智能建筑概論第4章-智能化集成系統(tǒng)課件

1、第4章 智能化集成系統(tǒng)主要內容4.1 概述4.2 智能化集成系統(tǒng)設計4.3 現(xiàn)場總線4.4 常用接口技術4.5 智能化系統(tǒng)集成實例思考題4.1 概述 IBMS的演進過程4.1 概述智能化系統(tǒng)集成層次框圖一體化集成橫向集成縱向集成建筑智能化系統(tǒng)是在BMS的基礎上集成了ITIS、ITAS與PSS形成的。4.1 概述典型的消防設備聯(lián)動控制示例 BMS與PSS的互聯(lián)偏重硬件設施，通過IBMS可以實現(xiàn)消防系統(tǒng)同與空調系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及電梯系統(tǒng)的聯(lián)動控制。4.1 概述 IBMS實現(xiàn)考勤功能人事管理與門禁管理系統(tǒng)的共享及聯(lián)動人事管理模塊與考勤管理模塊的共享及聯(lián)動考勤管理軟件模塊與財務管理軟件模塊的

2、聯(lián)動出差管理軟件模塊與考勤管理軟件及財務管理軟件的聯(lián)動考勤管理軟件與電梯/空調/照明/門禁系統(tǒng)之間的聯(lián)動等功能。 ITAS、ITIS與BMS的互聯(lián)偏重軟件方面4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟 系統(tǒng)的開放性是指通信協(xié)議公開，不同廠商的各種設備之間可以進行物理互聯(lián)并實現(xiàn)信息交換。開放性所涉及的關鍵問題在于系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)交換技術和接口實現(xiàn)技術，常用的數(shù)據(jù)交換和接口技術包括圖4-5所示的BACnet、Modbus、LonWork、DeviceNet、SOAP、API、OPC、ODBC、XML和HTML等。4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計

3、步驟智能化集成系統(tǒng)的構建應符合以下要求：應包括智能化系統(tǒng)信息共享平臺建設和信息化應用功能實施。宜由集成系統(tǒng)網絡、集成系統(tǒng)平臺應用程序、集成互為關聯(lián)的各系統(tǒng)通信接口等組成。由通用基本管理模塊和專業(yè)業(yè)務運營管理模塊配接構成。應包括安全權限管理、信息集成集中監(jiān)視、報警及處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和儲存、文件報表生成和管理等，包括監(jiān)測和控制、管理及數(shù)據(jù)分析等。應具有建筑主體業(yè)務專業(yè)需求功能和符合標準化運營管理應用功能。應符合建筑物智能信息集成方式、業(yè)務功能和運營管理模式等需求。4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟名稱說明菜單欄 (Menu)顯示菜單欄和已登錄用戶

4、的姓名，可使用菜單欄中的Logout或Exit按鈕注銷或退出系統(tǒng)顯示區(qū) (Display)顯示用戶所選的數(shù)據(jù)或信息。如果某設備在導航區(qū)中被選擇，設備名在顯示區(qū)的頂部顯示。導航區(qū) (Navigation)顯示能反映系統(tǒng)結構的導航樹。導航樹在配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫時自動生成。用戶可生成一個或多個用戶導航樹。狀態(tài)欄 (Status)顯示當前用戶的活動以及所登錄服務器的時間/時區(qū)的信息。狀態(tài)欄的圖標指示系統(tǒng)狀態(tài)。4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟 智能化集成系統(tǒng)通過特定的技術手段，將不同功能的建筑智能化系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的信息平臺實現(xiàn)集成，以形成具有資源共享及優(yōu)化管理等綜合功能的系統(tǒng)。采用協(xié)議轉換方式：

