過程中的質量控制樓宇自控系統前端設備大多數為信號檢測設備，對安裝位置有著嚴格的要求。施工時一定要按設備說明書中要求安裝在合適的位置。同時，設備安裝位置應能保證設備維護空間要求。對于執行裝置，在施工時還要保證設備執行輻度與設計相符。
5檢測驗收階段的質量控制
樓宇自動控制系統的檢測驗收是非常重要的一個環節。一個良好的樓宇自動控制系統，不但應按設計實現對所需管理的設備進行監測控制，還應有良好的應用管理介面，功能齊全合理，使用方便。有很多系統在建設時對系統硬件的建設很重視，卻忽略了系統軟件的建設。樓宇自動控制系統的檢測，應分分為三部分：中央控制部分、區域控制部分和現場控制器。中央控制部分即系統的軟件建設部分，這部分應能實現對整個系統的監測與控制，系統設計應功能劃分合理，介面簡明清晰。在軟件檢測時，不但要能實現基本功能，還要從方便物業管理人員使用，與現階段物業管理人員素質水平相匹配。讓物業管理人員會用、愛用、用好樓宇自動控制系統，才讓樓宇自動控制真正發揮效益；區域控制器部分的檢測主要是查看系統中各離散化區域的功能實現與否，信息共享，數據存儲、現場或遠端報警功能是否全面實現?，F場控制器部分的檢測包括現場各類檢測、控制設備的安裝方法、安裝位置是否正確，執行機構是否按指令執行動作，各種狀態是否如實反饋。
6結束語
一個良好的樓宇自動控制系統，應是符合用戶管理要求、功能完善、創造良好經濟效益的系統。為此，各參建單位與人員，應以高度負責的態度，在項目決策、設計、施工、調試等各階段均應系統全面地精心策劃，嚴格進行質量管理，保證建設質量。同時，對系統的使用者進行全面、系統、扎實的培訓，使建設的系統功能得到充分地發揮，從而真正發揮樓宇自控系統的建設初衷，實現其功效，創造應有的社會經濟效益。
參考文獻
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樓宇控制系統范文2
【關鍵詞】物聯網；多傳感器；節能；智能建筑；嵌入式系統
城市化進程的加快導致城市建筑物數量迅速增加，這對城市能源的消耗是一個非常大的負擔，而城市建設過程中的能源消耗也是當前我國城市發展的重要限制之一，在本文中介紹了當前我國樓宇節能控制系統中的物聯網技術，其通過對樓宇的智能化控制，大大減少了建筑使用過程中的能源消耗，本文對其設計和集成進行了簡單的分析。
1研究背景分析研究
1.1物聯網簡介
伴隨著計算機技術的快速發展，物聯網技術逐漸成為我國的新興戰略性產業，對我國的經濟發展具有非常重要的作用。對于智能建筑物，其是物聯網中的重要組成部分，對我國的經濟發展具有非常大的促進作用。而在智能建筑發展的過程中，物聯網技術為其提供了充足的技術支持，且實現了智能建筑的智能化，為建筑節能的發展尋找到了一條新的發展線路。對于物聯網技術，其指的是通過互聯網的控制系統對于互聯網連接的各種物品的功能進行控制，這一系統實現了人類社會和物力系統的綜合性發展。當前的物聯網應用技術主要分為五個層次，分別是感知控制層和服務管理層等，不同的層次對應的功能具有較大的區別。
1.2物聯網和智能節能建筑
我國的建筑耗能是當前我國能耗中的重要組成，占據了我國總耗能的一大部分，在這種形式下，我國每一棟建筑物的增加，都會對我國的能源消耗造成較大的影響。根據相關研究，我國的建筑能耗是同緯度國家的三倍左右，其中的通風和空調占據了將近一半多的能源損耗，其他的照明和電梯耗能則占據了24%左右，隨著我國能源的不斷損耗，各種環境污染問題也逐漸凸顯出來，這對我國的經濟發展造成了嚴重的影響，為了提高人們的生活水平，降低我國的建筑能耗，我國逐漸從兩個方面加強建筑的節能，首先是建筑的設計，另一個則是建筑的智能化控制系統。對于建筑的設計和節能，包括建筑物的整體結構和室內環境等，而智能建筑中，則是通過自動化管理技術來對建筑物內的照明和空調等進行控制，實現建筑的智能化建設，降低建筑物的能耗。在智能建筑的控制系統中，其將物聯網的傳感技術以及嵌入式控制系統進行了有效的結合，從而對人們的生活質量進行保證。伴隨著我國經濟的快速發展，智能化建筑節能系統將會逐漸向著節能和舒適方向發展。
2嵌入式樓宇節能系統的設計
為了提高人們的生活水平，同時降低樓宇使用過程中的能源損耗，在樓宇控制自動化設計的基礎上設計了一套基于物聯網傳感技術和嵌入式控制系統的新型智能控制系統，其中的熱釋電紅外微波雙鑒人體感應器結合光敏電阻一同安裝在室內的每一個燈旁邊，而在窗簾的控制位置，則需要在外面安裝光敏電阻，此外還有室內外的溫度傳感器，通過這三種設計能夠實現對照明和空調以及窗簾等的智能控制，根據相關數據計算可以得到，通過這三種智能系統的應用，能夠節省電量大約為45.4%，此外，該系統在應用的過程中還能夠同其他的控制系統進行有效的結合，從而實現用戶的舒適度的提高。
2.1照明和窗簾的光控系統
對于室內的照明，通過嵌入式控制系統能夠根據室內的人流量和時間等實現室內照明的控制，然后結合預設值控制系統實現對室內關照強度的控制，這種控制系統實現了室內光照的智能控制，滿足了人們的生活需要，且在無人時能夠實現對照明的開關，降低了室內照明的電能損耗。而對于熱釋電紅外微波雙鑒傳感器，其能更高對一定范圍內是否有人進行準確的檢測，若在該范圍內出現了人，智能控制系統則會通過信號的傳輸來對燈進行控制。而其中的光敏電阻則對室內的光強進行檢測，減少光照電能的浪費。另外，對于每一個燈都具有一個智能控制系統，通過該系統能夠實現每個照明燈的單獨工作，從而盡量減少電能的浪費。窗簾控制系統則是通過對室外的光照強度和溫度反應對窗簾進行控制，當室外的溫度較高，且室外的光照強度超過了某一數值時才會對窗簾進行關閉操作，而當光照強度低于該數值時會控制窗簾打開，通過這種智能控制系統減少了室內設備的老化。而為了保證用戶的正常使用，在該系統中hi存在一個實體按鍵，其能夠將窗簾設置成投影模式，實現用戶的投影體驗。
2.2空調和風扇溫控系統的設計
