现代智能建筑自动化系统是计算机、通信和自动控制技术有机结合的整体。一个智能建筑系统往往包含成千上万个现场传感器、执行器,这些传感器、执行器通过智能控制节点实施现场监控。
智能控制节点的组网方式一般有两种:
1是单层结构方式(一级网),即智能控制节点直接组成对等层点到点(peer-to-peer)通信的分布式控制网络。网络中的所有节点(包括实施监控的PC)在网络中都处于同等的地位。LonWorks是这种单层结构控制网络的典型代表。
2是分层结构方式(两级或三级网络),即智能控制节点经由网络控制单元,或区域控制计算机组成控制网络,然后与PC局域网(信息管理网或企业网络)相连。
分层结构方式源于计算机技术发展的历史:传统的主机—小型机—微机三级网络结构在企业网络中几乎到处可见。如今客户机/服务器的局域网以及加上路由器/网桥组成的局域或广域网正在取代传统的分层结构网络。通信和计算机网络技术的发展使控制网络显得相对落后,但采用一级网络结构的分布式控制系统在楼宇和工业领域已经使用,并正在成为控制网络发展的潮流。
1.楼宇对控制系统的要求
楼宇对控制系统的要求包括从系统规模、系统可*性、灵活性、系统性能、系统集成、安装维护、诊断等各个方面对系统提出的要求。
1系统可靠性
系统可靠性要求包括可靠传送信息,控制回路的可靠连接,容错能力及故障隔离和恢复。为了能可靠地传输信息,系统结构和网络协议需能提供多种服务,包括无确认信息服务,确认服务和发送授权。无确认服务在某些情况下,例如需要将更新信息同时送到大量的节点,或者对于无法返回确认信息的设备是必须的。因为等待确认会造成网络不可容忍的延迟或发送——等待循环。对于单个节点或一组节点发送信息时,单个节点或成组节点的确认可增加系统的可靠性,发送授权对于要求安全保密的应用场合无疑是很有价值的。
容错可以通过冗余收发器、连线甚至冗余网络来实现。将控制网络连成环路,可在电缆因故障断开时网络仍然正常工作,当然这样会在收发器设计和系统结构设计时增加复杂性。
2系统规模及子系统连接
楼宇自动化系统一般包括:暖通、空调、照明、给排水、供配电、电梯,以及保安门禁、火灾报警等监测控制。系统规模因大厦规模及其功能要求而异。可能从几百到几千个监测控制点(传感器、执行器)。使用的控制节点可能从几十个到几百个(甚至上千个)。系统规模反映到对控制网络的要求是网络编址空间,即每一个节点在控制网络中都分别可寻址,各个子系统反映到网络上是采用子网的编址方式。
单层结构(一级网络)支持整个系统的编址要求,通过网络级路由器,可在逻辑上分段。路由器对于节点应用是透明的,而且不妨碍网络安装调试诊断程序对整个系统范围的直接访问。
分层结构(二级或三级网络)提供的地址空间较小,当接线改变时,其应用级路由器或网关需要对应用程序作相应的修改,而且这些路由器或网关需要有自己的网络管理工作,因而不同厂商的产品之间不能互操作。
一级网络结构,节点独立可编程及网络管理维护工具,为系统故障的隔离和恢复提供了非常方便的手段。