楼宇自控系统中无线通信的研究与开发

楼宇自控系统中无线通信的研究与开发

桑杭武[1]2008年在《智能建筑楼宇自控系统集成技术研究》文中认为智能建筑楼宇自控系统是建立在智能建筑自控网络之上、并将智能建筑内各个独立的楼宇自控子系统进行系统集成而形成的综合监控和管理系统。为高效地实现监控管理功能,就必须对智能建筑楼宇自控系统的集成模式进行总结和分析,探索具有综合监控和管理功能的智能建筑系统集成模式。智能建筑的核心是系统集成。所谓“系统集成”,就是将各子系统功能进行科学配置、综合优化,形成更强大的系统功能,从而满足用户的要求,体现出智能建筑的意义。性能优良的集成系统可以最优地发挥建筑设备的功能并最大限度地降低建筑生命周期成本。本文以某一具体智能建筑实验平台为研究对象,深入探讨了智能建筑楼宇自控系统的集成模式及发展趋势。研究内容包括:(1)目前主要集成技术分析;(2)系统集成影响因素分析;(3)基于B/S模式的建筑设备集成系统开发;(4)集成技术的发展前景研究。本文综合性地针对系统架构、协议以及安全环境等影响集成的因素进行评价,其中重点论述了不同系统架构对集成效果的影响;并在J2EE平台上,用Java Bean构造和解析UDP包控制信息,通过JDBC访问MySQL数据库,以Apache Tomcat作为Web服务器,采用某公司专有楼宇自控网络开发了基于B/S模式的智能建筑楼宇自控集成系统,并对该系统的性能进行了简要总结和分析。最后,通过比较IT技术与智能建筑自动控制系统集成技术的发展历史,结合以Web浏览器作为“人-机界面”的集成方法是建筑设备自动化系统的发展趋势的事实,预测了未来的集成技术将具备无线、自诊断和信息标准化特性。

汪东生[2]2008年在《基于BACnet的智能家居系统无线网关研究与设计》文中研究指明智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术,将各种家用设施通过家庭网络连接到一起的系统,能为人们提供更为便利舒适的生活环境。BACnet标准最根本目的是要给楼宇自动控制系统提供一种实现互操作的方法。基于BACnet协议的智能家居网络就可以很方便的使用所有符合这一协议的设备和接口,使整个系统的适应性、移植性、可裁减性大大提高。本文通过对几种无线通讯方式的比较了解到ZigBee架构简单而且价格低廉、低功耗等,尽管传输速率不高,但针对感测与控制应用,ZigBee具有很大的发展潜力。因此决定使用ZigBee作为本次设计的无线传输方案。本文结合无线网关系统在智能家居系统中的实际需求,提出了一种BACnet/ZigBee无线网关的设计方案。主要的工作有:(1)讨论了国际上流行的多种智能家庭网络协议的特点,得出BACnet协议是最适用于开发智能家庭网络的协议标准;(2)通过对比的方法分析了HomeRF,IrDA,HiperLAN,蓝牙以及ZigBee无线技术各自特点及应用领域,阐明了选用ZigBee无线技术作为智能家居的组网技术原因及优势;(3)从整体上对智能家居无线网络接入系统开发中需要用到的BACnet协议和ZigBee协议进行了详细的分析。BACnet/ZigBee无线网关作为一个网关,不仅需要在上层识别BACnet对象和ZigBee对象,而且在下层需要实现与BACnet链路和ZigBee链路的互连。因此,本文着重分析了BACnet协议对象和ZigBee数据链路层与物理层协议;(4)在硬件上,以既满足设计要求,又能简化设计的原则选择芯片;通过对芯片内部结构的分析,提出了硬件设计的方案;(5)在软件上,通过C语言开发整个系统的软件模块和协议栈模块;软件设计的方法采用模块的方式,把系统要执行的工作分为几个部分,各个部分分开设计,最后采用主程序调用的方式。

