樓宇自控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)PPT

1、1,樓宇自控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì),2,通常,一個(gè)好的架構(gòu)設(shè)計(jì)可以方便地融入各種成熟、先進(jìn)的技術(shù)，產(chǎn)品選型范圍廣具有較高的性價(jià)比；可方便系統(tǒng)升級(jí)；能適應(yīng)未來(lái)一定時(shí)期的發(fā)展要求,擴(kuò)展性好；系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的備品備件容易獲得開(kāi)放性與兼容性好。因此，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)與靈魂系統(tǒng)架構(gòu)的技術(shù)水準(zhǔn)決定了能否實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵功能，決定了系統(tǒng)設(shè)備的選型與協(xié)調(diào)配合以及系統(tǒng)投入運(yùn)行后的維護(hù)與擴(kuò)展升級(jí)等方面。下面針對(duì)樓宇自控系統(tǒng)發(fā)展的技術(shù)現(xiàn)狀，從網(wǎng)絡(luò)、軟件、硬件、數(shù)據(jù)等方面的結(jié)構(gòu)與集成方案進(jìn)行分析，希望提供一種樓宇自控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分析方法。,1、概述,3,2、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),樓宇自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)一般包括管理網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)

2、。若考慮控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)又可將控制網(wǎng)分為一到二層組成二層或三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 三層網(wǎng)絡(luò)的主流結(jié)構(gòu)與主要性能指標(biāo)參見(jiàn)下表。 第一層：管理網(wǎng)絡(luò)或集成網(wǎng)絡(luò)； 第二三層：控制網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。,4,樓控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的主流結(jié)構(gòu)與性能指標(biāo),5,6,7,8,3、軟件結(jié)構(gòu),目前，樓宇自控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)主要有CS和BS兩種。,9,4、硬件結(jié)構(gòu),樓宇自控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)一般采用模塊化結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)控制方式、控制站規(guī)模、信號(hào)采集方式、信號(hào)處理精度和模塊的IO密度等進(jìn)行規(guī)劃，使硬件設(shè)備擴(kuò)展靈活，控制可靠、處理能力和處理精度等滿足應(yīng)用要求。硬件結(jié)構(gòu)的規(guī)劃建議如下表。,10,11,5、系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu),隨著建筑智能化程度的提高

3、人們對(duì)建筑設(shè)備的控制管理不再停留在簡(jiǎn)單地在控制室集中進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)停機(jī)操作和單機(jī)環(huán)境參數(shù)的優(yōu)化控制而是上升到系統(tǒng)全局的優(yōu)化控制。影響建筑設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制的因素也不再局限于樓宇自控系統(tǒng)內(nèi)部，如檢測(cè)到火災(zāi)報(bào)警時(shí)空調(diào)設(shè)備需立即停機(jī)、通風(fēng)設(shè)備立即進(jìn)入防排煙工況運(yùn)行、啟動(dòng)消防廣播組織人員疏散、啟動(dòng)疏散指示系統(tǒng)、電梯迫降底層等；再如當(dāng)檢測(cè)到防盜報(bào)警時(shí)將迅速啟動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的門(mén)禁點(diǎn)和停車(chē)場(chǎng)出入口進(jìn)行門(mén)禁管制、打開(kāi)報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)的照明系統(tǒng)、調(diào)用CCTV監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)與過(guò)程進(jìn)行錄像、啟動(dòng)廣播系統(tǒng)通知有關(guān)人員迅速進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)處理事故等。,12,上面這些看似簡(jiǎn)單的聯(lián)動(dòng)工作，其實(shí)已經(jīng)涉及到了智能建筑中樓宇自控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、

