典型楼控系统的比较及选型研究

桂仁才 / 钟铁军 / 胡晓怡 / 李江山 / 史 进

1. 中广电广播电影电视设计研究院，北京 100045 2. 河北建筑工程学院，河北 张家口 75024

典型楼控系统的比较及选型研究

桂仁才1/ 钟铁军1/ 胡晓怡1/ 李江山1/ 史 进2

1. 中广电广播电影电视设计研究院，北京 100045 2. 河北建筑工程学院，河北 张家口 75024

1 主流楼控系统网络架构分析

当前国内外主流楼控系统的网络架构形式由于各自公司所开发的网络通讯协议的差异而有所不同，各厂家楼控系统的网络框架也各具特色，包括各种类型的现场总线和工业以太网等(如西门子Profibus现场总线，倍福EtherCAT实时以太网，霍尼韦尔C-BUS协议等)。各种私有协议在一定程度上限制了BAS的发展，但随着时间的推移，楼控行业做出了很大的努力，特别是LonWorks现场总线和BACnet协议的不断发展，BAS的开放性和集成性得到了很大提升。就网络架构的物理层面来讲，各私有协议虽然都是以局域网技术和RS485总线为基础来构建网络，但在网络拓扑结构、软件和传输协议等方面各有不同。

2 主流楼控系统的通讯协议及现状

目前主流应用的楼控协议主要有：BACnet协议、Lontalk协议、通透以太网协议、KNEX协议。

1)BACnet协议：美国暖通空调和制冷工程师协会(ASHREA)汇集了业界内的顶尖专家、花费了将近10年的时间，颁布了关于楼控网络的BACnet协议，使不同生产厂家生产的楼控系统的核心设备能够彼此互换互用、互联互通。BACnet协议自1997年推出到2000年被引进国内，经历了十多年的时间，但制定BACnet协议用来提高楼控系统的开放性这个初衷并没有实现。目前阶段，基于BACnet协议的楼控系统，核心设备DDC都是使用BACnet协议，但不同厂家的核心控制设备是不能彼此互换互用的，现有的楼控系统多数情况下都是这样，换句话讲，楼控系统的开放性目前阶段还不能令人满意。图1是基于BACnet协议的楼控系统结构图。

2)LonWorks技术是一种工业控制网技术，也是一种现场总线技术，其通信协议为Lontalk协议。可方便地实现现场执行器、传感器、仪表等互联。在楼控系统中，很多系统都使用Lontalk协议，使用LonWorks现场总线技术，但基于Lontalk协议的控制总线一般作为楼控系统的控制网络，必须要通过网络控制器才能与位于管理网络层的中央管理工作站相连接，即LonWorks网络只能作为一个楼控系统的局部网络，而不能充当一个全局性的网络系统。即便是如此，LonWorks系统的开放性和BACnet应用系统相比，还是属于一种区域级的开放系统，不是一个全局性的开放系统。组建LonWorks系统，必须要使用ECHELON公司生产的神经元芯片作为核心组件，目前除了ECHELON公司一家生产神经元芯片以外，再没有其他的生产厂家生产，这种情况也影响了系统的开放性。图2为基于LonWorks技术的的楼控系统结构图。

图4 KNX EIB系统结构示意图

图2 基于LonWorks技术的的楼控系统结构图

3)通透以太网的楼宇自动化控制系统如图3所示，是将TCP/IP协议作为通信协议的一种楼宇自动化控制系统。通透以太网是指在楼控系统的管理域网络和控制域网络都使用以太网，使通信网络结构简约和实现良好的远程监控。而且随着IPv6技术的发展，接入到控制域网络中的现场控制器DDC都能分配到一个真实有效的 IP 地址，可以便捷地接入Internet。近年来，基于通透以太网技术的楼控系统出现并得到了较快的发展，但在控制的实时性方面仍需加强。传统的智能建筑技术多将BACnet协议和Lontalk协议并列为楼控系统的两大协议，实际上，使用通透以太网的楼控系统的支持通信网络与网络的主流技术发展紧密关联。

图3 采用通透以太网楼宇自动化控制统结构图

表1 典型国内外楼控系统比较研究

续表1

图5 某网站2014年2月楼控排名情况

4)KNX:提出了家庭及楼宇自动化的完整解决方案。KNX总线将所有的“总线设备”连接到KNX“介质”上(介质包括双绞线、电力线缆等)，实现信息的交互。“总线设备”可以是传感器或者执行器，用于监控楼宇内相应设备，如：照明系统、安全防范系统、能耗管理系统、楼控系统、空调系统、音/视频控制系统和家居控制系统等。这些功能无需额外的控制中心，只需通过一个统一的系统就可以进行监控和发送信号。KNX总线协议遵循OSI模型协议规范，并进行了合理的简化。图4所示为基于KNX总线的EIB系统结构示意图。

目前，生产厂商开发的楼控系统一般使用一个全局性的通信协议，并在系统中配合局部区域性的控制总线通信协议构建楼控系统，业界对不同全局性通信协议的应用系统彼此之间的关系研究深度不够，不能为生产厂商的楼控系统开发提供指导性的理论。不论是基于哪种全局性的通信协议构建的楼控系统，其开放性都不理想。因此，加深对楼控领域中的四大通信协议的研究，研究不同的应用系统之间的关系，怎样大幅度地提高楼控系统的开放性，是当前的研究热点。

3 典型楼控系统厂家及其市场排名情况

某网站面向众多行业领域提供品牌监测、品牌资讯等服务的，包括智能建筑、绿色建筑、智慧城市、系统集成、弱电、安防知识与技术，并包含IT服务、解决方案、方案供应商、物联网等，图5所示为某网站2014年2月份楼控产品的排名情况(总分=品牌识别+品牌实力+活跃力+口碑)。

4 典型国内外楼控系统比较研究

经过对国内外几种典型构架的楼控系统进行比较研究, 得出了如表1所示结论。

5 结束语

通过某知名网站给出的楼控产品排名情况及对典型楼控产品的比较研究，业主、设计人员等可根据智能化建筑和智能化小区的主体性质、所处地位、使用功能和客观环境等特点，结合表格的各项数据，从工程实际和用户信息需求考虑，选用合适的楼控产品以满足建筑大楼的各项要求。

[1] 张少军. 建筑智能化系统技术[M]. 北京：中国电力出版社，2006.

[2] 董春桥. BACnet 原理与应用[M]. (第一版). 北京: 电子工业出版社, 2003.

[3] 桂仁才，张少军. Honeywell艾顿楼控系统DDC程序的编写实践[J]. 电气应用，2012(14).

[4] 桂仁才，张少军，郑杰. 卓灵楼控系统中的控制编程及通讯网络研究[J]. 北京建筑工程学院学报 2012(1)：67-72.

[5] 史进. 几种主流应用的典型楼控系统比较研究[D]. 北京建筑工程学院，2012(7).

Compare and Selection Research of Typical Building Automation System

Gui Rencai / Zhong Tiejun / Hu Xiaoyi / Li Jiangshan / Shi Jin

本文针对主流楼控技术的网络架构、协议及某网站实验室的国内外楼控系统的排名进行了相应的分析研究，并重点比较了国内外典型楼控系统的各项数据,为楼控的产品选型提供了有力依据。

楼控 网络架构 协议 比较研究 产品选型

The paper analyses the network architecture, protocol of mainstream BAS and the ranking of domestic and foreign BAS from a well-known website, it puts forward the conclusion by comparing with typical BAS which provides a strong argument for the selection of BAS product.

BAS, network architecture, protocol, comparative study, product selection