隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，基于人們對建筑物的內(nèi)在功能人性化和智能化越來越高的需求，智能樓宇應(yīng)運(yùn)而生。智能樓宇融合自動(dòng)控制技術(shù)，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感技術(shù)將安防系統(tǒng)，暖通空調(diào)系統(tǒng)和電梯控制系統(tǒng)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對各級設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控[1]。BACnet協(xié)議作為全球第一個(gè)樓宇自控行業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)，采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù),提供描述各種樓宇設(shè)備的模型，使得各種設(shè)備能互操作和協(xié)同工作,滿足了用戶對樓宇自動(dòng)控制設(shè)備互操作性的廣泛要求，即將不同廠家的設(shè)備組成一個(gè)一致的自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。本文主要研究電梯系統(tǒng)通過BACnet MSTP協(xié)議接入智能樓宇的實(shí)現(xiàn)方法和軟件實(shí)現(xiàn)流程，達(dá)到計(jì)算機(jī)對電梯本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。 

1 基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)

BACnet 簡化體系結(jié)構(gòu)

BACnet 建立在包含四個(gè)層次的簡化分層體系結(jié)構(gòu)上，這四層相當(dāng)于OSI 模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1 所示。BACnet 標(biāo)準(zhǔn)定義了自己的應(yīng)用層和簡單的網(wǎng)絡(luò)層，對于其數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，提供了以下五種選擇方案?；?/span>BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)選擇MSTP為數(shù)據(jù)鏈路層的方案，物理層使用RS485接口實(shí)現(xiàn)。

圖1 BACnet MSTP分層體系

1.2 基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)?/span>

基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)本地方案由電梯控制系統(tǒng)、BACnet節(jié)點(diǎn)、BACnet網(wǎng)關(guān)、本地監(jiān)控室組成，系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D2，本地監(jiān)控室工作計(jì)算機(jī)需要安裝BACnet/IP工作站。每臺電梯對應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備負(fù)責(zé)收集一臺電梯的需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)。符合BACnet MSTP協(xié)議棧的智能樓宇節(jié)點(diǎn)設(shè)備可接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)智能樓宇信息監(jiān)控，可根據(jù)實(shí)際工程需要配置成本地或遠(yuǎn)程模式。

圖2基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

基于BACnet MSTP的結(jié)點(diǎn)與電梯控制系統(tǒng)及網(wǎng)關(guān)的通訊處理流程如圖3。BACnet節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)請求獲取電梯運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)封裝為特定對象，網(wǎng)關(guān)定時(shí)讀設(shè)備對象屬性值或?qū)懺O(shè)備對象屬性值，從而實(shí)現(xiàn)對電梯系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控。

圖3基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)通訊流程

2 基于BACnet MSTP的結(jié)點(diǎn)

2.1 結(jié)點(diǎn)與電梯之間的總線通訊

BACnet MSTP的結(jié)點(diǎn)與電梯間的通訊可通過CAN，RS485，RS232接口實(shí)現(xiàn)。電梯數(shù)據(jù)最終封裝為對象，基于BACnet MSTP的電

梯監(jiān)控系統(tǒng)主要處理以下數(shù)據(jù)：

消防                   置1有效（ON）

滿載                   置1有效（ON）

超載                   置1有效（ON）

開門中                 置1有效（ON）

關(guān)門中                 置1有效（ON）

安全回路通             置1有效（ON）

故障                   置1有效（ON）

井道學(xué)習(xí)               置1有效（ON）

測試運(yùn)行               置1有效（ON）

運(yùn)行次數(shù)               單位：次

運(yùn)行時(shí)間               單位：分鐘

故障信息               故障代碼及樓層

樓層                   1-64層

上召指令      1-64層

下召指令               1-64層

轎廂指令               1-64層

這些數(shù)據(jù)基本涵蓋了電梯運(yùn)行需要監(jiān)控的所有數(shù)據(jù)。當(dāng)使用RS232或RS485通訊時(shí)，由于波特率設(shè)置為9600bps，根據(jù)優(yōu)先級基本狀態(tài)和指令間隔100ms查詢一次，運(yùn)行次數(shù)1S查詢一次，故障信息1.5S查詢一次，保證實(shí)時(shí)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)優(yōu)先更新，不出現(xiàn)跳層等情況出現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示滯后或出現(xiàn)跳層等情況時(shí)，可適當(dāng)增加RS232或RS485通訊波特率以及調(diào)整查詢間隔以提高系統(tǒng)整體的通訊質(zhì)量。當(dāng)使用CAN通訊時(shí)，波特率25 Kbps所有數(shù)據(jù)50ms或25ms查詢一次，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。實(shí)際使用過程中選擇CAN通訊的方式。

圖4基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)對象數(shù)據(jù)

