計算機網(wǎng)絡(luò)報告實例

計算機網(wǎng)絡(luò)與安全實踐設(shè)計報告計算機樓智能化建設(shè)方案專業(yè):計算機科學(xué)與技術(shù)班級:小組成員：指導(dǎo)教師：職稱：中國礦業(yè)大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院年月徐州

題目計算機樓智能化建設(shè)方案設(shè)計日期2009年月日至2010年1月8日小組成員在本次設(shè)計中承擔(dān)的任務(wù)成績XXX目前現(xiàn)狀的分析，需求分析調(diào)查、對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用進行調(diào)查和設(shè)計，對調(diào)查情況進行總結(jié)、對當(dāng)前主流技術(shù)的分析與選擇、研究控制系統(tǒng)的應(yīng)用XXX監(jiān)控系統(tǒng)整體方案設(shè)計、對設(shè)計方案進行分析和總結(jié)，并進行報告的撰寫XXX對綜合布線系統(tǒng)進行研究，對設(shè)計方案進行分析和總結(jié)，并進行報告的撰寫指導(dǎo)教師簽字：年月 日目錄1、引言現(xiàn)代社會對信息的需求量越來越大，信息傳遞速度也越來越快，二十一世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，目前推動世界經(jīng)濟發(fā)展的主要是信息技術(shù)、生物技術(shù)和新材料技術(shù)，而其中信息技術(shù)對人們的經(jīng)濟、政治和社會生活影響最大，信息業(yè)正逐步成為社會的主要支柱產(chǎn)業(yè)，人類社會的進步將依賴于信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。近年來，電子技術(shù)（尤其是計算機技術(shù)）和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使社會高度信息化，在建筑物內(nèi)部，應(yīng)用信息技術(shù)、古老的建筑技術(shù)和現(xiàn)代的高科技相結(jié)合，于是產(chǎn)生”樓宇智能化”。樓宇智能化是采用計算機技術(shù)對建筑物內(nèi)的設(shè)備進行自動控制，對信息資源進行管理，為用戶提供信息服務(wù)，它是建筑技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代社會信息化要求的結(jié)晶。作為新時代的創(chuàng)造者，我們時刻探究先進技術(shù)的發(fā)展方向，讓科學(xué)的進步能夠更好的服務(wù)于人類和我們賴以生存的家園。樓宇智能化不僅為人們提供更加便捷的生活方式，而且讓節(jié)能和環(huán)保走向了智能化。本小組學(xué)院樓為依托，經(jīng)過各方面的調(diào)查和資料的收集，設(shè)計出了計算機樓智能化建設(shè)方案。1.1智能化樓宇的基本要求智能化樓宇的基本要求是，有完整的控制、管理、維護和通信設(shè)施，便于進行環(huán)境控制、安全管理、監(jiān)視報警，并有利于提高工作效率，激發(fā)人們的創(chuàng)造性。簡言之，樓宇智能化的基本要求是：辦公設(shè)備自動化、智能化，通信系統(tǒng)高性能化，建筑柔性化，建筑管理服務(wù)自動化。樓宇智能化提供的環(huán)境應(yīng)該是一種優(yōu)越的生活環(huán)境和高效率的工作環(huán)境：舒適性。使人們在智能化樓宇中生活和工作（包括公共區(qū)域），無論是心理上還是生理上均感到舒適，為此，空調(diào)、照明、噪音、綠化、自然光及其他環(huán)境條件應(yīng)達(dá)到較佳或最佳狀態(tài)。高效性。提高辦公業(yè)務(wù)、通信、決策方面的工作效率，節(jié)省人力、時間、空間、資源、能耗、費用，以及建筑物所屬設(shè)備系統(tǒng)使用管理的效率。方便性。除了集中管理，易于維護外，還應(yīng)具有高效的信息服務(wù)功能。適應(yīng)性。對辦公組織機構(gòu)、辦公方法和程序的變更以及設(shè)備更新的適應(yīng)性強，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)生變化和更新時，不妨礙原有系統(tǒng)的使用。安全性。除了要保證生命、財產(chǎn)、建筑物安全外，還要考慮信息的安全性，防止信息網(wǎng)中發(fā)生信息泄露和被干擾，特別是防止信息數(shù)據(jù)被破壞、被篡改，防止黑客入侵。1.2智能化樓宇的功能從樓宇智能化的功能角度看，樓宇智能化提供的功能應(yīng)包括：具有信息處理功能，而且信息范圍不只局限于建筑物內(nèi)，應(yīng)該能在城市、地區(qū)或國家間進行。能對建筑物內(nèi)照明、電力、暖通、空調(diào)、給排水、防災(zāi)、防盜、運輸設(shè)備進行綜合自動控制。能實現(xiàn)各種設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視和統(tǒng)計記錄的設(shè)備管理自動化，并實現(xiàn)以安全狀態(tài)監(jiān)視為中心的防災(zāi)自動化。建筑物內(nèi)應(yīng)具有充分的適應(yīng)性和可擴展性。它的所有功能應(yīng)能隨技術(shù)進步和社會需要而發(fā)展。1.3智能化樓宇的優(yōu)越性和普通建筑相比，智能化樓宇的優(yōu)越性體系那體現(xiàn)在以下幾個方面：具有良好的信息接收和反應(yīng)能力，提高工作效率。提高建筑物的安全、舒適和高效便捷性。具有良好的節(jié)能效果。對空調(diào)、照明等設(shè)備的有效控制，不但提供了舒適的環(huán)境，還有顯著的節(jié)能效果（一般節(jié)能達(dá)15?20%）。節(jié)省設(shè)備運行維護費用。一方面系統(tǒng)能正常運行，發(fā)揮其作用可降低機電系統(tǒng)的維護成本，另一方面由于系統(tǒng)的高度集成，操作和管理也高度集中，人員安排更合理，從而使人工成本降到最底。滿足用戶對不同環(huán)境功能的需求。高薪技術(shù)的運用能大大提高工作效率。1.4我國智能建筑發(fā)展現(xiàn)狀在中國這片大地上，智能化樓宇的發(fā)展也正在逐步的展開著。雖然由于各個地方經(jīng)濟發(fā)展的水平不同，一些地區(qū)基礎(chǔ)較低，制約了這些地區(qū)發(fā)展這些項目。但是這抵擋不住科技潮流的來臨。智能化樓宇，是將數(shù)據(jù)、語音、監(jiān)控、消防等等方面的系統(tǒng)結(jié)合起來，統(tǒng)一、集中的與計算機集成技術(shù)結(jié)合起來。用計算機統(tǒng)一控制的系統(tǒng)。一棟辦公寫字樓、一個居民住宅小區(qū)的智能化有多高，功能有多全，使用有多方便，帶來了多少效率，正是體現(xiàn)了這棟樓里使用了多少這方面的技術(shù)。作為PDS工程，真正的PDS工程，也正是為智能化建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)?；蛟S由于市場方面的因素，或許是由于效益的顯著性。限制著人們對于它的投入，但是這并不代表著人們不看好它的前景。目前，在北京、上海等一些大城市里，已經(jīng)逐漸有一些智能大廈相繼矗立，在一些居民小區(qū)里也慢慢的建立了智能化物業(yè)管理系統(tǒng)。只需要通過一根電話線、或是有線電視電纜，更值得一提的是通過在家里或是辦公室中通過分布在各處的雙絞線信息點或是光纖接口。人們已經(jīng)能夠運用一些簡單的配套遙控工具對所有的電器進行控制，及時的將家中的用電、用氣等等的信息及時傳到物業(yè)管理控制中心。既簡化提高了自己家中的生活質(zhì)量，又給進行物業(yè)管理的公司或是管理部門帶來了管理上的方便從而更加有效的為人們的生活、工作服務(wù)。