對于空調中的變風量控制系統，其在前期的投入是較多的，但隨著使用時間的增長，節省的能量將會遠遠少于前期的投入，且該系統的控制使空調的損傷大大減少，并保證了人們的舒適度體驗。對于一個單獨的房間，其溫度相差1℃的話對能耗的影響是很小，且人體也不會產生較大的不適感，但在全部房間內的控制則會節約大量的能耗，氣溫上升1℃往往節約能量大約15%到20%。對于智能控制系統的節能設計，其是綜合性的能源節省，實現投入和產出的最大比例。在空調的控制系統中，存在一個溫度傳感器，其能夠對室內外的溫度進行自動檢測，從而滿足不同季節的空調使用。另外，結合空調控制系統上的紅外微波雙鑒傳感器能夠對有人和無人時的空調狀態進行控制，而室內人員的分布也會使空調的風向和風俗產生影響，通過這種設計使室內的溫度控制在一個舒適的范圍內，保證用戶的良好體驗。而在室內人員離開之后，空調的智能控制系統會延長一段時間關閉，這是為了防止空調的頻繁開關對其造成損傷和浪費電能。而雙鑒傳感器通過對人的分布和數量進行分析，實現對風扇的方向和風俗控制，當室內外溫度符合條件時能夠實現對空調和風扇的智能化控制。
2.3防盜防火安保系統
對于樓宇的防火功能，其一直保持在工作狀態，當樓宇內的溫度超過50℃時，防火系統能夠自動連接預警中心進行預警，然后對樓宇內的蜂鳴器進行控制，提醒樓宇內的工作人員進行火災的防范和控制。對于防盜模式，其是通過一個按鍵來進行控制的，當進入防盜模式之后，嵌入式控制系統中的紅外監測系統能夠對室內是否有人進行準確的檢測，若發現存在人員則通過報警系統進行報警操作，而通訊總線則是同電話線進行連接，這樣能夠減少報警過程中產生的能源損失。
2.4軟件控制系統設計
在本次研究中，控制系統采用的是STC89C52單片機，其能夠對整個系統的運行提供有效的邏輯運算，同時也是系統穩定運行的根本。在該系統中，單片機的主要作用是對信號進行接收和處理，然后將對應的指令發出，因此，在對軟件進行控制時需要保證其信號的采集和輸出穩定，常見的軟件采用的是模塊化方案，這樣能夠保證軟件各個部分之間的功能不會出現混亂，保證軟件控制的穩定性。
3總結
隨著我國經濟的發展，我國對環境的保護力度也在逐漸增加，出臺了一系列的環境保護措施，并大力發展低能耗產品和設備，實現所有人的節能觀念更新。而同人們生活緊密相連的建筑物，其更是這次變革的重要內容，各種建筑節能控制產品逐漸進入到人們的生活，且受到用戶和政府的大力歡迎，本文中的物聯網技術是樓宇節能控制系統中的一種，能夠實現建筑物的大幅度節能，具有非常好的推廣價值。隨著我國科技的進步，物聯網建筑節能控制系統將會成為未來建筑物節能中的重要組成部分，對城市的發展具有非常重要的作用。
參考文獻
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樓宇控制系統范文3
關鍵詞：智能樓宇；樓宇自動化系統；樓宇自控系統設計；
中圖分類號：F470.6 文獻標識碼：A
引言
樓宇自動化控制系統(Building Automation System，簡稱：BAS)是將建筑物內的空調、給排水、電力、電梯、消防等眾多分散設備的運行、安全和能源使用狀況實行集中監視、管理和分散控制的管理控制系統，它由中央工作站、通信網絡、DDC控制器及各類傳感器和執行調節機構所組成。本文介紹了BAS系統的組成和架構，在此基礎上闡述了BAS系統的主要設計步驟和方法，并結合自主設計的YEPEF-LY-V1.0樓宇自控系統的實例給出了詳細的設計方案。
2、系統組成
BAS系統包括三級內容：第一級是中央工作站，主要由主機、顯示器以及一些設備所組成，它直接與以太網相連。第二級是直接數字控制器（DDC），第三級是安裝在現場的各類檢測元件和傳感器以及執行調節機構。管理層網絡運行支持TCP/IP協議，中央工作站通過網絡將信息傳輸到系統中任何需要的地方?，F場控制網絡采用的是BACnet通信協議，可獨立地完成控制任務。BACnet是由一個建筑管理、系統用戶、系統集成商組成的聯合體提出的正式的、非專有的開放協議通信標準，它定義了系統各部分共享數據的所有規則，包含如何實現數據共享、信息如何解釋等。
圖1BAS系統組成
(1)中央工作站：包括PC機、設備（顯示終端、打印機等）。
(2)DDC：是以微處理器為基礎的可編程直接數字控制器（DDC），它接收檢測元件和傳感器采集的信號，通過事先設計編制好的控制程序，執行相應的判斷和處理，向執行調節機構發送控制信號。DDC同時與中央工作站通信、DDC與DDC之間進行點對點通信，共享信息資源。它有AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、DI（數字量輸入）、DO（數字量輸出）四種輸入輸出接口。
其中：
AI-模擬量輸入接口，接收檢測元件和傳感器采集的信號，通常輸入0～10V或4～20mA的直流信號。
AO-模擬量輸出接口，控制執行調節機構，通常輸出0～10V或4～20mA的直流信號。
DI-數字量輸入接口，采集外部觸點（或開關）閉合或斷開的狀態、脈沖計數等。
DO-數字量輸出接口，控制設備的運行和啟停。
(3)檢測元件和傳感器、執行調節機構：檢測元件和傳感器包括各種敏感元件、變送器、觸點和開關,檢測并采集各類型的參數，并將信號反饋至各分站控制器。執行調節機構接受DDC控制器發出的控制信號，控制調節現場設備的運行。
3、系統設計
3.1 設計流程
首先，確定系統所要達到的控制目標、需要監控設備的種類、數量和分布，設計系統總控制網絡圖。其次，確定各子系統的控制方案及所要達到的控制目的，設計各子系統控制網絡圖。在確定被控設備的數量及相應的控制方案后，統計并確定被控設備的監控點數，繪制平面布置及其走線圖。最后，項目具體實施工作。
設計步驟：
確定系統的控制范圍和要求，需要監控設備的種類、數量和分布。
設計系統總控制網絡圖。
設計各子系統的架構方案和子系統之間的連接方式、子系統與其它部分的接口。
設計各子系統控制網絡圖
(5)統計監控點（AI、AO、DI、DO）的數量，根據監控點數和實際分布狀況，設計各分站的監控區域。
(6)選擇檢測元件和傳感器、執行調節機構。
(7)選擇系統設備。
(8)系統實施。
3.2子系統
(1)空調系統：分為風系統和水系統。其中風系統包括新風空調機組、新/回風空調機組、變風量空調機組。水系統包括冷凍機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、熱交換器、熱水一次水泵、熱泵機組
新風溫度傳感器用于測量管路中的液體溫度或風道內的氣體溫度，輸出信號為0～10V的電壓信號或4～20mA電流信號，接至控制器（DDC）的AI接口。通過新風、回風的溫度控制新風閥打開的程度，接至DDC的AO接口。壓差開關用于檢測濾塵網前后風的壓力，它是一種數字的輸入設備，接至DDC的DI接口。表冷器可根據不同的設定溫度和室外的溫度，注入熱水或冷水，從而加熱或冷卻空氣。風機接至DDC的DO接口控制啟停。
