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1、自动化新技术调研报告楼宇自动化通信技术及发展一、楼宇自动化技术楼宇自动化技术是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、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。（一）、楼宇自动化 - 起源及发展智能建筑自1984年1月出现以来（美国康涅狄格州哈特福德市的都市大厦），在欧、美、日及世界各地得到迅速发展，其中以美国、日本兴建最多。目前，美国有智能大厦几万幢。日本自1984年以来，在许多大城市建设了“智能化街区”
2、、“智能化群楼”，新建的建筑中有80%以上为智能化建筑。新加坡政府为推广智能建筑，拨巨资进行专项研究，计划将新加坡建成“智能城市花园”。印度也于1995年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”。其他国家如法国、瑞典、英国、泰国等国家也不断兴建智能建筑。中国香港智能建筑发展也较早，相继出现了汇丰银行大厦、立法会大厦、中银大厦等一批智能化程度较高的智能建筑。中国大陆第一幢智能大厦是1989年建成的北京发展大厦。1986年智能建筑被列为国家“七五”重点科技攻关项目，开始进行可行性研究阶段，该项目1991年通过鉴定。1992年中国进入了智能大厦的高速发展阶段，其发展速度和规模在世界上绝无仅有。目前，全国
3、已有上千幢智能大厦。（二）、智能建筑的经济效益智能建筑在中国已成为建筑市场的大趋势，也是建筑业中新的“经济增长点”。各类建筑（楼、馆、场等）的智能化工程投资，约占工程总投资的5%-8%，有的已高达10%；居住小区的智能化系统建设投资平均在每平方米60元左右（占土建投资的5 %-8%），如按中国每年竣工面积计算总投资为几十亿元。智能建筑这个新的“经济增长点”促成智能建筑相关企业迅速增长。粗略估计，目前全国从事智能建筑的企业超过3000家，产品供应商近3000家。中国有152家设计院和127家系统集成商具有智能建筑专项设计资质。智能建筑随着经济的持续稳健增长，其数量和水平正逐年提高，深圳居民对智能
4、建筑的认可度也越来越高。目前深圳的安防覆盖率居全国之首。深圳还是国家发改委选定的全国社区信息化建设试点城市，深圳信息化社区的技术装备程度走在全国前列。深圳智能建筑及相关行业的企业有数千家，一些国际上最新的技术、产品都能在深圳同步上市。比如，深圳地区是全国安防产业的重要发源地和产品集散地，吸引许多国外知名品牌中国总代理都在此落户，并集中了全国70%左右的安防一级代理商，各类安防企业的年营业额超过30亿元。目前，发达国家的智能建筑已从早期的追求功能完备齐全，向高技术化、实用化和节能化方向发展。在深圳，智能建筑也已进入高技术化、实用化发展阶段，从事楼宇智能化产品开发与制造、楼宇智能化系统集成工程设计
5、与施工、智能化社区管理的企业逐渐走向专门化和专业化。二、楼宇自动化通信网络架构楼宇自动化及总线技术近几年在欧美迅猛发展。随着技术发展和经济的增长，人们对工作和生活环境提出更高的要求，建筑物内的电器设备和自动化程度迅速提高，网络化的进展，同样渗入建筑电器。原本电器产品没有区分工业用或家用，但由于应用场合的不同，要求的功能、性能都有所区别，面对日益壮大的市场，已经逐渐发展形成建筑专用的电器门类：楼宇自动化及总线技术产品，从而构成智能建筑。楼宇自动化在欧美已经日益普及，通过总线使楼宇内的设备能够协调控制，同时也减少了设计和安装人工，以及便于扩展和改造，这些优点与工业控制的网络化类似。（一）、楼宇自动