2、設(shè)計的目標(biāo)與要求：2.1設(shè)計任務(wù)1、 設(shè)計的計算機樓的智能控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)智能樓宇的網(wǎng)絡(luò)化管理。2、 設(shè)計出適用于計算機樓的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。3、 設(shè)計計算機樓智能監(jiān)控系統(tǒng)整體方案。4、 基于無線的控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，引入無線技術(shù)，分析了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計算機樓智能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的可能性和挑戰(zhàn)性。2.2設(shè)計的小組成員及分工本次網(wǎng)絡(luò)實踐課的小組成員有：施滔滔、張新玉、韓奉良主要分工如下：任務(wù)人員目前現(xiàn)狀的分析需求分析調(diào)查對調(diào)查情況進行總結(jié)對當(dāng)前主流技術(shù)的分析與選擇綜合布線系統(tǒng)研究監(jiān)控系統(tǒng)整體方案設(shè)計無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用控制系統(tǒng)應(yīng)用分析總結(jié)進行報告的撰寫3、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和方案選擇

計算機樓智能化整體設(shè)計示意決管務(wù)統(tǒng)事系常理H管黃理支系存統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)路計算機樓智能化整體設(shè)計示意決管務(wù)統(tǒng)事系常理H管黃理支系存統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)路整體設(shè)計框架3.1計算機樓控制系統(tǒng)的技術(shù)選型從上世紀(jì)90年代以來，控制技術(shù)、計算機技術(shù)以及通信技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)也就油然而生。并很快就發(fā)展成為當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。與傳統(tǒng)的OCS(分布式控制系統(tǒng))相比，F(xiàn)CS實現(xiàn)了信息數(shù)字化、設(shè)備徹底分散、完全開放、且可互操作。也極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣的布線工作量，使其系統(tǒng)檢測和控制單元的分布更趨合理。同時，具有可靠性高、可維護性好、成本低、實時性好、實現(xiàn)了控制管理一體化的

結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點。鑒于FCS的許多優(yōu)點，現(xiàn)在，F(xiàn)CS已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到樓宇自動化控制領(lǐng)域。其中Lonworks總線、CAN總線、ACnet協(xié)議等應(yīng)用較為廣泛。3.1.1Lonworks技術(shù)Lonworks技術(shù)是1993年由美國埃施朗(Echelon)公司推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)(LoealOperatingNetwork)技術(shù)，LonworkS技術(shù)所使用的通訊協(xié)議叫LonTalk協(xié)議，該協(xié)議遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(工50)1984年公布的開放系統(tǒng)互連(051)參考模型的定義，它提供了(051)參考模型定義的全部七層協(xié)議的全部服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放，可以實現(xiàn)強大的互操作。Lonworks技術(shù)最初應(yīng)用于樓宇自動化領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)擴展到其他各個行業(yè)的控制領(lǐng)域。比nworkS局部操作網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通常稱LON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在LON網(wǎng)絡(luò)中，大批被稱作一次元件的設(shè)備(傳感器、執(zhí)行器等)和LON的控制節(jié)點相互配合，使用一種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議LonTalk協(xié)議，LonTalk協(xié)議被固化在一個神經(jīng)元芯片中，該芯片是LonworkS智能設(shè)備中的主要組成部分。LonTalk協(xié)議經(jīng)過多種傳輸媒體進行節(jié)點之間的通信，靈活組成各種各樣的分布式智能控制系統(tǒng)。LonworkS技術(shù)的一個重要組成部分是它的低層通信協(xié)議，它是一個真正開放的協(xié)議。它對051的七層協(xié)議的支持，是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議陽)。它優(yōu)化了設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，可以使信息安全、可靠、用對等的方式通信，使設(shè)備完全智能分散化，并使得網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)架和邏輯架構(gòu)分離°Lonworks的通信方式與以往控制領(lǐng)域的傳統(tǒng)通信方式相比，還是有很大的不同，LonworkS將一個基于指令的系統(tǒng)變成了一個基于信息的系統(tǒng)。具體實現(xiàn)是采用網(wǎng)絡(luò)變量這一形式。網(wǎng)絡(luò)變量使節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳遞只是通過各個網(wǎng)絡(luò)變量的互相連接便可完成。路由器 路山器電力線信道 雙綬線信道磋逋專調(diào)

系統(tǒng)節(jié)點給排泉系

統(tǒng)節(jié)點消防'監(jiān)控

系統(tǒng)節(jié)點Wl統(tǒng)節(jié)點磋逋專調(diào)

系統(tǒng)節(jié)點給排泉系

統(tǒng)節(jié)點消防'監(jiān)控

系統(tǒng)節(jié)點Wl統(tǒng)節(jié)點葆蘇監(jiān)控

