CN1834545A - 建筑管理系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种建筑管理系统(BMS)及其操作方法。在无需改变多路空调器系统结构的情况下，LonWorks网络的BMS控制器可以对使用不同通信方案的多路空调器系统进行集成控制。建筑管理系统包括用于对安装在建筑中并连接到LonWorks网络的子系统进行中央控制的BMS控制器，包括多个室外单元和连接到室外单元的多个室内单元的空调器系统，以及Lon网关，用于将空调器系统网络的数据转化成LonWorks网络数据，反之亦然，以使得BMS控制器能够对空调器系统进行中央控制。建筑管理系统可以在没有改变的情况下整合使用不同通信技术的多路空调器系统。由于不需要连接到每个室内单元的通信模块就可以对组成多路空调器系统的各室内单元进行单独控制，所以建筑管理系统还促使在建筑中集成控制系统安装费用的降低。

Description

建筑管理系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种建筑管理系统及其操作方法，更具体地涉及一种建筑管理系统及其操作方法，其中可以在不改变基于RS-485通信方案的多路空调器系统的网络结构的情况下，由Lonworks网络的建筑管理系统(BMS)控制器控制多路空调器系统。
背景技术
相应于近年来建筑设备现代化，能够对安装在建筑中的各种子系统进行自动控制的控制系统已经变得普及起来，所述各种子系统是例如电源/照明和火灾/保安子系统。能够集成地管理这些子系统的建筑管理系统(BMS)已经得到了积极的发展。
图1a和图1b示出了常规建筑管理系统结构的框图。
图1a中所示的常规建筑管理系统包括安装在建筑中的例如照明、电源和保安子系统，包含多个室内和室外单元的空调器系统20，以及对包含空调器系统的全部子系统进行集成控制的BMS控制器10。
通常，通过使用基于LonTalk协议的Lonworks网络技术，建筑管理系统通过BMS控制器10对各子系统进行中央控制。
其中“Lon”代表局部操作网络的Lonworks网络技术，Lonworks网络技术是一种通信方案，其能够允许最低级别的例如传感器和执行机构的设备以及具有通信和监视/控制功能的设备根据相同协议发送和接受数据。这种技术支持在现场设备之间的主/从或对等连接，并允许共享控制所需信息的分布式控制。
在该建筑管理系统中，每个子系统包括至少一个Lon设备15，用于解析从BMS控制器10接收的数据以及用于将数据送回到BMS控制器10。
具体的，如图1a所示，在包含多个室内单元的空调器系统20中，可以把Lon设备15连接到每个室内单元或者连接到一组室内单元。
在包含空调器系统20的建筑管理系统中，通常各室内单元安装在建筑的单独房间内。因此，由BMS控制器10发送的用于单独控制室内单元的数据需要很长时间才能到达负责该室内单元的Lon设备并被解析和处理。从而很难立即控制该室内单元的操作。而且，因为该Lon设备必须连接到每一个室内单元，随着由建筑管理系统集成控制的室内单元数量的增加，建筑管理系统的安装费用也迅速增加了。
如果为了减少安装费用而将Lon设备连接到一组室内单元，则存在很难分别控制组中每个部分的问题，这是因为连接到相同Lon设备的所有室内单元都根据由Lon设备接收的控制命令执行相同的操作。
也就是说，如果将Lon设备连接到预定的室内单元组，连接到该Lon设备的组中的所有室内单元都执行相同的操作。由此，很难实现对每个室内单元的独立控制。如果临时需要分别控制某些室内单元，那么其中每个室内单元必须分别连接到Lon设备然后才能进行控制。在这种独立控制之后，必须移除所连接的Lon设备。因此，存在资源浪费的问题。
此外，如图1b所示，如果空调器系统是一个室外单元与多路室内单元相连接并且各室外单元连接到Lon设备的多路空调器系统，那么室外单元和室内单元根据通过该Lon设备传送的命令执行相同的操作。因此，很难独立控制室外单元和室内单元。
发明内容
