隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，基于人們對(duì)建筑物的內(nèi)在功能人性化和智能化越來(lái)越高的需求，智能樓宇應(yīng)運(yùn)而生。智能樓宇融合自動(dòng)控制技術(shù)， 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感技術(shù)將安防系統(tǒng)，暖通空調(diào)系統(tǒng)和電梯控制系統(tǒng)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。BACnet協(xié)議作為全球第一個(gè)樓宇自控行業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)，采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù),提供描述各種樓宇設(shè)備的模型，使得各種設(shè)備能互操作和協(xié)同工作,滿足了用戶對(duì)樓宇自動(dòng)控制設(shè)備互操作性的廣泛要求，即將不同廠家的設(shè)備組成一個(gè)一致的自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。本文主要研究電梯系統(tǒng)通過(guò)BACnet MSTP協(xié)議接入智能樓宇的實(shí)現(xiàn)方法和軟件實(shí)現(xiàn)流程，達(dá)到計(jì)算機(jī)對(duì)電梯本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

　　1 基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)

　　1.1 BACnet 簡(jiǎn)化體系結(jié)構(gòu)

　　BACnet 建立在包含四個(gè)層次的簡(jiǎn)化分層體系結(jié)構(gòu)上，這四層相當(dāng)于OSI 模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1 所示。BACnet 標(biāo)準(zhǔn)定義了自己的應(yīng)用層和簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)層，對(duì)于其數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，提供了以下五種選擇方案?；贐ACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)選擇MSTP為數(shù)據(jù)鏈路層的方案，物理層使用RS485 接口實(shí)現(xiàn)。

　　1.2 基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)?/strong>

　　基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)本地方案由電梯控制系統(tǒng)、BACnet節(jié)點(diǎn)、BACnet網(wǎng)關(guān)、本地監(jiān)控室組成，系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D2，本地監(jiān)控室工作計(jì)算機(jī)需要安裝BACnet/IP工作站。每臺(tái)電梯對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備負(fù)責(zé)收集一臺(tái)電梯的需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)。符合BACnet MSTP協(xié)議棧的智能樓宇節(jié)點(diǎn)設(shè)備可接入網(wǎng)關(guān)， 實(shí)現(xiàn)智能樓宇信息監(jiān)控，可根據(jù)實(shí)際工程需要配置成本地或遠(yuǎn)程模式。

　　基于BACnet MSTP的結(jié)點(diǎn)與電梯控制系統(tǒng)及網(wǎng)關(guān)的通訊處理流程如圖3。BACnet節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)請(qǐng)求獲取電梯運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)封裝為特定對(duì)象，網(wǎng)關(guān)定時(shí)讀設(shè)備對(duì)象屬性值或?qū)懺O(shè)備對(duì)象屬性值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控。

圖 1 BACnet MSTP 分層體系

圖 2 基于 BACnet MSTP 的電梯監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖 3 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)通訊流程

圖 4 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)對(duì)象數(shù)據(jù)

圖 5 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)通訊過(guò)程

　　2 基于BACnet MSTP的結(jié)點(diǎn)

　　2.1 結(jié)點(diǎn)與電梯之間的總線通訊

　　BACnet MSTP的結(jié)點(diǎn)與電梯間的通訊可通過(guò)CAN， RS485，RS232接口實(shí)現(xiàn)。電梯數(shù)據(jù)最終封裝為對(duì)象，基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要處理以下數(shù)據(jù)：

　　消防 置1有效(ON)

　　滿載 置1有效(ON)

　　超載 置1有效(ON)

　　開門中 置1有效(ON)

　　關(guān)門中 置1有效(ON) 安全回路通 置1有效(ON) 故障 置1有效(ON)

　　井道學(xué)習(xí) 置1有效(ON)

　　測(cè)試運(yùn)行 置1有效(ON)

　　運(yùn)行次數(shù) 單位：次

　　運(yùn)行時(shí)間 單位：分鐘

　　故障信息 故障代碼及樓層

　　樓層 1-64層

　　上召指令 1-64層

　　下召指令 1-64層

　　轎廂指令 1-64層

　　這些數(shù)據(jù)基本涵蓋了電梯運(yùn)行需要監(jiān)控的所有數(shù)據(jù)。當(dāng)使用RS232或RS485通訊時(shí)，由于波特率設(shè)置為9600bps，根據(jù)優(yōu)先級(jí)基本狀態(tài)和指令間隔100ms查詢一次，運(yùn)行次數(shù)1S查詢一次，故障信息1.5S查詢一次， 保證實(shí)時(shí)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)優(yōu)先更新，不出現(xiàn)跳層等情況出現(xiàn)， 當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示滯后或出現(xiàn)跳層等情況時(shí)，可適當(dāng)增加RS232或RS485通訊波特率以及調(diào)整查詢間隔以提高系統(tǒng)整體的通訊質(zhì)量。當(dāng)使用CAN通訊時(shí)，波特率25 Kbps所有數(shù)據(jù)50ms或25ms查詢一次，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。實(shí)際使用過(guò)程中選擇CAN通訊的方式。