2.2結(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間的通訊

在BACnet中，對象就是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過讀取、修改封裝在應(yīng)用層APDU中的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)互操作。如下圖4，電梯的各種狀態(tài)被定義為各種對象，多狀態(tài)輸入對象（MI），二進(jìn)制輸入對象（BI），模擬輸入對象（AV）等，例如轎廂指令被定義為多狀態(tài)輸入類型，也可以定義二進(jìn)制輸出對象（BO），通過寫對象屬性值的方式實(shí)現(xiàn)對電

梯的控制。由于對象屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)限制，轎廂指令，上召指令，下召指令都分為了2個(gè)多態(tài)輸入對象，分為1-32和33-64兩個(gè)對象處理64層，數(shù)據(jù)按位處理，4即代表3樓，故障信息包括故障代碼及樓層，例如2308表示在8樓出現(xiàn)23號故障，此時(shí)監(jiān)控人員可查看所有狀態(tài)信息以確認(rèn)故障產(chǎn)生原因及時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)。對于二進(jìn)制輸入對象，會有相關(guān)的文字標(biāo)注提示，例如開門中會提示ON，轎廂登記時(shí)會提示登記樓層。

于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)中各種設(shè)備之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，BACnet為其對象提供了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行信息通信的 “共同語言”。除此之外，BACnet設(shè)備之間還要有進(jìn)行信息傳遞的手段[2]，例如，一個(gè)設(shè)備要求另一個(gè)設(shè)備提供信息，命令另一個(gè)設(shè)備執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作，或者向某些設(shè)備發(fā)出信息通知已經(jīng)發(fā)生某事件等等。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，與對象相關(guān)聯(lián)的是屬性和方法，屬性用來說明對象，而方法是外界用來訪問或作用于對象的手段。在基于BACnet MSTP電梯監(jiān)控樓宇網(wǎng)絡(luò)中，BACnet節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)通訊過程如下圖5，網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信通過服務(wù)請求和應(yīng)答實(shí)現(xiàn)。

圖5基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)通訊過程

在BACnet中，把對象的方法稱為服務(wù)，

對象提供了對一個(gè)樓宇自控設(shè)備的 “網(wǎng)絡(luò)可見”部分的抽象描述，而服務(wù)提供了用于訪問和操作這些信息的命令[3]。如下圖6為完成一條服務(wù)的具體流程及對應(yīng)的接口函數(shù)，通過接口函數(shù)將電梯數(shù)據(jù)封裝在對象中，當(dāng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送相應(yīng)的請求給設(shè)備后，結(jié)點(diǎn)設(shè)備解析網(wǎng)關(guān)請求服務(wù)類型，判斷是否需要應(yīng)答，當(dāng)需要應(yīng)答時(shí)，將對象放入BACnet MSTP協(xié)議棧中解析，做出服務(wù)應(yīng)答，將數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)斤@示終端。在基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)應(yīng)用中，結(jié)點(diǎn)設(shè)備作為從設(shè)備，網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備，主設(shè)備利用輪詢的方式訪問節(jié)點(diǎn)從設(shè)備，由于需要同時(shí)監(jiān)控多部電梯，讀取節(jié)點(diǎn)對象需要時(shí)間，節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)間RS485波特率需設(shè)置為38400bps,以提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)需要使用雙絞線，配接終端電阻吸收干擾。

圖6基于BACnet MSTP的服務(wù)處理流程

3 基于BACnet MSTP的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案

基于BACnet MSTP的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案中BACnet協(xié)議采用了“隧道技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了Internet的IP協(xié)議和BACnet協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換[4]，使BACnet消息可以封裝成IP包在Internet傳輸，在目的地一端，再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換，又可使BACnet消息從IP包分離，以便在BACnet上傳輸。使用多址廣播和

BACnet／IP管理設(shè)備多個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備時(shí)，可解決地址表重新配置的問題，使BACnet與Internet互連具有較大的靈活性,系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7。

圖7基于BACnet MSTP的遠(yuǎn)程服務(wù)方案

基于BACnet MSTP的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案可將小區(qū)、社區(qū)、城鎮(zhèn)樓宇信息納入智慧城市監(jiān)控體系，進(jìn)一步推進(jìn)社會數(shù)字化程度，提升社會整體管理水平。

圖8基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)監(jiān)控界面

4 結(jié)論

基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)利用本地網(wǎng)關(guān)測試方法，監(jiān)控界面如下圖，從圖中可以看出，通過質(zhì)量戳可以看出通訊質(zhì)量良好，在下方可看到實(shí)時(shí)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的報(bào)文。同時(shí)也可以看出此時(shí)電梯停在1樓，沒有登記指令和外呼，安全回路接通，門鎖閉合，沒有故障，當(dāng)?shù)怯浿噶顣r(shí)運(yùn)行方向顯示正常，樓層更新與外呼顯示一致，故障信息運(yùn)行次數(shù)等都正常顯示。

基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)控電梯的數(shù)據(jù)，通過BACnet協(xié)議棧將電梯系統(tǒng)納入智能樓宇系統(tǒng)是一種切實(shí)高效的方法。