楼宇自动化系统集成(2016年)

2023/2/511.2智能建筑的含义和分类1)智能建筑定义：

以建筑物为平台,兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。

第一章智能建筑及其概述2023/2/52第一章智能建筑及其概述2023/2/531.2智能建筑的含义和分类

2)智能建筑的技术基础：

4C技术（即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）。

其中，图形显示技术，近几年发展较快，LCD（液晶）屏幕显示、等离子屏幕显示、LED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、多媒体会议系统中加以使用。第一章智能建筑及其概述2023/2/541.2智能建筑的含义和分类

3)智能建筑的分类

：

（1）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；（2）以住宅为主的智能化住宅小区。第一章智能建筑及其概述2023/2/551.1智能建筑及其概述3、智能建筑系统组成GB/T50314-2006《智能建筑设计标准》规定有三个系统：信息设施系统（ITSI）信息化应用系统（ITAS）建筑设备管理系统（BMS

)第一章智能建筑及其概述2023/2/561.1智能建筑及其概述3、智能建筑系统组成1）信息设施系统（ITSI）（informationtechnologysysteminfrastructure)

（1）为确保建筑物与外部信息通信网的互联及信息畅通，对语音、数据、图像和多媒体等各类信息予以接收、交换、传输、存储、检索和显示等进行综合处理的多种类信息设备系统加以组合，提供实现建筑物业务及管理等应用功能的信息通信基础设施。第一章智能建筑及其概述2023/2/571.1智能建筑及其概述3、智能建筑系统组成1）信息设施系统（ITSI）（informationtechnologysysteminfrastructure)

（2）包括通信接入系统、电话交换系统、信息网络系统、综合布线系统、室内移动通信覆盖系统、卫星通信系统、有线电视及卫星电视接收系统、广播系统、会议系统、信息导引及发布系统、时钟系统和其他相关的信息通信系统。

第一章智能建筑及其概述2023/2/58第一章智能建筑及其概述◥综合布线系统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、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。2023/2/59第一章智能建筑及其概述2023/2/510第一章智能建筑及其概述◥计算机网络系统

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。对外广域网通信：通过光纤接入，实现大楼与Internet广域网通信。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。建发公司办公网智能化专网裙楼商场通讯网邮件服务器文件服务器……视频安防监控系统广播系统……电信通讯接入宽带通讯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2023/2/511第一章智能建筑及其概述

4、智能小区系统组成

2023/2/512第一章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

“1个平台”：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供高科技的智能化手段。“2个基础”：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。“3个分支”：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、安全防范系统、物业管理与服务系统。2023/2/513第一章智能建筑及其概述2、“业主使用”系统：根据不同的楼盘，分为“标准”、“领先”、“豪华”型三类，标准型：

--定位：大部分楼盘

--目标：系统要求稳定、实用、方便领先型：

--定位：高端楼盘

--目标：系统要求相对领先、时尚、精品、稳定豪华型：

--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2023/2/514第一章智能建筑及其概述三、智能化系统设计及其技术要求安全防范系统：

小区一般建立以周界防越报警、视频监控为主，以电子巡查、楼宇访客对讲、家庭住宅报警等为辅的综合立体交叉式安全防护体系，以满足小区的安全防范需要。视频监控系统周界防越报警系统电子巡查系统家庭报警系统综合安防管理平台停车场(库)系统访客对讲系统2023/2/515第一章智能建筑及其概述多重纵深防护小区2023/2/516第一章智能建筑及其概述入侵防护：主要防止外来人员随意进入园区及大楼，包括：园区整体周界，地下车库的电梯厅，地下一层上到一层的消防通道，园区楼栋之间衔接的通道口，有周界围墙的发电厂、调度部门楼房等封闭屏障处，变电站和重要用户配电站周界围墙等封闭屏障处；防盗防护：主要设立在无人值守的重要设备间（库）、机房、财务室、机要档案室，35kV（含）以上变电站和重要用户配电站的出入口及一楼与外界直接相通的窗户、风口等区域进行防护，过江（海）电缆隧道的出入口；求救防护，为值班人员在突发事件时，提供能向报警中心发出报警求救信号的通道，主要设置在发电厂的警卫室和调度部门的调度室、安防中心控制室以及财务室等重要区域。◥防范区域的设置电力建筑2023/2/517第一章智能建筑及其概述电力建筑系统采用专网总线制报警系统，一般可按照建筑物分区或业务管理加以划分报警分区。前端部分：包括双鉴探测器、求救按钮、红外对射探测器及防区地址模块。传输器材/设备：各模块之间通过RS485总线连接，通过监控系统设置的光端机ＲS485传输口，将报警信号传输至中心。中心设备（包括接警控制设备）：包括总线制报警主机、控制键盘及管理计算机。◥系统组成2023/2/518第一章智能建筑及其概述☆视频监控系统

