建筑智能化論文無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇的應(yīng)用

　　這篇建筑智能化論文發(fā)表了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇的應(yīng)用，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在信息管理層應(yīng)用較為廣泛，已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，值得在其他層更進(jìn)一步的應(yīng)用。將只能樓宇控制系統(tǒng)引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以提高無(wú)線通信的效果。

　　摘要：由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自身很容易受到傳輸沖突和信號(hào)干擾等因素影響，需要進(jìn)一步加強(qiáng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用探索。文章主要就此展開(kāi)分析，客觀闡述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用可能性和面臨的挑戰(zhàn)，無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)和無(wú)線組網(wǎng)方式，提出合理的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用框架。

　　關(guān)鍵詞：建筑智能化論文,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),智能樓宇,通信標(biāo)準(zhǔn),無(wú)線組網(wǎng)

　　1智能樓宇控制系統(tǒng)中引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　智能樓宇控制系統(tǒng)主要包括樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，其中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能樓宇控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)之間信息傳輸?shù)闹厝?。在此基礎(chǔ)上，控制網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，由一個(gè)統(tǒng)一管理平臺(tái)對(duì)信息進(jìn)行管理，包括對(duì)數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)平臺(tái)的管理，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，將最終的數(shù)據(jù)分析結(jié)果傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)，為后續(xù)管理決策提供參考依據(jù)[1]。就傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的樓宇控制系統(tǒng)來(lái)看，主要?jiǎng)澐譃?層，如圖1所示。第一層是執(zhí)行層，主要是傳感器裝置，包括對(duì)溫度、濕度、煙感以及室內(nèi)光線強(qiáng)度等指標(biāo)的檢測(cè)，感知外界環(huán)境的變化情況，并將這些變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳輸?shù)较乱粚?。一般情況下，執(zhí)行裝置主要是繼電器輸出裝置，這種裝置在實(shí)際應(yīng)用中可以更加自動(dòng)化地控制空調(diào)開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度和溫度等?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)方式不同，不同連接方式?jīng)Q定著裝置自身的網(wǎng)絡(luò)通信功能，在某種協(xié)議約束下進(jìn)行信息交互[2]。第二層是控制層，主要是控制器裝置，包括專(zhuān)用控制器和區(qū)域控制器，控制器在實(shí)際應(yīng)用中具備十分突出的數(shù)據(jù)處理能力和控制能力，根據(jù)某種通信協(xié)議進(jìn)行通信。第三層是信息管理層，主要是管理工作站，工作站的作用是為管理者開(kāi)展管理工作提供一個(gè)信息化控制平臺(tái)，從而對(duì)樓宇進(jìn)行智能化管理。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐研究可以發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層和信息管理層應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的可能性最大。執(zhí)行層中應(yīng)用無(wú)線技術(shù)，是因?yàn)闃怯钪性O(shè)置了大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，布線工程量較大，如果采用有線連接需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，所以引入無(wú)線接入方式可以為傳感器部署工作提供便利，根據(jù)實(shí)際情況改變傳感器的節(jié)點(diǎn)位置。在信息管理層應(yīng)用無(wú)線技術(shù)主要是為了便于后續(xù)管理和維護(hù)工作開(kāi)展，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制[3]。有線網(wǎng)絡(luò)由于擁有大量的網(wǎng)絡(luò)寬帶資源和可靠的信息安全保護(hù)，所以即便是在當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展背景下，對(duì)傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)一定沖擊，但仍然無(wú)法完全替代有線網(wǎng)絡(luò)，所以在未來(lái)的樓宇智能化控制系統(tǒng)中應(yīng)該是有限網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用。

　　2現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層無(wú)線組網(wǎng)模式

　　無(wú)線組網(wǎng)有兩種模式，即Adhoc模式和Infrastructure模式，其中Adhoc模式作為一種對(duì)等式的組網(wǎng)方式，沒(méi)有固定的路由器和基礎(chǔ)設(shè)施，所以這些節(jié)點(diǎn)是可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，同時(shí)還可以保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系。這種模式在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線覆蓋范圍限制問(wèn)題最為典型，致使用戶無(wú)法直接進(jìn)行通信，只能借助其他節(jié)點(diǎn)分組轉(zhuǎn)發(fā)，沒(méi)一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)路由器。而Infrastructure模式組織網(wǎng)絡(luò)是無(wú)線單跳網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)更多的是選擇通信范圍內(nèi)距離最近的基站實(shí)現(xiàn)通信，不具備路由功能和節(jié)點(diǎn)通信功能。在智能樓宇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的技術(shù)，設(shè)計(jì)不同的無(wú)線組網(wǎng)模式[5]。智能樓宇控制系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行層中，多數(shù)情況下需要安裝大量的傳感器設(shè)備，這些設(shè)備應(yīng)該分布在大樓的周邊區(qū)域，但是大樓的功能是在不斷完善和變化的，所以需要根據(jù)實(shí)際情況重新調(diào)整傳感器的位置?；诖耍绻捎脽o(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，則能夠更好地適應(yīng)大樓功能變化對(duì)傳感器部署的需求，降低布線工作量和成本費(fèi)用。但是，在智能樓宇系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)更多的困難，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，無(wú)線傳感器需要電池供電才能正常運(yùn)行，所以能量是有限的，所以無(wú)線覆蓋范圍較小。其二，樓宇內(nèi)部影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蛩剌^多，包括墻壁、門(mén)窗、金屬框架、微波爐和電磁設(shè)備，這些將會(huì)在不同程度上影響到無(wú)線信號(hào)的傳輸質(zhì)量，致使無(wú)線信號(hào)傳輸和服務(wù)質(zhì)量變得更加復(fù)雜，難以滿足實(shí)際工作需求。此外，如果室內(nèi)的物體發(fā)生移動(dòng)，可能反射無(wú)線電波，這些反射電波經(jīng)過(guò)多種途徑傳輸，可能受到更加嚴(yán)重的干擾，造成信號(hào)傳輸路徑逐漸衰減[6]。所以，在這樣復(fù)雜的環(huán)境下很難保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)方式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際需要?；贏dhoc模式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由于自身環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，可以更好應(yīng)對(duì)這種復(fù)雜環(huán)境需求，呈現(xiàn)一種分層或平層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?；贏dhoc模式的組網(wǎng)方式可以覆蓋更大的范圍，傳感器可以將內(nèi)容傳輸?shù)搅硪粋€(gè)接收設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。并且，如果一條組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如果在某條路由失效的情況下，可以快速切換到另一條路由使用，避免用戶數(shù)據(jù)信息的丟失，盡可能地降低外界對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)的干擾問(wèn)題，提升網(wǎng)絡(luò)抗干擾性。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)功能和節(jié)點(diǎn)組成，作為數(shù)據(jù)采集者，節(jié)點(diǎn)將收集的數(shù)據(jù)按照通信路由協(xié)議傳輸?shù)竭h(yuǎn)方的基站;如果是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，除了收集數(shù)據(jù)以外，還需要承擔(dān)接受鄰近節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)礁浇墓?jié)點(diǎn)或基站的功能。基站的功能是負(fù)責(zé)將無(wú)線傳感器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到有線網(wǎng)絡(luò)上，在人機(jī)交互界面即可了解到系統(tǒng)的運(yùn)行情況，同時(shí)也可以將有線網(wǎng)絡(luò)上的信息利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通道轉(zhuǎn)發(fā)給傳感器，下達(dá)相應(yīng)的控制命令。在執(zhí)行層中，對(duì)無(wú)線傳感器收集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到有線網(wǎng)絡(luò)基站，可以主動(dòng)讀取無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)無(wú)線傳感器的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　3現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)