4、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)、電子公告與信息發(fā)布等多個(gè)弱電子系統(tǒng)的工作配合問(wèn)題。由于各子系統(tǒng)各自獨(dú)立發(fā)展，系統(tǒng)之間的互連與互操作必須進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的集成設(shè)計(jì)。根據(jù)集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的途徑集成方式大致分為控制層集成和管理層集成。,13,14,15,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般包括監(jiān)控軟件內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)庫(kù)處理程序和外配的數(shù)據(jù)庫(kù)處理程序兩部分。通常在HMI監(jiān)控軟件內(nèi)都會(huì)內(nèi)嵌一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)程序模塊從HMI軟件本身的功能定位和性能考慮這個(gè)內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)庫(kù)程序主要用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作、管理和歸檔而對(duì)于歸檔后的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理、查詢和分析處理能力都較弱，這也是目前HMI軟件的報(bào)表功能不理想的主要原因

5、。因此，若需要對(duì)歸檔的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行綜合分析，提升歸檔歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的附加值必須在HMI軟件外再選配適當(dāng)規(guī)模的數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件。兩個(gè)層面的數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件可遵循如下處理。,6、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),16,原則進(jìn)行選擇，即：根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的大小對(duì)一般中小型的數(shù)據(jù)庫(kù)采用Sybase、Access等數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)中大型的數(shù)據(jù)庫(kù)則選用MS SQL Server等而對(duì)大型數(shù)據(jù)庫(kù)則宜采用Oracle等高性能的數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件。,17,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大或網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)時(shí)可配置路由器對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)展；當(dāng)?shù)谌较到y(tǒng)接入時(shí)可配置集成網(wǎng)關(guān)解決系統(tǒng)之間的互連與互操作問(wèn)題。因此，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與拓?fù)溥B接上有多種選擇。根據(jù)樓宇自控系統(tǒng)中DD

6、C控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器、路由器、集成網(wǎng)關(guān)、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等各部件互連與互操作的解決方案，一般常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下五類(lèi)：,18,主要特征描述：系統(tǒng)僅有控制網(wǎng)上位機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡與控制層相連。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、適用，系統(tǒng)調(diào)試方便快捷。 缺點(diǎn)：擴(kuò)展性不好。 應(yīng)用實(shí)例： 霍尼韋爾ExceI5000系統(tǒng)中采用XPCS00接C-Bus總線。 應(yīng)用場(chǎng)合：中、小型項(xiàng)目應(yīng)用 (500點(diǎn)監(jiān)控規(guī)模以下)，系統(tǒng)無(wú)后續(xù)擴(kuò)展要求。對(duì)系統(tǒng)處理速度與可靠性要求不高。,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一：上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡直接管理DDC控制系統(tǒng),19,架構(gòu)1及其變形 s1-1增加FCN2 s1-2. 用PC連接網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 s1-3.用DDC

7、連接網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 s1-4.將集成網(wǎng)關(guān)直接連到控制層網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集成,20,21,22,s1-2. 用PC連接網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成,23,s1-3.用DDC連接網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成,24,s1-4.將集成網(wǎng)關(guān)直接連到控制層網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集成,25,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二：上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)適配器直接管理DDC控制系統(tǒng),主要特征描述：系統(tǒng)僅有控制層網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)單臺(tái)網(wǎng)絡(luò)控制器或適配器進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、適用調(diào)試方便快捷。 缺點(diǎn)：擴(kuò)展性不好。,26,應(yīng)用實(shí)例： (1)霍尼韋爾Excel5000系統(tǒng)中采用BNA接C-Bus總線。 (2)采用i-Lon600接Lon總線。 (3)用PCLTA-20接Lo

8、n總線。 應(yīng)用場(chǎng)合：中、小型項(xiàng)目應(yīng)用.,27,上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)適配器直接管理DDC控制系統(tǒng) 架構(gòu)2及其變形 與架構(gòu)1的區(qū)別是：用網(wǎng)絡(luò)控制器或適配器取代網(wǎng)卡。,28,s2-1：增加FCN2 s2-2: 用PC連接網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)集成 s2-3：用DDC連接網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)集成 s2-4，集成網(wǎng)關(guān)直接連控制網(wǎng)集成 s2-5：用網(wǎng)絡(luò)控制器作集成,29,30,31,32,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三：上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)管理層網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)控制器間接管理DDC控制系統(tǒng),主要特征：采用管理層和控制層兩層架構(gòu)，管理層連接網(wǎng)絡(luò)控制器，上位機(jī)管理系統(tǒng)同時(shí)連接多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)控制器。 優(yōu)點(diǎn)：可著重設(shè)計(jì)高性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)控制器，提高系統(tǒng)的整體性能。架構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，擴(kuò)展

