典型樓控系統的比較及選型研究

桂仁才 / 鐘鐵軍 / 胡曉怡 / 李江山 / 史 進

1. 中廣電廣播電影電視設計研究院，北京 100045 2. 河北建筑工程學院，河北 張家口 75024

典型樓控系統的比較及選型研究

桂仁才1/ 鐘鐵軍1/ 胡曉怡1/ 李江山1/ 史 進2

1. 中廣電廣播電影電視設計研究院，北京 100045 2. 河北建筑工程學院，河北 張家口 75024

1 主流樓控系統網絡架構分析

當前國內外主流樓控系統的網絡架構形式由于各自公司所開發的網絡通訊協議的差異而有所不同，各廠家樓控系統的網絡框架也各具特色，包括各種類型的現場總線和工業以太網等(如西門子Profibus現場總線，倍福EtherCAT實時以太網，霍尼韋爾C-BUS協議等)。各種私有協議在一定程度上限制了BAS的發展，但隨著時間的推移，樓控行業做出了很大的努力，特別是LonWorks現場總線和BACnet協議的不斷發展，BAS的開放性和集成性得到了很大提升。就網絡架構的物理層面來講，各私有協議雖然都是以局域網技術和RS485總線為基礎來構建網絡，但在網絡拓撲結構、軟件和傳輸協議等方面各有不同。

2 主流樓控系統的通訊協議及現狀

目前主流應用的樓控協議主要有：BACnet協議、Lontalk協議、通透以太網協議、KNEX協議。

1)BACnet協議：美國暖通空調和制冷工程師協會(ASHREA)匯集了業界內的頂尖專家、花費了將近10年的時間，頒布了關于樓控網絡的BACnet協議，使不同生產廠家生產的樓控系統的核心設備能夠彼此互換互用、互聯互通。BACnet協議自1997年推出到2000年被引進國內，經歷了十多年的時間，但制定BACnet協議用來提高樓控系統的開放性這個初衷并沒有實現。目前階段，基于BACnet協議的樓控系統，核心設備DDC都是使用BACnet協議，但不同廠家的核心控制設備是不能彼此互換互用的，現有的樓控系統多數情況下都是這樣，換句話講，樓控系統的開放性目前階段還不能令人滿意。圖1是基于BACnet協議的樓控系統結構圖。

2)LonWorks技術是一種工業控制網技術，也是一種現場總線技術，其通信協議為Lontalk協議?？煞奖愕貙崿F現場執行器、傳感器、儀表等互聯。在樓控系統中，很多系統都使用Lontalk協議，使用LonWorks現場總線技術，但基于Lontalk協議的控制總線一般作為樓控系統的控制網絡，必須要通過網絡控制器才能與位于管理網絡層的中央管理工作站相連接，即LonWorks網絡只能作為一個樓控系統的局部網絡，而不能充當一個全局性的網絡系統。即便是如此，LonWorks系統的開放性和BACnet應用系統相比，還是屬于一種區域級的開放系統，不是一個全局性的開放系統。組建LonWorks系統，必須要使用ECHELON公司生產的神經元芯片作為核心組件，目前除了ECHELON公司一家生產神經元芯片以外，再沒有其他的生產廠家生產，這種情況也影響了系統的開放性。圖2為基于LonWorks技術的的樓控系統結構圖。

圖4 KNX EIB系統結構示意圖

圖2 基于LonWorks技術的的樓控系統結構圖

3)通透以太網的樓宇自動化控制系統如圖3所示，是將TCP/IP協議作為通信協議的一種樓宇自動化控制系統。通透以太網是指在樓控系統的管理域網絡和控制域網絡都使用以太網，使通信網絡結構簡約和實現良好的遠程監控。而且隨著IPv6技術的發展，接入到控制域網絡中的現場控制器DDC都能分配到一個真實有效的 IP 地址，可以便捷地接入Internet。近年來，基于通透以太網技術的樓控系統出現并得到了較快的發展，但在控制的實時性方面仍需加強。傳統的智能建筑技術多將BACnet協議和Lontalk協議并列為樓控系統的兩大協議，實際上，使用通透以太網的樓控系統的支持通信網絡與網絡的主流技術發展緊密關聯。