5、用戶可選用不同的產品，利用開發(fā)工具和方法進行二次開發(fā)。但該方式禁絕了集成系統(tǒng)中網絡匹配問題。采用開放式標準協(xié)議：常用的開放式標準協(xié)議有Ethernet協(xié)議、BACnet標準與LonWorks技術。采用OPC技術：OPC重點解決應用軟件與過程控制設備之間的數(shù)據(jù)讀取和寫入的標準化。采用OPC技術將是智能化集成系統(tǒng)設計的主要方式。 Web技術為解決這一信息資源共享及數(shù)據(jù)的異地讀寫提供了一個有效的解決方案。實現(xiàn)Web技術開發(fā)的方式主要有兩種：Client/Server模式和Browser/Server模式。4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟 要實現(xiàn)智能建筑各智能化系統(tǒng)的系統(tǒng)集成與信息集成，必

6、須將各專用網絡、現(xiàn)場總線網絡、互聯(lián)網、電信網、廣播電視網有機連接在一起，實現(xiàn)互聯(lián)互通、資源共享，為用戶提供語音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務。這就涉及了電信網、廣播電視網、計算機網絡（即互聯(lián)網）的“三網融合”問題。 智能建筑的三網融合，表現(xiàn)為三網在技術上趨向一致，網絡層上可以實現(xiàn)互聯(lián)互通、業(yè)務層上相互滲透和交叉、應用層上趨向統(tǒng)一。4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟 下一代網絡NGN又稱為次世代網絡。NGN是從傳統(tǒng)的以電路交換為主的PSTN網絡，逐漸邁向以分組交換為主的網絡。4.2 智能化集成系統(tǒng)設計設計需求與設計步驟 要實現(xiàn)智能建筑各智能化系統(tǒng)的系統(tǒng)集成與信息集成，必須將各專用網絡、現(xiàn)場

7、總線網絡、互聯(lián)網、電信網、廣播電視網有機連接在一起，實現(xiàn)互聯(lián)互通、資源共享，為用戶提供語音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務。這就涉及了電信網、廣播電視網、計算機網絡（即互聯(lián)網）的“三網融合”問題。 智能建筑的三網融合，表現(xiàn)為三網在技術上趨向一致，網絡層上可以實現(xiàn)互聯(lián)互通、業(yè)務層上相互滲透和交叉、應用層上趨向統(tǒng)一。4.3 現(xiàn)場總線BACnet BACnet主要用于采暖、通風、空調和制冷控制設備（簡稱HVAC&R）的監(jiān)控計算機設備之中，也可用于其他樓宇自動控制系統(tǒng)的計算機設備之中。BACnet協(xié)議參照國際標準化組織（ISO）制定的開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM）的體系結構，同時根據(jù)樓宇自控系統(tǒng)的具體

8、特點進行了簡化。4.3 現(xiàn)場總線 BACnet標準定義了自己的應用層和簡單的網絡層，對于其數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，提供了以下5種選擇方案。4.3 現(xiàn)場總線 BACnet協(xié)議有如下技術特點：1）獨立于任何制造商，也不需要專門芯片，并得到眾多制造商的支持；2）產品有良好的互操作性，有利于系統(tǒng)的擴展和集成；3）有利于廠商提高產品的技術和質量，降低產品的成本和價格；4）系統(tǒng)可以由不同廠商的產品組成，有利于市場競爭；5）BACnet產品有眾多的供應商提供服務和維護，有利于運行費用的降低；6）用戶可以從多廠商中實現(xiàn)競標，避免專用協(xié)議的設備與系統(tǒng)壟斷，盡量減少工程投資費用。4.3 現(xiàn)場總線Modbus協(xié)議 Mo

9、dbus已經成為國家標準GB/T19582-2008基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網絡規(guī)范。Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言。 使用實現(xiàn)Modbus有下列情況：1）以太網上的TCP/IP。2）各種媒體上的異步串行傳輸。3）Modbus PLUS。4.3 現(xiàn)場總線Modbus協(xié)議 Modbus具有以下幾個特點：1）標準、開放，用戶可以免費、放心地使用Modbus協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。2）Modbus可以支持多種電氣接口，如RS232、RS485等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。3）Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易