室外公共区域：园区主入口、园区周界、园内区行车干道及地面停车位等区域；建筑体出入口：楼栋（厂房）主出入口、辅助入口、建筑体间连廊通道口、地下车库出入口；建筑体内部：地下车库行车道、楼层通道（预留）、各楼层电梯门厅、电梯桥厢、屋面平台；重要部位/用房：发电厂厂区的出入口/机电炉集中控制室/网控室/升压控制区域出入口/油码头/煤码头/重要物资仓库/氢站、调度部门的调度室/机动车车库出入口、220kV（含）以上变电站的出入口、安防中心控制室及其出入口、财务室等。◥监控区域主要包括以下区域：

电力建筑2023/2/519第一章智能建筑及其概述☆视频监控系统

电力建筑摄象机类别：室内外光线反差大的场所，采用超宽动态彩色摄像机；地下车库、室外园区夜间光线较暗等场所，采用低照度彩色摄像机或低照度彩转黑摄像机；园区出入口、大堂、园区内行车道、停车场等大范围场所，选用一体化快球摄像机；传输器材/设备：采用模拟+数字传输方式,根据摄象机分布设立光纤汇聚点,通过光端机完成视频信号\控制信号的传输；管理显示设备：控制部分采用矩阵切换主机+主控键盘，显示通过等离子电视组成屏幕墙（47寸+32寸）；存储方式：采用网络存储设备（NAS）/DVR数字图像存储◥系统组成2023/2/520第一章智能建筑及其概述发电厂电气控制室、信息中心、通讯机房的出入口；发电厂、调度部门、重要办公场所的出入口；调度部门的调度室、重要用户配电站的出入口。需设置门禁的楼层办公室需设置的电梯轿厢需设置的大楼出入口或大堂出入关闸◥门禁设置2023/2/521第一章智能建筑及其概述系统主干采用ＴCP/IP方式传输。前端部分：包含网络主控器、读卡模块、读卡器以及配套锁具、出门按钮。传输器材/设备：各模块与网络主控器之间采用RS485总线连接，网络主控器通过监控系统设置的光端机以太网传输口，将门禁信号传输至中心。中心设备（包括接警控制设备）：包括管理计算机、系统管理软件等。走道门、消防通道门等区域设立的门禁设备与消防系统进行联动控制。采用MIFARE1非接触卡。◥系统组成2023/2/522第一章智能建筑及其概述

项目

设计标准照明

公共区域照明（如道路、景观等照明回路）自动定时控制。

排水

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

景观设备，如喷泉设备、瀑泉设备等的自动定时控制。

电梯

电梯轿厢与小区管理中心语音对讲。

☆设备监控系统2023/2/523第一章绪论1.1智能建筑及其概述3、智能建筑系统组成

2）信息化应用系统（ITAS）（INFORMATIONTECHNOLOGYAPPLICATIONSYSTEM)

（1）功能要求：应提供快捷、有效的业务信息运行的功能，应具有完善的业务支持辅助功能。

（2）系统组成：工作业务应用系统、物业运营管理系统、公共服务管理系统、公众信息服务系统、智能卡应用系统和信息网络安全管理系统等其他业务功能所需要的应用系统。2023/2/524第一章绪论1.1智能建筑及其概述3、智能建筑系统组成

2）信息化应用系统（ITAS）（INFORMATIONTECHNOLOGYAPPLICATIONSYSTEM)

（1）功能要求：应提供快捷、有效的业务信息运行的功能，应具有完善的业务支持辅助功能。

（2）系统组成：工作业务应用系统、物业运营管理系统、公共服务管理系统、公众信息服务系统、智能卡应用系统和信息网络安全管理系统等其他业务功能所需要的应用系统。2023/2/525第一章绪论1.1智能建筑及其概述3、智能建筑系统组成

2）信息化应用系统（ITAS）（INFORMATIONTECHNOLOGYAPPLICATIONSYSTEM)

（3）子系统功能要求¤工作业务应用系统：应满足建筑物所承担的具体工作职能及工作性质的基本功能。¤物业运营管理系统：对建筑物内各类设施的资料、数据、运行和维护进行管理。¤公共服务管理系统：具有进行各类公共服务的计费管理、电子帐务和人员管理等功能。2023/2/526第一章绪论2）信息化应用系统（ITAS）（INFORMATIONTECHNOLOGYAPPLICATIONSYSTEM)

