楼宇自动化系统数据接口层的设计与开发

　　0　引　　言

　　随着现代控制技术(control)、计算机技术(computer)、通信技术(communication)和图形显示技术(CRT)即4C技术的迅速发展,越来越多的科学技术应用在建筑上,楼宇自动化系统在这种情况下应运而生。在楼宇自动化系统中,现场设备的各种参数需要统一管理、监视和控制,通过对数据接口层的设计,实现这些数据在现场控制网同中央监控系统之间的双向传递,为监控系统提供数据的传输通道,实现现场控制网与中央监控系统之间数据的无缝连接[1]。

　　1　楼宇自动化系统概述

　　楼宇自动化系统(building automatic system,BAS)或称建筑设备自动化系统,其主要功能是对建筑物内的空调制冷系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、供热系统以及安全防范系统等实现全面计算机监控管理。通过对各个子系统进行监测、控制、信息记录,实现分散节能控制和集中科学管理,为用户提供良好的工作环境,为管理者提供方便的管理手段[1]。

　　楼宇自动化系统一般采用3层的网络结构形式。第一层是管理网络层,由计算机和中央监控系统软件和相应的通讯设备组成;第二层是控制网络层为通用控制器;第三层是现场网络层,包括传感器、微控制器、变频器和执行器,由于实际网络结构的构建,楼宇自动化系统网络逻辑上的3层结构,可以连接成为两层结构,即网络仅由管理网络层和现场网络层构成,其控制层已包括在现场层中。总体设计框图如图1所示[2-4]。

　　2　数据接口层的设计

　　2.1　设计思路

　　设计的数据接口层采用TCP/IP作为其通信协议。数据接口层的设计包括两个方面,一方面是中央监控系统实时地接收智能网关发送的现场数据信息;另一方面是将中央监控系统发送的控制命令传递到智能网关。数据传递的过程描述如下:当现场数据发生变化时,现场控制网通过数据接口层向中央监控系统发送连接请求,中央监控系统接到这个请求后,向现场控制网发送应答信息,此时现场控制网将实时数据通过数据接口层发送到中央监控系统,写入数据库。当中央监控系统向现场设备发送控制命令时,先将控制命令写入数据库中,然后再将此控制命令通过网络应用程序发送到现场控制网中,控制现场设备。数据传输流程如图2所示[5-6]。

　　2.2　Windows Sockets技术

　　Windows Sockets是Windows环境下进行TCP/IP程序设计的网络应用程序编程接口。它的目标是提供一种独立的协议,以支持开放的网络性能,通过它可以方便地访问TCP和UDP网络服务。

　　Windows Sockets网络应用程序包括两个部分,一部分是服务器端应用程序,主要接收客户端的连接请求、接收客户端的信息、处理客户端的计算请求、向客户端发送计算结果和应答信息等;另一部分是客户端应用程序,主要用于申请连接服务器、向服务器发送计算请求、处理服务器发回的计算结果和其他信息等[7]。