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1、华中科技大学硕士学位论文BACnet标准的研究与实现姓名：胡云鹏申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风与空调工程指导教师：董春桥20051106华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘摘 要要 智能建筑是信息技术在建筑领域中应用的必然结果，近年来得到了迅速的发展和普及，也日益得到社会广泛的认同和重视。近几年来，智能建筑市场也在迅猛发展，建筑智能化系统多达十几种。然而无论是智能大厦，还是智能小区都缺乏相应的国家标准，核心技术被国外的企业所掌握。BACnet 标准作为楼宇自控领域中惟一的开放性国际标准，是我国楼宇自控领域与国际接轨和赶上国际先进水平的机遇和挑战。本文共有五章，从 BA
2、Cnet 标准的研究入手，从最基本的数据类型的实现开始，详细叙述了协议的实现过程。BACnet 标准的主要特点，包括体系结构、BACnet 对象及其属性、 BACnet 服务和 BACnet/IP 技术，这些都是实现该标准的重要的组成部分和重要基础。 根据 BACnet 标准协议栈编码的主要规则， 按照 BACnet 标记编码， 数据类型编码，应用层用户数据部分编码，应用层及其下各层控制信息部分编码的顺序，详细讲述了BACnet 标准的具体实现工作。该标准的实现，是开发具有自主知识产权的楼宇自控设备的一个最重要的基础和前提。 关键词关键词：BACnet 楼宇自控 BACnet/IP 体系结构
3、对象 属性 服务 编码 I华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract The Inte11igent building which is the inevitable result that the information technology is applied in the construction domain, in recent years, obtained the rapid development and the popularization. Also it obtains the social widespread approval and take
4、s day by day. In the last few years, the intelligence building market mored forword quickly and there are tens of the building automatication system, however neither the intelligent building nor the intelligent plot has the national standard about this and whats the most important is that the core t
5、echnology is grasped by the overseas enterprises.The BACnet standard: A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks, the only opening international standard in the buikding automation control area, gives us not only the opportunity but also the challenge to follow firstl
6、y and catch up lastly with the international advanced technique. This thesis is made up of five chapters, emphasizing the research of the BACnet protocol, staring from the realization of the most basic data types, carefully discusses the process of the protocol realization. Some of the most importan
7、t features of the BACnet, including the system architecture, the BACnet object and its property, the BACnet service and the technique of the BACnet/IP, are the most important components and the most important basement of the realization of the BACnet protocol. With the rule of the protocol encoding,
8、 the process of the realization of the BACnet protocol is carefully discussed by the sequence of BACnet tag encoding, data type encoding, application layer user data encoding, application layer and the other layers under it control information encoding. This realization of that standard, is the most