（3）子系统功能要求¤公众信息服务系统：具有集合各类共用及业务信息的接入、采集、分类和汇总的功能，向建筑物内公众提供信息检索、查询、发布和导引等功能。¤智能卡应用系统：具有识别身份、门钥、重要信息系统密钥，并具有各类其他服务、消费等计费和票务管理、资料借阅、物品寄存、会议签到和访客管理等。¤信息网络安全管理系统：应确保信息网络的运行保障和信息安全。

2023/2/527第一章智能建筑及其概述多媒体会议系统媒体互动展示系统信息引导及发布系统智能卡应用系统信息服务设施2023/2/528第二章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控制器D/A转换器执行机构被控对象测量元件A/D转换器给定值被控参数+—

图1计算机控制系统的基本框图2023/2/529第二章楼宇智能化系统技术

传感变送A/D

接口

执行机构D/A

接口

开关量输入通道

开关量输出通道

被控对象

总线主机接口接口显示器操作器接口接口记录存储

人机接口装置

图2计算机控制系统的硬件组成框图硬件组成：主机、外围设备、过程输入/输出设备、人机接口设备、信息传输通道软件组成：系统软件、应用软件2023/2/530第二章楼宇智能化系统技术第2节集散控制系统（DCS）1、早期控制技术及其存在的问题

•20世纪50年代前

第一代直动式（PCS）3-15psi气动标准信号

•随后25年

第二代模拟式（ACS）4-20mA模拟信号

•20世纪70年代

第三代集中式（CCS）2023/2/531第二章楼宇智能化系统技术集中控制特点：

•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（单片机、PC机或通用型工业控制机）。

•I/O接口的总线由最初的S-100总线、PC总线到后来广泛采用的STD总线和MULTIBUS总线标准。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。

•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。2023/2/532第二章楼宇智能化系统技术2、集散控制系统的基本概念

全称——集散型计算机控制系统

又名——分布式计算机控制系统

简称——集散控制系统•20世纪80年代第四代分布式（DCS）

技术条件——微处理器嵌入各种仪器设备（智能化）

实现方式——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。2023/2/533第二章楼宇智能化系统技术图3集散控制系统结构示意图纵向分散：现场控制级——监控（管理）级——（企业）管理级（功能）（实时控制）（实时监视）（生产过程管理）横向分散：同级上的设备具有类似的功能管理计算机

中央站

现场控制器

现场控制器

现场控制器...

现场设备管理级监控级现场控制级10Mbps以太网TCP/IP9.6~76.8KbpsRS-4852023/2/534第二章楼宇智能化系统技术集散控制的基本含义：

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、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。2023/2/535第二章楼宇智能化系统技术3、集散控制系统的特点及其发展趋势•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；

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；

c、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，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、人机交互困难的问题。2023/2/536第二章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，在绝大多数情况下，通信由一个具有“网关”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。

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，开发系统费用也相当高。

c、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。总之，分散——不彻底，数字化——半数字化。•缺点：•目标：全数字、开放、互联以及高可靠性。2023/2/537第二章楼宇智能化系统技术

a、前提

b、发展方向•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快速向两个方向发展。

*高层次发展：面向过程控制的DCS和面向生产管理与生产调度系统的MIS集成组成：CIMS（ComputerIntegratedManufactureSystem）CIPS（ComputerIntegratedProcessSystem）CIMS/CIPS——21世纪占主导地位的新型生产方式智能建筑：IBMS（IntegratedBuildingManagementSystem)

*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，其解决办法为采用现场总线技术。2023/2/538第二章楼宇智能化系统技术第3节现场总线控制系统（FCS）1、概述

•80年代中期国外提出，原始思想——解决传统DCS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（4-20）mA的电流标准。但由于各种原因，10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，具备了实现现场总线技术的条件，发展相当迅速。2023/2/539第二章楼宇智能化系统技术3、现场总线的实质•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、多分支结构的通信网络。

•现场总线的本质

*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

*现场设备互连

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质如双绞线、同轴电缆、光纤和电源线等。

*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。只有互操作才能自由地集成FCS。*分散功能块

FCS废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS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：2023/2/540第二章楼宇智能化系统技术流量变送器——信号变换、补偿和累加输入模块+PID控制和运算功能块调节阀——信号驱动、执行+输出特性补偿、PID和运算功能块+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

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。*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。

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体，构成统一的FCS。2023/2/541第二章楼宇智能化系统技术4、现场总线的协议

