楼宇自控系统集成技术及发展方向

　　自上世纪80年代引入微处理器(microprocessor)技术以来，楼宇自控技术的发展已走过了20多年的历程。楼宇自控设备从没有通信功能的独立控制器发展成为具有通信功能的网络控制器，楼宇自控系统从楼宇设备的控制系统(BAS)发展到楼宇设备控制系统与火灾报警消防联动、安全防范的集成控制系统(BMS)，随着智能建筑的进一步发展，不仅要求楼宇自控系统本身高效、集成，而且还要求与其他系统(如物业管理系统)高效集成，称为建筑集成管理系统(IBMS)。因此，楼宇自控系统(BMS)的集成直接关系到智能建筑集成系统的成败。

　　回顾楼宇自控系统集成技术的发展历程，并对不同发展阶段的集成技术进行分析，既可以恰当地利用好当前的集成技术，又可以把握楼宇自控系统集成技术的发展方向，及时掌握新技术，以迎接新时代的挑战。本文根据楼宇自控系统的发展过程，结合IT技术的发展，对楼宇自控系统集成技术进行了如下3个方面的分析和展望，以供参考。

　　1.面向协议的集成技术

　　从第一个基于微处理器的楼宇控制器出现以来，楼宇自控的发展就与IT技术的发展密切相关，可以说，IT技术的发展是推动楼宇自控发展的动力。最初，楼宇自控设备是没有通信功能的孤立控制器，其作用只是对某一个楼宇设备或几个设备进行监控。当对楼宇自控设备的要求提高后，如能量管理等，楼宇自控设备必须加入通信功能，楼宇自控就引入了网络技术，从而形成了采用网络通信的楼宇自控系统。在采用网络通信的楼宇自控系统中，通信协议(communication protocol)是楼宇自控系统通信技术的关键。最初的通信协议是专用的(proprietary)通信协议，由各生产厂商单独制定，专用于自己的楼宇自控产品，不对外开放，甚至将专用通信协议作为技术或商业秘密加以保护。

　　随着市场的发展，业界认识到通用型开放性通信协议对用户的重要性。于是有些具有实力的厂商或公司向业界公开自己的通信协议，希望得到业界的大量采用而成为事实上的标准。时至今日，已有不少于10种通信协议“粉墨登场”。众多公开的通信协议给楼宇自控系统集成带来了困难。在市场和技术竞争的机制下，得到业界公认的通信协议标准只有BACnet标准和LonWorks 标准。根据工业控制领域的经验，楼宇自控行业在短期内不可能出现统一的协议标准，多种公开的协议标准仍将并存。

　　在多标准并存的楼宇自控系统中，最早出现的系统集成技术就是面向协议(protocol-oriented)的集成技术。这种集成技术的核心就是通信协议的转换，实现通信协议转换的互连设备往往称为“网关(gateway)”。图1是这种集成技术的基本结构图，其中，运行集成系统主界面的工作站通常是基于集成系统中的主通信协议的。这种集成技术在目前已得到了广泛的应用，尤其在已建系统中用另一种不同协议标准扩展时就必须采用这种技术进行系统集成。

　　从系统集成的层次来看，楼宇自控网络通信协议是对楼宇自控设备(即通信实体)的抽象描述。不同的通信协议通常采用不同的描述方式和信息模型，有的通信协议采用面向对象的信息模型(object orientedinformationmodel)，这种信息模型具有一定层次的数据结构，如BACnet和EIB-OBIS(European Installation Bus Object Interface Specification)标准，而有的通信协议采用面向寄存器的模型(register-orientedinformationmodel)，这种信息模型是“扁平(flat)”的，不具有层次化的数据结构，如Modbus和LonTalk标准。因此，面向协议的集成技术是以“描述信息模型”为中心的，实质上是协议描述信息模型的转换，并且这种信息模型转换是在二进制编码(binaryencoding)的层面上进行的。

　　由于这种集成技术是在二进制编码基础上进行的转换，当集成系统中存在多种通信协议标准时，这种集成技术的代价就会太大，并且存在模型转换不完全的现象。另外，当非集成主标准系统(次协议系统)扩展时，升级网关的代价较大。随着IT技术的发展，为了克服这种集成技术的缺点，出现了“面向平台(platform- oriented)”的集成技术。