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1、1、楼宇自控系统架构设计、2、通常好的架构设计可以很容易的集成各种成熟先进的技术，产品选择范围广，性价比高；方便系统升级；能适应未来一定时期的发展要求，具有良好的扩展性；系统运维备件获取方便，具有良好的开放性和兼容性。因此，系统架构设计是系统设计的基础和灵魂。系统架构的技术水平决定了系统的关键功能能否实现，系统设备的选择与协调，以及系统投入运行后的维护、扩容和升级。下面根据楼宇自控系统发展的技术现状，对网络、软件、硬件、数据等的结构和集成方案进行分析，希望为楼宇自控系统的架构设计提供一种系统分析方法。楼宇自动化系统。,1、概述,3,2、网络结构，楼宇自控系统的网络一般包括管理网络和控制网络

2、。如果考虑控制网络的特点，可以将控制网络分为一层到两层，形成两层或三层的网络结构。三层网络的主流结构和主要性能指标如下表所示。第一层：管理网络或综合网络；第二、三层：控制网络或现场网络。, 4, 楼宇控制系统通信网络主流结构及性能指标, 5, 6, 7, 8, 3、软件结构，目前楼宇自控系统的软件结构主要包括CS和BS。,9,4、硬件结构楼宇自控网关，楼宇自控系统的硬件设计一般采用模块化结构。设计时控制方式、控制站规模、信号采集方式、信号处理精度和模块IO密度都要规划好。，使硬件设备可灵活扩展，控制可靠性、处理能力和加工精度均能满足应用要求。硬件结构规划建议如下。,10,11,5、系统集成结构，随着建筑智能化的提高

3、人对施工设备的控制和管理不再是简单的集中在控制室进行远程启停操作和单机环境参数的优化控制，而是对系统进行全局优化控制。影响施工设备联动控制的因素不再局限于楼宇自控系统内部。例如，当检测到火灾报警时，需要立即关闭空调设备，通风设备立即进入防烟排烟运行，并启动消防广播，组织人员疏散并启动疏散指令。系统、电梯迫降一楼等；另一个例子，当检测到防盗警报时，门禁系统将快速启动，控制门禁点和停车场出入口，打开报警现场照明系统，并调用闭路电视监控系统监控报警现场和过程。录像、启动广播系统通知相关人员迅速进入现场处理事故等，12、以上看似简单的联动工作，实际上涉及到楼宇自控系统、防盗报警系统、

4、火灾报警系统、视频监控系统、门禁系统、广播系统、照明系统、停车场管理系统、电子公告和信息发布等弱电系统工作协调问题。由于各个子系统独立发展，系统之间的互联互通必须进行专门的集成设计。根据集成设计的方式，集成方法大致分为控制层集成和管理层集成。,13,14,15,数据结构的设计一般包括两部分：嵌入在监控软件中的数据库处理程序和外部数据库处理程序。通常，在HMI监控软件中嵌入了一个数据库程序模块。考虑到人机界面软件本身的功能定位和性能，嵌入式数据库程序主要用于实时数据库的操作、管理和归档，以及归档历史数据库的管理和查询。并且分析处理能力较弱，这也是目前HMI软件的报表功能不理想的主要原因

5、。因此，如果需要对归档历史数据库进行综合分析，增加归档历史数据库的附加值，除了HMI软件外，还必须选择适当规模的数据库处理软件。二级数据库处理软件可以按照如下处理。,6、数据结构, 16, 原则是选择，即：根据系统应用数据库的大小，使用一般中小型数据库，其他数据库使用。使用高性能数据库处理软件。, 17、拓扑结构，当网络规模较大或网络异构时，可配置路由器扩大网络规模；连接第三方系统时，可配置集成网关，解决系统间的互联互通。因此，网络结构和拓扑连接有多种选择。根据楼宇自动化系统中的DD