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（ISO）的开放系统互联（OSI）协议的7层参考模型。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：

•数据链路功能只实现OSI的物理层、数据链路层以及应用层等。•网络功能

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。

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。2023/2/542第二章楼宇智能化系统技术5、系统组成从物理结构上，主要有两个组成部分：•现场设备

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•传输介质常用双绞线•拓扑结构总线型、环型、树型、星型以及混合型等。2023/2/543第二章楼宇智能化系统技术6、现场总线的优点•一对N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。•可靠性

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

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。2023/2/544第二章楼宇智能化系统技术6、现场总线的优点•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•统一组态•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，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。2023/2/545第二章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2023/2/546第二章楼宇智能化系统技术特点：分站（DDC）的I/O模块，从DDC内部，转移到外面，借助LON现场总线，走向设备现场，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，建立了系统的开放性，称为LION（LONInputOutputNetwork）。2023/2/547第二章楼宇智能化系统技术DCS与FCS的比较2023/2/548第二章楼宇智能化系统技术智能建筑信息集成系统的层次结构现场总线控制网内部局域网(Ethenet)

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1、楼宇自控系统BAS

由现场总线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、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、建筑综合管理系统BMS

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。2023/2/549第二章楼宇智能化系统技术第4节建筑物控制网络1、BACnet及其体系结构功能：设备的控制功能+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，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。2023/2/550第二章楼宇智能化系统技术OSI模型的各层及其在BACnet的适用性（1）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。（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。（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。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。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。（6）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。（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。2023/2/551第二章楼宇智能化系统技术BACnet与Internet的互联（1）BACnet与Internet互联概念

BACnet设备利用Internet进行通信的前提：•网络协议：采用IP协议•传输协议：Internet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

UDP（数据报协议）：一种不可靠的无连接的数据报传输服务

在BACnet中引入特定的设备或服务进行UDP/IP通信2023/2/552第二章楼宇智能化系统技术（2）BACnet与Internet互联的实现方式a、PAD(包封装拆装）方式BACnet消息UDP/IP包发送PADIP路由器接收PADBACnet路由器BACnet

设备UDP/IP包

对等PAD设备表缺点：•每个PAD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来很大的工作量。•单个BACnet设备通过IP互联接入BACnet数据通信协议时，也要为其配备一个PAD设备，这将增加投资。P64图2-182023/2/553第二章楼宇智能化系统技术b、BACnet/IP方式

基于上述考虑，BACnet的IP工作组，制定了BACnet/IP扩展协议，其与PAD相比有如下优点：•能更好地处理在IP网络上的BACnet广播。•允许设备在IP互联网的任何地方接入系统。•支持“纯IP”的BACnet设备。所谓“纯IP”的BACnet设备是指使用IP帧而不是BACnet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。

该方式BACnet信息广播有两种解决方式：•多播方式——需预留IP地址范围（~239.225.225），受到网管限制。•BACnet/IP广播管理设备（BBMD）方式信息：发送BBMD设备接收网络的BBMD设备本地IP网络广播P66图2-192023/2/554第二章楼宇智能化系统技术（3）BACnet与Internet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，而不需要单独购买昂贵的操作终端软件。•为服务商提供BACnet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。•可以构建基于Web的住户呼叫中心——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告、服务请求等给处理中心。2023/2/555第二章楼宇智能化系统技术2、LONWORKS（LocalOperatingNetwork，局部操作网络）

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（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。b.互操作性：协议完整到任何制造商产品均可实现互操作。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。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构且可自由组合。目前较流行的现场总线，如ＦＦ、ＣＡＮ等，都达不到上述要求，而LONWORKS技术完全满足。2023/2/556第二章楼宇智能化系统技术（１）LONWORKS的开放性及互操作性

LONWORKS技术具有两大优势：a.高性能低成本的网络接口产品，内含３个ＣＰＵ的超大规模Neuron芯片以及固化的LonTalk通信协议。b.利用其ＭＩＰ（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。因此，在性能、可靠性等方面，LONWORKS技术满足并超过了现场总线、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LONWORKS网络内，从而增强其功能。2023/2/557第二章楼宇智能化系统技术（２）LONWORKS网络特性

ＬＯＮ网具有完整的７层网络协议，具备了网络的基本功能，但LON与LAN之间存在许多不同之处：a.LAN（LocalAreaNetwork）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。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；

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。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）；