因此，考虑到上述问题而完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种建筑管理系统及其操作方法，其可以将LonTalk协议数据转换成多路空调器协议数据，并且反之亦然，这样LonWorks网络的BMS控制器就可以在而不改变其结构的情况下集成地控制多路空调器系统。
本发明的另一个目的是提供一种建筑管理系统及其操作方法，其能够在没有连接到每个室内单元的Lon通信模块(Lon设备)情况下，对包含多个空调器的空调器系统中的每个空调器进行独立控制。
根据本发明的一个方面，通过提供一种建筑管理系统可以实现本发明的上述和其它目的，该建筑管理系统包括BMS控制器，其用于对安装在建筑中并连接到LonWorks网络的例如电源和照明子系统的子系统进行中央控制；多路空调器系统，其包括多个室外单元和连接到室外单元的多个室内单元；以及Lon网关，其用于将空调器系统网络数据转换为LonWorks网络数据，并且反之亦然，并能使BMS控制器对该多路空调器系统进行中央控制。
优选地，Lon网关包括神经元芯片，所述神经元芯片对通过LonWorks网络接收的控制命令数据中相应于第一至第六OSI层的数据进行转化，以及微处理器，其将从神经元芯片中接收的数据中相应于应用层的数据进一步转化成RS-485协议数据，并将该数据送到空调器系统网络，并且将通过空调器系统网络接收的室内或室外单元状态信息数据中相应于应用层的数据转化为在LonTalk协议数据中相应于应用层的数据，并将转化的数据送到神经元芯片。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于操作建筑管理系统(BMS)的方法，其包括以下步骤：a)从BMS控制器输出空调器控制命令数据；b)将LonWorks网络上的控制命令数据转化成多路空调器协议数据；和c)在相关空调器处接收控制命令数据，并且根据控制命令数据执行操作。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于操作建筑管理系统(BMS)的方法，其包括以下步骤：a)从各室内单元或各室外单元输出状态信息数据；b)将多路空调器网络上的状态信息数据转换为LonWorks网络上的LonTalk协议数据；和c)通过BMS控制器接收该转换的状态信息数据并向外输出该状态信息数据。
根据本发明，在建筑管理系统及其操作方法中，提供Lon网关用于将LonTalk协议数据转换为多路空调器协议数据，并且反之亦然。Lon网关包括对数据中相应于第一至第六OSI层的数据进行转化的神经元芯片，以及进一步转化从神经元芯片接收的数据并将所转化的数据发送至相应网络的微处理器。因此，该建筑管理系统能够在不作改变的情况下整合使用不同通信技术的多路空调器系统。
而且，由于无需连接到各室内单元的通信模块就可以对组成多路空调器系统的各室内单元进行独立地控制，因此能够促使建筑中集成控制系统的安装费用降低。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和其它优点将变得更容易理解，其中：
图1a和图1b示出了常规建筑管理系统结构的框图；
图2示出了根据本发明的建筑管理系统结构的框图；
图3示出了根据本发明的网关结构的示意性框图；
图4示出了根据本发明网关结构的详细视图；
图5a和图5b示出了根据本发明的建筑管理系统操作的流程图。
具体实施方式
图2示出了根据本发明的建筑管理系统结构的框图。
根据本发明的建筑管理系统(BMS)包含用于对安装在建筑中并通过LonWorks网络连接的多个子系统60进行中央控制的BMS控制器50，以及作为子系统60之一的且包括室外单元和室内单元的空调器系统70。
子系统60可以包括建筑中的各种系统，从简单的传感系统到复杂的控制系统，例如设备、电源、照明、犯罪预防、访问控制、电梯、灾难预防以及空调器系统。各子系统60与Lon设备61至63之中的一个相连接，并且可以由BMS控制器50通过LonWorks网络进行中央控制。
空调器系统70可以是包括多个互相连接的室内单元的空调器系统，或者是包括多个多路空调器的多路空调器系统，其中每个系统包括一个室外单元以及一个或多个连接到室外单元的室内单元。在本说明书中，将多路空调器系统作为例子进行重点描述。