6、C控制器、网络控制器、路由器、综合网关、上位机监控系统等部件是互联互通的解决方案。一般常用的拓扑结构有以下五类： 18、主要特点说明：系统只有通过网卡与控制层相连的控制网络位计算机管理系统。优点：简单、经济、适用、方便快捷的系统调试。缺点：可扩展性差。应用示例：C-Bus 总线用于霍尼韦尔系统。应用：中小型项目应用（小于500点监控规模），系统无后续扩展需求。它不需要很高的系统处理速度和可靠性。,拓扑结构1：

7、连接网关实现系统集成s1-4.将集成网关直接连接到控制层网络实现集成,20,21,22,s1-2.使用PC连接网关实现系统集成,23,s1-3.使用DDC连接网关实现系统集成,24,s1-4.将集成网关直接接入控制层网络实现集成, 25、拓扑结构2：上位机系统通过网络适配器直接管理DDC控制系统，主要特点说明：系统只有控制层网络，上位机管理系统点对点连接点通过单个网络控制器或适配器。优点：应用调试简单、经济、方便快捷。缺点：可扩展性差。,26, 应用实例：（1)BNA接霍尼韦尔系统的C-Bus总线。（2)I-接Lon总线。（3)PCLTA-20用于连接）罗

8、n 总线。应用：中小型项目应用。 27、上位机系统通过网络适配器直接管理DDC控制系统。 2及其变形与 1的区别在于网卡换成了网络控制器或适配器。,28,s2-1：添加FCN2 s2-2：使用PC连接网关实现集成 s2-3：使用DDC连接网关实现集成 s2-4，直接集成网关控制网络集成 s2-5：使用网络集成控制器,29,30,31,32,拓扑结构3：上位机系统通过管理层网络和网络控制器间接管理DDC控制系统。上位机管理系统同时连接多个网络控制器。好处：它可以专注于设计具有成本效益的网络控制器，以提高系统的整体性能。简单的架构设计，扩展

9、性能好，性价比高。缺点：投入成本比较高。,33、应用实例：约翰逊的ADS、M3、M5系统Oles系统霍尼韦尔系统应用：系统规模大，或后续扩容，对外网络连接有更高要求。架构3及其变体，34，S3-1增加FCN2 S3-2.连接管理层网关实现系统集成S3-3.连接控制层网关实现系统集成S1 -4.在控制层连接综合网关，在管理层连接路由器S1-5.。集成网关和路由器都链接到管理层，35、36、37、38、39、40、41，拓扑四：

10、控制器，上位机管理系统同时连接多个DDC控制器。优点：DDC直接与上位机管理系统相连，结构简单，控制管理指令直接下发给DDC，简化了控制过程。缺点：对DDC控制要求较高。应用示例：西门子 S600 系统。应用：系统规模大，或后续扩容，外网连接要求不高。,42、架构4及其变体S4-1增加FCN2 S4-2.连接管理层网关实现系统集成S4-3.连接控制层网关实现系统集成S4 -4.

11、还可以借助网络控制器间接管理DDC控制系统。主要特点是：管理层和控制层两层结构；DDC控制器和网络控制器在管理层同层连接，由上位机管理系统。对 DDC 控制器的控制可以由网络控制器直接下发或转发。优点：系统架构完全开放，扩展性好。缺点：管理管控难度较大，对DDC控制器要求较高。,50、应用实例：(1）加拿大可信系统(2）加拿大Delta系统(3）Ayton系统(4）Zolin系统应用：系统规模较大，或用于后续扩展, 同时，系统的开放性非常高。,51、 5及其变体S5-1增加FCN2 S5-2.连接管理层网关实现系统集成 S5-3.连接控制层网关实现

12、系统集成 S5-4. 集成网关和路由器连接在管理层 S5-5. 集成网关连接在控制层，路由器连接在管理层，52,53,54,55,56,57,58，软件点秤升级，软件点秤是衡量监控软件管理变量标签能力的标准。在设计不同厂家的监控软件时，要考虑系统的监控规模。, 59、操作系统平台选择，操作系统平台是指监控软件必须基于的软件环境，几乎所有厂商的产品都是基于该平台开发的。如无特殊要求，默认选择平台。（如果对可靠性有特殊要求）也可以选择Unix或Linux平台。由于支持跨平台的产品并不多，因此产品的选择会受到一定的限制。目前支持跨平台的产品包括美国奥特莱斯的WebC。

