用于智能建筑的通信協(xié)議BACnet介紹

IT 和 OT 正在走向融合。

后疫情時(shí)代，智能建筑只會變得越來越重要，樓宇設(shè)備的集成也會更加普及與深度。

對于OT來說，BACnet是一個(gè)很好的起點(diǎn)。BACnet代表"樓宇自動(dòng)化和控制網(wǎng)絡(luò)"，是樓宇自動(dòng)化中使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。它的創(chuàng)建是為了簡化樓宇自動(dòng)化設(shè)備并開放數(shù)據(jù)通信。但是，我們?yōu)槭裁匆褂盟鼇碜阅睦?

BACnet起源

BACnet是用于智能建筑的通信協(xié)議，是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI)及美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(ASHRAE)定義的通信協(xié)議。樓宇設(shè)備由不同的廠商提供，每個(gè)設(shè)備都有其自有通訊協(xié)議。因此對于業(yè)主來說，系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)管極其繁瑣。為了解決這一問題，BACnet標(biāo)準(zhǔn)委員會因此誕生，它可以提高供應(yīng)商之間的互操作性，最大限度地減少對各個(gè)設(shè)備制造商定義的專有系統(tǒng)的約束。除此之外，系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化也使得整合樓宇自動(dòng)化工作站成為可能，所有相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)可以在工作站中進(jìn)行處理，而不必在乎這些數(shù)據(jù)出自哪個(gè)設(shè)備供應(yīng)商提供的。

BACnet的第一個(gè)版本為標(biāo)準(zhǔn)135，于1995年被采用。BACnet協(xié)議的開發(fā)也有利于HVAC行業(yè)，引入了整合和標(biāo)準(zhǔn)化BAS功能的可能性，如數(shù)據(jù)共享、報(bào)警、事件管理、趨勢、調(diào)度和遠(yuǎn)程管理。BACnet不僅僅是一個(gè)通信協(xié)議，BACnet還定義和描述了網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，以及這些設(shè)備提供的對象和服務(wù)。

所以不像其他一些通信協(xié)議只關(guān)注信息如何移動(dòng)，BACnet對于網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備具有內(nèi)置的規(guī)則和行為。它可以識別網(wǎng)絡(luò)上設(shè)備的類型，并知道對它們的期望。這就是“對象”發(fā)揮作用的地方。

BACnet對象的定義

在BACnet設(shè)備中，數(shù)據(jù)被組織成對象。對象表示物理輸入、輸出和數(shù)據(jù)變量，這些變量表示設(shè)備上的點(diǎn)，以及其他更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如趨勢日志和時(shí)間表。對象進(jìn)一步定義為一組屬性，可以通過工作站或其他軟件進(jìn)行監(jiān)視或命令?？紤]房間中的溫度傳感器:它可能有一個(gè)點(diǎn)，表示為一個(gè)可以稱為“SPACE-TEMP”的對象，以便使其成為經(jīng)過認(rèn)證的BACnet設(shè)備，該傳感器還將包括標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。因此，其他BACnet設(shè)備或軟件可以發(fā)現(xiàn)和讀取這個(gè)SPACE-TEMP對象。

工作站，甚至是移動(dòng)設(shè)備，都可以調(diào)用溫度傳感器內(nèi)的所有其他相關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)，使其能夠在網(wǎng)絡(luò)上被看到，并正確地傳輸其數(shù)據(jù)。這些服務(wù)在控制器中啟用并運(yùn)行，非常像服務(wù)器。有許多潛在的對象類型，但是BACnet目前定義了60種對象類型作為標(biāo)準(zhǔn)的一部分。您還可以在標(biāo)準(zhǔn)之外創(chuàng)建自定義對象類型。BACnet使用所謂的“服務(wù)”訪問對象。服務(wù)包括自動(dòng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)以及讀取和寫入設(shè)備對象和屬性的能力。一些供應(yīng)商在設(shè)備內(nèi)部提供定制的復(fù)雜服務(wù)，如點(diǎn)報(bào)警、趨勢甚至調(diào)度。

BTL認(rèn)證

為了使業(yè)界保持BACnet設(shè)備之間的互操作性，而不管它們的制造商是誰，供應(yīng)商必須將每個(gè)設(shè)備型號提交給BACnet測試實(shí)驗(yàn)室(BTL)，以獲得符合BACnet標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。該認(rèn)證證明供應(yīng)商的設(shè)備是作為12種公認(rèn)類型的設(shè)備之一所生產(chǎn)的，并且其對象和服務(wù)是按照標(biāo)準(zhǔn)操作的。如果沒有BTL認(rèn)證，您將面臨設(shè)備在BACnet網(wǎng)絡(luò)中無法正常通訊的風(fēng)險(xiǎn)。

這一切在建筑中是如何運(yùn)作的?BACnet支持七種局域網(wǎng)類型，通過以下方式進(jìn)行通信:

IP(IPv4 and IPv6);

Ethernet(ISO 8802-3);

Master Slave/Token Passing MS/TP(RS485)

Point-to-Point (PTP) (RS 232)

ZigBee

LonTalk

ARCNET

BBMD功能

目前使用的兩種最普遍的局域網(wǎng)類型是BACnet/IP和BACnet MS/TP。BACnet/IP允許跨多個(gè)子網(wǎng)、多區(qū)控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，利用光纖和千兆以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，并為設(shè)備分配IP地址。

但是，目前大多數(shù)BACnet網(wǎng)絡(luò)都采用了使用RS-485雙絞線的MS/TP。在某些情況下，您可能混合使用MS/TP和IP網(wǎng)絡(luò)，或者您可能希望在服務(wù)器上安裝一個(gè)工作站，而不必將RS-485接口集成到服務(wù)器中。

在這些情況下，我們將使用BACnet路由器將BACnet MS/TP和BACnet/IP網(wǎng)絡(luò)連接在一起。在具有IP子網(wǎng)的多個(gè)建筑物或多個(gè)子網(wǎng)的情況下，您將使用具有稱為“BBMD”的特殊功能的BACnet路由器。BBMD代表“BACnet Broadcast Management Device”廣播管理設(shè)備，是一種將BACnet廣播消息以定向單播消息的形式從一個(gè)IP子網(wǎng)隧道到另一個(gè)IP子網(wǎng)的方法。因?yàn)镮P路由器會阻塞廣播消息，所以需要BBMD，而在BACnet中，廣播消息是設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)和通信的必要條件。

這只是BACnet工作方式的表面，每個(gè)安裝都有一些細(xì)微的差別，可以用來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的通信方式。

審核編輯：湯梓紅