6、化总线技术及标准楼宇自动化总线有EIB（Europen Installtion BUS），Lonwork，IQBUS，BACnet等。一般来讲，目前国内主流品牌BAS的网络架构形式受到不同公司所开发系统应用的网络传输协议的不同也存在各自的特色。在楼宇自动控制界没有出台统一标准的网络传输协议之前，各个楼宇自控设备厂商都在开发自己的私有网络传输协议。如霍尼韦尔公司的C-BUS协议等。各个公司发展私有协议的结果，在一定程度上限制了BAS系统向开放和通用的方向发展。为了改变这个局面，增加系统的开放性、通用性以及实现标准的统一，楼宇自控界，也做了大量的努力。于是也就形成了目前以LonWorks现场总线与
7、BACNet协议为主，同时还有一些私有协议并存的局面。 就网络的物理层面来讲，每家厂商大都是以局域网技术和RS485工业总线为基础来构建网络，但由于系统之间的差异，各个厂家又有不同的网络拓扑结构。从软件和传输协议方面来说，每个公司也有每个公司不同的软件系统以及相关的网络协议。（二）、相关公司产品及特点1、美国奥莱斯公司ALC的系统美国奥莱斯公司ALC(AUTOMATED LOGIC CORPORATION)采用的是WebCTRL系统。同时其通讯协议是BACnet协议。ALC的系统是比较完全的BACnet系统，在其网络结构中的两层中，都支持BACnet协议。 ALC公司WebCRL系统的网络架构
8、示意图 该系统管理层网 管理层网支持BACnet/IP及BACnet/Ethernet通讯协议，可运行于大楼局域网、校园网或是互联网上。可运行于10/100Mbyte的网络速度。 BACnet/IP通讯协议，允许BACnet数据以IP的形式在企业网内传输。如果将Ethernet看作是企业网的物理网络标准，则也可以认为IP是一种数据格式，数据被封装在IP包中在世界范围内的各种类型网络里进行传输。IP不仅仅应用于Internet，同时应用于在公司的企业网，万维网和虚拟网（VPNs）。可运行于该层内具体设备；路由控制器、集成网关、网络服务器、网络工作站。控制器层网 在路由器下支持主控制器网使用BAC
9、net/ARCnet/EIA485（Electronic Industries Association电子工业联合会）总线结构，支持BACnet/ARCnet以及BACnet/MS/TP通讯协议。ARCnet协议下网络速度为156Kbaud，MS/TP通讯协议下，网速为9600baud-76.8kbaud。可支持最多99台控制器。在这主控制器网上可支持以下三大类控制器以及现场操作显示器和各类现场传感器和执行器等。 它们为：1、路由控制器：可连接带I/O点数的控制器，进行建筑物内的机电设备的监视及控制，是高效能的以太网应用型现场控制器。2、ME-Lines、M-Lines、MX-Lines及Mn
10、x-Line具多样不同I/O点数组合的多应用型主控制器： 因此根据所需组合及不同应用可组合成各式带不同点数的控制箱体，从小点数至大点数都可组成。一般常应用于大点数设备如制泠/热主机系统组、电力监视、灯光回路控制、电梯、消防、供水系统及其它一般型应用。3、SE-Line：具固定I/O点数组合，适合应用于空调箱设备控制用，不论是预泠、等风量或变风量空调箱。4、ZN-Line：提供各种具不同固定I/O点数的单元控制器，适合应用于各式末端小型设备控制及变风量箱用。webctrl楼宇自控系统优势ALC的系统结构特点可以体现在以下两个层面l ALC系统的开放性l 完全的BACnet协议ALC所生产的WEB