系統(tǒng)節(jié)衣基于Lonworks的樓宇自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.1.2CAN技術(shù)CAN(ControlAreaNetwo改)總線最早由德國BOSC日公司為汽車監(jiān)控控制系統(tǒng)一設(shè)計提出的［91。由于以N總線網(wǎng)絡(luò)有很高的可靠性，適用于低成本、高性能的現(xiàn)場設(shè)備及其互連，可構(gòu)成智能化系統(tǒng)的實時過程監(jiān)測控制與管理系統(tǒng)，因此CAN總線逐步發(fā)展到應(yīng)用于其他它工業(yè)部門過程監(jiān)控設(shè)備的互連?，F(xiàn)已成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。與主從式的現(xiàn)場總線不同，CAN是一種對等式的現(xiàn)場總線，其物理層使用雙絞線，數(shù)據(jù)鏈路層采用了載波偵聽及碰撞檢測機制(CSMA/CO)，這和Ethemet相似，不同的是CAN在此基礎(chǔ)上增加了優(yōu)先級控制，使得高優(yōu)先權(quán)的信息可以不受阻礙地立即傳送。CAN定義了29位的優(yōu)先級編碼，可以提供500萬個以上的優(yōu)先級。CAN的最大特點是其可靠性，雙絞線中即使有一條線接地或與電源短路，甚至斷線，它都可以正常地傳送信息。CAN的最高傳輸速率為IMBls，最大傳輸距離為，okm，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點數(shù)量無特定限制。現(xiàn)場總線CAN控制方式如圖所示。樣站樣站3.1.3以太網(wǎng)技術(shù)隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外市場上也出現(xiàn)了許多成熟的以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品，使得以太網(wǎng)技術(shù)不僅滿足信息領(lǐng)域的需求，也可以實現(xiàn)工業(yè)控制現(xiàn)在，在某些智能建筑的機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中，使用以太網(wǎng)來實現(xiàn)BAS。以太網(wǎng)技術(shù)用于BAs時，可以用于BA系統(tǒng)的中層(監(jiān)控層)也可以用于下層(現(xiàn)場設(shè)備層)。BAs以太網(wǎng)系統(tǒng)如圖所示。智能建筑實施往以太網(wǎng)上靠攏是必然的趨勢。但由于技術(shù)上的難度，很難實現(xiàn)一步到位，即將被測控的信息點直接集成到以太網(wǎng)當(dāng)中。目前，以太網(wǎng)多用于基于現(xiàn)場總線的樓宇自控網(wǎng)絡(luò)，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)到管理網(wǎng)絡(luò)的信息集成。3.2綜合布線系統(tǒng)研究綜合布線系統(tǒng)(PremisesDistributionSystem，PDS)是近些年發(fā)展起來的一種全新的布線系統(tǒng)，它是綜合了智能樓宇中的語音、數(shù)據(jù)、圖像信號，并將多種設(shè)備納入這套標(biāo)準(zhǔn)的配線系統(tǒng)，各種設(shè)備可以方便地插入統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的信息插座，有效地提高了傳輸系統(tǒng)的兼容性，滿足了設(shè)備擴充和系統(tǒng)重新組合的需要，促進了通信、信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模塊化、通用化和集成化。因此，它是一種開放式的傳輸平臺，是集成化的通用傳輸系統(tǒng)。本章專門講述綜合布線系統(tǒng)的組成、線纜結(jié)構(gòu)與特性、綜合布線的應(yīng)用以及布線系統(tǒng)的工程測試。3.2.1綜合布線系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)綜合布線系統(tǒng)把智能化系統(tǒng)中所有音頻、數(shù)據(jù)、圖像視頻信號以及各類調(diào)控信號都納入布線之十，其中包括廣播音響信號、衛(wèi)星電視有線電視信號、火災(zāi)報警及聯(lián)動控制信號、防盜報警電視監(jiān)控信號、樓宇自控系統(tǒng)信號、停車場管理系統(tǒng)信號、通信網(wǎng)絡(luò)信息網(wǎng)絡(luò)信號等。它使用標(biāo)準(zhǔn)化的線纜和接插件模塊，在需要變更、搬遷、移位任何系統(tǒng)的終端設(shè)備時，僅需把插頭拔㈩，再插入新位置，并在布線系統(tǒng)的配線架上改變跳線，即可重新投入使用。目前這種無所不包的綜合布線，在尚未實現(xiàn)全面數(shù)字化以前，還難以實現(xiàn)。因為各系統(tǒng)的信號有音頻、有視頻；有模擬、有數(shù)字，在分離、變換、匹配上，將遇到許多技術(shù)問題，有時也難以達(dá)到預(yù)期的效果。所以，當(dāng)前的綜合布線主要還是用于傳輸通信與信息系統(tǒng)的信號，即電話系統(tǒng)信號、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信號。這類綜合布線又叫做結(jié)構(gòu)化布線。從某種意義上來講，綜合布線是廣義的，而結(jié)構(gòu)化布線則是狹義的綜合布線。3.2.2綜合布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原理綜合布線結(jié)構(gòu)的突出特點是開放性、靈活性和適應(yīng)性，它采取統(tǒng)一的接插件（I/O信息模塊）、標(biāo)準(zhǔn)的傳輸纜線和靈活的跳線方式來適應(yīng)各類語音、數(shù)據(jù)設(shè)備的擴充、變更和調(diào)換。其原理圖如圖2.1所示。圖中給出了I/O接口、配線架（含跳線）、標(biāo)準(zhǔn)纜線三個主要部分。就辦公系統(tǒng)而言，其終端接有客戶機、通信終端、數(shù)字設(shè)備等；始端的設(shè)備間，設(shè)有服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換扒、程控交換機等主機設(shè)備。由于各類終端具有統(tǒng)一的I/O接口，因此町以適應(yīng)各種組網(wǎng)、搬遷、移位的需要。設(shè)備改換以后，只要在配線架上改變跳線的插接位置，即可連通所需的信道.如此給使用者提供極大的方便。由此可見，綜合布線的創(chuàng)意并不復(fù)雜，而它所提供的功能，受到廣人用戶的普遍歡迎。有需求就有市場，綜合布線的市場遍及世界各個城鎮(zhèn)，于是在不到十兒年的時間里，就迅速發(fā)展成為一種前景看好的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，國際上的綜合布線生產(chǎn)公司已有數(shù)百家，著名品牌有AMP、舊DN、SIEMON、IBM、AVAYA、III（:、CORNING等。3.2.3綜合布線系統(tǒng)的特點綜合布線系統(tǒng)與傳統(tǒng)布線相比較，具有許多突㈩的優(yōu)點，歸納起來，在兼容性、靈活性、開放性、可靠性、先進性、經(jīng)濟性等多方面具有優(yōu)勢。1）兼容性傳統(tǒng)布線的各個信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，采用自成體系的方法，所布的線纜各不相同。綜合布線則把語音信號、數(shù)據(jù)信號、監(jiān)控信號、數(shù)字圖像信號的配線，經(jīng)過統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計，將傳輸介質(zhì)、信息插座、交連設(shè)備、適配器等綜合成一套配線系統(tǒng)，各插接件做成標(biāo)準(zhǔn)的模塊，它對于電話、傳真、計算機、監(jiān)控等設(shè)備和系統(tǒng)均具有廣泛的兼容性。