10、，廠商開發(fā)簡單。 GB/T19582-2008在描述Modbus應用協(xié)議的基礎上，提供了Modbus應用協(xié)議在串行鏈路和TCP/IP上的實現(xiàn)指南4.3 現(xiàn)場總線Modbus協(xié)議 Modbus串行鏈路協(xié)議是一個主-從協(xié)議。該協(xié)議位于OSI模型的第二層。一個主從類型的系統(tǒng)有一個向某個“子”節(jié)點發(fā)出顯式命令并處理響應的節(jié)點（主節(jié)點）。典型的子節(jié)點在沒有收到主節(jié)點的請求時并不主動發(fā)送數(shù)據(jù)，也不與其他子節(jié)點通信。 Modbus有兩種串行傳輸模式：RTU模式和ASCII模式。4.3 現(xiàn)場總線Modbus協(xié)議在TCP/IP上的實現(xiàn) TCP/IP網絡和串行鏈路子網之間可通過網橋、路由器或網關互連，同時串行鏈路

11、子網允許將Modbus串行鏈路客戶機和服務器終端設備連接起來。4.3 現(xiàn)場總線4.3 現(xiàn)場總線LonWorks協(xié)議 開放式解決方案 核心是LonWorks協(xié)議4.3 現(xiàn)場總線4.3 現(xiàn)場總線LonWorks協(xié)議 常用信道類型的特點4.3 現(xiàn)場總線4.3 現(xiàn)場總線LonWorks協(xié)議 LonWorks系統(tǒng)的目標是方便和有成本效應地建立開放控制系統(tǒng)。為要獲得快速、經濟和標準化的部署，可使用神經元芯片。 系統(tǒng)設計分兩步：1）選擇LonWorks設備，該設備必須包含必要的I/O點或能連接到I/O點；2）確定合適的信道類型和數(shù)量，再選擇路由器來連接它們。4.4 常用接口技術OPC 常用信道類型的特點復雜

12、數(shù)據(jù)規(guī)范OPC技術的實現(xiàn)由兩部分組成OPC服務器和OPC用戶應用部分。OPC解決了設備驅動程序開發(fā)中的異構問題；OPC解決了現(xiàn)場總線系統(tǒng)中異構網；OPC可作為訪問專有數(shù)據(jù)庫的中間件段之間數(shù)據(jù)交換的問題；OPC便于集成不同的數(shù)據(jù)，為控制系統(tǒng)向管理系統(tǒng)升級提供了方便；OPC使控制軟件能夠與硬件分別設計、生產和發(fā)展，并有利于獨立的第三方軟件供應商的產生與發(fā)展。4.4 常用接口技術DDEDDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換 同一臺計算機或不同計算機上運行的程序提供動態(tài)數(shù)據(jù)交換。OPC解決了設備驅動程序開發(fā)中的異構問題；OPC解決了現(xiàn)場總線系統(tǒng)中異構網；OPC可作為訪問專有數(shù)據(jù)庫的中間件段之間數(shù)據(jù)交換的問題；OPC便于集

13、成不同的數(shù)據(jù)，為控制系統(tǒng)向管理系統(tǒng)升級提供了方便；OPC使控制軟件能夠與硬件分別設計、生產和發(fā)展，并有利于獨立的第三方軟件供應商的產生與發(fā)展。4.4 常用接口技術DDE 建立DDE會話后，用戶應用程序和服務器應用程序可通過3種鏈接方式進行數(shù)據(jù)交換。冷鏈接；溫鏈接；熱鏈接。 與DDE相比，OPC最主要的優(yōu)勢體現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸速率上。由于OPC服務器每秒能管理成百上千個事務，而且與DDE不同的是它的每個事務能包含多個數(shù)據(jù)項，因此采用OPC傳輸數(shù)據(jù)要比DDE快得多。4.4 常用接口技術ODBC ODBC開放式數(shù)據(jù)庫互連。ODBC具有以下特點：1）使用戶程序有很高的互操作性，相同的目標代碼適用于不同的DBMS。2）由于ODBC的開放性，它為程序集成提供了便利，為用戶機/服務器結構提供了技術支持。3）由于應用與底層網絡環(huán)境和DBMS分開，簡化了開發(fā)維護上的困難。4.4 常用接口