一种楼宇自控系统及其控制方法、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及楼宇自控系统技术领域，特别涉及一种楼宇自控系统及其控制方法、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.楼宇自控系统是楼宇自动控制系统的简称，是控制建筑内电力设备的系统，它将建筑电气技术与计算机信息技术相结合，对建筑内的机电设备实行了集中控制、实时管理，提高了设备利用率的同时优化了设备运行的状态，节省了能源消耗以及延长了设备使用寿命。
3.目前，分布式楼宇自动控制系统(dcs)存在如下缺点：由于采用一对一传输方式，一对仪表之间使用一对传输线，导致接线复杂、安装工程周期长、安装费用高，不易于设备维护，可靠性差；各厂家系统封闭，使用的传输协议和接口方式不开放，对于复杂的网络难以实现产品的互换与互操作。


技术实现要素：

4.为了实现本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供一种楼宇自控系统，包括bacnet路由器、bacnet控制器模块、上位机、若干现场设备，所述bacnet路由器通过以太网总线与所述上位机连接，所述bacnet控制器模块通过以太网总线与所述bacnet路由器连接，所述上位机用于楼宇自控系统的信息处理、过程数据归档、记录，所述bacnet控制器模块用于接收所述上位机设置的参数或命令，对楼宇自控系统内的各个子系统进行控制，同时将现场状态反馈至所述上位机，所述bacnet控制器模块包括主控芯片、无线通信收发模块、以太网接口、串行通讯接口，所述串行通讯接口用于下载协议栈，所述主控芯片用于通过运行程序对输入信号进行解析，所述以太网接口用于对所述上位机的i p数据包拆封，同时对所述主控芯片传送的bacnet报文进行封装，所述无线通信收发模块用于连接所述现场设备，所述现场设备用于对楼宇自控系统内的各个子系统设备的状态、参数进行监测，并将监测到的数据上传至所述bacnet控制器模块，接收所述bacnet控制器模块的指令对执行机构进行控制。
5.进一步地，所述以太网接口包括以太网芯片和以太网连接器，所述以太网芯片用于通过所述以太网连接器与所述上位机通信，所述以太网芯片与所述主控芯片通信。
6.进一步地，所述bacnet控制器模块内集成有输入口、输出口、中间继电器、定时器，所述输入口与bacnet系统中设备对象的多态输入存在映射关系，所述输出口与bacnet系统中设备对象的多态输出存在映射关系，所述中间继电器与bacnet系统中设备对象的多态值存在映射关系，所述定时器的设定值与bacnet系统中设备对象的模拟值存在映射关系，所述定时器的模拟输入与bacnet系统中设备对象的模拟输入存在映射关系。
7.进一步地，所述现场设备为无源通信模块。
8.进一步地，所述无源通信模块包括无线收发器、传感器、直流-直流变换电路、太阳
能板，所述无线收发器用于将太阳能板接收的能量进行转换和储能，为无线数据收发和传感器工作提供电能，所述无线收发器输出的电压经过所述直流-直流变换电路稳定后提供给所述传感器供电，所述传感器与所述无线收发器通信进行数据交互。
9.本发明的第二目的是提供一种楼宇自控系统的控制方法，包括以下步骤：
10.系统初始化；
11.建立bacnet控制器模块与bacnet系统中设备对象的映射关系；
12.等待bacnet控制器模块与现场设备节点匹配；
13.设置工作模式；
14.判断是否收到现场设备节点信息；
15.否则提示检测现场设备；
16.是则识别现场设备节点标识信息，更新bacnet系统中各个设备对象的属性值；
17.对接收到的数据包进行解码、分析和响应；
18.更新输入输出数据。
19.进一步地，所述建立bacnet控制器模块与bacnet系统中设备对象的映射关系包括以下步骤：
20.建立bacnet控制器模块内的输入口与bacnet系统中设备对象的多态输入之间的映射关系；
21.建立bacnet控制器模块内的输出口与bacnet系统中设备对象的多态输出之间的映射关系；
22.建立bacnet控制器模块内的中间继电器与bacnet系统中设备对象的多态值之间的映射关系；
23.建立bacnet控制器模块内的定时器的设定值与bacnet系统中设备对象的模拟值之间的映射关系；
24.建立bacnet控制器模块内的定时器的模拟输入与bacnet系统中设备对象的模拟输入之间的映射关系；
25.所述设置工作模式为设置现场设备的数据发送或接收模式。
26.进一步地，所述对接收到的数据包进行解码、分析和响应包括以下步骤：
27.从接收到的数据包中抽取出源地址；
28.若剩余数据符合bacnet协议，则解码数据包，判断请求类型，获取请求对象及属性，存储解码后的信息。