這種兼容性是指綜合布線系統(tǒng)既本身獨立，又能適應(yīng)多種設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用。2） 靈活性傳統(tǒng)布線方式由于各個系統(tǒng)是封閉的，其體系結(jié)構(gòu)是固定的，所以如耍更換設(shè)備、增加設(shè)備，是比較麻煩、相當(dāng)困難的，甚至是不可能的。綜合布線最大的優(yōu)越性則在于具有高度的靈活性，即在任意信息點上，能夠連接不同類型的設(shè)備，如計算機、打印機、服務(wù)器、監(jiān)視器、傳感器、報警器、電話機等。所有設(shè)備的開通及變更無需重新布線，只需增減相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進行必要的跳線、管理即可。由于綜合布線系統(tǒng)采用相同的傳輸介質(zhì)和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有信息通道都是通用的、單一的，其網(wǎng)絡(luò)組合完全依賴于“跳線”，因此為組網(wǎng)提供了極大的方便，叮以任意組成總線型網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)，甚至在同一房間內(nèi)可有多用戶終端，可與100Bas~T十作站、令牌環(huán)丁作站并存，為用戶組織信息流提供了必要的條件。3） 開放性綜合布線系統(tǒng)具有統(tǒng)一的規(guī)范式體系結(jié)構(gòu)，它符合國際上的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)用戶改變機器型號時，如計算機改型、傳真機改型，網(wǎng)絡(luò)改型或升級等，只要廠家的產(chǎn)品符合國際標(biāo)準(zhǔn)，如對稱電纜布線符合ISO/IEC8802—3、ISO/IEC8802—5.ISO/1EC9314標(biāo)準(zhǔn)，光纜布線符合ISO/IEC8802—3對內(nèi)部中繼鏈路、ISO/IECTR11802—4對工作站裝置、ISO/IEC9314關(guān)于數(shù)據(jù)接口、ISO/IEC115181高性能并行接口、ISO/IECCD14165—1光纖通道、ITU—T1432等標(biāo)準(zhǔn)，綜合布線系統(tǒng)均能支持。因此，與傳統(tǒng)布線系統(tǒng)相比，綜合布線系統(tǒng)具有顯著的開放性。4） 可靠性傳統(tǒng)布線的各個系統(tǒng)互不兼容，需要采取多種布線加以敷設(shè)，極易產(chǎn)生交叉干擾，影響設(shè)備和系統(tǒng)工作的可靠性。綜合布線系統(tǒng)采用高品質(zhì)的材料和組成壓接的方式，采取對稱4、OPT技術(shù)在計算機樓智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用樓宇系統(tǒng)是一個龐大的建筑群，其中的水、電、空調(diào)、照明、門禁及監(jiān)控等各個系統(tǒng)都是很復(fù)雜的子系統(tǒng)。智能樓宇控制系統(tǒng)需要將建筑內(nèi)實現(xiàn)各種功能的子系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備互連，通過資源的共享和信息的綜合實現(xiàn)整個樓宇統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。但在傳統(tǒng)的控制模式中，各子系統(tǒng)往往由不同生產(chǎn)廠家提供，在應(yīng)用程序接口、通信協(xié)議數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)等方面存在的異構(gòu)情況，這樣嚴(yán)重影響了各子系統(tǒng)的開放性和互操作性，為整體樓宇控制系統(tǒng)的制定和實施帶來了很大的障礙。本文將OPT技術(shù)應(yīng)用在智能樓宇控制系統(tǒng)中，OPT提供了一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商只要遵循OPT標(biāo)準(zhǔn)就可以實現(xiàn)軟硬件的互操作，這樣智能樓宇內(nèi)各子系統(tǒng)就能做到無縫連接，使各種不同的硬件終端能夠方便地進行數(shù)據(jù)通信，整個樓宇實現(xiàn)真正智能化4.1OPT技術(shù)OPT即用在過程控制領(lǐng)域的OLE，它是由OPT基金會制定的一套基于微軟COM/DCOM技術(shù)的開放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它定義了一個開放接口，在工業(yè)客戶機和服務(wù)器之間進行數(shù)據(jù)交換。OPT技術(shù)為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問機制，將硬件與應(yīng)用軟件有效地分離開來。不同的硬件廠商只需為各自的設(shè)備提供帶有OPT接口的服務(wù)器，軟件廠商就可以采用支持OPT接口的客戶端程序?qū)λ鼈冞M行統(tǒng)一方式的訪問。因此使用OPT技術(shù)作為信息集成的統(tǒng)一接口具有無可比擬的優(yōu)越性。OPT規(guī)范提供了兩套接口方案，即COM接口和自動化。COM接口效率高，通過該接口，客戶能夠發(fā)揮OPT服務(wù)器的最佳性能，采用C++語言的客戶一般采用COM接口方案；自動化接口使解釋性語言和宏語言訪問OPT服務(wù)器成為可能，采用VB語言的客戶一般采用自動化接口。自動化接口使解釋性語言和宏語言編寫客戶應(yīng)用程序變得簡單，然而自動化客戶運行時需進行類型檢查，這一點則大大犧牲了程序的運行速度。4.2基于OPT的智能樓宇控制系統(tǒng)一個典型的樓宇自動化系統(tǒng)包括智化的空調(diào)系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、環(huán)境檢測系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)及停車場管理系統(tǒng)等。不同類型的智能樓宇中智能化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)不盡相同，但其核心功能是相同的。智能系統(tǒng)通過與各種終端設(shè)備相連接，感知建筑內(nèi)各個空間中的信息及變化，并通過計算機處理給出相應(yīng)的對策，再通過通信終端或控制終端（門禁、開關(guān)、閥門等）給出相應(yīng)的反應(yīng)，使整幢大樓系統(tǒng)處于動態(tài)實時監(jiān)控狀態(tài)，實現(xiàn)高度智能化。雖然樓宇行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一些標(biāo)準(zhǔn)化的總線，如LonWorks、CanBus等一些現(xiàn)場總線，在一定程度上規(guī)范了樓宇自控設(shè)備。但是，由于智能樓宇的復(fù)雜性，即使采用上述總線，也往往是智能樓宇某一個子系統(tǒng)采用該種類型的設(shè)備。而智能樓宇自控系統(tǒng)包括很多子系統(tǒng)，這其中既有專有設(shè)備，又有通用設(shè)備，對上位機的總集成系統(tǒng)而言，為每一類設(shè)備撰寫一個驅(qū)動不但增加了工作量，而且使程序的可靠性降低，還增加了系統(tǒng)調(diào)試的難度。將OPT技術(shù)應(yīng)用到智能樓宇的控制系統(tǒng)中，為樓宇內(nèi)各子系統(tǒng)統(tǒng)一于同一個平臺提供了方便而可靠的技術(shù)保障。