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的传输。d.LAN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，十分适用于各种大、中、小型自动检测和控制系统组网。*LON和LAN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LAN的接口，从而实现了LAN与LONWORKS网的有机结合。2023/2/558第三章智能化系统集成及其分析第1节系统集成的定义及理解1、IT领域的“系统集成”（SystemIntegration）根据客户的具体业务要求，将硬件平台、网络设备、操作系统、工具软件以及按客户需求开发的应用软件，集成为功能和信息相互关联的IT系统。特点：新兴的服务方式本质：最优化的统筹设计方式2023/2/559第三章智能化系统集成及其分析2、智能建筑领域的“系统集成”美国智能建筑学会（AIBI）：

将建筑、设备、服务和经营四要素各自优化、互相联系、全面综合并达到最佳组合，以获得高效率、高功能、高舒适与高安全的建筑物。日本JIS工业标准：智能建筑由若干个保持着严格的秩序和联系的要素组成，它们是为同一目的而协同动作的有机整体。2023/2/560第三章智能化系统集成及其分析2、智能建筑领域的“系统集成”《智能建筑建筑设计标准》（GB/T50341-2000)：

系统集成（SI）-将智能建筑内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起，以实现信息综合、资源共享。智能化集成系统（IIS,IntelligentIntegrationSystem）-将不同功能的建筑智能化系统，通过统一的信息平台实现集成，以形成具有信息汇聚、资源共享及优化管理等综合功能的系统。2023/2/561第三章智能化系统集成及其分析3、智能建筑与IT领域“系统集成”的对比

共性-两者都是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。

个性-智能建筑领域集成所面对的是建筑物这个特定的场所和载体；集成系统的网络层次更丰富、网络形式更多样化；在一个相对集中相对固定的范围之内，集成系统内部所流动的传输的信息类型更多样化。2023/2/562第三章智能化系统集成及其分析5、智能建筑广义系统集成和狭义系统集成广义系统集成-强调以建筑物为基础，结合水暖电以及运营和服务等多方位的全面集成。

狭义系统集成-仅限于弱电系统的集成，即BMS（BuildingManagementSystem）层次的系统集成，其本质是实现各个子系统之间的信息交换、对各集成子系统实行统一的监督管理及控制。2023/2/563第三章智能化系统集成及其分析6、智能集成管理系统（IBMS，IntelligentBuildingManagementSystem）

定义：以Internet/Intranet网络为信息集成平台，采用交互式的WEB技术，建立以B/S结构为模式的计算模型，近端或远端的装有浏览器软件的计算机（或其它专用设备），都可以在IBMS信息系统安全保护模式下通过Internet/Intranet网络浏览、查询、控制上述几个系统的综合信息、设备运行状态、报警与故障信息，以及系统的优化运行参数。

特点：计算机网络集成和数据库集成在建筑领域的应用，为管理者提供一体化的综合管理平台。

关键：解决各个子系统之间的互联性和互操作性问题，具体应解决各类子系统之间的接口、协议、系统平台、应用软件和其它相关子系统、建筑环境、施工配合、组织管理及人员配置等各类面向集成的问题。2023/2/564第三章智能化系统集成及其分析信息孤岛现象给管理带来挑战智能建筑系统信息孤岛障碍各应用系统之间的相互协作统一的系统管理和状态监控信息综合共享和决策辅助支持如何解决？2023/2/565第三章智能化系统集成及其分析7、智能建筑系统集成三（四）层面划分

设备集成：亦称产品集成，它是按照用户的要求，配置各种产品以实现具体的应用，其集成方法主要用于各个子系统的组建。

技术集成：对所用产品进行技术上的统筹，合理地进行产品技术的搭配、融合与运用。

功能集成：根据用户现实和发展的应用需求，从功能的角度考察产品与技术，并合理地调配各项功能，充分发挥各自的优势，使整体的智能建筑系统达到功能最优。

信息集成：实现资源共享与信息管理服务

特点：以技术为中心转变为以需求为导向。2023/2/566第三章智能化系统集成及其分析2023/2/567第三章智能化系统集成及其分析8、智能建筑系统集成深度划分

第一层次：子系统纵向集成-目的在于各子系统具体功能的实现。

第二层次：横向集成-主要体现各子系统的联动和优化组合，在确立各子系统重要性的基础上，实现几个关键子系统的协调优化运行、报警联动控制等再生功能。

第三层次：一体化集成-在横向集成的基础上，建立智能集成管理系统（IBMS），即建立一个实现网络集成、功能集成、软件界面集成的人机交互智能集成系统，它是建筑智能化行业趋势与先进的IT信息化技术相融合的产物，它构成智能建筑最高层次的系统集成。

