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樓宇自控系統（BAS）架構及其智能化控制與運行的實現機制解析

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在大型商業建筑、酒店、數據中心、辦公樓、醫院及商業綜合體建筑中，通常配備有大量的通風、空調、冷熱源、水泵、電氣照明及電梯等設備。為了實現對這些設備的有效管理和控制，樓宇自動控制系統（簡稱“BAS系統"或“BA系統"）應運而生。

一、BAS系統架構

BAS系統通常構建在一個分層的通信網絡之上。這一網絡架構從垂直方向看，主要分為管理層、控制層和現場層三個層級。

管理層級
管理層主要由監控計算機（上位機）組成，這些計算機包括服務器和工作站，通常安裝在多臺PC機上，形成局域網系統。當系統規模較小時，也可以整合在一臺計算機上。

監控計算機采用性能適配的工控機或辦公電腦，通過與現場控制器（DDC/PLC）通信，實現對空調等設備的監測、控制與管理。它負責記錄、存儲和查詢歷史數據，以及設備故障和異常參數的報警。
控制層級
控制層主要由現場控制器（DDC/PLC）構成，這些控制器采用以太組網及TCP/IP通信協議。在民用建筑中，DDC控制器較為常見，它與現場的傳感器、執行機構和變送器直接連接，實現實時監控，并通過通信網絡與上層計算機進行數據交換。

DDC控制器按設備系統設置，增加系統可靠性，便于調試。同時，留有適當的輸入輸出點余量以備擴展。
現場層級

現場層由通信總線連接微控制器、智能現場輸入輸出模塊、智能現場儀表（如傳感器、執行器、變頻器等）和普通現場儀表組成。通信總線可以是以太網或現場總線。

微控制器是嵌入計算機硬件和軟件的專用控制器，用于建筑末端設備的控制。它獨立于DDC控制器和中央管理工作站，具有標準控制功能，符合控制應用和數據通信的標準化需求。

智能現場儀表是網絡化現場設備，通過通信總線與控制器通信。而普通現場儀表則只能與控制器進行端到端連接，傳送模擬量或數字量信號。

二、通信網絡

BAS系統中的通信網絡分為管理網絡和控制網絡。管理網絡通常是以太網，用于連接監控計算機；而控制網絡則用于連接現場控制器，常用的有RS485總線。兩者采用不同的通信協議及標準，需通過網絡控制器進行協議轉換。

RS485總線：具有成本較低的優勢，但存在通信距離、容量、速率及穩定性等方面的限制。

以太網：近年來發展迅速，尤其適用于被控設備數量較多、對速度和容量要求較高的場景。以太網結構簡化了網絡布線，提高了通信速率，并易于與Internet連接，實現遠程監控。

三、通信協議

BAS系統中的通信協議因網絡類型和設備廠家而異。以太網采用TCP/IP協議，而控制網絡的通信協議則多樣，包括國際標準協議如TCP/IP、BACnet、LonTalk、MeterBus和ModBus等。

  BACnet協議：作為專為樓宇自動化和控制網絡制定的通信協議，BACnet已被業界廣泛接受，成為智能建筑的主流通信協議。它有助于不同廠家的設備實現相互通信和操作，促進了樓控系統的標準化和通用化。

 綜上所述，BAS系統通過其分層的網絡架構、高效的通信網絡和標準化的通信協議，實現了對建筑內通風、空調等機電系統的智能化控制與運行。這一機制不僅提高了設備的運行效率和管理水平，還降低了能耗和維護成本，為現代建筑的智能化管理提供了有力支持。

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