由于硬件開發(fā)商針對產(chǎn)品提供統(tǒng)一的OPT接口程序OPTServer，應(yīng)用程序端不需要了解硬件的實質(zhì)和操作過程，直接調(diào)用OPT接口即可完成與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸與控制，控制系統(tǒng)只需要專注智能樓宇功能方面的處理。即使有部分設(shè)備不提供OPTServer，對于上位機系統(tǒng)而言，也只需要針對該設(shè)備編寫一個新的OPTServer即可，而原來的驅(qū)動接口不需要做任何改動。下圖是基于OPT的智能樓宇控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。基于OPT技術(shù)的智能樓宇控制系統(tǒng)可以以更簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、更長的壽命和更低的價格為智能大廈服務(wù)。而且現(xiàn)場設(shè)備與系統(tǒng)的連接也更加簡單、靈活和方便。基于OPT的智能樓宇控制系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)點：（1） 實現(xiàn)智能樓宇內(nèi)各子系統(tǒng)的開放性和訪問性，實現(xiàn)各個系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和無縫連接，使樓宇實現(xiàn)高度智能化。（2） 對于不同廠家的上位監(jiān)控軟件，可以實現(xiàn)設(shè)備的無關(guān)性要求。（3） 可滿足各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)要求。在應(yīng)用中，智能樓宇控制系統(tǒng)可以完成多機冗余配置，以及和多個支持OPT接口規(guī)范的客戶端（工程師站、操作員站等）的通信，很好地完成系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的性能要求。5、計算機樓智能化監(jiān)控系統(tǒng)整體方案設(shè)計5.1計算機樓智能化監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計算機樓監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)分為三級架構(gòu)，現(xiàn)場設(shè)備級、直接控制級和監(jiān)控管理級。在本系統(tǒng)中，監(jiān)控管理級實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調(diào)度和管理，它的核心是一套界面友好、功能強大、性能可靠的用戶應(yīng)用軟件。直接控制級負(fù)責(zé)監(jiān)控管理級與現(xiàn)場設(shè)備級的數(shù)據(jù)傳遞以及其它相關(guān)任務(wù)?，F(xiàn)場設(shè)備級包括現(xiàn)場控制器以及監(jiān)控設(shè)備等，它們是監(jiān)控管理級實現(xiàn)監(jiān)控功能的直接數(shù)據(jù)來源，其中現(xiàn)場控制器是控制現(xiàn)場設(shè)備的執(zhí)行結(jié)構(gòu)。5.2智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺功能智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)的管理軟件主要負(fù)責(zé)對智能大廈中的各個子系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理和控制，以實現(xiàn)信息的綜合共享以及協(xié)調(diào)管理。主要功能是實現(xiàn)大廈內(nèi)所有的實時監(jiān)控任務(wù)，諸如供電、照明、報警、消防、電梯、空調(diào)等的集成監(jiān)控、聯(lián)動和管理，保障設(shè)備安全、高效運行等等功能。智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)軟件主要解決以下幾個問題：為用戶提供靈活、多變的組態(tài)工具；使監(jiān)控界面更加直觀，能夠最大程度上反映監(jiān)控現(xiàn)場的真實情況；能夠及時、準(zhǔn)確的報警，正確反映報警信息；動態(tài)生成各種數(shù)據(jù)報表和趨勢圖；數(shù)據(jù)庫管理問題（存儲數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)、打印等）；完成中央監(jiān)控系統(tǒng)與采集、控制設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換；針對智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)軟件要解決的問題，在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，制定了本系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，主要包括：系統(tǒng)操作管理功能：用于設(shè)定系統(tǒng)操作員的操作密碼、操作權(quán)限。對進入系統(tǒng)的人員，以本人操作密碼的方式鑒別和管理；監(jiān)控界面組態(tài)功能：提供豐富的監(jiān)控設(shè)備子圖，以及完善的圖形繪制工具，用戶可以使用它們組態(tài)出一幅幅生動的監(jiān)控現(xiàn)場模擬圖;顯示功能：采用多窗口圖形技術(shù)，可以在同一個顯示器上顯示多個窗口圖形。系統(tǒng)以繪制的建筑物立體圖作為基本圖形，并在基本圖形上嵌入監(jiān)控點圖形符號標(biāo)記動態(tài)數(shù)據(jù)；報警管理功能：當(dāng)采樣點過限報警時，監(jiān)視器上顯示報警信息，并通過動態(tài)圖形符號標(biāo)記報警點狀態(tài)，同時發(fā)出報警提示音。另外，可以通過報表的形式顯示報警信息；三維監(jiān)控圖自動生成功能：系統(tǒng)提供二維建筑圖和三維建筑圖間的轉(zhuǎn)換接口，操作人員可根據(jù)需要生成任意角度的監(jiān)控背景圖；快速信息檢索功能：提供快速信息檢索，用來提高管理和控制效率。系統(tǒng)支持用戶通過三種不同的方式檢索監(jiān)控點信息；數(shù)據(jù)庫組態(tài)功能：通過數(shù)據(jù)庫編輯器，用戶可以方便的添加、修改、刪除監(jiān)控點數(shù)據(jù)信息，并將其保存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表中；數(shù)據(jù)連接功能：通過ODBC接口，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)同監(jiān)控界面上的相應(yīng)變量關(guān)聯(lián)起來；數(shù)據(jù)實時查看功能：通過實時數(shù)據(jù)瀏覽器查看現(xiàn)場控制網(wǎng)發(fā)送的設(shè)備運行信息和報警信息，使用戶在第一時間了解現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況；匯總報告功能：支持用戶定制報表內(nèi)容，并通過數(shù)據(jù)導(dǎo)出工具將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)出到Excel中，同時可以完成打印、存儲報表的功能；趨勢圖顯示功能：根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變化，趨勢圖工具可實現(xiàn)動態(tài)繪制實時曲線的功能；動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸功能：通過數(shù)據(jù)接口層，實現(xiàn)現(xiàn)場控制網(wǎng)與中央監(jiān)控主機之間數(shù)據(jù)的無縫連接，即實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)和控制命令的雙向傳遞；5.3系統(tǒng)方案介紹系統(tǒng)采用基于SQLServer數(shù)據(jù)庫的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)集成方式，它是一種更加先進的解決方案。