水泵接至DDC的DO接口控制啟停,水閥接至DDC的AO接口控制打開的角度。通過回風溫度控制冷凍水供水閥的開度，通過冷凍水供水溫度控制冷凍水旁通閥的開度。當冷卻水回水溫度不能保證時，則自動起動冷卻塔風機。
(2)給排水系統：各類水泵、各類水箱
給排水系統的設備耗能分為兩個方面：水能和電能的損耗。給水的能耗主要包括生活用水的能耗和消防用水的能耗，用電能耗主要集中在水泵運轉與消防自動噴淋系統，水泵的耗電量與建筑物用水量呈正相關，噴淋系統用電與系統設計功率正相關。
(3)電力系統：照明控制、高/低壓信號測量、備用發電機組
系統管理中心提供對于建筑物內的高低配電房及所有變配電設備的監視報警、管理和自動控制，提供對于重要電氣設備的控制程序、時間程序和相應的聯動程序。
(4)電梯系統
電梯系統根據功能不同,數量和類型也不同。根據電梯的運行需求，對電梯的啟停進行時間程序設定。
(5)保安、門禁系統等。
3.3 設計方案
YEPEF-LY-V1.0系統是由我廠自主研發的一套BAS系統，系統架構如圖2所示。本系統包括2臺上位機、2套DDC控制器、6套受控模塊。系統設中央工作站，由2臺計算機（含管理計算機）聯網組成。硬件采用安裝Windows XP專業版操作系統的主流配置的PC機，軟件采用行業常用廠商(如西門子、霍尼韋爾、研華等)的監控軟件。下設數字控制器（DDC），各DDC控制器以控制總線連接到中央工作站，實現聯網控制。DDC受控模塊自主研發設計，通過上位機可實時監控各受控模塊。中央工作站的主機與各DDC控制器之間可以通信，也可以相互交換傳遞信息。當系統出現異常情況時，會自動報警并記錄。
圖2系統架構圖
DDC控制器通過AI接口和DI接口實時采集數據，經運算處理后發出控制信號，并通過AO接口和DO接口直接控制受控模塊，DDC控制器采用24VDC電源供電。輸入信號類型包含0～10VDC和0～20mADC模擬量信號輸入、無源開關量信號輸入。輸出信號類型包含數字量輸出、0～20mADC模擬量信號輸出。
4 結束語
本文對BAS系統的構成作了簡要的介紹，闡述了系統設計的步驟和方法，對BAS系統做出了概要設計，給出了具體設計方案。系統經實際測試和試用，運行效果穩定、良好,有較強的現實意義。
參考文獻
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樓宇控制系統范文4
需求分析
根據招標文件JCA 2001―009Y的招標項目要求，并結合廣西建筑智能化現狀，區檢綜合樓是屹今為止整個廣西所有建筑物當中智能化程度要求最高的。因此，在智能化系統的設計上，如何將各子系統的設計完美結合，這是業主關心的也是我們設計的側重點。
區檢綜合樓的機電設備數量龐大，為了將這些設備有機的管理起來，提高設備的運行效率，減低設備的運行成本，一方面通過樓宇設備自動控制系統集中監視和控制，另一方面首次將樓宇綜合管理系統的概念和可行性方案提供給區檢綜合樓，使本方案不僅滿足區檢綜合樓現在的需求，更加對以后機電設備運行和維護的高效率提供了解決方案，提高樓宇設備管理水平，這是目前業主關心的也是我們設計所側重的。
廣西區檢察院作為～個國家的重要部門，每天都要處理很多事務，工作人員的工作繁重，這便要求一個極為舒適寬松的辦公環境，以提高辦公效率。為此，我們在對區檢綜合樓樓宇自控系統進行設計時，將提高舒適性和高效率擺在一個很重要的位置上，運用高科技手段，將環境參數調整到對人最舒適的數值，充分體現科技以人為本的真諦。
根據區檢綜合樓樓宇自控系統的設計要求(招標書JCA2001-009Y)、相關專業的國家標準及業主提供的相關圖紙進行工程設計，設計將會參照所提供的技術說明，并以品質標準進行樓宇中管理系統的設計。本系統工程監控范圍包括以下部分：
1、柜式空調機系統
2、風機盤管
3、新風機系統
4、冷凍站系統
5、計算機中心機房專用空調
6、通風系統
7、供配電系統
8、給排水系統
9、電梯控制
1O、消防系統
11、其它系統
設計原則
廣西區檢察院智能化系統建設工程是面向二十一世紀的高技術高標準工程，其智能化系統在符合實際需要的前提下應有適當的超前性，以滿足未來的需求。其BA系統的設計應遵循以下原則：
1、實用性
樓宇自控系統的設計應以實用為第一原則。在符合需要的前提下，合理平衡系統的經濟性與超前性，以避免片面追求超前性而脫離實際或片面追求經濟性而損害區檢綜合樓的智能性。
2、可靠性
系統必須保持每天24小時連續工作。子系統故障不影響其他子系統運行，也不影響集成系統除該子系統之外的其他功能的運行。
3、經濟性
在樓宇自控系統工程投資中，以總體目標為方向，局部服從全局，力求系統在初次投入和整個運行生命周期獲得最佳的性價比。
4、易維護性
因為本系統極為復雜，要保證日常運行，系統必須具有高度的可維護性和易維護性，盡量做到所需維護人員少，維護工作量小，維護強度低，維護費用低。
5、開放可擴展性
本樓宇自控系統設計盡量采用國家和國際標準及規范，兼容不同廠商、不同協議的設備和系統的信號傳輸，各子系統可方便進出系統。
設計依據
1、電氣裝置安裝工程施工及驗收規范(GBJ232-82)
2、建筑設計防火規范(GBJ 116-88)
3、區檢綜合樓的弱電設計圖紙和招標項目要求
4、JOHNSON CONTROLS產品設計手冊
5、智能建筑設計標準(GB／T50314-2000)
系統設計
根據我們的設計，區檢綜合樓樓宇自控系統是由2臺網絡控制器(NCU)及1臺操作站(OWS)所組成的。
直接數字式控制器(DDC)主要分散布置在區檢綜合樓現場設備所在的位置，總共有24個，DDC之間是通過RS485通訊網絡相互連接至網絡控制器(NCU)，每個網絡控制器(NCU)有1個N2E通訊接口。
由于區檢綜合樓分布著很多的控制設備，所以我們建議系統采用集散式控制方式。因高級的控制過程復雜，用同一控制過程的結果并不能滿足各個區域，采用集散式控制方式還可增強系統可靠性、減少施工費用。
DDC分布以就近控制設備為原則，每個DDC箱均有一個主控器(DX-9100)。主控器帶有操作鍵盤及顯示裝置。因此，當網絡或操作站有故障時，每個DDC均能完成各自所有的就地控制功能。
1、柜式空調機系統
(1)控制設備內容
BA系統將會對下列空調設備進行監控：
一層：2臺柜式空調機
二層：1臺柜式空調機
