1 引言 在智能大廈中，樓宇自動化系統(tǒng)的目標是為人們創(chuàng)造安全、方便、舒適的室內環(huán)境，使人們以良好的精神狀態(tài)進行工作、學習和生活。同時智能大廈的業(yè)主，通過樓宇自動化系統(tǒng)，實現了空調系統(tǒng)、供電照明系統(tǒng)、給水排水系統(tǒng)、消防和火災報警系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)，背景音樂系統(tǒng)等等的綜合自動控制，使整個樓宇在高效、節(jié)能、最優(yōu)工況下運轉，在各個系統(tǒng)內部及各個系統(tǒng)之間通常采用由計算機集中管理，分散控制的方式。計算機集散控制，即以分布在現場被控設備處的多臺計算機控制裝置（基本控制器），完成被控設備的實時監(jiān)制、保護和控制任務，克服了計算機集中控制帶來的危險高度集中和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。以安裝于集中控制室并具有很強的數字通信、crt顯示和豐富控制管理軟件的中央管理計算機完成集中操作、顯示、報警、數據分析與優(yōu)化控制功能，避免了常規(guī)儀表控制人機聯系困難、無法統(tǒng)一管理的缺點。然而由于經濟技術及歷史的原因，各個子系統(tǒng)形成為一個個的“自動化孤島”，解決的方案之一就是對其進行改造，在保護原系統(tǒng)軟硬件資源的前提下，將其改造提升成分布式控制系統(tǒng)（亦稱集散控制系統(tǒng)），本文對有關問題作些討論。 2 系統(tǒng)層次結構 樓宇集散控制系統(tǒng)按照功能分層的方法，可分為現場控制級，分站監(jiān)控和中央管理級，如圖1所示，它通過計算機網絡將每級之間，級與級之間連接起來，形成一個完整的集散式控制系統(tǒng)。下面對各級的功能及特點作簡要討論。 2.1 現場控制級 現場控制級由現場直接數字控制器（ddc）以及現場通信網絡（現場總線）組成。ddc是以功能相對簡單的工業(yè)控制計算機為核心，并將各種低壓控制電器、傳感器、執(zhí)行器等組合而成的強弱電一體化的控制裝置，用于直接控制各被控設備，并且能夠與中央控制計算機通訊?，F場總線是各ddc之間及其與上級計算機之間的通信網絡，一般使用標準工業(yè)串行通信制式，例如常規(guī)的rs-485或canbus等現場總線接口，用價格低廉的屏蔽雙絞線作為傳輸介質。根據現場總線的網絡結構，現場控制級可組成星型、樹型、總線型結構?，F場控制級的特性主要表現在:多信息系統(tǒng)，雙向的多變量通信，可靠性和精度高，系統(tǒng)自診斷功能、維護、檢修方便，互操作性，成本低、安裝費用低。 現場控制級的主要功能主要表現在:采集過程數據、對數據進行轉換，輸出操縱命令，進行直接的數字控制，完成與分站的數據通信，對現場控制的設備進行監(jiān)測和診斷。 2.2 分站監(jiān)控級 分站監(jiān)控級是現場級的上位監(jiān)控管理級，由i/o卡件組成，通過通信網絡，把過程信息傳到上下級，它的特點如下:高可靠性，實時性強，控制更靈活，通信速度高、信息量大。 分站監(jiān)控級是樓宇集散系統(tǒng)的關鍵部分，它的性能好壞，極大地影響到信息的實時性、控制質量的好壞及管理決策的正確性，它的主要功能是:采集數據、進行數據轉換與處理，數據監(jiān)視和存儲，實施連續(xù)、批量或順序控制的運算和輸出控制作用，數據和設備自診斷，數據通信。 2.3 中央管理級 以中央控制室操作站為中心，輔以打印機、報警裝置等外部設備組成，它是人-機的界面，主要特性如下:采用屏幕提示、聲音、圖像、圖片、曲線等多媒體技術，顯示樓宇被控過程和輸出數據信息;數據儲存量大，顯示信息量大;操作方便、簡捷;具有報警和故障診斷的處理能力;優(yōu)化控制;協調各分站的控制;打印、制表;數據通信。它的主要功能:數據紀錄、顯示、儲存、打印;協調的優(yōu)化、協調和維護;報警、事件的處理和診斷;數據通信;優(yōu)化控制和整個樓宇自控系統(tǒng)的管理調度。 3 樓宇集散系統(tǒng)的基本組成 雖然樓宇集散系統(tǒng)種類繁多，但從系統(tǒng)結構分析，樓宇集散系統(tǒng)由三大部分組成。它們是分散過程控制裝置部分，集中操作和管理部分以及通信系統(tǒng)部分-高速數據通道。 分散過程控制裝置，相當于現場控制級和分站監(jiān)控級，由多回路控制器、單回路控制器、多功能控制器、可編程邏輯控制器以及數據采集與處理裝置組成。 集中操作站和管理部分，由中央操作站、中央管理計算機和外部設備如打印機、繪圖儀等組成，實現人機接口。 每級之間以及每級內計算機與微機處理器則由通信系統(tǒng)進行數據通信。 三部分之間的關系如圖2所示。 3.1 分散過程控制裝置部分 分散過程控制裝置是集散系統(tǒng)與被控過程之間的接口，它具有以下特征:需適應惡劣的環(huán)境;分散控制，把地域分散的過程裝置用分散的控制實現，把監(jiān)視和控制分離，把危險分散，使得系統(tǒng)的可靠性提高;實時性，從硬件來看，具有較快的時鐘頻率，足夠的字長，從軟件看，采用實時和多任務作業(yè);獨立性，相對于整個樓宇自控系統(tǒng)，分散過程控制裝置具有較強的獨立性，在與上一級通信或上一級設備出現故障的情況下，它仍然能正常運行。 