其核心思想是：以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的設(shè)計核心，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不僅作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供中央監(jiān)控系統(tǒng)同現(xiàn)場控制網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，同時，它還是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)瀏覽的唯一數(shù)據(jù)來源。下層現(xiàn)場控制網(wǎng)通過智能網(wǎng)關(guān)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中。中央監(jiān)控系統(tǒng)則將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通過組態(tài)好的監(jiān)控界面實時顯示出來。系統(tǒng)設(shè)計共包括三個部分，即圖形界面系統(tǒng)設(shè)計，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計，數(shù)據(jù)接口層設(shè)計。下面就各個部分的功能和實施方案做一簡單介紹。5.3.1圖形界面系統(tǒng)：這一部分主要提供給用戶一個組態(tài)生成特定監(jiān)控界面的操作平臺，在此平臺上，用戶可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的實際情況，利用系統(tǒng)提供的各種工具定制監(jiān)控界面，并進行圖形屬性的設(shè)置以及數(shù)據(jù)流的設(shè)計。此部分包括監(jiān)控背景圖生成/插入、監(jiān)控點組態(tài)、報警組態(tài)/顯示、趨勢圖組態(tài)、監(jiān)控界面存儲等幾個模塊，采用VC++語言編程實現(xiàn)。在這部分中，運用了一些圖形處理技術(shù)，包括透明位圖的顯示、圖形的無閃爍拖放技術(shù)等；對于監(jiān)控點數(shù)據(jù)的管理采用了結(jié)構(gòu)體和鏈表機制；另外，為了進一步減少內(nèi)存消耗，提高系統(tǒng)存儲效率，采用結(jié)構(gòu)化的存儲方式保存監(jiān)控界面。5.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計：系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計主要包括實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、歷史數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、數(shù)據(jù)庫接口的設(shè)計等幾個方面。其中，歷史數(shù)據(jù)庫主要負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)中固定不變的數(shù)據(jù)信息，實時數(shù)據(jù)庫主要負(fù)責(zé)存儲中央監(jiān)控系統(tǒng)同現(xiàn)場控制網(wǎng)之間傳遞的實時數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)庫接口則主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)庫與現(xiàn)場控制網(wǎng)間的數(shù)據(jù)傳遞等功能，它作為實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一部分進行設(shè)計。在系統(tǒng)的設(shè)計中，主要利用了數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)傳輸通道的功能，而這一功能是通過實時數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)的，因此文章將就實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計進行詳盡介紹，而歷史數(shù)據(jù)庫則不作為本次研究的重點。系統(tǒng)中實時數(shù)據(jù)庫的設(shè)計主要包括數(shù)據(jù)庫編輯器的設(shè)計、實時數(shù)據(jù)瀏覽器的設(shè)計、以及數(shù)據(jù)庫接口的設(shè)計等。它們均采用SQLServer作為后臺的支持?jǐn)?shù)據(jù)庫。5.3.3數(shù)據(jù)接口層設(shè)計：數(shù)據(jù)接口層主要負(fù)責(zé)將現(xiàn)場控制網(wǎng)發(fā)送的設(shè)備運行數(shù)據(jù)和報警信息等通過預(yù)定義的格式傳遞到實時數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)與中央監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的同步變化，同時還能夠?qū)⒅醒氡O(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的控制命令及時發(fā)送到現(xiàn)場控制網(wǎng)中。這部分功能的實現(xiàn)主要是使用WindowsSockets技術(shù)來完成的。在這里，有必要介紹一下系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳遞方式，它是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場控制器傳送到智能網(wǎng)關(guān)中，智能網(wǎng)關(guān)將這些數(shù)據(jù)通過高速以太網(wǎng)傳遞到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，中央監(jiān)控系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都來源于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，這是數(shù)據(jù)的上行通道；中央監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送控制命令時，并不直接將它們發(fā)送給智能網(wǎng)關(guān)，而是先將這些控制命令發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器再將它們傳遞到現(xiàn)場控制網(wǎng)中，這是數(shù)據(jù)的下行通道。