29.本发明的第三目的是提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现上述方法。
30.本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现上述方法。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
32.本发明提供一种楼宇自控系统及其控制方法、电子设备及存储介质，根据全集成自动化的理念，实现了从管理层延伸到现场设备控制层，与智能建筑中其他系统集成起来更加容易；能够接入到任何一个基于以太网的bacnet系统中，易于设备维护，可靠性高，解决了分布式楼宇自动控制系统无法通过开放的通讯协议组成多机联合的控制系统的问题，
对于复杂的网络能够实现产品的互换与互操作。
33.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
34.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
35.图1为实施例1的楼宇自控系统原理框图；
36.图2为实施例1的bacnet控制器模块示意图；
37.图3为实施例1的以太网接口示意图；
38.图4为实施例1的bacnet的体系结构示意图；
39.图5为实施例2的楼宇自控系统的控制方法流程图；
40.图6为实施例3的电子设备原理图；
41.图7为实施例4的计算机存储介质原理图。
具体实施方式
42.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
43.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
44.实施例1
45.一种楼宇自控系统，如图1所示，包括bacnet路由器、bacnet控制器模块、上位机、若干现场设备，bacnet路由器通过以太网总线与上位机连接，bacnet控制器模块通过以太网总线与bacnet路由器连接，上位机用于楼宇自控系统的信息处理、过程数据归档、记录，bacnet控制器模块用于接收上位机设置的参数或命令，对楼宇自控系统内的各个子系统进行控制，同时将现场状态反馈至上位机，如图2所示，bacnet控制器模块包括主控芯片、无线通信收发模块、以太网接口、串行通讯接口，串行通讯接口用于下载协议栈，主控芯片用于通过运行程序对输入信号进行解析，以太网接口用于对上位机的i p数据包拆封，同时对主控芯片传送的bacnet报文进行封装，无线通信收发模块用于连接现场设备，现场设备用于对楼宇自控系统内的各个子系统设备的状态、参数进行监测，比如对整个楼宇建筑内的供配电系统、给排水系统、空调通风系统、电梯系统、照明系统、保安系统、防火系统等设备的状态、参数进行监测，并将监测到的数据上传至bacnet控制器模块，接收bacnet控制器模块的指令对执行机构进行控制。
46.需要说明的是，系统可以配置多台上位机协同工作，系统在运行期间，多台上位机可以相互监控，及时发现对方是否进入故障状态，是则楼宇内所有的监控站点会自动切换到正常工作的上位机，从而保证楼宇内所有的监控站点都可以进行系统的监视和操作。
47.如图3所示，以太网接口包括以太网芯片和以太网连接器，以太网芯片用于通过以太网连接器与上位机通信，以太网芯片与主控芯片通信。bacnet的体系结构如图4所示，由于bacnet控制器模块需要接入的bacnet系统在物理层上使用的是以太网接口，因此采用支持udp协议，使用spi接口与主控芯片进行连接的以太网芯片。主控芯片对应于bacnet系统的应用层，以太网芯片对应于bacnet系统的传输层、网络层、数据链路层和物理层，然后通过以太网连接器接入以太网。
48.bacnet控制器模块内集成有输入口、输出口、中间继电器、定时器，为了在bacnet系统中正确描述bacnet控制器模块，将bacnet控制器模块接入到bacnet系统中，输入口与bacnet系统中设备对象的多态输入存在映射关系，输出口与bacnet系统中设备对象的多态输出存在映射关系，中间继电器与bacnet系统中设备对象的多态值存在映射关系，定时器的设定值与bacnet系统中设备对象的模拟值存在映射关系，定时器的模拟输入与bacnet系统中设备对象的模拟输入存在映射关系。通过在bacnet控制器模块中的以太网控制部分，将接收到的bacnet数据包在主控芯片中进行解析并响应，实现在bacnet系统中对bacnet控制器模块进行监测与控制。