11、CTRL系统是一套结构简单、有效、功能强大的产品，可以满足楼宇自动控制和系统集成的需要，使楼宇控制及管理变的更有效率。产品是按照严格的工业技术标准，系统具有如下特点：结合IT技术，成就全功能互联网平台运做、主流开发语言JAVA，系统支持多操作系统软件及数据库格式 ，具同时多通讯协议支持 ，采用标准上位机资料共享接口 ，开放标准的集成平台， ，精确可靠的控制实现 ，组织化的功能管理及显示 。2、美国艾顿公司BACtalk BAS系统艾顿系统网络结构示意图该系统分层结构（1）、管理层1、Envision for BACtalk 服务器和客户端2、WEBtalkWEBtalk 以 Web 形式发布
12、BACtalk 数据（2）、系统集成层 1、MS/TP 2、BACtalk模块化控制器BCMs模块化控制器支持以太网连接；MS/TP网络连接，每条MS/TP网络支持64个现场控制器；TUX网络连接，每条TUX网络支持64个TUX设备；通过BCM-MDM模块点对点连接（3）、现场控制层1、VLCsVLCs，可编程控制器，具有Stand-alone能 力，具有I/O点连接外部设备，位于MS/TP网络上。2、ViewportsViewport 可与VLCs一起工作（4）、传感器/执行器层位于该层的设备是传感器/执行器，包括可以提供现场服务的设备（智能传感器）。（三）、无线通讯技术在楼宇自动化中的应用
13、早期的网络技术是通过专门的通讯线路实现其通讯功能的，这些专用的通讯线路包括电话线、双绞线等，需要事先铺设和安装施工。在很多场合都广泛地采用这种通讯媒介，主要是因为它的实现方便。而在那些难于布线、危险、或需要美观的地方进行连网，如远程办公场所，历史性建筑、无吊顶的办公场所、不安全的生产空间等，它却是难以实现的，如通讯设备需要移动或无法铺设通讯线以及美观要求等，此时就不得不考虑无线网络技术。人们对无线系统的需求不断增加，主要是因为它设计方便，相比有线技术安装和运行费用低，可以很快装好并运行。同时无线网络技术服务的最大优势还在于它可以为移动用户提供接入服务，而在某些情况下对于静止用户同样具有吸引力。
14、无线技术的媒介包括红外和射频等。一般而言其实现成本要比有线网络技术稍高一些，这主要是用于通讯信号的转换处理方面的开支。但随着通讯技术和大规模集成电路技术的迅猛发展，其实现成本目前已逐渐具有与有线网络技术竞争的实力，而且应用的规模也在不断地扩大，对美国目前家庭自动化网络系统中三种主要通讯媒介应用规模的统计和预测，可以十分明显地看出，无线网络技术的应用和需求比例正在不断地上升，而相应地有线网络技术总量所占比例在不断下降，这是一个总的技术发展趋势。无线楼宇自动化无线楼宇自动化系统将无线网络技术引入到公共建筑或者专业基础设施的物业管理维护中，它最大的优点就在于无线通信技术的高灵活性，快速的部署，低成本
15、的系统安装。另一方面，这意味着现有的楼宇管理应用需要用不可靠的无线媒体实现。系统同时也需要考虑严格的安全规则和个人隐私保护。无线传感器网络无线传感器u 一般无线楼宇自动化系统中包含的几种设备构成1、 通风、空调、暖气等传感器组成的传感器网络；2、 无线接入点，用于提供无线网络连接，组成一个无线网格网络；3、 用于视频监测的智能摄像头，可以跟踪运动的物体；4、 监控整个楼宇状况的中央控制室，包括一系列的视频监视器；u 楼宇自动化系统正面临快速的技术革新。在楼宇自动化系统中引入无线技术的原因包括以下几点：1、安装部署有线网络耗时费力，提高了有线楼宇自动化系统的部署成本。而无线网络可以更迅速、更低的成本的安装。2、在一些老式建筑和古建筑中，安装有线楼宇自动化系统将会损毁建筑本身，而无线网络则可以完全避免这种情况，达到保护原有建筑的目的。3、无线网络具有灵活、可随意改变的特点。根据实际的需要，无线网络可以随时调整，以达到楼宇自动化管理的目的。（四）、总结随着计算机技术、数字通信技术、控制技术以及微电子技术的发展，其他楼宇设备的自动控制系统也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中，如火灾自动
