樓宇自控系統(tǒng)（BAS）架構(gòu)及其智能化控制與運行的實現(xiàn)機制解析

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在大型商業(yè)建筑、酒店、數(shù)據(jù)中心、辦公樓、醫(yī)院及商業(yè)綜合體建筑中，通常配備有大量的通風(fēng)、空調(diào)、冷熱源、水泵、電氣照明及電梯等設(shè)備。為了實現(xiàn)對這些設(shè)備的有效管理和控制，樓宇自動控制系統(tǒng)（簡稱“BAS系統(tǒng)”或“BA系統(tǒng)”）應(yīng)運而生。

一、BAS系統(tǒng)架構(gòu)

BAS系統(tǒng)通常構(gòu)建在一個分層的通信網(wǎng)絡(luò)之上。這一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從垂直方向看，主要分為管理層、控制層和現(xiàn)場層三個層級。

管理層級
管理層主要由監(jiān)控計算機（上位機）組成，這些計算機包括服務(wù)器和工作站，通常安裝在多臺PC機上，形成局域網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較小時，也可以整合在一臺計算機上。

監(jiān)控計算機采用性能適配的工控機或辦公電腦，通過與現(xiàn)場控制器（DDC/PLC）通信，實現(xiàn)對空調(diào)等設(shè)備的監(jiān)測、控制與管理。它負(fù)責(zé)記錄、存儲和查詢歷史數(shù)據(jù)，以及設(shè)備故障和異常參數(shù)的報警。
控制層級
控制層主要由現(xiàn)場控制器（DDC/PLC）構(gòu)成，這些控制器采用以太組網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議。在民用建筑中，DDC控制器較為常見，它與現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)和變送器直接連接，實現(xiàn)實時監(jiān)控，并通過通信網(wǎng)絡(luò)與上層計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

DDC控制器按設(shè)備系統(tǒng)設(shè)置，增加系統(tǒng)可靠性，便于調(diào)試。同時，留有適當(dāng)?shù)妮斎胼敵鳇c余量以備擴展。
現(xiàn)場層級

現(xiàn)場層由通信總線連接微控制器、智能現(xiàn)場輸入輸出模塊、智能現(xiàn)場儀表（如傳感器、執(zhí)行器、變頻器等）和普通現(xiàn)場儀表組成。通信總線可以是以太網(wǎng)或現(xiàn)場總線。

微控制器是嵌入計算機硬件和軟件的專用控制器，用于建筑末端設(shè)備的控制。它獨立于DDC控制器和中央管理工作站，具有標(biāo)準(zhǔn)控制功能，符合控制應(yīng)用和數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)化需求。

智能現(xiàn)場儀表是網(wǎng)絡(luò)化現(xiàn)場設(shè)備，通過通信總線與控制器通信。而普通現(xiàn)場儀表則只能與控制器進(jìn)行端到端連接，傳送模擬量或數(shù)字量信號。

二、通信網(wǎng)絡(luò)

BAS系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)分為管理網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)。管理網(wǎng)絡(luò)通常是以太網(wǎng)，用于連接監(jiān)控計算機；而控制網(wǎng)絡(luò)則用于連接現(xiàn)場控制器，常用的有RS485總線。兩者采用不同的通信協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)，需通過網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。

RS485總線：具有成本較低的優(yōu)勢，但存在通信距離、容量、速率及穩(wěn)定性等方面的限制。

以太網(wǎng)：近年來發(fā)展迅速，尤其適用于被控設(shè)備數(shù)量較多、對速度和容量要求較高的場景。以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡化了網(wǎng)絡(luò)布線，提高了通信速率，并易于與Internet連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

三、通信協(xié)議

BAS系統(tǒng)中的通信協(xié)議因網(wǎng)絡(luò)類型和設(shè)備廠家而異。以太網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議，而控制網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議則多樣，包括國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議如TCP/IP、BACnet、LonTalk、MeterBus和ModBus等。

  BACnet協(xié)議：作為專為樓宇自動化和控制網(wǎng)絡(luò)制定的通信協(xié)議，BACnet已被業(yè)界廣泛接受，成為智能建筑的主流通信協(xié)議。它有助于不同廠家的設(shè)備實現(xiàn)相互通信和操作，促進(jìn)了樓控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。

 綜上所述，BAS系統(tǒng)通過其分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、高效的通信網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，實現(xiàn)了對建筑內(nèi)通風(fēng)、空調(diào)等機電系統(tǒng)的智能化控制與運行。這一機制不僅提高了設(shè)備的運行效率和管理水平，還降低了能耗和維護成本，為現(xiàn)代建筑的智能化管理提供了有力支持。

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