1.4　BAS的體系結構

1.4.1　采用集散控制系統是BAS的必然選擇

在樓宇中，需要實時監測與控制的設備品種多、數量大，而且分布在樓宇各個部分。大型的建筑物，有幾十層樓面，多達十多萬平方米的建筑面積，需數千套設備遍布建筑物內外。對于BAS這一規模龐大、功能綜合、因素眾多的大系統，要解決的不僅是各子系統的局部優化問題，而且是一個整體綜合優化問題。若采用集中式計算機控制，則所有現場信號都集中于同一地方，由一臺計算機進行集中控制，這種控制方式雖然結構簡單，但功能有限，且可靠性不高，故不能適應現代樓宇管理的需要。與集中式控制相反的就是集散控制，集散控制以分布在現場被控設備附近的多臺計算機控制裝置，完成被控設備的實時監測、保護與控制任務，克服了集中式計算機控制帶來的危險性高度集中和常規儀表控制功能單一的局限性，以安裝于集中控制室并具有很強的數字通信、CRT顯示、打印輸出與豐富控制管理軟件功能的管理計算機，完成集中操作、顯示、報警、打印與優化控制功能，避免了常規儀表控制分散后人機聯系困難與無法統一管理的缺點。管理計算機與現場控制計算機的數據傳遞由通信網絡完成。集散控制系統是目前BAS廣泛采用的體系結構。

1.4.2　集散型BAS的體系結構

集散型BAS的體系結構如圖1-9所示。其基本特征是功能層次化。

（1）現場控制層（DDC）

現場控制層計算機直接與傳感器、變送器、執行裝置相連，實現對現場設備的實時監控，并通過通信網絡實現與上層機之間的信息交互。在這一層中實現的是對單個設備的自動控制，即單機自動化，具體的功能實現是由安裝在被控設備附近的現場控制器來完成?，F場控制器采用直接數字控制技術，因此又被稱為直接數字控制器（Direct Digital Controller，DDC），在體系結構中又被稱為下位機?，F場控制器安裝在控制現場，可接收上一層的操作站或監控站（上位機）傳送來的命令，并將本地的狀態和數據傳送到上位機。在上位機不干預的情況下，現場控制器可單獨對設備執行控制功能，根據設定的參數進行各種算法的運算，控制輸出執行。根據現場控制器規模的大小，每臺現場控制器可控制的輸入輸出點一般在幾十點至一百點左右，當一個樓宇設備自動化系統規格較大時，就需配用若干個現場控制器。末端裝置包括傳感器和執行機構。傳感器用來將各種不同的被測物理量（溫度、壓力、流量、電量等）轉換為能被現場控制器接收的模擬量或開關量，執行機構用來對被控設備進行控制。現場控制器具有可靠性高、控制能力強、可編寫程序等特點，既能獨立監控有關設備又可聯網并通過管理計算機接受統一控制與管理。

（2）監督控制層

監督控制層計算機是現場控制層計算機的上層機或上位機，可分為兩類監控站和操作站。監控站直接與現場控制器通信，監視其工作情況并將來自現場控制器的系統狀態數據，通過通信網絡傳遞給操作站及運營管理層計算機。而操作站則為管理人員提供操作界面，它將操作請求通過通信網絡傳遞給監控站，再由監控站實現具體操作。值得注意的是監控站的輸出并不直接控制執行器，而僅僅是給出下一層系統（即現場控制層）計算機的給定值。在這一層中實現各子系統內的各種設備的協調控制和集中操作管理，即分系統的自動化。

監督控制層計算機除要求完善的軟件功能外，還要求硬件必須可靠。每個現場控制器件（DDC）只關系到個別設備的工作，而監督、管理計算機則關系著整個系統或分系統。顯然普通的個人計算機用作監督計算機是不合理的。

通信網絡通信一般采用兩級或多級網絡結構，設備直接數字控制均由分布在設備附近的現場控制器（DDC）完成，與監督控制層計算機的通信構成第一級網。監督控制層計算機之間構成第二級網。為參與更高的管理級，需將上述局域網連至更高速的廣域網，即第三級網?，F場控制器與監督控制層計算機之間的通信監督控制層計算機與分布在現場的直接數字控制器之間需要大量上傳下送檢測與控制數據，各控制器之間也需要相互通信以實現協調控制。監督控制計算機擔負各子系統內的各種設備的協調控制和集中操作管理，即分系統的自動化任務，往往在一棟建筑物，或一個建筑群中設有多臺監督控制計算機。為使系統獲得最佳控制效果，監督控制計算機之間需傳遞大量數據，而且實時性要求很高。例如，高層樓宇中某層的某個防火報警探頭報警后，防火監控系統自動采取確認、報警、控制等功能，同時通過網絡，使建筑物內的空調、電梯、配電等系統以及外部的消防保安及交通等部門都能及時獲得信息，并采取相應措施。

由于監督控制計算機之間傳輸的數據量大，故要求采用高速通信網絡。一般采用星形拓撲結構或采用以太網總線式拓撲結構的組網設計。

（3）運營管理層

運營管理層計算機位于整個系統的最頂端，通常具有很強大的處理能力。它協調管理各個子系統，實現全局的優化控制和管理，從而達到綜合自動化的目的。

1.4.3　集散型BAS的幾種方案

（1）按樓宇建筑層面組織的集散型BAS

對于大型的商務樓宇、辦公樓宇，往往是各個樓層有不同的用戶和用途（如首層為商場，二層為某機構的總部），因此，各個樓層對BAS的要求會有所區別。按樓宇建筑層面組織的集散型BAS能很好地滿足要求。按樓宇建筑層面組織的集散型BAS方案如圖1-10所示。這種結構的特點如下。

①由于是按樓宇建筑層面組織的，因此布線設計及施工比較簡單，子系統（區域）的控制功能設置比較靈活，調試工作相對獨立；

②整個系統的可靠性較好，子系統失靈不會波及整個樓宇系統；

③設備投資增大，尤其是高層樓宇；

④較適合商用的多功能樓宇。

（2）按樓宇設備功能組織的集散型BAS

這是常用的系統結構，按照整座樓宇的各個功能系統來組織（見圖1-11）。這種結構的特點如下。

①由于是按整座樓宇設備功能組織的，因此布線設計及施工比較復雜，調試工作量大；

②整個系統的可靠性較弱，子系統失靈會波及整個樓宇系統；

③設備投資?。?/p>

④較適合功能相對單一的樓宇（如企業、政府的辦公樓宇、高級住宅等）。

（3）混合型的集散型BAS

這是兼有上述兩種結構特點的混合型，即某些子系統（如供電、給排水、消防、電梯）采用按整座樓宇設備功能組織的集中控制方式，另外一些子系統（如燈光照明、空調等）則按樓宇建筑層面組織的分區控制方式。這是一種靈活的結構系統，它兼有上述兩種方案的特點，可以根據實際的需求而調整。