楼宇自动化系统集成课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,潍医附院 放疗科,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/11/19,1,1.2,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,2023/10/911.2 智能建筑的含义和分类第一章 智能,2024/11/19,2,第一章 智能建筑及其概述,2023/10/92第一章 智能建筑及其概述,2024/11/19,3,1.2,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,2023/10/931.2 智能建筑的含义和分类第一章 智能,2024/11/19,4,1.2,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,2023/10/941.2 智能建筑的含义和分类第一章 智能,2024/11/19,5,1.1,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,2023/10/951.1 智能建筑及其概述第一章 智能建筑,2024/11/19,6,1.1,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,）（,information technology system infrastructure),（,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,2023/10/961.1 智能建筑及其概述第一章 智能建筑,2024/11/19,7,1.1,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,）（,information technology system infrastructure),（,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,2023/10/971.1 智能建筑及其概述第一章 智能建筑,2024/11/19,8,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。,2023/10/98第一章 智能建筑及其概述 综合布线系统,2024/11/19,9,第一章 智能建筑及其概述,2023/10/99第一章 智能建筑及其概述,2024/11/19,10,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,2023/10/910第一章 智能建筑及其概述 计算机网,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,2024/11/19,11,第一章 智能建筑及其概述,4,、智能小区系统组成,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,2024/11/19,12,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。,2023/10/912第一章 智能建筑及其概述一、居住小区智,2024/11/19,13,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,2023/10/913第一章 智能建筑及其概述,2024/11/19,14,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,2023/10/914第一章 智能建筑及其概述三、智能化系统,2024/11/19,15,第一章 智能建筑及其概述,多重纵深防护,小区,2023/10/915第一章 智能建筑及其概述多重纵深防护小,2024/11/19,16,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,2023/10/916第一章 智能建筑及其概述入侵防护：主要,2024/11/19,17,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,S485,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,2023/10/917第一章 智能建筑及其概述电力建筑系统采,2024/11/19,18,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、,220 kV,（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,2023/10/918第一章 智能建筑及其概述视频监控系统,2024/11/19,19,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,2023/10/919第一章 智能建筑及其概述视频监控系统,2024/11/19,20,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,2023/10/920第一章 智能建筑及其概述发电厂电气控制,2024/11/19,21,第一章 智能建筑及其概述,系统主干采用,CP/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,2023/10/921第一章 智能建筑及其概述系统主干采用,2024/11/19,22,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,2023/10/922第一章 智能建筑及其概述 项目,2024/11/19,23,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,）（,INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATION SYSTEM),（,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。,2023/10/923第一章 绪论1.1 智能建筑及其概述,2024/11/19,24,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,）（,INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATION SYSTEM),（,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。,2023/10/924第一章 绪论1.1 智能建筑及其概述,2024/11/19,25,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,）（,INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATION SYSTEM),（,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。,2023/10/925第一章 绪论1.1 智能建筑及其概述,2024/11/19,26,第一章 绪论,2,）,信息化应用系统,（,ITAS,）（,INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATION SYSTEM),（,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。,2023/10/926第一章 绪论2）信息化应用系统（IT,2024/11/19,27,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,2023/10/927第一章 智能建筑及其概述多媒体会议系统,2024/11/19,28,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,2023/10/928第二章 楼宇智能化系统技术第1节 计,2024/11/19,29,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,2023/10/929第二章 楼宇智能化系统技术 传感A/D,2024/11/19,30,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,）,2023/10/930第二章 楼宇智能化系统技术第2节 集散,2024/11/19,31,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。,2023/10/931第二章 楼宇智能化系统技术集中控制特点,2024/11/19,32,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。,2023/10/932第二章 楼宇智能化系统技术2、集散控制,2024/11/19,33,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/IP,9.6 76.8Kbps RS-485,2023/10/933第二章 楼宇智能化系统技术图3 集散,2024/11/19,34,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。,2023/10/934第二章 楼宇智能化系统技术集散控制的基,2024/11/19,35,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。,2023/10/935第二章 楼宇智能化系统技术3、集散控制,2024/11/19,36,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。,2023/10/936第二章 楼宇智能化系统技术 a、以,2024/11/19,37,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,（,Computer Integrated Manufacture System,）,CIPS,（,Computer Integrated Process System,）,CIMS/CIPS21,世纪占主导地位的新型生产方式,智能建筑：,IBMS,（,Integrated Building Management System),*,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。,2023/10/937第二章 楼宇智能化系统技术 a、前,2024/11/19,38,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。