智能建筑设备自动化系统网络

图7-11所示为智能建筑网络的总体结构，主要包括主干网络和各个局域网。其中主干网用来沟通计算中心主机与楼内或楼间各个局域网的联系，并实现与外界通信；而楼层局域网则是根据需要建立的各种用途的网络，可以在一个楼层设一个或多个局域网，也可以多个楼层设一个局域网，可以是相同类型的局域网，也可以是不同类型、不同协议的局域网。

1.高速主干网

高速主干网覆盖建筑群中的各个大厦和一个大厦内的各个楼层。各楼层的局域网、中心主机及其他连网的办公设备，通过高速主干网连接成智能大厦的网络系统，并通过它实现与外界的连网。因而，对主干网的要求主要有：①覆盖范围大，连网距离要达几千米；②传输速率快，通常要求达到100Mbit/s以上；③可靠性高，以保障节点故障不会影响到主干网的正常工作；④要具有多种连网协议标准，如市场上较流行的标准局域网IEEE802.3、IEEE802.5等网络都能接入网络中。符合上述要求的高速主干网有光纤分布式数据接口（FDDI）网和异步传输模式（ATM）网。

目前国外比较流行的大厦高速主干网多为FDDI网。FDDI网是一种高性能的光纤局域网，符合美国国家标准局ANSI X3T9.5标准，被国际标准化组织采纳为ISO 9314国际标准。它在连网的功能和性能上，由于采用光纤传输，抗电磁干扰，传输距离远（站间距离可达2km，全网可跨越100km），传输速率达100Mbit/s，可以满足大多数数据传输的要求。它是一个双环结构，加上旁路装置，一个节点或一段链路出现故障时，并不会影响全网的工作。经过几年的发展与应用，FDDI网的技术和产品都比较成熟，其网络节点设备一般由网桥、路由器和集中器构成。设计FDDI网时，究竟选用哪一种节点设备，要视具体情况而定。

图7-11 智能建筑网络总体结构

基于信元交换的ATM技术，目前处于网络技术的最前沿，是高速分组交换与异步时分多路复用技术的结合，采用交换式虚电路技术，也可以借助硬件实现多协议的通信与交换，提供低时延和高带宽的传输性能。带宽从25Mbit/s，155Mbit/s到622Mbit/s，2.4Gbit/s，可以使不同传输速率的数据、语音和视频信息都可在一个网络内传输，能完全满足多媒体业务的数据传输要求，所以ATM技术不仅适用于高性能局域网，也适用于广域网。这些使得ATM技术成为20世纪90年代网络最理想的交换技术。但是，ATM技术尚缺乏统一的标准和受考验的产品，投资也较大，也尚存在许多问题需要研究解决。因此，在1991年成立了ATM技术论坛，目前已制定了许多有关ATM技术的标准和协议。

目前，快速以太网和交换式快速以太网迅速发展，对ATM技术在局域网中的应用形成了强大的竞争，应用快速以太网交换技术为核心组建局域网，成本低，实现容易，过渡方便，能满足当前一般单位需要。

当前，从传统局域网发展起来的100Mbit/s快速以太局域网有两大类：100Base-T和100VG-AnyLan。100Base-T以10Base-T协议为蓝本，是10Base-T的扩充和改进，报文帧从10Base-T网段传送到100Base-T网段时不需要转换，两者容易集成。而100VG-AnyLan中的VG（Voice Grade，音频级），表示使用音频级电缆，即采用非屏蔽双胶线作为传输介质，AnyLan代表它能使用以太网与令牌环网的帧格式。100VG-AnyLan是具有访问优先级的集线器，它建立在一个被称为“按优先级排队”的MAC层上，其作用是使集线器（HUB）有令牌传递的能力。

虽然，ATM技术在局域网中的应用速度可能比原来预期的要慢一些，但ATM技术是今后发展方向的总趋势仍是不会变的。

2.楼层局域网

楼层局域网并不局限于一个楼层，可以是需要互连的各个子系统，例如BAS、OAS等。由于用途不同，这些局域网的类型不同、结构不同，对通信的要求也不同，有些属于大厦的基础设施，如集成BAS的DCS；有些属于租户的应用网络，如某个公司总部OAS包括生产、计划、销售、财务管理等。

设置局域网时，应根据应用目的、信息流量、访问服务器的频繁程度、工作站数以及网络覆盖范围等选择局域网的种类和配置。此外，对于局域网的设计，还应该重点考虑到以下几点：①将局域网作为相对独立的子网，要与主干网兼容；②子网可以包括若干局域网，用路由器、网桥等实现互连；③子网应有自己的网络管理和服务。