　　2.2結(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間的通訊

　　在BACnet中，對(duì)象就是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)讀取、修改封裝在應(yīng)用層APDU 中的對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)互操作。如圖4，電梯的各種狀態(tài)被定義為各種對(duì)象，多狀態(tài)輸入對(duì)象(MI)，二進(jìn)制輸入對(duì)象(BI)，模擬輸入對(duì)象(AV)等，例如轎廂指令被定義為多狀態(tài)輸入類型，也可以定義二進(jìn)制輸出對(duì)象(BO)，通過(guò)寫對(duì)象屬性值的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制。由于對(duì)象屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)限制，轎廂指令，上召指令，下召指令都分為了2個(gè)多態(tài)輸入對(duì)象，分為1-32和33-64兩個(gè)對(duì)象處理64層，數(shù)據(jù)按位處理，4即代表3樓，故障信息包括故障代碼及樓層，例如2308表示在8樓出現(xiàn)23號(hào)故障，此時(shí)監(jiān)控人員可查看所有狀態(tài)信息以確認(rèn)故障產(chǎn)生原因及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于二進(jìn)制輸入對(duì)象，會(huì)有相關(guān)的文字標(biāo)注提示，例如開門中會(huì)提示ON，轎廂登記時(shí)會(huì)提示登記樓層。

　　于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)中各種設(shè)備之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，BACnet為其對(duì)象提供了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行信息通信的 “共同語(yǔ)言”。除此之外，BACnet設(shè)備之間還要有進(jìn)行信息傳遞的手段，例如，一個(gè)設(shè)備要求另一個(gè)設(shè)備提供信息，命令另一個(gè)設(shè)備執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作，或者向某些設(shè)備發(fā)出信息通知已經(jīng)發(fā)生某事件等等。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中， 與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的是屬性和方法，屬性用來(lái)說(shuō)明對(duì)象，而方法是外界用來(lái)訪問(wèn)或作用于對(duì)象的手段。在基于BACnet MSTP電梯監(jiān)控樓宇網(wǎng)絡(luò)中，BACnet節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)通訊過(guò)程如圖5，網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信通過(guò)服務(wù)請(qǐng)求和應(yīng)答實(shí)現(xiàn)。

　　在BACnet中，把對(duì)象的方法稱為服務(wù)，對(duì)象提供了對(duì)一個(gè)樓宇自控設(shè)備的 “網(wǎng)絡(luò)可見”部分的抽象描述， 而服務(wù)提供了用于訪問(wèn)和操作這些信息的命令。如圖6為完成一條服務(wù)的具體流程及對(duì)應(yīng)的接口函數(shù)，通過(guò)接口函數(shù)將電梯數(shù)據(jù)封裝在對(duì)象中，當(dāng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送相應(yīng)的請(qǐng)求給設(shè)備后，結(jié)點(diǎn)設(shè)備解析網(wǎng)關(guān)請(qǐng)求服務(wù)類型，判斷是否需要應(yīng)答，當(dāng)需要應(yīng)答時(shí)，將對(duì)象放入BACnet MSTP協(xié)議棧中解析，做出服務(wù)應(yīng)答，將數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)斤@示終端。在基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)應(yīng)用中，結(jié)點(diǎn)設(shè)備作為從設(shè)備，網(wǎng)關(guān)作為主設(shè)備，主設(shè)備利用輪詢的方式訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)從設(shè)備，由于需要同時(shí)監(jiān)控多部電梯，讀取節(jié)點(diǎn)對(duì)象需要時(shí)間，節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)間RS485波特率需設(shè)置為38400bps，以提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)需要使用雙絞線， 配接終端電阻吸收干擾。

圖 6 基于 BACnet MSTP 的服務(wù)處理流程

　　3 基于BACnet MSTP的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案

　　基于BACnet MSTP的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案中BACnet協(xié)議采用了“隧道技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了Internet的IP協(xié)議和BACnet協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，使BACnet消息可以封裝成IP包在Internet傳輸，在目的地一端，再通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換，又可使BACnet消息從IP包分離，以便在BACnet上傳輸。使用多址廣播和BACnet/IP管理設(shè)備多個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備時(shí)，可解決地址表重新配置的問(wèn)題，使BACnet與Internet互連具有較大的靈活性,系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7。

　　基于BACnet MSTP的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案可將小區(qū)、社區(qū)、城鎮(zhèn)樓宇信息納入智慧城市監(jiān)控體系，進(jìn)一步推進(jìn)社會(huì)數(shù)字化程度，提升社會(huì)整體管理水平。

圖 7 基于 BACnet MSTP 的遠(yuǎn)程服務(wù)方案

圖 8 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)監(jiān)控界面

　　4 結(jié)論

　　基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)利用本地網(wǎng)關(guān)測(cè)試方法，監(jiān)控界面如圖8所示，從圖中可以看出，通過(guò)質(zhì)量戳可以看出通訊質(zhì)量良好，在下方可看到實(shí)時(shí)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的報(bào)文。同時(shí)也可以看出此時(shí)電梯停在1樓，沒有登記指令和外呼，安全回路接通，門鎖閉合，沒有故障， 當(dāng)?shù)怯浿噶顣r(shí)運(yùn)行方向顯示正常，樓層更新與外呼顯示一致，故障信息運(yùn)行次數(shù)等都正常顯示。

　　基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)控電梯的數(shù)據(jù)，通過(guò)BACnet協(xié)議棧將電梯系統(tǒng)納入智能樓宇系統(tǒng)是一種切實(shí)高效的方法。