郑翔[3]2013年在《基于BACnet与IPv6的智能楼宇组网设计与研究》文中指出智能楼宇如今已经从单一的楼宇自控系统向高度集成的楼控设备、多种底层局域网技术并存的智能楼宇自控网络发展,而其中以IP互联网作为智能楼宇自控网络底层网络是最为热门的研究方向。在当前存在的智能楼宇自控网络通信协议中,BACnet协议是最具有发展潜力和广泛应用的开放性楼宇自控网络数据通信协议之一。BACnet协议制定了BACnet/IP标准以支持BACnet与IPv4网络,但随着IPv4网络地址资源匮乏等一系列问题的出现,IPv6网络正在逐渐产生重要的作用,但是目前BACnet并没有制定相应的BACnet/IPv6标准。本文着重研究了BACnet与IPv6的互连问题,同时也针对连接BACnet/IPv4与BACnet/IPv6网络进行了分析。论文首先介绍了BACnet/IPv4通信模型,对BACnet协议向IPv6扩展的机制进行了深入分析,提出了一种BACnet/IPv6通信模型。该模型主要建立在BACnet/IPv4的BVLL协议层上,将IPv4网络中的广播相应的替换为IPv6中的组播。在BACnet/IPv6协议栈的实现上,采用了开源BACnet Protocol Stack工程作为代码基础,并对其在支持IPv6方面进行了扩充。同时,论文针对BACnet协议通过IP互联网进行通信的方式作出了较为详细的研究。主要包括BACnet与IPv4网络互连的BACnet/IP PAD与BACnet/IPv4技术;在BACnet与IPv6网络互连部分则论述了BACnet/IPv6技术,以及通过IPv6over IPv4隧道连接BACnet/IPv6设备的方法。此后,本文提出利用BACnet路由器互连BACnet/IPv4与BACnet/IPv6网络架构。在路由器的硬件设计上选用了ARM9系列TQ2440开发板作为硬件平台,并对其扩展了网络接口;而在软件设计上则使用嵌入式Linux操作系统作为软件系统平台,以BACnet Protocol Stack作为BACnet协议栈平台,在此基础上设计了一种基于双网卡端口、多线程的BACnet路由器。最后本文通过系统测试分别对BACnet Protocol Stack以及设计的BACnet/IPv6通信模型的正确性进行了验证,同时也对BACnet/IPv4与BACnet/IPv6互连网络的互通性进行了通信测试。

齐辉[4]2007年在《无线BA-DDC控制器的研究与实现》文中研究表明楼宇自动化系统(BAS)作为智能建筑中的重要的组成部分,其智能化程度很大程度上决定了智能建筑的智能化程度。DDC控制器属于楼宇自控产品中的一部分,用于监视和控制系统中有关机电设备的控制器。论文首先阐述了DDC在集散控制系统中的位置和功能,其次介绍了新一代适合用于楼宇自动化系统的无线通信技术ZigBee,接着在了解DDC控制器的现状和设计方法的基础上,采用高性能的ARM7微处理器作为处理器,提出使用ZigBee技术实现上下位机通信的方案。该控制器的硬件设计采用叁星公司ARM7微处理器S3C44BOX,提高了系统的运行速度和数据处理能力,并根据DDC控制器所要实现的功能,设计了控制器的系统核心模块和通讯接口模块以及相应的驱动程序;选用应用广泛、源代码公开的实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到控制器上,提高了多任务并发能力。作者在西安建大实验室,运用增量式PID控制算法完成了对送风温度控制的模拟试验。

李勇[5]2014年在《无线通信在智能建筑中的应用》文中研究说明现代智能建筑是一个复杂的系统集成工程,是传统建筑结合现代计算机技术、信息技术、系统工程与控制技术、综合布线技术、系统集成等高科技技术的发展而快速发展起来的产物。随着全球自然资源的过度开采,自然资源的日益匮乏,人们更加注重于怎样减小建筑的能耗,提高建筑物的舒适性。人们一直在探索,怎样将现代最先进的技术应用到现代智能建筑中去,使现代智能建筑能以最少的投资达到最优的性能,并在日常的运营中,将能耗降到最低。满足人们对建筑的舒适性、方便快捷、高效节能的需求,并且绝对安全的办公和居住环境。在传统的建筑技术上,现代智能建筑配备了很多子系统,包括采暖、制冷和空调系统、给排水、智能照明、消防报警、门禁与监控等系统。智能建筑的核心问题是要实现各子系统的高效联动、协调运行,为了达到这一目标,就必须有安全可靠、稳定快捷的计算机网络平台,在系统中运用最先进的计算机网络技术、信息与通信技术,实现各子系统的集成,进行科学配置,形成更强大的系统功能。传统的计算机网络和通信系统一般采用有线网络,随着无线技术的迅猛发展,无线通信技术已经越来越多的应用到我们的日常生活中。由于无线通信技术有着不可替代的优势,在施工中无需进行复杂的桥架和配线工程,安装方便灵活,扩展和改造方便,我们可以采用无线通信技术的特殊优势,将无线通信技术应用到智能建筑中去,实现具有最佳性价比的综合系统集成方案,以最少的投资达到最优的性能。本论文研究的是一个新建厂区内的消防控制中心、楼宇自控中心、门禁和监控系统,运用无线通信技术,进行系统集成和监控的应用研究,并对无线通信在智能建筑中的应用的展望和存在的问题进行了探讨。

