[发明专利]控制网络中数据寻址和转发的交换服务器、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及楼宇建筑和现代家居的建筑自动化系统，特别是涉及一种控制网络中数据寻址和转发的交换服务器、系统和方法。

背景技术

智能化是楼宇建筑和现代家居发展的一种趋势。随着建筑功能的扩展，当前智能建筑控制内容越来越多，控制程度也越来越复杂。为满足建筑环境要求、降低能耗、提高住宅舒适度和实现建筑的科学管理，建筑自动化系统(BuildingAutomation System，BAS)应运而生，通常认为建筑自动化系统是对建筑物机电系统进行自动检测、自动控制、自动调节和自动管理的系统。所谓建筑物机电系统，通常包括：采暖空调系统(Heating，Ventilating and Air Conditioning，HVAC)、冷热源系统、给排水系统、照明系统、安防系统，以及家庭内部的电器、照明系统等。

现在，越来越多的计算机芯片被嵌入到机电设备当中。可编程的数字控制器已取代了模拟控制器；具备数字通信功能的“智能”设备也日益广泛地应用在建筑自动化系统中。建筑自动化系统中可通信的设备日益增多，分布日趋分散，基于通信网络实现建筑自动化系统设备间的协调管理已经成为不可回避的潮流与方向。

然而，建筑自动化系统中各个部分涉及的行业可能采用不同的通信技术标准，并且采用不同通信标准的系统设备间往往是不能直接通信的。因此如何让采用不同通信标准的末端设备在网络中充分互联互通成为各种通信技术应用在建筑自动化系统中所面临的主要课题。

下面对相关技术分部分进行介绍。

(一)作为基础，以下先对控制网络中信息节点的概念和系统设备类型做简要介绍。

1)从逻辑的角度，在控制网络中传输的信息可以抽象分类为：

反映建筑系统运行状态或机电设备运行状态的测量值；

对某些具体参数的设定，描述该参数控制调节的预期状态的设定值；

与控制调节功能没有直接联系，而与系统管理、配置和优化相关的系统信息。

2)根据上述信息类型的抽象，可以将控制网络中的信息节点做如下分类：

测量源：只产生测量值信息的节点；

测量汇：只接收测量值信息的节点；

设定源：只产生设定值信息的节点；

设定汇：只接收设定值信息的节点；

设定值加工节点：根据接收信息产生设定值信息的节点。接收的信息可以是测量值也可以是设定值。在接收侧设定值加工节点可以等效为测量汇/设定汇节点，在发送侧设定值加工节点可以等效为设定源节点；

测量值加工节点：根据接收信息产生测量值信息的节点。接收的信息可以是测量值也可以是设定值。在接收侧测量值加工节点可以等效为测量汇/设定汇节点，在发送侧测量值加工节点可以等效为测量源节点；

管理节点：可以产生和/或接收测量值、设定值、系统信息等多种信息的节点。管理节点可以等效为源节点和汇节点的集合。

3)系统设备按照功能可以分为如下一些类型：

传感器：通常实现测量建筑环境参数、测量系统设备运行状态的功能。通常传感器可以等效为测量源节点；

执行器：实现将控制系统产生的调节指令转化为实际的机械或电气动作，调节建筑系统的运行状态；通常没有反馈的执行器可以等效为设定汇，有反馈的执行器可以等效为设定汇和测量源的组合。

控制器：调节执行器动作，协调管理建筑自动化系统设备工作的设备；控制器根据控制算法实现的方法和环节不同可以等效为设定值加工节点、测量值加工节点、设定源、管理节点等。

数据库/管理中心：用来存储系统运行过程中测量值、设定值的变化，为分析优化建筑系统运行提供依据。

(二)以下，以一个简单的空调控制系统为例对建筑楼宇的控制网络进行描述。图1为网络设备和信息节点之间对应关系的示意图，图中对系统中设备和信息节点之间的对应关系进行了对照说明。如图1所示，风机控制器和冷机控制器同时接收来自温度传感器和湿度传感器采集的温湿度数据，使用这两个测量值以及风机和冷机反馈的状态信号(测量值)通过内部的控制运算法则，分别计算出向冷机和风机发出的控制信号(设定值)。同时为了监控系统的运行状况，温/湿度传感器将测量的数值发送给一台系统监控服务器、风/冷机也同时将自己收到的控制信号发送给该系统监控服务器。可见，在这个系统中温湿度传感器可以等效为测量源，冷/风机控制器可以等效为设定值的加工节点(其输入为三个测量值)，冷/风机可以等效为设定汇、测量源和设定源的节点子集。监控服务器可以等效为一个管理节点。图1所示的只是逻辑上的各个设备之间的连接关系。物理上传感器、执行器和控制器之间如何连接以实现数据在设备之间的传输有很多不同的方案。