基于现场总线控制建筑智能化设计

基于现场总线控制的建筑智能化设计摘要：本文以现场总线控制技术中最为广泛应用的lonworks、bacnet技术为例，阐述基于现场总线控制的建筑智能化设计理念和目标，结合现场总线控制的技术特点和工程实例论述设计智能建筑系统时对实现其实用性应注意的问题。

关键词：现场总线控制技术fcs；lonworks；bacnet；智能建筑；设计与实用性

abstract ：this article takes as the sample of lonworks、bacnet technology from fcs, fieldbus control system which is in rapid development and wide use in intelligent building design, to expound the design principle and objective of building intelligent design。the specific technical of fcs and project sample are combined into functionalism discussion that needs to be attend in building intelligence system design.

keywords ：fcs, fieldbus control system; lonworks；bacnet；intelligent building; design and functionalism

1 前言

fcs, fieldbus control system现场总线网络控制技术是楼宇自控系统主要的组成，也是建筑智能化系统不可缺少的部分，其任务是通过开放式现场总线控制网络平台对建筑物中的系统、设施及设备进行端口到端口的控制。

楼宇自控系统中，通过使用现场总线技术对网络实现统一管理和调度。与传统中小型计算机集中控制系统和分散式控制系统(集散控制系统dcs, distributed control system)相比，fcs现场总线控制技术抗干扰能力较强、处理能力卓越等优势。

2 设计与实用性

现阶段的建筑智能化设计以满足建筑维护及客户的需求，择优性价比高的智能化技术和智能化产品进行系统集成，并未有突出系统集成的重点。当今形势下的智能建筑集成应该以节能、节约、舒适为侧重点，但这与各类建筑不同的智能化需求有着紧密的联系，如何在智能化的设计与实用性间做到最优博弈是关键之处。

最优建筑智能化设计应该以智能化控制建筑环境中物理或自动化的方式，达到设备系统最佳状态的运转，但是同时还需要设备、系统、材料、空间使用、施工、人为感官等多方面的综合考虑。多方面因素的影响就会难以避免的造成智能化设计与智能化系统的实用性相脱节：系统设计过于冗繁，集成工作量庞大，且远超过建筑所需控制范围；网络主干、集成控制技术部分设计缺少可扩性、开放性和灵活性，无法为建筑未来可能需要的系统扩充奠定良好的基础。而现场控制总线技术是很好的标杆，帮助衡量建筑中各系统的协调和集中管理，本质在于现场总线技术是集计算机自控技术、通信技术、集成电路技术及智能传感技术的综合，基于现场总线控制技术的自动化系统网络结构即能使各系统中硬件通过数字信号得以灵活控制，又可以将整个系统的实用性赋予前瞻性的剖析。

如何缩小智能化系统设计与实用性的脱节也是设计时最应注意的问题，由于现阶段多方面的因素的影响，使得智能化设计与施工还没有一整套十分成熟的技术，首要重点应该在确保经济、实用的同时，考虑节能、环保的设计。

本文以总线控制技术中最为广泛应用的lonworks、bacnet技术为例，阐述其技术特点、控制原理及在具体工程实例中的设计理念和设计所要达到的控制目标。

3 技术特点的应用

3.1设备集成管理

lonworks技术更能体现“信息集中，控制分散”的特点，即平面式网络拓扑结构，多用于下层构架（控制器与设备）节点间的控制，具有较强的控制核心器件的技术（neuron芯片技术）[1]，主要以lontalk通信协议为主。它的优势在于：可以建立相互独立的控制网络，做到整个网络通信不受个别节点故障的影响；而bacnet 技术措施是以分层式网络拓扑结构为基础，多应用于上层管理结构（人机界面），规定设备间互通的规则并向上层传输大量的资料，对比lonworks1.25兆位/秒的最大传输率，它的最大传输率可达10兆位/秒，并且有6种支持的通信协议。lonworks和bacnet对比总线技术中的其他技术优势在于具体有广泛统一的通信协议技术，随着智能建筑的广泛应用，系统规模的增大，被控对象的不断增加及分散，二者可以应用于同一个智能系统中，各尽所长，bacnet作为基础的协议框架和网络模型，lonwork则作为实现控制的直接手段。

在bacnet与lonwork共存的集成系统中，

智能建筑对比普通建筑，核心在于集成，总线控制技术则像是集成的核心控制与设备之间的血管连接，必不可少。普通建筑、部分集成建筑与完全集成建筑的生命周期花费比较（表1）：生命周期花费部分普通建筑部分集成建筑完全集成建筑对比首次成本＄75,000 ＄78,000 ＄33,000

修改、升级和添加＄129,379 ＄126,379 ＄88,052

运转和维护＄21,250 ＄5,250 ＄3,750

通用费用（水电空暖）＄200,000 ＄179,400 ＄179,400 净现值＄2,325,232 ＄2,074,091 ＄1,773,493

比较完全集成建筑+＄551,739 +＄300,598

表1：普通建筑、部分集成建筑与完全集成建筑的生命周期花费比较[2]

可见完全集成建筑在各项对比中都要比普通建筑花销少。与部分集成建筑相比，只有在通用费用（水电空暖）花销上等同，其它费用也都少于部分集成建筑。可见，集成建筑在首次成本花费、升级花费、运转和维护花费上都有很大的省钱优势，也给我们带来了方便、快捷、节省人力物力的控制。随之孕育而生了基于现场总线控制技术的建筑能源管理系统bems（building and energy management system）。

3.2 控制原理

3.2.1能源监控