二十層：2臺柜式空調機
(2)控制說明
每臺柜式空調機在送風口及回風口均設溫度傳感器1個共2個、壓差開關1個、冷凍水開度比例調節閥及其驅動裝置一套。DDC通過對以上的數據采集裝置及執行機構的控制，實現對空調機的監控，其監控功能主要有：
風機開關控制
風機的開關控制主要是通過BA系統預設的時間表來進行啟?？刂频摹Ｔ谝恍┨貏e的情況如加班情況，風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動。用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風機或用音頻式電話遙控風機啟停。BA系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監察功能。在設定此功能后，BA系統會自動監察風機的狀態是否與控制要求一致，如果不一致，則說明此控制點的設備有故障，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理。另外，BA系統會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。另外，BA系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間，以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作。
手動／自動轉換顯示
DDC控制器通過對手動／自動轉換裝置狀態的檢測，把信號讀回來分析來確定控制算法，并把信號送回中央監控系統并顯示。
送風、回風溫度檢測
DDC控制器通過安裝在送風口和回風口的溫度傳感器，把送風及回風的溫度讀回來，以做為控制算法的原始參數，并把檢測回來的溫度送回中央監控系統顯不。
冷凍水閥門開度控制及顯
示、回風溫度控制
DDC控制器通過溫度傳感器可以檢測到回風溫度并將它與預設的溫度值(可供用戶調較)作比較，進行PID運算，然后把控制信號輸出至冷凍水閥來對閥門進行開度調節，以控制冷凍水的進水量，進而達到溫度調節的目的。另外，此冷凍水閥會與風機狀態聯鎖，在風機關閉的情況下將冷凍水閥關死。冷凍水閥同時返回閥門開度的百分比數值給中央監控系統。
濾網狀態監察
BA系統通過壓差開關監測過濾網的前后壓差。當壓差超過壓差開關的預設值(在壓差開關上可調)，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做濾網清洗工作。而BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。
運行時間累計
BA系統利用軟件統計計時功能可以實時的累計風機的運行時間，并記錄顯示。
此外，由于柜式空調機組沒有風速控制及加濕裝置，故招標書上對應的有關招標項目要求無法實現。另外，為了方便系統的管理及維護，根據以往的經驗，在招標項目要求的基礎上，我們添置了以下采集點：
風機跳閘報警監察
DDC控制器會監察風機熱繼電器跳閘報警。在有報警時，停下風機并以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作。而BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。
風機運行狀態
BA系統通過風機主接觸器測量風機的運行狀態，以便操作人員實時了解風機的運行狀態。
2、風機盤管
(1)控制設備內容
BA系統將會對整棟大樓的風機盤管共322臺進行監控。
(2)控制說明
根據我們多年的工程經驗以及結合招標項目要求的控制功能進行綜合分析，我們認為對風機盤管的控制最好采取BA遠程控制與現場設定控制相結合的方式。因為大廈的風機盤管數量眾多，采用此控制方式可大幅度降低工程投資成本。
采用BA系統的DDC現場控制器控制風機盤管的程序啟停并顯示其運行狀態及故障告警。
風機盤管的現場溫度控制仍采用常規的墻裝式溫控器與電動二通閥進行控制，以方便人員在現場根據自己的喜好進行溫度點的設定。(墻裝式溫控器與電動二通閥在空調專業工程中已有設計配置，不需重復投資)
從節能的角度來說，當室內的溫度達到設定點時，常規的溫度控制器會將電動二通閥關閉，空調系統冷凍水的流量與壓力變化會實時地反映到中央冷凍站的BA監控系統上，BA系統根據上述參數變化重新計算出大樓的冷負荷需求，實時控制冷凍站相關設備的啟停，以達到最佳的節能效果。
3、新風機系統
(1)控制設備內容
BA系統將會對下列新風機設備進行監控：
一至十九層：每層1臺共19臺空調機
(2)控制說明
每臺新風機在送風口設溫度傳感器1個、壓差開關1個、冷凍水開度調節閥及其驅動裝置一套。DDC通過對以上的數據采集裝置及執行機構的控制，實現對新風機的監控，其監控功能主要有：
風機開關控制
風機的開關控制主要是通過BA系統預設的時間表來進行啟停控制的。在一些特別的情況如加班情況，風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動，用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風機或用音頻式電話遙控風機啟停。BA系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監察功能。在設定此功能后，BA系統會自動監察風機的狀態是否與控制要求一致，如果不一致，則說明此控制點的設備有故障，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理。另外，BA系統會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。另外，BA系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間，以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作。
風機運行狀態
BA系統通過風機主接觸器測量風機的實際狀態，以便操作人員實時了解風機的運行狀態。
濾網狀態監察