3.2 集中操作和管理部分 集中操作和管理部分的主要功能是集中各分散過程裝置送來的信息，通過監(jiān)視和操作，把操作命令下送到各分散控制裝置。收集的信息用于分析、研究、打印、儲存，并作為管理、計劃和調度的依據。它的主要特征如下:信息量大，易操作，容錯性好。 通常集散系統(tǒng)的三個基本組成部分，雖然不同廠家的產品各有特點，但是在結構上仍然有明顯的共性，最常見的結構為:分散的過程控制站+局域網+信息綜合管理系統(tǒng)。 采用局域網技術，使系統(tǒng)的通信能力提高，聯網能力增強，通過現場總線，系統(tǒng)可與現場的智能儀表和控制器通信和操作。在結構上是一種開放的系統(tǒng)，具有互操作性的系統(tǒng)，是當前智能建筑中樓宇自控系統(tǒng)的主流結構。 3.3 網絡拓撲結構 在集散系統(tǒng)中，通信網絡大多為局域網，它的拓撲結構主要有總線型、星形、環(huán)形等，另外，為了適應系統(tǒng)的擴展要求，同類型或不同類型的通信網絡可以組成各種形式的網絡結構。 4 智能分布式樓宇自動化系統(tǒng) 如前所述，集散型樓宇自動化系統(tǒng)在功能及可靠性方面都比集中型樓宇自動化系統(tǒng)優(yōu)越，在智能建筑的設備自動化中應用廣泛，但也有一些不足，其中較突出的問題是開放性，互聯性方面受到某些限制，使樓宇自動化系統(tǒng)組態(tài)不夠靈活。 在智能建筑中，需要監(jiān)控的設備不僅種類多，而且其特點區(qū)別也很大，只用一種集散型的樓宇自動化系統(tǒng)產品往往不能滿足對所有設備的控制要求，因此經常需要選擇不同廠家的樓宇自動化系統(tǒng)產品作為各個樓宇自動化系統(tǒng)，把它們互相組合起來，形成一個建筑設備自動化的系統(tǒng)，這就需要不同集散系統(tǒng)之間的互連。目前不同廠家的集散系統(tǒng)尚不能作到直接互連，即這種系統(tǒng)的開放性比較差，因此在樓宇自動化系統(tǒng)應用中受到一定限制。 隨著計算機通信技術和大規(guī)模集成電路技術發(fā)展，國外一些廠家推出了一種新型的自動化系統(tǒng)，即智能分布式監(jiān)控系統(tǒng)。 智能分布式系統(tǒng)的核心是利用超大規(guī)模集成電路技術制成的通信控制微處理器。又稱神經元（neuron）芯片（在芯片中集成了3個cpu及相應的存儲器，i/o接口等部件），它在通信及控制方面的功能相當于一臺工業(yè)pc機，用這種芯片作為分布式網絡的基本控制接點，不但可以實現通信和控制，還可以充分接進分散于現場的被控設備，從而實現較理想的分布式控制。 智能分布式樓宇設備自動化系統(tǒng)具有以下特點: （1） 作為基本控制節(jié)點的神經元芯片有強大的通信能力、網絡通信協議已固化在其內部，因此節(jié)點之間的互聯十分方便，可以組成一條開放性的“監(jiān)控總線”，不同設備的各種傳感器、執(zhí)行器直接“掛”在該總線上，擴展方便，具有良好的開放性。通過可編程的智能節(jié)點，或將神經芯片嵌入不同廠家的產品中，使這些產品很容易直接接在同一系統(tǒng)中，實現互連性。 （2） 可以利用各種傳輸媒體和普通雙絞線、同軸電纜、光纜、無線射頻、紅外線、甚至電力線進行信號傳輸，組成控制網。 （3） 編程簡單，系統(tǒng)布局改變不必對應用程序作重點變動，因此開發(fā)便利，系統(tǒng)研制周期較短。 （4） 智能分布系統(tǒng)為無主從分布式控制模式，一個控制節(jié)點的故障只影響與之相連的設備，不會造成整個系統(tǒng)或子系統(tǒng)的癱瘓。即便中央控制計算機故障或離網時，整個系統(tǒng)仍根據固化在各節(jié)點內部的程序完成對設備的監(jiān)控任務，故系統(tǒng)整體可靠性較高。 5 結束語 智能建筑中的建筑設備很多，工作特點及監(jiān)控要求也各不相同，通常根據設備類別、特點及要求把整個建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)分為若干個子系統(tǒng)，規(guī)模小或監(jiān)控點較少的子系統(tǒng)可以用一套中央控制機或操作站組成集散或分布式控制系統(tǒng)，而對監(jiān)控點多規(guī)模大子系統(tǒng)可以單獨設置智能終端，然后用局域網將各智能終端連接起來形成樓宇設備自動化系統(tǒng)。在軟件實現上有較大的靈活性，但最好的選擇是選用wonderware公司的factory suite 套件組件系統(tǒng)，因為它不管現有的系統(tǒng)是哪種類型的分布式系統(tǒng)或可編程邏輯控制系統(tǒng)都可以通過i/o服務器進入wonderware軟件數據信息平臺，該平臺提供了包含建立、測試、運行、驗證應用程序的強大工具，軟件功能極強，兼容性和可擴展性極好，易開發(fā)易使用，正在大力推廣，已被工程實踐證實是一種明智的選擇。