9、性好、性價(jià)比高。 缺點(diǎn)：投入費(fèi)用相對(duì)較高。,33,應(yīng)用實(shí)例： 江森的ADS、M3、M5系統(tǒng) 奧萊斯的WebCTRL系統(tǒng) 霍尼韋爾Excel5000系統(tǒng) 應(yīng)用場(chǎng)合：系統(tǒng)規(guī)模較大，或作后續(xù)擴(kuò)展，對(duì)外網(wǎng)絡(luò)的連接有較高的要求。 架構(gòu)3及其變形,34,S3-1增加FCN2 S3-2.在管理層連接網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 S3-3.在控制層連接網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 S1-4.在控制層連接集成網(wǎng)關(guān)，在管理層連接路由器 S1-5. 集成網(wǎng)關(guān)和路由器均鏈接到管理層,35,36,37,38,39,40,41,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)四：上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)管理層網(wǎng)絡(luò)直接管理DDC控制系統(tǒng),主要特征：采用管理層和控制層兩層架構(gòu)，管理層連接DDC控

10、制器，上位機(jī)管理系統(tǒng)同時(shí)連接多臺(tái)DDC控制器。 優(yōu)點(diǎn)：DDC直接與上位機(jī)管理系統(tǒng)連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介，控制管理指令直接下達(dá)給DDC，控制過(guò)程簡(jiǎn)化。 缺點(diǎn)：對(duì)DDC控制要求較高。 應(yīng)用實(shí)例：西門(mén)子S600系統(tǒng)。 應(yīng)用場(chǎng)合：系統(tǒng)規(guī)模較大，或作后續(xù)擴(kuò)展，對(duì)外網(wǎng)絡(luò)的連接要求不高。,42,架構(gòu)4及其變形 S4-1增加FCN2 S4-2.在管理層連接網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 S4-3.在控制層連接網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 S4-4. 集成網(wǎng)關(guān)與路由器均連接在管理層 S4-5. 在控制層連接集成網(wǎng)關(guān)，在管理層鏈接路由器,43,44,45,46,47,48,49,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)五：上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)管理層網(wǎng)絡(luò)既可以直接管理DDC控制系統(tǒng)，

11、又可以同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)控制器間接管理DDC控制系統(tǒng),主要特征：采用管理層和控制層兩層架構(gòu)；在管理層DDC控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器同層連接，上位機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)DDC控制器的控制可直接下達(dá)，也可由網(wǎng)絡(luò)控制器轉(zhuǎn)發(fā)。 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)架構(gòu)完全開(kāi)放，擴(kuò)展性好。 缺點(diǎn)：管理層管理控制難度加大，且對(duì)DDC控制器的要求較高。,50,應(yīng)用實(shí)例： （1）加拿大的可信系統(tǒng) （2）加拿大的Delta系統(tǒng) （3）艾頓BACtalk系統(tǒng) （4）卓林系統(tǒng) 應(yīng)用場(chǎng)合：系統(tǒng)規(guī)模較大，或作后續(xù)擴(kuò)展，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)放性要求很高。,51,架構(gòu)5及其變形 S5-1增加FCN2 S5-2. 在管理層連接網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 S5-3. 在控制層連接網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)