BA系統通過壓差開關監測過濾網的前后壓差。當壓差超過壓差開關的預設值(在壓差開關上可調)，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示，以提醒操作人員安排有關人員做濾網清洗工作。而BA系統也會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。
運行時間累計
BA系統利用軟件統計記時功能，可以實時累計風機的運行時間，并記錄顯示。
冷凍水閥門開度控制及顯示、送風溫度控制
DDC控制器會監察送風溫度并將它與預設的溫度值(可供用戶調較)作比較，進行PID運算，然后輸出至冷凍水閥，以作溫度調節作用。另外，此冷凍水閥會與風機狀態聯鎖，在風機關閉的情況下將冷凍水閥關死。冷凍水閥同時返回閥門開度的百分比數值給中央監控系統。
風機跳閘報警監察
DDC控制器會監察風機熱繼電器跳閘報警。在有報警時，停下風機并以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作。而BA系統也會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。
4、冷凍站監控系統
(1)控制設備內容
BA系統會對以下設備進行監控：
冷凍主機
冷凍水泵
冷卻水泵
冷卻塔
冷凍水膨脹水箱
(2)數據采集及顯示
冷水機組的工作狀態及故障報警：由BA系統將通過Integrator集成器與冷凍機系統進行數據交換來實現。
冷凍水的送水、回水溫度：BA系統通過安裝在水管上的水管式溫度傳感器來實現數據的采集，并可通過中央監控系統顯示出來。
冷凍水的回水流量：BA系統通過安裝在回水管的水流量傳感器來實現數據采集，并可通過中央監控系統顯示出來。
冷卻水的送水、回水溫度：BA系統通過安裝在總水管上的水管式溫度傳感器來實現數據的采集，并可通過中央監控系統顯示出來。
冷凍水供回水壓差：BA系統通過監測安裝在供回水管之間的壓差開關狀態來了解供回水之間的壓差。
冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔的啟停通過系統的DO輸出來控制其供電回路的繼電器來實現，并通過繼電器的常閉觸點及熱繼電器的狀態來監察水泵、冷卻塔的過載及工作狀態，并結合安裝在水管上的水流開關采集回來的水流狀態來監測水泵的故障。
BA系統通過對冷卻塔的低水位開關的狀態進行監察，可以實時地了解冷卻塔的水位情況。 (要求空調設計安裝專業提供電子式水位開關)
BA系統通過對冷凍水膨脹水箱的高、低水位開關的狀態進
行監察，可以實時地了解冷凍水膨脹水箱的水位情況。 (要求空調設計安裝專業提供電子式水位開關)
通過BA系統的軟件功能，能準確累計并顯示柜式空調機、風機盤管、新風機、冷凍主機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等設備的運行時間、啟停次數的累計并顯示。
為節省系統投資，考慮到招標項目要求的冷卻塔的進出水溫度檢測對節能控制及管理沒有多大的作用，故本設計方案不做以上項目的數據采集。另外，為實現節能的優化控制及提高操作管理的效率，在冷卻塔冷卻水的進出口進行添加電動蝶閥(共6套)以實現對冷卻水的控制。
(3)控制說明
啟?？刂疲築A系統將通過Integrator集成器與冷凍機系統進行數據交換來實現。
冷凍主機啟停臺數控制：網絡控制器及直接數字控制器將預先編寫的軟件程序來控制冷凍主機的啟停臺數，并聯動控制相關設備(如冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等)?；镜目刂圃砣缦拢築A系統通過量度冷凍水的總供、回水、溫差及回水流量而計算出空調系統的冷負荷，然后根據冷負荷來決定冷凍主機的啟停組合及臺數，并通過BA系統的控制算法來聯動相關的水泵、冷卻塔，以便達到最佳的節能狀態。
冷凍站各設備(冷凍機、冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔、蝶閥等)通過程序實現群控功能，即根據冷負荷決定設備開啟臺數，根據累計運行時間選擇開啟設備，運行中自動進行故障切換，實現設備啟停的時間聯鎖關系。
對于冷凍水旁通閥的控制，BA系統會監察冷凍水的供回水壓差，將它與預設的設定值(可供用戶修改)作比較，通過DDC的PID計算，輸出控制要求給冷凍水旁通閥，以維持供回水間壓力平衡。
系統會對上述各返回數值做記錄，預設值為24小時。如有需要，可用Trend的功能對有關的監察對象作長時間的監察記錄，有關數據可輸出至其它第三方的軟件，如Excel等，以作數據管理及分析用途。同時，系統也允許用戶對各監察對象預設上下報警值、上下預警值、報警提示及報警等級。當監察的對象超出預設值，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理工作。而BA系統也會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。至于配電柜的開關狀態、故障，系統會對各返回數值做記錄，預設值為對上十次狀態改變。對于每個報警點，BA系統允許用戶預設報警提示及報警等級。當監察點報警時，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理工作。而BA系統也會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。
5、計算機中心機房專用空調
控制設備內容
BA系統將會對以下機房專用空調設備進行監控：
計算機網絡中心：1臺
BA系統通過INTEGRATOR集成器與制冷主機進行數據交換，實現機房專用空調的自動啟停與機房溫濕度控制。
6、通風系統
(1)控制設備內容
BA系統將會對整棟大樓共6臺送排風機設備進行監控。
(2)控制說明
風機開關控制