徐松松[6]2015年在《基于嵌入式的BACnet/ZigBee互联网络的设计与实现》文中进行了进一步梳理BACnet协议定义了一个开放的楼宇自控系统结构,是唯一的楼宇自控通信协议标准,具有开放性、实用性、且易于与其它网络集成的特点,广泛应用于楼宇自控领域。然而,BACnet作为有线通信网络,其布线费用高、灵活性差等不足阻碍楼宇自控系统的升级和扩展。本文分析和研究BACnet通信网络和无线通信网络技术,确定设计和实现基于嵌入式的BACnet/ZigBee互联网络,解决BACnet有线网络不足问题。本文分析比较叁种BACnet网络的扩展机制,确定从BACnet协议体系结构方面扩展BACnet网络,将ZigBee应用系统加入到现有的BACnet系统架构中,即扩展数据链路层和物理层。通过在Banat协议栈和ZigBee协议栈之间引入虚拟数据链路层,为两种网络的数据通信提供一个协议接口。该设计方案的实现使用了隧道技术。本文深入研究MS/TP网络状态机制,结合CRC循环冗余检测,提出一种差错重传机制,通过在主站点状态机中加入差错重传状态的转换,保证数据帧的正确发送、接收,提高网络的服务质量;针对静态带宽分配算法浪费带宽等不足,提出一种新的动态带宽分配算法,通过最大发送数据帧个数的实时变化改变带宽分配,在Simulink和Stateflow融合环境下对动态带宽分配算法的性能进行建模和仿真,仿真结果表明提出的算法能够有效提高网络带宽利用率,提高通信质量。本文根据预研目标设计了系统方案,微控制器采用STM32F107作为互联网络系统的主处理器,实现对系统的控制和数据处理;EIA-485驱动采用MAX485芯片,实现现场总线上数据收发任务;RS-232驱动采用MAX232芯片,实现控制器与PC机进行数据通信。通过叁方面的实验对所设计的互联系统的可行性进行验证,验证结果表明本文所设计的互联系统能够正确发送、接收网络数据,达到预期结果。本文完成了系统的软硬件设计,并给出完整的测试结果。

吴恒之[7]2013年在《智能大厦中楼宇自控系统的设计与实现》文中指出随着建筑技术、计算机技术、控制技术、通信技术等技术的发展,产生了新兴的交叉领域学科——智能建筑技术。目前该技术得到了越来越深入的研究,以及越来越广泛的应用。超高层建筑由于内部结构复杂,建筑设备数量众多,所以对技术有较高的要求,成为了智能建筑应用领域的一个难点。而楼宇自控系统又是建筑智能化系统中的关键部分,本文即结合实际工程对超高层建筑智能化系统中的楼宇自控系统进行了设计。本文首先详细介绍了智能建筑的内涵,以及国内外研究与应用的现状及发展趋势;阐述了当前主流楼宇自控系统的结构形式和结构层次,以及楼宇自控系统集成技术;对楼宇自控系统的设计方法和设计步骤进行了探讨;同时对楼宇自控平台进行了选型,并对Apogee系统进行了分析。本文根据大厦的功能结构、业主的实际需求,依据国家与行业的规范,结合“先进开放、经济实用、安全可靠、方便舒适”的设计原则,完成了楼宇自控系统的方案设计,内容主要包括对冷热源系统、空调系统、送排风系统、给排水系统等的监控设计。在此基础上完成了Apogee系统的应用设计,包括对管理平台、控制部分、传感和执行部分的设计。最后以大厦中典型的空调机组为例,对其组态界面和控制效果作了说明。该系统为提升大厦的建筑价值作出贡献,主要体现在:提升大厦的商业形象和经济效益,提高商业管理、物业管理的效率,增加能源的有效利用率,加强大厦的使用安全,改善室内的舒适度等。