從以上過程可以看出，數(shù)據(jù)的傳遞是以數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為核心的，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器相當(dāng)于系統(tǒng)的一個中轉(zhuǎn)站，所有數(shù)據(jù)都存儲在其中，并通過它實現(xiàn)上位機與下位機的通訊。5.4可視對講系統(tǒng)硬件總體設(shè)計思想系統(tǒng)包括主機和若干分機，主機位于樓宇值班室內(nèi)，分機分布于各個用戶室內(nèi)，采用現(xiàn)場總線CAN通信，CAN網(wǎng)絡(luò)為分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對講采用全雙工模擬信號工作，工作方式分為:可視對講、監(jiān)聽、群呼。當(dāng)有來訪人員時，通過值班室的呼叫可以和需要訪問的用戶室可視通話;用戶機之間可以任意通話;用戶遇到有緊急情況需要援助時，可按室內(nèi)機的〃呼叫〃鍵呼叫值班室，管理主機在振鈴的同時顯示呼叫者的房間號碼，摘機后即可與之通話;反之，值班室管理中心也可呼叫樓宇內(nèi)的任意用戶，在緊急情況下管理中心可以廣播的形式同時呼叫各用戶。設(shè)計方案如圖6、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計算機樓智能化中的應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其固有的特點，目前在樓宇自動控制中的應(yīng)用越來越多，采用無線替代有線可以帶來諸多好處，如減小部署難度、降低維護成本和增加靈活性，特別是在那些不能布線或很難布線的地方(如舊大樓、博物館、工廠生產(chǎn)車間等)。正如西門子樓宇技術(shù)組的首席技術(shù)專家HelmutMacht所說：“無線通信的創(chuàng)新使越來越多的有線通信將被取代”。然而由于樓宇內(nèi)部環(huán)境的特殊性，在樓宇內(nèi)部采用無線技術(shù)比在室外會面臨更多的問題。首先，采用無線技術(shù)會面臨多徑傳輸干擾、傳輸沖突和障礙物反射等問題，這些問題會影響無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可擴展性，影響寬帶通信的數(shù)據(jù)吞吐量；其次，由于現(xiàn)有絕大多數(shù)樓宇控制系統(tǒng)都是基于有線網(wǎng)絡(luò)來設(shè)計的，因此其原有的高層應(yīng)用和協(xié)議要在無線網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用必須作相應(yīng)的改進;另外，無線技術(shù)要在樓宇自控中廣泛應(yīng)用，設(shè)備的成本問題也是一個重要的因素，無線通信模塊必須適合樓宇自控的低成本要求。6.1智能樓宇系統(tǒng)中無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引入智能樓宇系統(tǒng)一般包括樓宇自動化系統(tǒng)(BMS)、辦公自動化系統(tǒng)(OAS)和通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(CNS)，智能樓宇的系統(tǒng)集成主要是對這3個系統(tǒng)的集成°CNS作為這3大系統(tǒng)的集成基礎(chǔ)，提供系統(tǒng)間信息傳輸?shù)幕A(chǔ)構(gòu)架。在這個基礎(chǔ)構(gòu)架上，控制網(wǎng)絡(luò)和計算機信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，并且能夠通過一個統(tǒng)一的管理平臺來進行信息管理，信息管理包括：從數(shù)據(jù)源收集數(shù)據(jù)、在各個數(shù)據(jù)處理平臺間交換數(shù)據(jù)、對收集的數(shù)據(jù)進行信息挖掘、基于數(shù)據(jù)進行決策分析以及將決策信息分發(fā)給執(zhí)行機構(gòu)等。下圖給出了傳統(tǒng)的基于有線網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)圖，Axa昂ufdler整個網(wǎng)絡(luò)可以分為3個層次。第1層為現(xiàn)場執(zhí)行層，包括現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器。傳感器是環(huán)境信息的獲取機構(gòu)，可以是溫度傳感器、濕度傳感器、煙感傳感器、人體運動傳感器、室內(nèi)光強傳感器等，它們能夠感知環(huán)境的狀態(tài)和狀態(tài)變化，并把這些信息轉(zhuǎn)化為電信號。執(zhí)行器通常為繼電器輸出裝置，這種裝置可以控制空調(diào)的開關(guān)、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、濕度和光強等。現(xiàn)場執(zhí)行層設(shè)備（傳感器和執(zhí)行器）可以采用不同的網(wǎng)絡(luò)接入方式，如圖中的^、B、C和D，其中A和B為一種直接硬連線方式，傳感器和執(zhí)行器通過連線直接與專用控制器的輸入和輸出端口相連，控制器與這些設(shè)備之間傳遞的是電壓或電流信號；C和D為網(wǎng)絡(luò)連接方式，傳感器和執(zhí)行器通過以太網(wǎng)與控制器相連，采用這種方式，傳感器和執(zhí)行器本身具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，它們按照某種通信協(xié)議與控制器進行信息交換。第2層為現(xiàn)場控制層，主要設(shè)備為控制器，包括專用控制器和區(qū)域控制器，控制器具有一定獨立的數(shù)據(jù)處理和控制能力，控制器間采用網(wǎng)絡(luò)連接方式（圖中E），按照某種通信協(xié)議進行通信，網(wǎng)絡(luò)采用的媒體可以是以太網(wǎng)也可以是其它現(xiàn)場控制總線。第3層為信息管理層，主要設(shè)備為管理工作站，這些工作站為管理者提供一個統(tǒng)一的管理平臺，實施對整個樓宇系統(tǒng)的智能和高效管理，計算機信息領(lǐng)域的所有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息處理技術(shù)都可以在該層得到應(yīng)用，它們之間的互聯(lián)采用計算機局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)。隨著無線技術(shù)的發(fā)展，特別是無線網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和組網(wǎng)模式的發(fā)展，極大地擴展了無線技術(shù)的應(yīng)用范圍，基于以太網(wǎng)技術(shù)的連接和組網(wǎng)方式受到了越來越大的挑戰(zhàn)，在現(xiàn)場執(zhí)行層和信息管理層采用無線網(wǎng)絡(luò)接入方式的可能性最大。在現(xiàn)場執(zhí)行層采用無線技術(shù)，主要是因為在樓宇中傳感器節(jié)點非常多，布線工程非常大，并且許多區(qū)域不適合采用有線連接，如果采用采用無線接入方式，則使傳感器的部署變得非常方便，可以方便地增加傳感器節(jié)點或改變節(jié)點的位置。在信息管理層采用無線技術(shù)主要是管理和維護方便，便于用戶通過PDA或移動便攜設(shè)備隨時隨地控制和管理整個系統(tǒng)。調(diào)查同時也顯示，由于有線網(wǎng)絡(luò)巨大的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源以及可靠的信息安全保護，無線網(wǎng)絡(luò)不可能完全取代有線網(wǎng)絡(luò)，未來的智能樓宇網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)應(yīng)該是無線和有線網(wǎng)絡(luò)的有機組合。