風機的開關控制主要是通過BA系統預設的時間表來進行啟?？刂频摹Ｔ谝恍┨貏e的情況如加班情況，風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動，用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風機或用音頻式電話遙控風機啟停。BA系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監察功能。在設定此功能后，BA系統會自動監察風機的狀態是否與控制要求一致，如果不一致，則說明此控制點的設備有故障，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理。另外，BA系統會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。另外，BA系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間，以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作。
風機跳閘報警監察
DDC控制器會監察風機熱繼電器跳閘報警。在有報警時，停下風機并以聲光報警形式在操作站上顯示，以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作。而BA系統也會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。
風機運行狀態
BA系統通過風機主接觸器測量風機的實際狀態。
7、供配電系統
(1)控制設備內容
BA系統將會對下列設備進行監察：
低壓配電柜進線回路ACB
發電機
干式變壓器
低壓配電柜聯絡母線ACB
低壓配電柜出線回路MCB
低壓配電柜ATS
事故供電MCCB
蓄電池／充電器系統
(2)監測說明
BAs對于區檢綜合樓供配電系統的監測，主要采用各種變送器，通過電路分析儀與BAS的DDC進行數據交換，收集電流、電壓、功率因數、頻率、點度量等數據。BA系統主要的功能是做監察、記錄、報警的用途。系統會對各返回數值做記錄，預設值為24小時，并可用Trend的功能對有關的監察對象作長時間的監察記錄，有關數據可輸出至其它第三方的軟件，如Excel等，以作數據管理及分析用途。同時系統也允許用戶對各監察對象預設上下報警值、上下預警值、報警提示及報警等級。當監察的對象超出預設值，BA系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理工作。而BA系統也會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。
對于區檢綜合樓供配電系統中的開關狀態、電源狀態、故障報警、等開關量輸入點，我們在設計中，主要的功能是做監察、記錄、報警的用途。
對于干式變壓器的監控，我們的設計主要是監測變壓器的溫度狀態。當變壓器溫度過高報警時，我們的BA系統將以聲光報警形式在操作站上顯示，以提醒操作人員做出相應的處理工作。而BA系統也會將有關事項一一記錄，以作日后檢查之用。另外BA系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間，以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作。
8、給排水系統
(1)控制設備內容
BA系統將會對下列設備進行監控：
地下室：集水井及排水泵共5處
生活給水系統：1套
(2)控制說明
集水坑及其水泵監控
通過水位開關監察集水坑的高低水位報警；
DDC通過高水位報警來啟動水泵，把集水坑里的水抽走。當低水位報警時，DDC則停止水泵的工作；
通過安裝在水管上的水流開關，系統可以了解到水流的狀態，并結合DDC從水泵供電回路的繼電器狀態，BA系統可以判斷水泵的狀態及故障。
生活給水系統監控
通過水位開關監察屋頂水箱、地下水池的高低水位報警；
DDC通過屋頂水箱低水位報警來啟動水泵向屋頂水箱供水。當屋頂水箱高水位報警時，DDC則停止水泵的工作；
通過安裝在水管上的水流開關，系統可以了解到水流的狀態，并結合DDC從水泵供電回路的繼電器狀態，BA系統可以判斷水泵的狀態及故障，一旦有故障警報時，DDC立刻把對應的備用泵投入工作，以提高供水的可靠性；
所有設備的運行時間、報警、啟停等，BA系統都進行記錄，以便查看。
9、電梯控制
BA系統通過INTEGRATOR集成器與電梯系統進行數據交換，以獲得電梯運行的狀態信息，如升降狀態、停梯狀態、故障告警、消防狀態等，通過INTEGRATOR集成器，還可對電梯進行遠程復位、程序啟停等。
樓宇控制系統范文5
【關鍵詞】LonWorks 樓宇自動化 智能樓宇控制系統 網絡 工業以太網
【中圖分類號】TU855 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）02-0179-02
一 引言
隨著互聯網的發展，在使用計算機進行互連的同時，各種智能家電、工業控制、智能儀器儀表、數據采集系統都在逐步趨向網絡化。在工業控制網絡中一般采用現場總線技術。現場總線實時性好，數據通信可靠性高，但通信數據量小。與此同時，以太網以其廉價和開放的特點成為最普及的局域網技術，也是構筑互聯網的基礎。以太網通信數據量大、速度快，但在實時性和可靠性方面先天不足。為實現二者的優勢互補，必須將現場總線與以太網互連。通過遍布各地的因特網將地域分布的控制網絡連接在一起，實現不同類型網絡之間的互連，以組成一個真正全分散、全開放的控制網絡結構，不僅解決了控制網絡與上層信息管理網絡之間的互通，而且也解決了不同標準的現場總線技術之間的互連問題，這也是現代工業控制網絡的發展趨勢。
二 樓宇自動化系統的基本構成
樓宇自動化系統是智能建筑的必備要素和關鍵所在，主要對智能建筑中所有機電設施和能源設備實現高度自動化和智能化的集中管理。它以中央計算機和中央監控系統為核心，對建筑物內設置的供水、電力、照明、空調、冷熱源、防火、防盜、監控、門禁、電梯和停車場等各種設備的運行情況進行集中監測控制和科學管理，從而創造出一個適宜的溫度、濕度、亮度和空氣清新的工作和生活環境，達到了節能、高效、舒適、安全、便利和實用的要求。樓宇自動化系統的基本組成，見圖1。
三 LonWorks控制網絡的構成
LonWorks現場總線技術構成控制網絡時支持多種傳輸媒介，通過收發器提供多種典型的拓撲結構，支持諸如總線型、星型、環型、混合型，故而給網絡安裝提供了極大的方便。混合型的網絡結構圖，見圖2。
LonWorks控制網絡主要由智能節點構成，智能節點與各自的外設相互聯系，并通過各種通信介質以一個公共的、基于消息的控制規程和其他的智能節點通信，通信方式可以是點對點的形式。當控制網絡中存在幾種不同的通信介質時，可以通過路由器互連。