圖3 采用通透以太網樓宇自動化控制統結構圖

表1 典型國內外樓控系統比較研究

續表1

圖5 某網站2014年2月樓控排名情況

4)KNX:提出了家庭及樓宇自動化的完整解決方案。KNX總線將所有的“總線設備”連接到KNX“介質”上(介質包括雙絞線、電力線纜等)，實現信息的交互?！翱偩€設備”可以是傳感器或者執行器，用于監控樓宇內相應設備，如：照明系統、安全防范系統、能耗管理系統、樓控系統、空調系統、音/視頻控制系統和家居控制系統等。這些功能無需額外的控制中心，只需通過一個統一的系統就可以進行監控和發送信號。KNX總線協議遵循OSI模型協議規范，并進行了合理的簡化。圖4所示為基于KNX總線的EIB系統結構示意圖。

目前，生產廠商開發的樓控系統一般使用一個全局性的通信協議，并在系統中配合局部區域性的控制總線通信協議構建樓控系統，業界對不同全局性通信協議的應用系統彼此之間的關系研究深度不夠，不能為生產廠商的樓控系統開發提供指導性的理論。不論是基于哪種全局性的通信協議構建的樓控系統，其開放性都不理想。因此，加深對樓控領域中的四大通信協議的研究，研究不同的應用系統之間的關系，怎樣大幅度地提高樓控系統的開放性，是當前的研究熱點。

3 典型樓控系統廠家及其市場排名情況

某網站面向眾多行業領域提供品牌監測、品牌資訊等服務的，包括智能建筑、綠色建筑、智慧城市、系統集成、弱電、安防知識與技術，并包含IT服務、解決方案、方案供應商、物聯網等，圖5所示為某網站2014年2月份樓控產品的排名情況(總分=品牌識別+品牌實力+活躍力+口碑)。

4 典型國內外樓控系統比較研究

經過對國內外幾種典型構架的樓控系統進行比較研究, 得出了如表1所示結論。

5 結束語

通過某知名網站給出的樓控產品排名情況及對典型樓控產品的比較研究，業主、設計人員等可根據智能化建筑和智能化小區的主體性質、所處地位、使用功能和客觀環境等特點，結合表格的各項數據，從工程實際和用戶信息需求考慮，選用合適的樓控產品以滿足建筑大樓的各項要求。

[1] 張少軍. 建筑智能化系統技術[M]. 北京：中國電力出版社，2006.

[2] 董春橋. BACnet 原理與應用[M]. (第一版). 北京: 電子工業出版社, 2003.

[3] 桂仁才，張少軍. Honeywell艾頓樓控系統DDC程序的編寫實踐[J]. 電氣應用，2012(14).

[4] 桂仁才，張少軍，鄭杰. 卓靈樓控系統中的控制編程及通訊網絡研究[J]. 北京建筑工程學院學報 2012(1)：67-72.

[5] 史進. 幾種主流應用的典型樓控系統比較研究[D]. 北京建筑工程學院，2012(7).

Compare and Selection Research of Typical Building Automation System

Gui Rencai / Zhong Tiejun / Hu Xiaoyi / Li Jiangshan / Shi Jin

本文針對主流樓控技術的網絡架構、協議及某網站實驗室的國內外樓控系統的排名進行了相應的分析研究，并重點比較了國內外典型樓控系統的各項數據,為樓控的產品選型提供了有力依據。

樓控 網絡架構 協議 比較研究 產品選型

The paper analyses the network architecture, protocol of mainstream BAS and the ranking of domestic and foreign BAS from a well-known website, it puts forward the conclusion by comparing with typical BAS which provides a strong argument for the selection of BAS product.

BAS, network architecture, protocol, comparative study, product selection