彭赋[8]2002年在《楼宇自控系统中无线通信的研究与开发》文中研究表明本论文介绍了解决楼宇自动化控制网络系统的一种方案,它是基于Lonworks网和主从式RS-485网的混合设计方案。本论文的重点在于介绍该系统中的无线报警子系统和无线抄表子系统,全文包括五个主要章节: 第一章为概述部分,主要介绍智能建筑的历史、目前国内外发展状况和本楼宇自动化控制网络系统的概况。 第二章主要介绍RS-485主从式网络中控制节点LFC-51。 第叁章主要介绍部分基于LonWorks技术的网络节点。 第四章主要介绍无线报警子系统,以及无线报警子系统中的无线接收发射模块LFK。 第五章主要介绍无线抄表子系统和其中的LFS无线数传模块。 最后,论文对本楼宇自动化控制网络系统进行了总结,并指出了不足之处并提出了系统完善和改进的方向。

王丽娜[9]2015年在《基于以太网和ZigBee技术的智能楼宇照明控制系统工程设计》文中研究表明随着建筑技术、计算机技术、控制技术、通信技术等的发展及智能网络在建筑中的应用,智能建筑应运而生。楼宇智能照明系统作为智能楼宇建筑的一个重要子系统,其自动控制的实现形式对智能楼宇建筑起着尤为关键的作用,无线通信技术在楼控系统中的应用打破了传统有线楼控系统的许多限制,是今后楼控系统的一个发展方向,而且通过智能照明可以很大程度上节省电力能源,使得资源更加合理的利用。本文在对某软件公司的办公楼的照明系统的需求分析、节点分布原则、以太网、ZigBee技术、系统组成和系统功能做了简要介绍的基础上进行了智能照明系统的主要模块硬件选型和软件设计,包括以太网接口部分、无线通信和传感器部分等,最后对系统性能进行了测试和分析。该系统的技术设计为办公自动化系统和通信自动化系统提供了很好的参考模型,为今后采用无线通信技术的智能建筑的实现做铺垫,而且采用模块化编程可以有很好的移植性和实用性。本系统创新性的利用ZigBee的模块化设计,系统可扩展性强,可以直接应用到红外报警和烟雾报警等设计之中。除此之外,ZigBee能实现自组织网络功能,从而使系统设计难度大大降低。该系统在一定程度上能够减少楼宇照明系统中的电力资源浪费,提高能源的利用率,因此具有很大的市场需求和发展潜力。

毛世琦, 陈世宏[10]2016年在《一种基于物联网技术的智能楼宇设计》文中认为在工业和信息化产业融合的背景下,物联网技术的应用体现在智能楼宇的方方面面。物联网技术的成熟应用推动着智能楼宇更快地发展,而智能楼宇又是物联网技术发展的一个新的突破口,二者相互促进发展。将物联网与智能楼宇相结合研究,是时代的潮流,也是技术发展的需要。本文以物联网技术的应用为基础,介绍了物联网概念及关键技术、智能楼宇的系统组成,研究设计了物联网技术在智能楼宇中的应用方案。

参考文献:

[1]. 智能建筑楼宇自控系统集成技术研究[D]. 桑杭武. 华中科技大学. 2008

[2]. 基于BACnet的智能家居系统无线网关研究与设计[D]. 汪东生. 武汉理工大学. 2008

[3]. 基于BACnet与IPv6的智能楼宇组网设计与研究[D]. 郑翔. 杭州电子科技大学. 2013

[4]. 无线BA-DDC控制器的研究与实现[D]. 齐辉. 西安建筑科技大学. 2007

[5]. 无线通信在智能建筑中的应用[D]. 李勇. 上海交通大学. 2014

[6]. 基于嵌入式的BACnet/ZigBee互联网络的设计与实现[D]. 徐松松. 南京邮电大学. 2015

[7]. 智能大厦中楼宇自控系统的设计与实现[D]. 吴恒之. 湖南大学. 2013

[8]. 楼宇自控系统中无线通信的研究与开发[D]. 彭赋. 中南大学. 2002

[9]. 基于以太网和ZigBee技术的智能楼宇照明控制系统工程设计[D]. 王丽娜. 山西农业大学. 2015

[10]. 一种基于物联网技术的智能楼宇设计[J]. 毛世琦, 陈世宏. 智慧工厂. 2016

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