空调器系统70包括多路空调器，所述多路空调器具有一个或多个放置在各独立房间中的室内单元72以及用于对室内单元72中共享和分布的制冷剂流进行控制的室外单元71。在地板上或者在预定空间处安装多路空调器以便为整个建筑提供空调功能。
在该多路空调器系统70中，为了发送和接收数据，通过RS-485通信方案连接室内单元72和室外单元71，这不同于连接整个建筑管理系统的LonWorks网络的方案。
RS-485是一种串行通信接口标准。在串行通信中，是以一位接一位的原理进行数据发送和接收的。由于能够适于利用现有的通信线路(例如电话线)，因此串行通信在易实现、长传输距离和低费用方面具有一些优势。
这样的串行通信可以是异步或同步的。支持异步串行通信的控制器称为通用异步接收/发送器(UART)。UART的输出信号通常具有TTL信号电平；因此其易受噪声干扰并且具有有限的传输距离。一种接口集成电路(接口IC)称为线路驱动/接收器，其输入TTL电平信号并输出一种较不易受噪声干扰且具有长传输距离的信号。RS485接口IC是一种典型的线路驱动/接收器。
在多路空调器系统70中，也可以通过除了RS-485之外的与LonWorks网络不同的通信方案连接室内单元72和室外单元71。下文中，一般将在上述多路空调器网络中使用的通信协议称为多路空调器协议。
此外，根据本发明的建筑管理系统还包括Lon网关80，为了多路空调器系统70和BMS控制器50之间的平稳数据交换，所述Lon网关80将多路空调器网络数据转化成LonWorks网络数据，并且反之亦然。
图3示出了根据本发明的Lon网关结构的示意性框图。
在说明关于根据本发明的Lon网关80的结构之前，下面简要地讨论一下LonWorks网络。LonWorks网络是一种用于工业自动化系统的分布式控制的系统，着重分布式环境、开放以及单元设备的协同工作能力。
LonWorks网络的核心是LonTalk协议，该协议是由开放式系统互联(OSI)参考模型定义的完全7层协议。第一至第六LonTalk协议层是通过收发器和处理器芯片支持的。设备通过支持LonTalk协议第1层的收发器进行通信。该LonTalk协议支持下列介质：双绞线(TP)、电缆、电源线(例如AC 100/220V)、链路电源(例如DC24V)、射频(RF)、同轴电缆、光纤和红外。
Lon网关80包括LonWorks通信模块85，其根据OSI层对通过LonWorks网络接收的和将要发送的数据进行解析；以及协议转换器86，其将LonTalk协议数据转化成多路空调器协议数据，反之亦然。
LonWorks通信模块85具有与Lon设备61、62和63相类似的结构，所述的Lon设备61、62和63连接到除了多路空调器系统70之外的子系统60；并且包括相应于上述处理器芯片的神经元芯片81。协议转换器86包括微处理器82，其执行LonTalk协议数据中相应于应用层(OSI第7层)的数据和与神经元芯片81通讯的多路空调器协议数据中相应于应用层的数据之间的转化。
神经元芯片81由独立存储的微处理器接口程序90控制，并对通过LonWorks网络接收的控制命令数据中相应于第一至第六OSI层的数据进行转化。
微处理器82执行独立存储的控制应用程序91，并对除了已经由神经元芯片81处理过的直到表示层部分的控制命令数据中相应于应用层(OSI第7层)的数据进行转化，并将转化后的应用层部分发送到相应的网络。
图4示出了根据本发明的Lon网关结构的详细框图。
在根据本发明的Lon网关80中，LonWorks通信模块85包括神经元芯片81，其用于解析通过LonWorks网络N2接收的或将要发送的数据；存储用于控制神经元芯片81的控制程序的存储器单元83，以及从LonWorks网络N2接收数据和向神经元芯片81发送数据的收发器84a。
神经元芯片81包括支持简单网络应用扩展的硬件和固件。神经元芯片81用于特定用途的应用程序和网络接口，并提供输入-输出能力以操作传感器和执行机构。