LonWorks控制網絡還可以通過網橋、網關與其他網絡相連構成現場總線控制網絡。在LonWorks控制網絡中也期望通過Internet對控制網絡進行異地和遠程控制，LonWorks技術的互聯網鏈接設備適時地為此需求提供了可能，如i.lon-1000等。LonWorks智能節點直接通過i.lon-1000接入了Internet。
四 LonTalk協議
LonTalk協議是LonWorks技術的網絡通信協議。LonTalk是支持節點間可靠通信和有效使用通信介質的各種服務的集合，它包容了LonWorks總線的所有網絡通信功能。LonTalk協議為控制應用提供了一個高可靠、高性能、抗干擾性強、基于數據包的對等通信機制。下表出示了其分層結構。
五 網絡適配器的硬件電路設計
1.LonWorks通信模塊的硬件電路設計
LON網接口模塊主要由Neuron3150神經元芯片、LonWorks網絡收發器、程序存儲器、數據存儲器等組成。其中，3150神經元芯片采用日本TOSHIBA公司生產的TMPN3150，作為通信協處理器使用，3150片內存儲器的容量是2KB；由于開發Neuron芯片時采用Neuron C語言，內存占用大，另外作為通信協處理器使用要求有大量的數據緩沖區進行數據交換，因此筆者擴展了外部存儲器Flash ROM和RAM，Neuron3150芯片與LON網的網絡介質的接口選用Echelon公司的自由拓撲型收發器FTT-10A，它采用曼徹斯特編譯碼，是一種變壓器耦合收發器，可提供一個無極性接口，且支持網絡的自由拓撲結構，通過它掛接入LON網與各智能測控節點進行數據通信。
LonWorks通信模塊的硬件電路設計是對神經元芯片進行電路的擴展，使之成為LonWorks網絡上的一個特殊的Lon節點，不僅可以與LonWorks網絡上的Lon節點進行通信，還可作為適配器的協通信處理器。神經元芯片3150為16位地址總線，可尋址64kB空間，可以外接存儲器。根據一般應用的性能和成本要求，適配器的外部存儲器采用FLASH和RAM。Neuron芯片與Lon的網絡介質的接口采用雙絞線收發器。為了保證通信速率，選用的是TPT/XF1250。
2.LonWorks通信模塊與以太網通信模塊的接口硬件電路設計
LonWorks通信模塊與以太網通信模塊的接口硬件設計主要完成主CPU與從CPU的接口設計。兩個CPU之間的通信遵從虛擬的寫令牌傳遞協議得以實現。從CPU采用A模式，Neuron芯片驅動IO10產生握手應答信號，接收從主CPU控制的IO8的片選信號及IO9的讀寫信號。同時，主CPU可以通過RS232接口與PC機通信實現在系統編程。為了提高適配器的可靠性及穩定性，增加了一個鎖存器，完成復位接口的功能。當Neuron芯片復位時，通過鎖存器將復位信號傳送給51單片機，51單片機接到復位信號自動復位，并立即清鎖存器。在兩個CPU的并口通訊中，51單片機與Neuron芯片之間的同步非常重要。要完成并口通訊，51單片機首先必須與Neuron芯片同步，而程序設計中51單片機只在初始化程序時才與Neuron芯片進行同步操作。因此一旦51單片機首次完成同步，每當Neuron芯片由于錯誤操作或錯誤運行而造成復位時，Neuron芯片與51單片機將不同步，而51單片機無法檢測到Neuron已經不同步，從而造成并口通訊失敗。加入了鎖存器之后51單片機就能檢測到Neuron芯片的復位信號并自動復位自己的程序使得51單片機與Neuron 芯片再次達到同步。
3.以太網通信模塊的硬件電路設計
以太網控制模塊是網關與以太網通信的控制部分。本設計采用RealTek公司的RTL8019AS（以下簡稱8019），它具有極高的集成度，在芯片中集成了以太網控制器、曼徹斯特編碼器、收發器3部分功能；通過受控寄存器控制數據的收發。外接20MHz晶振并具有16KB數據緩沖存儲區，可以完成大量數據的高速接收和發送。如上所述，該網關分別采用LonWorks總線及以太網作為現場測控網絡及Internet的底層接入網，利用89C52來實現LonTalk協議與TCP/IP協議的轉換，用8019作為以太網接口芯片將LON網接入以太網進而接入因特網，從而實現了LON網與以太網的互聯，只需外接20MHz晶振，就可以完成大量數據的接收與發送。網卡芯片也可以采用NE2000，因為它和RTL8019AS兼容。
六 結束語
在TCP/IP協議的傳輸層上還需完成TCP協議以滿足更加可靠的網絡傳輸需求，利用HTTP協議還可以實現圖像、聲音的傳輸，可以使遠程監控能夠情景交融。同時為了防止有人惡意監視住戶的家庭狀況，還應考慮網絡安全問題等。在工業以太網還沒有普及的情況下，現場總線控制系統和以太網結合的狀況必將持續一段較長的時間，因此進行控制網絡接入以太網的研究具有現實的意義。
參考文獻
[1]李勇周、朱建林、郭有貴.基于MIPCARD的LonWorks的以太網網關設計[J].湘潭大學自然科學學報，2005（4）：25～27
[2]盛嘯濤、姜延昭.樓宇自動化[M].西安：西安電子科技大學出版社，2004：3～5
樓宇控制系統范文6
摘要 介紹了面向對象編程如何提高程序的可靠性、提供更大的靈活性和減少編制費用，進而介紹了完整的面向對象設計還包括構成控制系統通訊基礎的面向對象協議。BACnet協議將每個控制子單元歸納為對象形式，簡化了設備之間的通訊和操作。
關鍵詞 面向對象設計, 控制系統, BACnet, 協議
Abstract lllutrates how object-oriented programming improves reliability, provides greater flexibility and reduces programming costs, and further presents that an object-oriented protocol as a base of communication makes a whole object-oriented design. BACnet changes control units to a control units to a collection of objects, which facilitates the communication and operation of the devices.