9、 important foundation and the premise of the development of the building automatic control equipments that have the independent intellectual property rights. Keywords：BACnet Building automation BACnet/IP System Architecture Object Property Service Encode II华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 概概 论论 1.1 楼宇自动化现状
10、和发展楼宇自动化现状和发展 人类最早的建筑物只用于遮阳避雨、防风御寒，对自然环境的改善和控制极其有限，后来出现的壁炉或火炕可以说是对建筑内环境进行改善和控制的原始设备。因为它们对建筑内环境的控制也是简单和原始的，根本不需要自控系统。 随着人类社会的不断发展，建筑物在人类的生活与工作中的地位越来越重要。一方面，人们对建筑物的内、外环境要求越来越高；另一方面，科学技术和生产力的迅速发展，为改善建筑物内外环境条件和提高建筑物内外环境质量提供了有效的技术手段和广泛的可能性，结果是附加于传统建筑意义之上的环境、安全等设备的数量及功能要求越来越多，技术水平越来越高，系统越来越复杂，投资、运行能耗和维护费用
11、也越来越高。为了充分、有效地发挥设备潜力，提高系统的整体效能，降低设备运行能耗和系统运行、维护费用，实现建筑物设备自动控制的楼宇自动化系统(BAS, Building Automation System)成为建筑技术不断发展的必然要求和自动化技术在建筑领域应用的必然结果 1。 在建筑自动化系统中，由于以往建筑市场需求较小、设备品种较少、价格要求较低，多采用“一家一户”的封闭式系统，从仪表结构、安装方式、信号制式到控制器和计算机网络结构、数据格式、组态软件等，都是由厂商自行开发完成，基本不具备开放性。随着市场的发展和建筑智能化要求的不断提高，原有封闭式系统的弊病日益凸现，如：各个厂商生产的设备不
12、能实现数据共享、系统信息集成困难、仪表没有通用性和互换性、安装时非标准件过多、系统后期维护成本高、设计和施工返工量较大等。因此，对于现代建筑自动化系统，提出了采用开放性技术的要求。目前国际上一些专业机构已经开始制订一系列的数据格式和传输标准，相当多的厂商也都采用了一定的开放性技术措施，但对于整个行业来说，要想真正实现开放性，还有很远距离的路要走。 采用开放性技术构建的建筑自动化系统，通常是指使建筑自动化系统具有互操作性，即不同厂商生产的设备，可以在同一个系统或同一个网络下使用，实现数据的共享，目的是进行信息集成2。开放性技术不仅仅是指信息共享，而且要实现一定程度1华 中 科 技 大 学 硕 士
13、 学 位 论 文 上的标准化，即不同厂商生产的各种建筑自动化系统产品，都应遵照一定的标准，具备一定的互换性。 据建设部干部学院智能建筑技术培训办公室在 2004 年开展的关于“智能建筑开放性技术”的市场调查数据显示，在选择智能化产品时，选择“会考虑”开放性产品的占 85.14%，选择“不确定是否考虑”开放性产品的占 14.86%，选择“不会考虑”开放性产品的为 0%。在这里所谓的“开放性” ，也就是“标准化” 。 在楼宇自动化技术的基础上，结合通信技术、计算机技术和其他科学技术而形成并迅速发展的智能建筑(IB, Inte11igent Building)则能更好地满足人们对建筑环境安全、舒适、
14、便捷、高效等要求。 智能建筑是信息技术在建筑领域应用的必然结果，近年来得到了迅速的发展和普及，也日益得到社会广泛的认同和重视。近几年来，智能建筑市场迅猛发展，建筑智能化系统多达十几种，然而无论是智能大厦，还是智能小区都缺乏相应的国家标准。同时，由于建筑智能化技术发展历史的原因和出于商务竞争的考虑，国外各厂商的技术和产品并没有依据统一的标准进行开发和应用，或自定标准，或依据对自己有利的标准，这就造成了各系统互相封闭运行，技术和产品互不兼容、互不通用，无法实现互换和互操作3。实现真正意义上的系统集成更是奢谈。出现上述问题的关键是，在楼宇自动控制系统中尚未形成全球统一的被世界各国楼宇控制设备厂商普遍
15、接受和采纳的数据通信协议。 1.2 智能建筑的定义智能建筑的定义 智能建筑经过不到 20 年的实践，其功能不断完善，实现技术不断更新和成熟。随着高新技术的发展，智能建筑仍将不断采用高新技术，并不断发展。这种不断发展的特性使智能建筑具有不同的内涵和外延，至今仍没有统一的定义。下面是几个具有较大影响的定义，但这些不同定义各自具有不同的侧重点。根据智能建筑最新发展的特点，探讨智能建筑的本质有助于正确认识智能建筑的发展规律和指导实践。 欧洲智能建筑组织(The European Intelligent Building Group)把智能建筑定义为：“使其用户发挥最高效率，同时又以最低的保养成本，最有
16、效率管理本身资源的建筑” 。智能建筑应提供“反应快、效率高和有支持力的环境，使用户能达到其业务目标” 。这个定义从智能建筑的运行角度，抽象地概括了智能建筑的实现目标，但没有2华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 涉及任何实现技术。 美国智能研究所(AIBI, American Intelligent Building Institute)则定义为：“智能建筑通过对建筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务和管理以及它们之间内在关联的最优化考虑，来提供一个投资合理高效率、舒适、温馨、便利环境的建筑，并帮助建筑业主、物业管理人员和租用人员意识到在费用、舒适、便利和安全等方面的目标，当然还要考虑长远的系统灵活性及市场能力” 。该定义将智能建筑的目标具体化，强调了智能建筑以人为本的思想，并给出了实现智能建筑的方法，即通过系统集成实现最优化。同上述定义一样，没有涉及任何实现技术。 新加