神经元芯片81包括用于通讯和逻辑操作的三个8位处理器和一个(内部或外部)存储器83。该处理器中包括LonTalk协议规范。处理应用程序(OSI第7层)数据的8位处理器不用于本发明。
存储器单元83可以包括闪存、静态随机访问存储器(SRAM)，或者动态RAM(DRAM)。该存储器单元83存储用于控制神经元芯片81的微处理器接口程序90，并可以暂时存储由神经元芯片81创建的数据。
Lon网关80包括收发器84a和84b。收发器84a和84b操作物理层(OSI层1)与通信媒体通信，并作为神经元芯片81和通信介质N1和N2的每一个之间的总线连接模块。具体地，如上所述，LonWorks系统的收发器可以支持包括下列的各种介质：双绞线、电源线、链路电源(低能量电源，例如在同一双绞线上传送DC24V电源和数据)、射频(RF)、同轴电缆、光纤和红外。
协议转换器86的微处理器82处理8位数据。当加载了用于控制微处理器82的控制应用程序91时，微处理器82通过与多路空调器网络N1连接的收发器84b接收来自多路空调器网络N1的数据，并且仅转化所接收数据的OSI第7层相关的部分，并将所转化的数据发送到LonWorks通信模块85。
下面将解释如上配置的本发明的操作。
图5a和图5b示出了根据本发明的建筑管理系统操作的流程图。图5a示出了当BMS控制器向多路空调器发送控制命令时的操作流程。图5b示出了当多路空调器响应该控制命令向BMS控制器发送自己的状态信息时的操作流程。
首先，如果从BMS控制器50输出用于控制多路空调器系统70的控制命令，则将所输出的控制命令数据传送到LonWorks网络N2(S1)。
LonWorks网络N2上的控制命令数据通过收发器84a输入到Lon网关80(S2)。
通过神经元芯片81的通信部分，将输入到Lon网关80的控制命令数据传送到神经元芯片81的LonTalk协议处CPU。由该CPU按照逐层地直到第6层的方式对控制命令数据进行解析(S3)。
通过与该CPU连接的并行输入-输出端口，将LonTalk协议中所解析的控制命令数据发送到8位的微处理器82。将控制命令数据中相应于应用层(OSI第7层)的数据转化为符合多路空调器协议的控制命令数据(S4)。通过与多路空调器网络N1连接的收发器84b将所转化的控制命令数据发送到多路空调器网络N1(S5)。
利用嵌入在控制命令数据中的空调器地址将输入到多路空调器网络N1的控制命令数据发送到相应的室内或室外单元(S6)。相应的室内或室外单元响应于所接收的控制命令数据执行操作。
相反地，根据自设置或接收的控制命令，从多路空调器系统70的室内单元72或室外单元71输出状态信息数据(S11)。通过多路空调器网络N1将输出的状态信息数据发送到Lon网关80的收发器84b(S12)。
只对输入到收发器84b的状态信息数据中相应于OSI层物理层的数据进行转化，并将所转化的状态信息数据发送到微处理器82。在控制应用程序91的控制下，微处理器82按多路空调器协议对状态信息数据中相应于应用层(第7层)的数据进行转化，并将所转化的状态信息数据发送到神经元芯片81(S13)。
发送到神经元芯片81的按多路空调器协议的状态信息数据按逐层地直到表示层的方式由协议处理CPU转化为LonTalk协议适应数据(S14)。通过收发器84a将所转化的状态信息数据发送到LonWorks网络N2(S15)。
由BMS控制器50接收发送到LonWorks网络N2的状态信息数据(S16)。因此，BMS控制器50可以监视多路空调器系统70的状态。
利用多路空调器系统70中可同时发送状态信息数据或同时接收控制命令数据的室内和室外单元72和71的最大数量，可以对Lon网关的数量进行调节。
例如，如果多路空调器系统70可以容纳的同时传输的最大数量是50，那么可以将每个Lon网关80与一组50个室内和室外单元72和71相连接。如果需要两个或更多的Lon网关80，可以通过BMS控制器50给每个Lon网关80指定一个唯一的识别码。因此，BMS控制器50可以单独控制每一个Lon网关80。