Keywords object-oriented design， control system， BACnet， protocol
1 簡介
自20世紀80年代以來，面向對象的方法已廣泛應用于計算機及其相關領域，它不僅應用于編程階段，而且應用在系統設計和系統分析上。面向對利用設計在控制系統中的應用減少了控制系統的費用、提高了系統的易用性、加強了系統的可維護性，因此成為控制系統的發展方向。控制系統中的面向對象設計主要分為兩部分：
① 面向對象編程
傳統的過程化編程語言（比如BASIC，C）由于不具備對象的特點，編制程序時得一行一行地編制，因此只有專業人員才能輕松地應用這些工具[1]。但即使這些專業人員也難免在編程過程中產生錯誤，而這對于控制系統可能是災難性的。由于控制系統控制的是實際設備，任何疏忽均可能會使設備出現故障甚至報廢，從而對業主造成巨大的損失。
面向對象編程實現了編程的簡單化和可視化，從而大大減少編程人員的工作量。同時對象中的成員及函數均由專業人員反復測試和檢驗過，出錯的可能性也因此顯著降低。相對于傳統的編程語言，缺乏編程背景的建筑設備工程師可以熟練運用"對象"來完成他所需的控制任務，而不需軟件人員的幫助。
② 面向對象的協議
協議是控制系統相互之間通訊的基礎，面向對象設計必須由面向對象的協議來完善。傳統的集散式控制系統（DCS）主要由模擬量輸入（AI）、模擬量輸出（AO）、數字量輸入（DI）和數字量輸出（DO）構成控制系統的各個通道，它們之間彼此相互獨立。DCS的這種結構便于工程人員根據工程的特點來任意組合控制系統通道的組成，但通道之間獨立的數據造成的大量冗余數據和信息的盲目性使數據的解釋變得非常復雜，很難發現其中有用的數據。面向對象的底層協議將數據的解釋、分類和判斷由前期設計人員完成，使無用的數據變成有用的信息，大大方便了工程人員的應用。
面向對象技術若要在控制系統中真正應用，必須在這兩個層次完成對象化改造。缺乏其中的任何一環，整個面向對象系統均是不完整的。
2 面向對象編程
2．1 控制語言中的對象
隨著面向對象語言C++的流行，面向對象編程已廣泛被人們所認知。但由于種種原因，控制系統的編程語言多數是逐行編制的非面向對象語言，面向對象語言還較少應用。眾所周知，面向對象技術是建立在"對象"和"類"的基礎上的，因此對于它們應有一個準確的定義。對象的定義為"問題域或者其實現中一些東西的抽象，它反映系統為之保存信息和（或）與它交互的能力。它是一些屬性及其專用服務的一個封裝體"[2]。而類的定義為"一個或多個對象的描述，可用一組屬性和服務的形式來描述"[1]。對于控制系統中的面向對象語言，"對象"應有如下特點：
① 獨立性
一個對象是獨立存在的模塊，各對象彼此之間依賴性很小。系統可由各自獨立的對象組成，而不必考慮彼此之間的干擾。
② 連接性
一個孤立的對象只能完成很少的一部分功能，只有將對象有機地結合起來才能發揮它的作用。面向對象系統通過消息激發機制使對象相互作用、相互聯系，構成一個聯系緊密的整體。
③ 易維護性
一個對象的內部功能與外界環境沒有任何的固有聯系，因此對一個對象的維護、發行不會影響到其它對象和外界程序的功能。
在對象的獨立性上，控制語言中應分離對象內部的運算變量與實際的操作變量。例如集散式控制系統（DCS）中直接操作設備的是4～20mA/0～10V的模擬量輸出或開關量輸出，而現場總線控制系統（FCS）直接操作的是閥門、電機等智能控制器。控制語言中的變量若直接是AO，DO或特定的閥門、電機等，雖然程序看起來比較直觀，但它喪失了通用性和對象封裝的特點。當系統中的控制程序移植到具有相同特點的另一個系統中時，用戶就需將程序中的每一個變量變更以適應新的系統，這樣做不僅費時而且極容易出錯。因此需要將程序中的運算變量和實際操作變量分離，使對象的獨立性和系統的可操作性統一起來。