在信息管理層采用無線技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都能夠很好地在該層得到應(yīng)用。在現(xiàn)場執(zhí)行層，由于采用無線技術(shù)需要與控制領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用和技術(shù)相結(jié)合，因此，還有許多問題需要研究和解決。6.2現(xiàn)場執(zhí)行層無線組網(wǎng)模式分析無線組網(wǎng)有兩種模式：Adhoc模式和Infrastructure模式［3］。Adhoc模式是一種對等式的組網(wǎng)方式，組織的網(wǎng)絡(luò)是一種自治的無線多跳網(wǎng)，沒有基礎(chǔ)設(shè)施，也沒有固定的路由器，所有節(jié)點都可以是移動的，并且都能以任意方式動態(tài)地保持與其它節(jié)點的聯(lián)系，采用這種模式，兩個由于無線覆蓋范圍限制而無法直接進行通信的用戶終端可以借助于其它節(jié)點進行分組轉(zhuǎn)發(fā)，每一個節(jié)點都可以作為一個路由器，它們具有發(fā)現(xiàn)和維持到其它節(jié)點路由的功能。Infrastructure模式是一種以星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的組網(wǎng)方式，組織的網(wǎng)絡(luò)為無線單跳網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點借助于通信范圍內(nèi)最近的基站（或接入點AP）實現(xiàn)通信，彼此之間不能直接通信，并且不具備路由功能，只有接入點負(fù)責(zé)路由和交換功能。在智能樓宇網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，不同層具有不同的應(yīng)用特點，應(yīng)該采用不同的組網(wǎng)模式。在智能樓宇系統(tǒng)的現(xiàn)場執(zhí)行層中，通常需要安裝大量的傳感器設(shè)備，這些設(shè)備可能分布在大樓的各個區(qū)域，某些區(qū)域可能不適合或不能布線，并且對一個商用大樓來說，隨著大樓區(qū)域功能的調(diào)整，可能需要重新部署傳感器位置。如果采用無線傳感器，則可以大大降低布線的難度和維護的成本。然而在智能樓宇中采用無線傳感技術(shù)會比室外遇到更多的困難。首先由于無線傳感器采用電池供電，能量有限，其無線電覆蓋范圍也相對要??；其次在樓宇內(nèi)部，由于室內(nèi)墻、門、鋁合金框架、各種金屬管和鋼筋的阻擋，微波爐、Wi-Fi設(shè)備和無繩電話的使用、電梯和人以及和其它物體的運動，這些都會不同程度地干擾傳感器的無線電信號，使大樓內(nèi)無線電信號的傳輸變得復(fù)雜和不可控制，影響上層應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。另外，由于墻、室內(nèi)物體以及物體的移動（如門的開關(guān)、人的移動）都會對無線電波進行反射，這些反射還會產(chǎn)生多徑傳輸，形成多徑干擾，從而引起接收端信號幅度的隨機變化，產(chǎn)生多路徑衰減現(xiàn)象。在這種苛刻動態(tài)的環(huán)境中，由于不能保證傳輸能量有限的每個傳感器都能夠直接與基站進行有效通信，因此傳統(tǒng)的點對點或基于基站的單跳無線組網(wǎng)方式不再適用。而基于Adhoc模式的無線網(wǎng)絡(luò)則可以適應(yīng)這種環(huán)境，Adhoc的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以是樹狀的、分層的或平層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。支持多跳路由的自組織網(wǎng)與單跳相比具有更大的傳輸范圍，一個傳感器的報文經(jīng)過多個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)可以傳輸?shù)狡錈o線電覆蓋范圍之外的另一個設(shè)備，實現(xiàn)從大樓的一端傳到較遠(yuǎn)的另一端或者越過多個樓層的傳輸。更為重要的是，一個合適的自組織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠保證在某條路由失效的情況下，快速切換到另一條可用路由，保證用戶數(shù)據(jù)不丟失。支持多跳和快速替代路由能力的自組織網(wǎng)可以根據(jù)環(huán)境和節(jié)點狀態(tài)的變化動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸路徑，因而能夠有效克服多徑傳輸干擾等問題，增強網(wǎng)絡(luò)的可靠性。6.3現(xiàn)場執(zhí)行層無線通信標(biāo)準(zhǔn)目前，國際上已經(jīng)定義和正在定義的無線通信標(biāo)準(zhǔn)非常多，這些標(biāo)準(zhǔn)從不同的側(cè)面覆蓋了從家庭、辦公室、大樓到城市乃至全球的各種范圍中的無線數(shù)據(jù)、語音和多媒體通信需求。每種標(biāo)準(zhǔn)對其通信覆蓋范圍、移動速率、數(shù)據(jù)傳輸速率以及系統(tǒng)的安全性、漫游等方面有不同的規(guī)定，這就使得遵循不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、軟硬件要求和設(shè)備成本都不盡相同，因此采用哪一種通信標(biāo)準(zhǔn)需要針對具體的應(yīng)用而定。在現(xiàn)場執(zhí)行層，無線網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備主要為各種各樣的傳感器設(shè)備，這些傳感器對設(shè)備或環(huán)境進行監(jiān)測，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后這些數(shù)據(jù)報告給控制器，由控制器對來自各個傳感器的數(shù)據(jù)進行分析和處理，并形成相應(yīng)的決策。不同的應(yīng)用的傳感器其數(shù)據(jù)報告模型也不相同，傳感器的信息獲取和報告方式取決于應(yīng)用和數(shù)據(jù)報告的時間緊迫度。數(shù)據(jù)報告可以分為時間驅(qū)動、事件驅(qū)動、查詢驅(qū)動和混合模式。時間驅(qū)動報告模型用于要求周期性的數(shù)據(jù)監(jiān)視，在這種模式下，傳感器節(jié)點周期性地感知環(huán)境、獲取信息，并按一定的時間周期性地將數(shù)據(jù)傳送給控制器。在事件驅(qū)動模式中，傳感器節(jié)點雖然周期性地感知環(huán)境、獲取信息，但只有當(dāng)傳感器所感知的數(shù)據(jù)值產(chǎn)生顯著變換或滿足預(yù)先設(shè)定的條件時，才將有關(guān)信息報告給控制器。在查詢驅(qū)動模式中，傳感器節(jié)點并不主動地將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器，而是在接收到控制器的數(shù)據(jù)請求時，才將信息發(fā)送給控制器。混合模式則是上面3種方式的任意組合，無論哪一種方式由于傳感器需要傳輸?shù)男畔⒘勘容^少，因此對無線通信的帶寬要求并不高，然而，無線傳感器作為現(xiàn)場設(shè)備要得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)具有以下特點：低成本：無線