对于网上传输数据比较频繁而又量大的应用环境，一个局域网的站点数不能太多，否则会影响网络响应时间，在这种情况下，如果需要连网的站点数很多，可以分成几个网段，以提高局域网的运行效率，改善网络性能，目前大楼的局域网多采用10Base-T的以太网或可通过局域网交换机等办法将局域网分段。

此外，由于大厦布线多采用星形布线，所以局域网都是通过集线器（HUB）实现网络的星形连接，且为了便于局域网的管理维护和安全保密、与大楼的规范化布线统一，每个楼层的集线器都应集中放在干线旁的跳线间，以便网络的扩充与更改。集线器技术的发展很快，已经从第一代的非智能型发展到第二代的智能型和第三代的模块化多协议型。在设计局域网时，如何选用集线器，要根据具体应用要求和投资经费选择合适的集线器；在要求可靠性和安全性特别高的场所，应选用高档的有网络管理功能，且能热插拔的集线器为宜。

在实际工程中，由于投资和技术等原因，智能楼宇中的网络结构设计水平受到限制，主要形成以下几种水平层次的楼宇自控系统的集成。

1）由于资金和技术要求水平不高，无系统集成，各子系统分立运行，各子系统通过局域网构成基本网络环境；

2）选某个子系统强化其功能，将其他子系统的集成信息汇入该子系统进行综合处置和管理；

3）由系统集成商以专用的客户机/服务器系统开发集成系统，如图7-12所示。这种情况下的集成系统，也可以称为是基于局域网环境的系统集成。

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图7-12 专用的客户机/服务器系统开发集成系统

4）由系统集成商使用完全开放结构的浏览器/服务器模式进行系统集成，即基于Internet的楼宇自控系统智能化监控网络的集成开发，其各级网络及设备自动化系统的连接关系如图7-13所示。

图7-13 各级网络及设备自动化系统连接关系

选择以Intranet网络环境进行系统集成，集成后的系统具有以下优点：

1）使用统一的浏览器界面，可以实时访问各层级网络的多媒体信息；

2）由于使用了TCP/IP，系统的开放性增强，并且由浏览器/服务器体系取代了客户机/服务器体系，整个系统结构简化，使用操作大为简单；

3）远程实时监控/管理功能增强，远程访问数据库便捷；

4）由于使用Intranet环境，既能随时方便地将集成系统的通信网络连入Inter-net，又具有很高的安全性。

3.多网络互连方式

智能建筑中，有多种网络并存，如局域网、电话网、有线电视网和控制网络等，为实现多种异构网络并存和协调工作，主要方法是使用交换机、路由器、网关来互连异构网络，实现各种不同的网络间的无缝连接，使各种不同的网络终端能够方便地进行数据通信。此外，还可以使用一些专门的技术来实现异构网络的互通，如在局域网与全球分组无线业务（GPRS）网络之间可采用所谓的“紧耦合”或“松耦合”结构进行互通连接；使用隧道（PAD）和BACnet/IP技术来实现BACnet网络和Internet的互连；使用LonWorks/IP技术实现LonWorks网络与Internet的互连。

在多网络并存且互连的结构中，Intranet可以包含在若干局域网中，而不同的局域网将不同群组的办公自动化系统、安防系统和火灾报警系统连接起来构成Intranet，然后Intranet再利用路由器、网桥和防火墙等通过主干网接入Internet。

由于使用了Intranet网络环境，楼宇区域的监控管理的数据、信息可被分布在远程多个不同地点的浏览器实施浏览。集成系统中的楼宇系统监控站点的Web页面汇集了各子系统的实时信息资源，并能实时响应各监控浏览器的服务请求，传送其需要的数据、指令。各子系统的监控、管理集成在统一的浏览器界面下，并实现信息共享与综合应用，而集成后的系统中的各子系统不受集成的影响，底层以实时监测和控制为主，上层以监控为主。

4.与外界连网互连方式

为与外界进行通信联系，大厦管理部门应向电信部门申请电话中继线以及X.25（公用数据网）、ISDN（综合业务数字网）、DDN（数字数据网）、VSAT（数字卫星网）等接口，而具体这些端口的数量应根据实际要求进行配置。通常，大厦与外界连网互连的方式主要有以下两种：

1）利用大厦内的计算机网络，通过路由器与外界进行通信。路由器可以提供ATM、DDN、X.25等接口，互连方法如图7-14所示。

图7-14 与外界网络互连方式

2）通过电信局的交换机端口及光纤与外界互连，光纤最大传输距离达40km，这也是邮电部门常用的一种方案。