　　當(dāng)前國(guó)際上的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)較多，這些標(biāo)準(zhǔn)從不同角度上涵蓋了全球范圍內(nèi)的無(wú)線數(shù)據(jù)和通信需求。每種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于通信范圍、傳輸速率和傳輸速度提出了明確的規(guī)定，在不同標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)下，每種軟硬件要求不盡相同，成本同樣存在明顯的差異，因此選擇哪一種通信標(biāo)準(zhǔn)就需要以實(shí)際情況為依據(jù)。不同傳感器在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)報(bào)告模型存在差異，傳感器信息獲取方式取決于數(shù)據(jù)報(bào)告緊急程度，在時(shí)間驅(qū)動(dòng)模式下，要求傳感器在一定時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茖?在事件驅(qū)動(dòng)模式下，傳感器收集周?chē)h(huán)境變化數(shù)據(jù)，只有在傳感器收集的數(shù)據(jù)變化情況滿足預(yù)設(shè)條件下，才可以將收集到的數(shù)據(jù)信息傳輸給控制層;在查詢(xún)驅(qū)動(dòng)模式下，傳感器節(jié)點(diǎn)被動(dòng)式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到控制層，只有在接收到控制層的具體要求后，才可以將收集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娇刂破?。如果想要無(wú)線傳感器廣泛應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)中，需要保證無(wú)線傳感器是最低成本的，無(wú)線傳感器的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)整體成本保持在一個(gè)較低的水平;無(wú)線傳感器主要是由電池供電，所以要求電池能夠滿足傳感器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行工作，這就要求傳感器功耗保持在一個(gè)很低的水平;性能可靠，可以在無(wú)人看管下即可正常工作;伸縮性能好。一般情況下，無(wú)線傳感器采用短距離無(wú)線連接方式，這樣可以盡可能降低外界客觀因素對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸帶來(lái)的干擾，充分發(fā)揮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

　　4無(wú)線網(wǎng)與BACnet的結(jié)合

　　在執(zhí)行層中應(yīng)用無(wú)線傳感技術(shù)與上層應(yīng)用相結(jié)合，在智能樓宇系統(tǒng)中有很多通信協(xié)議，這是一種樓宇智能化發(fā)展的自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。該協(xié)議作為一種開(kāi)放性協(xié)議，主要是采用OSI模型衍生而來(lái)的分層通信體系結(jié)構(gòu)，很容易受到實(shí)際需要和成本限制等眾多因素影響，這種折疊式結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中安全性更為突出。BACnet在智能樓宇系統(tǒng)中應(yīng)用，通過(guò)對(duì)抽象模型的實(shí)例化可以提供一個(gè)更加具體的描述，通過(guò)服務(wù)原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信息交互，在滿足數(shù)據(jù)傳輸需要的同時(shí)，還可以降低網(wǎng)絡(luò)架設(shè)成本。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)映射方式，采用不同底層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，BACnet應(yīng)用層報(bào)文可以在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸更加安全。不同的BACnet子網(wǎng)根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的通信技術(shù)和尋址方式，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)尋址方式，促使子網(wǎng)間的路由工作有序開(kāi)展，充分發(fā)揮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一種前沿技術(shù)，在智能樓宇系統(tǒng)中應(yīng)用可以為用戶提供一個(gè)更加安全、舒適的環(huán)境，為樓宇系統(tǒng)智能化、自動(dòng)化和數(shù)字化發(fā)展帶來(lái)更大的發(fā)展空間，能夠有效克服有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟槐悖偈篃o(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠在智能樓宇系統(tǒng)中更為廣泛的應(yīng)用。無(wú)線互聯(lián)科技•無(wú)線天地

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　　作者：高波 單位：云南廣電網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司

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