12、系統(tǒng)集成 S5-4. 集成網(wǎng)關(guān)與路由器均連接在管理層 S5-5. 在控制層連接集成網(wǎng)關(guān)，在管理層鏈接路由器,52,53,54,55,56,57,58,軟件點(diǎn)規(guī)模升級(jí),軟件點(diǎn)規(guī)模是衡量監(jiān)控軟件對(duì)變量標(biāo)簽管理能力的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。不同廠家的監(jiān)控軟件在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的監(jiān)控規(guī)模有多大。,59,操作系統(tǒng)平臺(tái)選擇,操作系統(tǒng)平臺(tái)是指監(jiān)控軟件必須基于的軟件環(huán)境，幾乎所有的廠家產(chǎn)品均是基于Windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)的。無(wú)特殊要求時(shí)，默認(rèn)選擇Windows平臺(tái)。(如對(duì)可靠性有特殊要求時(shí))，也可選Unix或Linux平臺(tái)。由于支持跨平臺(tái)的產(chǎn)品不多在產(chǎn)品選型時(shí)會(huì)受到一定的限制。目前支持跨平臺(tái)的產(chǎn)品有美國(guó)奧萊斯的WebC

13、TRL系統(tǒng)等。,60,軟件系統(tǒng)升級(jí),軟件系統(tǒng)升級(jí)指軟件功能升級(jí)或軟件版本升級(jí)。 基于C/S架構(gòu)的軟件系統(tǒng)升級(jí)時(shí)應(yīng)考慮客戶端和服務(wù)器同時(shí)升級(jí)，并且還會(huì)涉及到所有硬件配置的調(diào)整問(wèn)題，通常會(huì)有較大的麻煩。而基于BS架構(gòu)的系統(tǒng)，軟件升級(jí)時(shí)只要對(duì)服務(wù)器部分進(jìn)行升級(jí)就可以了，對(duì)系統(tǒng)功能提升的適應(yīng)性較好。,61,小結(jié),上面討論了樓宇自控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮的幾個(gè)主要問(wèn)題。由于具體的架構(gòu)設(shè)計(jì)非常靈活，故最后就架構(gòu)設(shè)計(jì)作一個(gè)小結(jié)，提供一個(gè)在架構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行系統(tǒng)思考的方法。具體描述如下：,62,第一步：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要評(píng)估目前各廠家產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)、各廠家產(chǎn)品對(duì)協(xié)議的支持情況，系統(tǒng)的規(guī)模、預(yù)計(jì)投入的資金等內(nèi)容進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)

14、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如優(yōu)先選擇目前通用性好、擴(kuò)展性好、產(chǎn)品選型范圍較廣的BACnet協(xié)議架構(gòu)，在管理層采用以太網(wǎng)，在控制層采用MSTP網(wǎng)的雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,63,第二步：集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要評(píng)估系統(tǒng)集成對(duì)象在系統(tǒng)集成中要實(shí)現(xiàn)的功能、交互的信息量大小、支持的協(xié)議類(lèi)型等內(nèi)容，結(jié)合廠家產(chǎn)品的性價(jià)比情況，進(jìn)行集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如優(yōu)先選用開(kāi)放性好、協(xié)議支持類(lèi)型多、聯(lián)動(dòng)控制效果好、對(duì)集成信息交互能力較強(qiáng)，通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)在管理層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集成的控制層集成方案。,64,第三步：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要評(píng)估系統(tǒng)對(duì)以前系統(tǒng)的兼容性，以后的擴(kuò)展性，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和集成方案等內(nèi)容，對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如優(yōu)先考慮上面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的架構(gòu)S5-2S5

15、-4。,65,第四步：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要評(píng)估系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模、對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的歸檔要求和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合利用情況，結(jié)合廠家HMI軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件內(nèi)嵌的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。如優(yōu)先選用內(nèi)嵌SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)模塊并外配SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的架構(gòu)。,66,第五步：硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要評(píng)估系統(tǒng)監(jiān)控信息點(diǎn)的分布情況、監(jiān)控信息的處理精度要求、聯(lián)動(dòng)控制時(shí)監(jiān)控信息之間關(guān)聯(lián)度大小、投資成本概算等情況結(jié)合廠家產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)與性價(jià)比綜合前面對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、集成結(jié)構(gòu)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如優(yōu)先考慮采用集中I/O、分布式IO并存的分布式控制結(jié)構(gòu)，將關(guān)聯(lián)度大的監(jiān)控信息盡可能由一臺(tái)控制器進(jìn)行集中管理，降低聯(lián)動(dòng)控制的