发展现状：比较迫切需要完成的任务是把第一、二层很好地集成为完整的BMS，从而为更高层次的IBMS提供信息。2023/2/568第三章智能化系统集成及其分析以Web为中心的智能化系统的集成

智能化系统功能转变：控制系统——信息管理系统2023/2/569第三章智能化系统集成及其分析目标：信息集成核心思想：系统协同工作2023/2/570第三章智能化系统集成及其分析9、智能建筑系统集成的作用（1）对各机电子系统进行统一的监测、控制和管理。

（2）实现跨子系统的联动，提升建筑物自身的功能，提高对建筑物的管理水平。

（3）提供开放的数据结构，共享信息资源。（4）提高工作效率，降低运行成本。（5）促进节约型社会建设。2023/2/571第三章智能化系统集成及其分析第2节智能化系统集成分析1、核心技术（1）建筑智能化系统集成关键技术：●解决多个复杂系统以及多种控制协议之间的互联性和互操作问题；●解决用户的二次开发问题。

目标：高开放性和广泛接入性。

核心：达到系统开放所采用的各种数据交换技术和接口实现技术的有效应用。2023/2/572第三章智能化系统集成及其分析第2节智能化系统集成分析1、核心技术（2）建筑智能化系统集成核心技术：●DDE（DynamicDataExchange，动态数据交换）●ODBC（OpenDatabaseConnectivity，开放数据库互联）●OPC（OLEforProcessControl）标准●Modbus协议●LonWorks现场总线●BACnet标准●API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序接口)●XML（eXtensibleMarkupLanguage，可扩展标记语言）●HTML（HyperTextMarkupLanguage，超文本标记语言）●SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol,简单网络管理协议)2023/2/573第三章智能化系统集成及其分析第2节智能化系统集成分析1、核心技术（2）建筑智能化系统集成核心技术：2023/2/574第三章智能化系统集成及其分析●DDE（DynamicDataExchange，动态数据交换）

使用DDE通讯需要两个Windows应用程序，其中一个作为服务器处理信息，另外一个作为客户机从服务器获得信息。客户机应用程序向当前所激活的服务器应用程序发送一条消息请求信息，服务器应用程序根据该信息作出应答，从而实现两个程序之间的数据交换。2023/2/575第三章智能化系统集成及其分析2023/2/576第三章智能化系统集成及其分析●ODBC（OpenDatabaseConnectivity，开放数据库互联）微软公司为其视窗操作系统推出的一套访问各种数据库的统一接口技术。ODBC类似一种软件驱动程序，提供了应用软件与数据库之间的访问标准。

以SQL（StructuredQueryLanguage，结构化查询语言）为基础的ODBC技术，为不同的数据库系统互访提供了一种机制。ODBC提供了最大限度的相互可操作性；一个应用程序可以通过一组通用的代码访问不同的数据库管理系统；一个软件开发者开发的客户/服务器应用程序不会被约束于某个特定的数据库之上，即数据库可以更换为不同厂家的产品而应用程序不用任何修改。

应用程序要访问一个数据库，首先必须用ODBC管理器注册一个数据源。管理器根据数据源提供的数据库位置、数据库类型及ODBC驱动程序等信息，建立起ODBC与具体数据库的联系。这样，只要应用程序将数据源的名称提供给ODBC，ODBC就能建立起与相应数据库的连接。

ODBC使应用程序不会受制于某种专用的数据库语言，应用程序可以以自己的格式接收和发送数据，并在应用程序中直接嵌入标准SQL语句的源代码访问数据库中的数据。

2023/2/577第三章智能化系统集成及其分析●OPC（OLEforProcessControl）标准

OPC是ObjectLinkingandEmbedding（OLE）forProcessControl的缩写，它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。由一些世界上占领先地位的自动化系统和硬件、软件公司与微软（Microsoft）紧密合作而建立的，OPC基金会负责OPC规范的制定和发布。OPC提出了一套统一的标准，采用C/S模式，针对硬件设备的驱动程序由硬件厂商或专门的公司完成，提供具有统一OPC接口的SERVER程序，软件厂商按照OPC标准访问SERVER程序，即可实现与硬件设备的通信。

OPC的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去，为了存取现场设备的数据信息，每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多，且产品的不断升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要，系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下，OPC标准应运而生。OPC标准以微软公司的OLE技术为基础，它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM接口完成的，在OPC技术中使用的是OLE2技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。