49.现场设备为无源通信模块，如采用enocean无源通信模块。具体地，无源通信模块包括无线收发器、传感器、直流-直流变换电路、太阳能板，无线收发器用于将太阳能板接收的能量进行转换和储能，为无线数据收发和传感器工作提供电能；为稳定工作电压，无线收发器输出的电压经过直流-直流变换电路稳定后提供给传感器供电，传感器与无线收发器通信进行数据交互。本实施例实现了传感节点的无线无源设计，各模块之间均以无线方式通信，系统安装便捷，节点位置易于移动，不需要给传感器节点额外提供电池供电，无须更换电池，维护成本低，管理简单，能满足楼宇多种应用场景下设备控制的智能化改造需求。
50.实施例2
51.上述一种楼宇自控系统对应的控制方法，关于系统的详细描述，可以参照上述系统实施例中的对应描述，在此不再赘述。如图5所示，包括以下步骤：
52.bacnet控制器模块上电后，系统先进行初始化；
53.为了在bacnet系统中正确描述bacnet控制器模块，将bacnet控制器模块接入到bacnet系统中，建立bacnet控制器模块与bacnet系统中设备对象的映射关系；具体包括以下步骤：
54.建立bacnet控制器模块内的输入口与bacnet系统中设备对象的多态输入之间的映射关系；
55.建立bacnet控制器模块内的输出口与bacnet系统中设备对象的多态输出之间的映射关系；
56.建立bacnet控制器模块内的中间继电器与bacnet系统中设备对象的多态值之间的映射关系；
57.建立bacnet控制器模块内的定时器的设定值与bacnet系统中设备对象的模拟值之间的映射关系；
58.建立bacnet控制器模块内的定时器的模拟输入与bacnet系统中设备对象的模拟输入之间的映射关系；
59.等待bacnet控制器模块与现场设备节点匹配，即可根据各自功能进行数据发送或
接收。系统启动后，需先等待所有单元节点进行通信匹配，方可进入正常工作状态。
60.设置工作模式，如设置现场设备的数据发送或接收模式。
61.判断是否收到现场设备节点信息；
62.否则提示检测现场设备；
63.是则识别现场设备节点标识信息，更新bacnet系统中各个设备对象的属性值，即更新bacnet系统中设备对象的多态输入、多态输出、多态值、模拟值、模拟输入；
64.对接收到的数据包进行解码、分析和响应；bacnet协议具有四层结构，分别为：物理层，数据链路层，网络层，应用层。其中，bacnet物理层提供了连接设备和传输数据的比特流的方式，物理层对于通讯协议来说是必不可少的，它是上层所有数据封装后产生可传输信号的层，是信号具体的产生层；bacnet数据链路层用于将数据组织成帧或者分组，管理通信介质的访问、寻址，以及完成一些差错校正和流量控制的任务，这些都是bacnet所需要的，因此数据链路层是必不可少的；bacnet网络层：在一个或多个网络中进行报文的路由、全局地址解析为局部地址、协调异构网络、流量控制、序列控制、差错控制以及信道复用；bacnet应用层为应用程序提供api接口，也就是提供通信服务，bacnet应用层还包括了os i模型里表示层、会话层和传输层中bacnet所需要的功能。bacnet协议只需要上面三层中的很少一部分功能，因此为了减少成本，将这些功能放在应用层。具体地，对接收到的数据包进行解码、分析和响应包括以下步骤：
65.从接收到的数据包中抽取出源地址；由于bacnet/i p协议使用udp模式进行数据传输，根据udp协议，数据包的前4位为源i p地址，5～6位为端口号，因此将数据包中的主机i p与端口号去掉，形成一个新的数组，数组存放的是数据链路层和应用层的内容。
66.若剩余数据符合bacnet协议，则解码数据包，判断请求类型，获取请求对象及属性，存储解码后的信息。
67.更新输入输出数据。
68.实施例3
69.一种电子设备，如图6所示，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与存储器联接，并且当程序代码被处理器执行时，实现上述方法。
70.实施例4
71.一种计算机可读存储介质，如图7所示，其上存储有程序指令，程序指令被执行时实现上述方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
72.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
