1、1 中文 5080 字 中文译文： 楼宇智能化技术网络技术现状及发展趋势 摘要： 介绍楼宇自动化系统的概念，分析集散系统 DCS、现场总线技术 FCS、工业以太网等计算机网络技术在楼宇自动化系统中的应用、研究现状及优缺点。讨论几种现场总线在楼宇自动化系统中的应用现状，分析存在的问题。展望楼宇自控系统及其网络应用的研究方向和发展趋势，家居自动化有可能成为楼宇自动化系统集成的一个子系统，节能研究、新能源开发利用、无线网络等技术在智能楼宇领域的应用也将成为楼宇自动化系统的重要研究方向。 随着经济的发展，人们对生活环境的安全、高 效、舒适提出了要求，应运而生的楼宇智能化技术目前在我国各类建筑中得到了广
2、泛应用，它是集建筑技术、计算机技术、自动化技术、通信技术以及系统集成技术为一体的一个新兴但发展又十分迅猛的技术领域。网络技术发展更是突飞猛进，计算机网络技术已广泛应用于工业、商业、金融、科研、教育、农业及日常生活等方面，已经在影响并逐步改变人们的工作生活方式。 1 楼宇智能化技术概况 智能建筑在国际上又称为 3A建筑，它包括以下几个部分： BAS (Building Automation System)为楼宇自动化系统、 CAS(Communication Automation System) 为通信自动化系统、OA S (O f ice Automation System)为办公自动化系统，
3、通过 SCS (Structured cabling System)结构化综合布线系统把上述三个系统有机结合起来。中国国家标准智能建筑设计标准 (GB /T50314-2000) 中智能建筑 (IB) 的定义是：它是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通讯网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，给人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建 筑环境。楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分，它利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备
4、、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物 内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。 2 2 楼宇智能化技术中网络技术的应用及研究 智能建筑系统是将大楼内的若干个既相对独立又相互关联的系统组成具有一定规模的大系统。这其中计算机通信网络是智能建筑系统的神经系统，它把现有 的分离设备、功能、信息组合到一个相互关联的、统一的、协调的系统之中，实现语音、数据、图像的综合传输、交换、处理和应用。楼宇自动化系统 (BA S)是智能大厦的各智能化系统中发展历史最长的子系统，也是最核心的子系统。网络技术在楼宇智能化技术中的应用主要就体现在这一子系统中，因此，下面主要围绕楼宇自动化这一子系统展开探讨
5、。 2.1 集散型控制系统（ DCS）在楼宇自动化系统中的应用 集散型计算机控制系统 (DCCS)又名分布式计算机控制系统，简称集散型控制系统 (DCS)。集散型控制系统的实质是利用计算机技术对生产过 程进行集中监控、操作、管理和分散控制的一种新型的控制技术。采用三级结构模式，即控制（工程师站）、操作（操作站）、现场仪表（仪表站）。 DCS是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、网络通信技术和人机接口技术相互发展和渗透而产生的。在楼宇自动化系统中，典型的产品有西门子公司的 S600A POGEE楼宇自控系统，它是由中央工作站、各种 DDC控制器及各类传感器、执行机构组成，能够完成多种控制及
6、管理功能。传统的 DCS系统存在的问题有：（ 1）其 I/ O 信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在 DCS 工程师站上对现 场仪表 (比如变送器、执行器等 ) 进行远方诊断、维护和组态；（ 2）由于各厂家产品自成一体，系统相对封闭，产品互换性能差，系统扩展难。 2.2 现场总线技术在楼宇自动化系统中的应用及研究 现场总线控制系统 FCS（ Fieldbus Control System）是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的通信系统。现场总线控制系统技术上具有的特点是：（ 1）系统开放性，即通信协议公开，各厂家的设备之间可互联为系统并
7、实现信息交换。（ 2）可互操作性与可互用性，不同厂家类 似产品可实现互换。（ 3）现场设备的智能化与功能自治性，即现场设备本身就能完成自动控制的基本功能，并随时诊断设备的运行状态。（ 4）系统结构高度分散，根本上改变了 DCS集中与分散相结合的集散系统框架，提高了可靠性和对现场环境的适应性。为克服 DCS系统的不足，楼宇自动化系统引入了现场总线技术，目前，常用在楼宇自动化系统中常用的现场总线有 LonWorks现场总线、3 EIB现场总线等。针对楼宇自动化系统的特点推出的楼宇自动控制网络通信协议 BACent的应用也十分流行。 2.2.1 LonWorks 现场总线 LonWorks现场总线是
8、目前楼宇自动化系统中应用较多的现场总线技术。它是美国Wchelom公司于 1991年推出的 EON (Local OperrationgNetworks)技术，又称 Lonworks技术。LonTalk网络协议和神经元芯片是 LonWorks 的核心技术。目前，多种楼宇自动化控制系统都支持 LonWorks技术，如霍尼伟尔公司的 EBI系统、西门子公司的 APOGEE系统、江森公司的METASYS系统等。 LonWorks技术的缺点是其所需要神经元芯片的工作温度范围较窄、操作复杂、价格昂贵。 2.2.2 EIB 现场总线 EIB是欧洲安装总线 (European Installation Bu
9、s)的缩写。它在 1990年被提出，经过十多年的发展，成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准，在欧洲得到了进 300家厂商的支持。它主要通过电力电缆传输信号，避免了重复布线带来的诸多麻烦，如 ABB i-bus EIB系统。在国内智能楼宇中 EIB技术也得到广泛应用。 2.2.3 其他现场总线 CAN（ Controller Area Network）即控制器局域网络，主要用于过程检测及控制。 80年代初由德国 BOSCH公司提出的一种串行通信 协议。现已成为国际标准，在工业过程中得到了广泛应用。在楼宇自动化化系统中也得到应用，如 S2000楼宇自控系统。 CAN总线的特点是：开发费用低，技术相对其他现场总线简单，但总线上挂的接点过少，满足不了楼宇系统的要求。 Profibus现场总线，它是唯一全集成过程和工厂自动化的现场总线解决方案，是一种不依赖于厂家的开放式现场总线标准，在智能楼宇中也得到了应用，其存在的问题是与高层的广域网络的连接比较复杂，因而应用受到限制。 2.2.4 楼宇自动控制网络通信协议 BACent 由于各国及各大公司为维护自身利益，长期以来现场总线 标准没有得到统一。楼宇自动化控制系统也同样面临类似的境况，楼宇自动化系统较为庞大，它包括供配电子系统、照明