根据本发明，建筑管理系统包括Lon网关，所述Lon网关将LonTalk协议数据转换为多路空调器协议数据，并且反之亦然。该Lon网关包括对数据中相应于第一至第六OSI层的数据进行转化的神经元芯片，以及微处理器，其进一步对从神经元芯片接收的数据进行转化，并将所转化的数据发送到相应网络。因此，建筑管理系统可以在没有改变的情况下整合使用不同通信方案的多路空调器系统。由于不需要连接到每个室内单元的通信模块就可以对组成多路空调器系统的各室内单元进行单独控制，所以建筑管理系统还促使在建筑中的集成控制系统的安装费用降低了。
尽管出于说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是在不违背如所附权利要求公开的本发明范围和精神的情况下，本领域技术人员将意识到本发明可以进行各种修改、增加和替换。

Claims (12)

1.一种建筑管理系统，包括：
建筑管理系统(BMS)控制器，用于对安装在建筑中并连接到LonWorks网络的子系统进行中央控制；
空调器系统，其包括多个室外单元和连接到所述室外单元的多个室内单元；以及
Lon网关，用于将空调器系统网络数据转换为LonWorks网络数据，并且用于将LonWorks网络数据转换为空调器系统网络数据，以使得BMS控制器能够对所述空调器系统进行中央控制。
2.如权利要求1所述的建筑管理系统，其中空调器系统按照RS-485通信方案执行数据发送和接收的操作。
3.如权利要求2所述的建筑管理系统，其中所述空调器系统是包括多路空调器的多路空调器系统，在所述多路空调器中，一个或多个室内单元连接到各个室外单元。
4.如权利要求1所述的建筑管理系统，其中Lon网关包括：
LonWorks通信模块，用于对LonWorks网络上发送和接收的数据进行解析；以及
协议转换器，用于分别将通过LonWorks通信模块接收的LonTalk协议数据转换为多路空调器协议数据，并且把将要通过LonWorks通信模块发送的多路空调器协议数据转换为LonTalk协议数据。
5.如权利要求4所述的建筑管理系统，其中LonWorks通信模块包括：
神经元芯片，用于对接收的和将要发送的LonTalk协议数据进行解析，以在LonTalk协议数据中相应于第一至第六OSI层的数据和在多路空调器协议数据中相应于第一至第六OSI层的数据之间进行转化；以及
存储器单元，用于存储微处理器接口程序，所述微处理器接口程序作为控制神经元芯片操作的控制程序。
6.如权利要求5所述的建筑管理系统，其中所述存储器单元包括闪速随机访问存储器(flash RAM)、静态RAM，或者动态RAM。
7.如权利要求4所述的建筑管理系统，其中所述协议转换器包括微处理器，所述微处理器用于根据与神经元芯片通讯的控制应用程序，在LonTalk协议数据中相应于OSI层的应用层的数据和多路空调器协议数据中相应于OSI层的应用层的数据之间进行转化。
8.如权利要求1所述的建筑管理系统，其中可与Lon网关连接的室外和室内单元的总数是50。
9.一种用于操作建筑管理系统(BMS)的方法，包括以下步骤：
a)从BMS控制器输出空调器控制命令数据；
b)将LonWorks网络上的控制命令数据转换为多路空调器协议数据；以及
c)在相关的空调器处接收控制命令数据并根据所述控制命令数据执行操作。
10.如权利要求9所述的方法，其中步骤b)包括以下步骤：
b-1)在一个OSI层基础上解析所接收的控制命令数据；以及
b-2)将控制命令数据中相应于OSI层应用层的数据转换为多路空调器协议数据。
11.一种用于操作建筑管理系统(BMS)的方法，包括以下步骤：
a)从各个室内单元或各个室外单元输出状态信息数据；
b)将多路空调器网络上的状态信息数据转换为在LonWorks网络上的LonTalk协议数据；以及
c)通过BMS控制器接收所转换的状态信息数据并向外输出所接收的状态信息数据。
12.如权利要求11所述的方法，其中步骤b)包括以下步骤：
b-1)在状态信息数据中解析相应于OSI层应用层的数据；以及
b-2)将所解析的数据转换为LonTalk协议数据。
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