73.以上所述仅为本说明书实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种楼宇自控系统，其特征在于：包括bacnet路由器、bacnet控制器模块、上位机、若干现场设备，所述bacnet路由器通过以太网总线与所述上位机连接，所述bacnet控制器模块通过以太网总线与所述bacnet路由器连接，所述上位机用于楼宇自控系统的信息处理、过程数据归档、记录，所述bacnet控制器模块用于接收所述上位机设置的参数或命令，对楼宇自控系统内的各个子系统进行控制，同时将现场状态反馈至所述上位机，所述bacnet控制器模块包括主控芯片、无线通信收发模块、以太网接口、串行通讯接口，所述串行通讯接口用于下载协议栈，所述主控芯片用于通过运行程序对输入信号进行解析，所述以太网接口用于对所述上位机的ip数据包拆封，同时对所述主控芯片传送的bacnet报文进行封装，所述无线通信收发模块用于连接所述现场设备，所述现场设备用于对楼宇自控系统内的各个子系统设备的状态、参数进行监测，并将监测到的数据上传至所述bacnet控制器模块，接收所述bacnet控制器模块的指令对执行机构进行控制。2.如权利要求1所述的一种楼宇自控系统，其特征在于：所述以太网接口包括以太网芯片和以太网连接器，所述以太网芯片用于通过所述以太网连接器与所述上位机通信，所述以太网芯片与所述主控芯片通信。3.如权利要求1所述的一种楼宇自控系统，其特征在于：所述bacnet控制器模块内集成有输入口、输出口、中间继电器、定时器，所述输入口与bacnet系统中设备对象的多态输入存在映射关系，所述输出口与bacnet系统中设备对象的多态输出存在映射关系，所述中间继电器与bacnet系统中设备对象的多态值存在映射关系，所述定时器的设定值与bacnet系统中设备对象的模拟值存在映射关系，所述定时器的模拟输入与bacnet系统中设备对象的模拟输入存在映射关系。4.如权利要求1所述的一种楼宇自控系统，其特征在于：所述现场设备为无源通信模块。5.如权利要求4所述的一种楼宇自控系统，其特征在于：所述无源通信模块包括无线收发器、传感器、直流-直流变换电路、太阳能板，所述无线收发器用于将太阳能板接收的能量进行转换和储能，为无线数据收发和传感器工作提供电能，所述无线收发器输出的电压经过所述直流-直流变换电路稳定后提供给所述传感器供电，所述传感器与所述无线收发器通信进行数据交互。6.如权利要求1所述的一种楼宇自控系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：系统初始化；建立bacnet控制器模块与bacnet系统中设备对象的映射关系；等待bacnet控制器模块与现场设备节点匹配；设置工作模式；判断是否收到现场设备节点信息；否则提示检测现场设备；是则识别现场设备节点标识信息，更新bacnet系统中各个设备对象的属性值；对接收到的数据包进行解码、分析和响应；更新输入输出数据。7.如权利要求6所述的一种楼宇自控系统的控制方法，其特征在于，所述建立bacnet控制器模块与bacnet系统中设备对象的映射关系包括以下步骤：
建立bacnet控制器模块内的输入口与bacnet系统中设备对象的多态输入之间的映射关系；建立bacnet控制器模块内的输出口与bacnet系统中设备对象的多态输出之间的映射关系；建立bacnet控制器模块内的中间继电器与bacnet系统中设备对象的多态值之间的映射关系；建立bacnet控制器模块内的定时器的设定值与bacnet系统中设备对象的模拟值之间的映射关系；建立bacnet控制器模块内的定时器的模拟输入与bacnet系统中设备对象的模拟输入之间的映射关系；所述设置工作模式为设置现场设备的数据发送或接收模式。8.如权利要求6所述的一种楼宇自控系统的控制方法，其特征在于，所述对接收到的数据包进行解码、分析和响应包括以下步骤：从接收到的数据包中抽取出源地址；若剩余数据符合bacnet协议，则解码数据包，判断请求类型，获取请求对象及属性，存储解码后的信息。9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求6所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现如权利要求6所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种楼宇自控系统及其控制方法、电子设备及存储介质，该方法包括以下步骤：系统初始化；建立BACnet控制器模块与BACnet系统中设备对象的映射关系；等待BACnet控制器模块与现场设备节点匹配；设置工作模式；判断是否收到现场设备节点信息；否则提示检测现场设备；是则识别现场设备节点标识信息，更新各个设备对象的属性值；响应于BACnet请求，对接收到的数据包进行解码、分析和响应；更新输入输出数据。本发明根据全集成自动化的理念，实现了从管理层延伸到现场设备控制层，与智能建筑中其他系统集成起来更加容易；能够接入到任何一个基于以太网的BACnet系统中，易于设备维护，可靠性高。可靠性高。可靠性高。


技术研发人员：乔治.汤姆斯
受保护的技术使用者：科动控制系统（苏州）有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/11