,2023/10/938第二章 楼宇智能化系统技术第3节 现场,2024/11/19,39,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：,2023/10/939第二章 楼宇智能化系统技术 3、现,2024/11/19,40,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,。,2023/10/940第二章 楼宇智能化系统技术流量变送器,2024/11/19,41,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。,2023/10/941第二章 楼宇智能化系统技术4、现场总线,2024/11/19,42,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,。,2023/10/942第二章 楼宇智能化系统技术5、系统组成,2024/11/19,43,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。,2023/10/943第二章 楼宇智能化系统技术6、现场总线,2024/11/19,44,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。,2023/10/944第二章 楼宇智能化系统技术6、现场总线,2024/11/19,45,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,2023/10/945第二章 楼宇智能化系统技术7、现场总线,2024/11/19,46,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,（,LON Input Output Network,）。,2023/10/946第二章 楼宇智能化系统技术特点：分站（,2024/11/19,47,第二章 楼宇智能化系统技术,DCS,与,FCS,的比较,2023/10/947第二章 楼宇智能化系统技术DCS与FC,2024/11/19,48,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。,2023/10/948第二章 楼宇智能化系统技术智能建筑信息,2024/11/19,49,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。,2023/10/949第二章 楼宇智能化系统技术第4节 建筑,2024/11/19,50,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。,2023/10/950第二章 楼宇智能化系统技术OSI模型的,2024/11/19,51,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,2023/10/951第二章 楼宇智能化系统技术BACnet,2024/11/19,52,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,PAD,IP,路由器,接收,PAD,BACnet,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,2-18,2023/10/952第二章 楼宇智能化系统技术（2）BAC,2024/11/19,53,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（,224.0.0.0239.225.225,），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,2-19,2023/10/953第二章 楼宇智能化系统技术b、BACn,2024/11/19,54,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。,2023/10/954第二章 楼宇智能化系统技术（3）BAC,2024/11/19,55,第二章 楼宇智能化系统技术,2,、,LONWORKS,（,Local Operating Network,，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、等，都达不到上述要求，而,LONWORKS,技术完全满足。,2023/10/955第二章 楼宇智能化系统技术2、LONW,2024/11/19,56,第二章 楼宇智能化系统技术,（）,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，内含个的超大规模,Neuron,芯片以及固化的,LonTalk,通信协议。,b.,利用其（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,LON,WORKS,网络内，从而增强其功能。,2023/10/956第二章 楼宇智能化系统技术（） LO,2024/11/19,57,第二章 楼宇智能化系统技术,（）,LONWORKS,网络特性,网具有完整的层网络协议，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,（,Local Area Network,）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。,2023/10/957第二章 楼宇智能化系统技术（） LO,2024/11/19,58,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,”,（,System Integration,）,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,2023/10/958第三章 智能化系统集成及其分析第1,2024/11/19,59,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。,2023/10/959第三章 智能化系统集成及其分析2、,2024/11/19,60,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/T 50341-2000),：,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,Intelligent Integration System,）,-,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。,2023/10/960第三章 智能化系统集成及其分析2、,2024/11/19,61,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。,2023/10/961第三章 智能化系统集成及其分析3、,2024/11/19,62,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,（,Building Management System,）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。,2023/10/962第三章 智能化系统集成及其分析5、,2024/11/19,63,第三章,智能化系统集成及其分析,6,、智能集成管理系统（,IBMS,，,Intelligent Building Management System,）,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。,2023/10/963第三章 智能化系统集成及其分析6、,2024/11/19,64,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？,2023/10/964第三章 智能化系统集成及其分析信息,2024/11/19,65,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。,2023/10/965第三章 智能化系统集成及其分析7、,2024/11/19,66,第三章,智能化系统集成及其分析,2023/10/966第三章 智能化系统集成及其分析,2024/11/19,67,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。,2023/10/967第三章 智能化系统集成及其分析8、,2024/11/19,68,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,2023/10/968第三章 智能化系统集成及其分析以W,2024/11/19,69,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,2023/10/969第三章 智能化系统集成及其分析目标,2024/11/19,70,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。,2023/10/970第三章 智能化系统集成及其分析9、,2024/11/19,71,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。,2023/10/971第三章 智能化系统集成及其分析第2,2024/11/19,72,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,（,Dynamic Data Exchange,，动态数据交换）,ODBC,（,Open Database Connectivity,，开放数据库互联）,OPC,（,OLE for Process Control,）标准,Modbus,协议,LonWorks,现场总线,BACnet,标准,API(Application Programming Interface,，应用程序接口,), XML,（,eXtensible Markup Language,，可扩展标记语言 ）,HTML,（,HyperText Markup Language,，超文本标记语言 ）,SNMP(Simple Network Management Protocol ,简单网络管理协议,),2023/10/972第三章 智能化系统集成及其分析第2,2024/11/19,73,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,：,2023/10/973第三章 智能化系统集成及其分析第2,2024/11/19,74,第三章,智能化系统集成及其分析, DDE,（,Dynamic Data Exchange,，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。,2023/10/974第三章 智能化系统集成及其分析,2024/11/19,75,第