13、TRL系统等，60、软件系统升级，软件系统升级是指软件功能升级或软件版本升级。基于C/S架构的软件系统升级时，客户端和服务端要同时升级，而且还会涉及到所有硬件配置的调整，通常会带来很大的麻烦。对于基于BS架构的系统，软件升级时只需要升级服务器部分，对系统功能改进的适应性较好。, 61, 综上所述，以上讨论了楼宇自控系统架构设计中要考虑的几个主要问题。由于具体的架构设计非常灵活，最后对架构设计进行总结，为架构设计的系统思考提供方法。具体描述如下： 62、第一步：网络结构设计。主要评估各厂商产品目前的技术指标、各厂商产品对协议的支持程度、系统规模、预计投资等。

14、结构设计。例如，优先考虑当前通用性好、可扩展性好、产品选择范围广的协议架构，管理层采用以太网，控制层采用MSTP网络的双层网络结构。， 63、第二步：一体化结构设计。主要评估系统集成中系统集成对象要实现的功能、交互信息量、支持的协议类型等，并结合厂商产品的性价比进行集成结构设计。例如，优先考虑开放性好、协议支持类型多、联动控制效果好、与集成信息交互能力强的控制层集成方案，并通过专用网关集成在管理层网络中。, 64、第三步：拓扑设计。主要评估系统与之前系统的兼容性和未来的可扩展性，综合考虑网络结构和集成方案等，设计拓扑结构。如果在上述拓扑中优先考虑架构 S5-2S5

15、-4。, 65、第四步：数据结构设计。主要评估系统实时数据库的规模、实时数据库的备案要求和实时数据库的综合利用情况，结合厂家的HMI软件设计数据库软件的嵌入情况。例如，优选使用嵌入式SQL数据库模块和SQL数据库软件的外部配置。, 66、第五步：硬件结构设计。主要评价系统监测信息点分布、监测信息处理精度要求、联动控制时监测信息之间的相关程度、预计投资成本等。结合厂家产品的技术指标和性价比，将网络结构和集成结构融为一体。硬件结构设计结合拓扑结构的设计进行。例如，优先考虑集中式I/O和分布式IO并存的分布式控制结构，将关联度高的监控信息尽可能由一个控制器管理，以降低联动控制的故障率并优化网络中的数据流。. , 67、第六步：软件结构设计。主要评价系统监控信息的综合利用情况（如信息控制要求、分析处理要求、信息发布要求等），运营业务需求的变化、监控系统运行所涉及的人员素质以及系统未来的升级和扩展。， 来设计。例如，具有较强实时监控和处理能力的cs架构优先用于楼宇自控系统的监控和管理。当信息发布要求高时，增加c/s和BS架构与WEB服务器共存进行转换。, 68, 第 7 步：考虑其他因素。主要评估系统的监控规模，选择合适的HMI软件控制点容量。, 作为楼宇自控系统的监控和管理楼宇自控网关，首选具有较强实时监控和处理能力的CS架构。当信息发布要求高时，增加c/s和BS架构与WEB服务器共存进行转换。, 68, 第 7 步：考虑其他因素。主要评估系统的监控规模，选择合适的HMI软件控制点容量。, 作为楼宇自控系统的监控和管理，首选具有较强实时监控和处理能力的CS架构。当信息发布要求高时，增加c/s和BS架构与WEB服务器共存进行转换。, 68, 第 7 步：考虑其他因素。主要评估系统的监控规模，选择合适的HMI软件控制点容量。, 主要评估系统的监控规模，选择合适的HMI软件控制点容量。, 主要评估系统的监控规模，选择合适的HMI软件控制点容量。,