2023/2/578第三章智能化系统集成及其分析●OPC（OLEforProcessControl）标准

COM是ComponentObjectModel的缩写，是所有OLE机制的基础。COM是一种为了实现与编程语言无关的对象而制定的标准，该标准将Windows下的对象定义为独立单元，可不受程序限制地访问这些单元。这种标准可以使两个应用程序通过对象化接口通讯，而不需要知道对方是如何创建的。例如，用户可以使用C++语言创建一个Windows对象，它支持一个接口，通过该接口，用户可以访问该对象提供的各种功能，用户可以使用VisualBasic，C，Pascal，Smalltalk或其它语言编写对象访问程序。在WindowsNT4.0操作系统下，COM规范扩展到可访问本机以外的其它对象，一个应用程序所使用的对象可分布在网络上，COM的这个扩展被称为DCOM（DistributedCOM）。通过DCOM技术和OPC标准，完全可以创建一个开放的、可互操作的控制系统软件。OPC采用客户/服务器模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家，以OPC服务器的形式提供给用户，解决了软、硬件厂商的矛盾，完成了系统的集成，提高了系统的开放性和可互操作性。

OPC现已成为工业界系统互联的缺省方案，为工业监控编程带来了便利，用户不用为通讯协议的难题而苦恼。任何一家自动化软件解决方案的提供者，如果它不能全方位地支持OPC，则必将被历史所淘汰。2023/2/579第三章智能化系统集成及其分析●API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序接口)DLL文件即动态链接库文件，是一种可执行文件，它允许程序共享执行特殊任务所必需的代码和其他资源。Windows提供的DLL文件中包含了允许基于Windows的程序在Windows环境下操作的许多函数和资源。

DLL多数情况下是带有DLL扩展名的文件，但也可能是EXE或其他扩展名。它们向运行于Windows操作系统下的程序提供代码、数据或函数。程序可根据DLL文件中的指令打开、启用、查询、禁用和关闭驱动程序。

DLL的全称是DynamicLinkLibrary,中文叫做“动态链接文件”。在Windows操作系统中,DLL对于程序执行是非常重要的,因为程序在执行的时候,必须链接到DLL文件,才能够正确地运行。而有些DLL文件可以被许多程序共用。因此,程序设计人员可以利用DLL文件,使程序不至于太过巨大。但是当安装的程序越来越多,DLL文件也就会越来越多,如果当你删除程序的时候,没有用的DLL文件没有被删除的话,久而久之就造成系统的负担了。2023/2/580第三章智能化系统集成及其分析●API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序接口)2023/2/581第三章智能化系统集成及其分析●XML（eXtensibleMarkupLanguage，可扩展标记语言）一种简单的数据存储语言，使用一系列简单的标记描述数据，而这些标记可以用方便的方式建立，虽然XML占用的空间比二进制数据要占用更多的空间，但XML极其简单易于掌握和使用。

XML与Access,Oracle和SQLServer等数据库不同，数据库提供了更强有力的数据存储和分析能力，例如：数据索引、排序、查找、相关一致性等，XML仅仅是展示数据。

XML不象HTML，HTML仅仅提供了在页面上显示信息的通用方法(没有上下文相关和动态功能)，XML则对数据赋予上下文相关功能，它继承了SGML的大部分功能，却使用了不太复杂的技术。2023/2/582第三章智能化系统集成及其分析●HTML（HyperTextMarkupLanguage，超文本标记语言）目前网络上应用最为广泛的语言，也是构成网页文档的主要语言。HTML文本是由HTML命令组成的描述性文本，HTML命令可以说明文字、图形、动画、声音、表格、链接等。HTML的结构包括头部（Head）、主体（Body）两大部分，其中头部描述浏览器所需的信息，而主体则包含所要说明的具体内容。设计HTML语言的目的是为了能把存放在一台电脑中的文本或图形与另一台电脑中的文本或图形方便地联系在一起，形成有机的整体，人们不用考虑具体信息是在当前电脑上还是在网络的其它电脑上。我们只需使用鼠标在某一文档中点取一个图标，Internet就会马上转到与此图标相关的内容上去，而这些信息可能存放在网络的另一台电脑中。

2023/2/583第三章智能化系统集成及其分析●SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol,简单网络管理协议)SNMP的前身是简单网关监控协议(SGMP)，用来对通信线路进行管理。随后，人们对SGMP进行了很大的修改，特别是加入了符合Internet定义的SMI和MIB：体系结构，改进后的协议就是著名的SNMP。SNMP的目标是管理互联网Internet上众多厂家生产的软硬件平台，因此SNMP受Internet标准网络管理框架的影响也很大。

SNMP的体系结构是围绕着以下四个概念和目标进行设计的：保持管理代理(agent)的软件成本尽可能低；最大限度地保持远程管理的功能，以便充分利用Internet的网络资源；体系结构必须有扩充的余地；保持SNMP的独立性，不依赖于具体的计算机、网关和网络传输协议。在最近的改进中，又加入了保证SNMP体系本身安全性的目标。另外，SNMP中提供了四类管理操作：get操作用来提取特定的网络管理信息；get-next操作通过遍历活动来提供强大的管理信息提取能力；set操作用来对管理信息进行控制(修改、设置)；trap操作用来报告重要的事件。2023/2/584第三章智能化系统集成及其分析第2节智能化系统集成分析1、核心技术（2）建筑智能化系统集成开发关键技术：实现建筑智能化系统集成的关键在于软件，要从整体上明确系统的软件结构，在软件工程和思想的指导下开发集成化系统的应用软件，使之成为沟通整个系统的关键环节。在集成化系统的应用软件中，关键是各种开放性接口协议的开发与实现，涉及的主要技术为：●实时处理技术——BMS集成的是实时的过程数据，而非静态数据，实现实时信息处理依靠的是程序对硬件设备接口（如串口）的实时监听及实时响应，需要通过开启一个或若干个工作线程来实现。2023/2/585第三章智能化系统集成及其分析1、核心技术（2）建筑智能化系统集成开发关键技术：●并行处理技术——BMS中多个子系统是并行运行的关系，各子系统与中央监控平台之间的接口处理程序也是并行的关系，即多进程并行，需要处理好多进程的协同工作问题、竞争问题。●数据库技术——BMS的数据库一般分为实时数据库与非实时数据库，从系统集成的数据对象来看，对实时数据库的管理成为数据库管理的主要任务，包括数据库的前期设计及系统运行时对数据库的初始化、读、写等访问操作。2023/2/586第三章智能化系统集成及其分析第2节智能化系统集成分析2、典型系统简介国内外著名的楼宇自动化管理系统品牌有：Honeywell的EBI系统，Siemens的APOGEE系统，Johnson的METERSYS系统，Schneider的AdoverContinuumTM系统，清华同方的ezIBS系统，加拿大Delta系统等。（1）霍尼韦尔（Honeywell）公司EBI系统提供的数据接口方式有ODBC、NETAPI、标准SQL接口、并且支持BACNet、OPC、LonWorks、AdvancedDDE、Modbus等工业标准协议。此外，还可集成各种网络设备数据，包括Exel5000系统控制器、Honeywell工控器、多种其他第三方厂商提供的具有标准接口的系统设备。2023/2/587第三章智能化系统集成及其分析（2）西门子（Siemens）Apogee系统以Windows2000/NT计算机工作站为监控平台，可连接多达4条楼宇级网络（BLN）。每条楼宇级网络科连接最多100个DDC控制器，而每个DDC又可通过楼层级网络（FLN）连接多达96个扩展点模块或终端设备控制器。楼宇级网络和楼层级网络都符合RS-485标准，最大通信距离可达1200m，从而使Apogee系统可以合理地分布于各监控现场，实现对机电设备集中监控和管理。2023/2/588第三章智能化系统集成及其分析（3）奥莱斯（ALC）WebCTRL系统●采用Java、XML、JSP、JDBC、HTTP、SSL、XML/SOAP等WebBasedControl技术。●采用BACnet协议

2023/2/589第三章智能化系统集成及其分析第2节智能化系统集成分析3、IBMS系统（1）IBMS系统架构2023/2/590第三章智能化系统集成及其分析第2节智能化系统集成分析3、IBMS系统（1）IBMS系统架构●在BMS和IMSS集成系统中，各自的数据库为多个应用子系统服务；●在IBMS集成系统中，可以直接调用BMS和IMSS的数据库以集中管理监控；●BMS工作站与IMSS工作站组成数据共享的服务，但该共享受安全级别限制。2023/2/591第三章智能化系统集成及其分析3、IBMS系统（2）IBMS系统集成步骤●完成楼宇自控各子系统间的集成；●建立信息服务平台；●实现智能建筑集成管理综合平台。2023/2/592第三章智能化系统集成及其分析第3节系统集成工程方法与模式1、现有集成方式（1）异构系统特征●硬件平台的异构：从大、中、小型计算机到工作站、个人计算机、工控机，从现场总线、工业控制网、局域网到广域网。●操作系统的异构：有DOS、Windows3.1、Windows9.x、WindowsNT、UNIX、OS/2、Linux等。●数据库管理系统的异构：有文件结构、Access、dBase、FoxPro、Oracle、Sybase、DB2、In