关于网络自动控制数据通信协议的分析

摘要：随着楼宇系统和设备的不断增加，楼宇自动化系统的用户渴望打破楼宇自动化供应商的垄断。因此，运用了标准的通信协议，以此来提高系统和设备的可操作性和开放性。可想而知，不开放的、不具有互操作性的系统运行、维护、升级和转换产生重大的负面影响。在这样的背景要求下，美国供暖、通风、空调制冷工程师协会制定了BACnet协议。目前正得到越来越多的楼宇自动化设备制造商的支持。本文对该协议标准在楼宇自动化系统中的应用进行了分析和探讨。

关键词：自动控制网络；数据通信协议；互操作网络对象

1 BACnet协议简介

从功能方面来看，楼宇自动化设备可分为两种，一种是控制功能的专用处理设备，另一种是通讯处理的专用处理设备。厂商不同，所以每家厂商所生产出的设备各不相同，并且各具特色，但不同厂商生产的设备，其之间不能互相操作，个性化巨大，没有互操作性。BACnet数据通信协议本质上，是设立了一个统一的数据通讯标准，使根据该标准制造的设备能够进行通信并实现互操作性。

BACnet数据通信协议最大的用处是规定了在楼宇自动化设备与设备之间具有可互操作性，同时，不涉及设备的其他要求和规则。BACnet数据通信协议为设备之间搭建一个自动控制的功能、系统组件之间数据共享的方式、通信的媒介、可用的功能以及所有的信息转换规则。BACnet协议适合供暖、通风、空调、制冷控制的相关设备。BACnet协议也为其他的楼宇自动化系统的设备，制定了基本的操作准则，如照明、安全、防火系统等等。

2 BACnet协议划分的层数及因素

BACnet数据通信协议是系统设备之间的开放式的网络协议，制定时也是也能用了开放系统互连模型作为其分层结构，在确定通信系统的层数时考虑了各种因素。

2.1 OSI7层体系结构

想要完全的實现OSI的七层体现结构，需要有大量的资源和成本作为其实现的基础，BACnet协议根据环境和楼宇自动化控制系统的控制需求，消除了OSI 7层模型中的表示、会话和传输层，构成四个层次的体系结构，这样的结构与OSI模型中的物理层、数据链路层、网络层和应用层是遥相对应的。

OSI的物理层为设备之间提供了物理连接和传送载波信号的方法，由此可以看出OSI的物理层在BACnet协议中是必不可少的部分。OSI模型的数据链路层主要为其数据的组织和分组提供保障，保护通讯的访问和寻址，对其进行管理，并执行一些错误检查和流量控制，这也是BACnet协议中所要求的。由此可知，对数据链路层的规定是有必要的。

OSI网络层的功能范围很广，其中包括解析全局的地址、在一个或多个网络上路由数据包、协调不同网络之间的差异以及顺序控制、流量控制、多路复用、差错控制等。以上的一些功能可以为BACnet协议提供所需要的服务，但BACnet协议中的网络层与OSI模型中的网络层相比较后，更为简单一些，其主要原因是BACnet协议中的设备与设备之间一般情况下只有一条逻辑实现的路径，所以与OSI模型中的网络层相比，BACnet协议中的网络层是不需要最优化的最优算法；除此之外，BACnet协议中的设备是一个或多个互相链接中继或桥接器，由多个网段组成的网络是具有唯一的本地地址空间的属性。由于BACnet支持多个网络技术的特殊属性，可以此作为低级别信息传输的网络，当BACnet中存在两个或多个具有不同MAC层的低级网络的时候，是需要对本地地址和全局地址进行有效的区分，这样是为了便于选择争取的网络路径。

OSI传输层负责提供可靠的端到端消息，分组分段，序列控制，流量控制和纠错。 传输层的功能类似于数据链路层的功能，但操作范围不同。数据链路层仅在单个网络上提供对等服务。由于BACnet数据通信协议支持多种网络配置，因此协议应在传输层中提供端到端服务，并且由于BACnet建立在无连接通信模型上，因此大大减少了所需的服务。因此，为了减少开销，在BACnet数据通信协议系统中不单独设置传输层。BACnet具有三个主要的传输层功能，包括可靠的端到端传输和纠错，分组和端到端通信控制，适当的分组重组和序列控制。

会话层的应用主要体现在通信方之间的会话方面，其中额包含了建立同步标志方面，这是为了便于在发现错误存在的时候能够及时的恢复前一个标志，从而避免恢复会话。但在BACnet中，大多数通信都很短，例如读取或写入值，通知设备警报或事件，或更改设置。由于大多数事务非常短，所以，在实际中很好会出现需要会话层服务的现象。同时，考虑到了会话层服务具有高开销的特点，会话层从BAC-网数据通信协议中删除。表示层为两个通信器提供服务，以掩盖底层传输语法，该传输语法用于将应用层中的抽象数据表示转换为适合于底层传输的字节序列。但是，当只有一种传输语法时，表示层的功能被简化为对应用程序数据进行编码。由于在BACnet数据通信协议应用层中定义了固定的编码方案，因此不需要设置单独的表示层。

想要完全的实现OSI的七层体现结构，需要有大量的资源和成本作为其实现的基础，所以，对完整的OSI的七层功能进行简化。如果只包括选定的层，则消息长度将减少，通信处理开销将减少，楼宇自动化产品的成本将降低。

2.2网络技术的几种广泛使用

在现在的网络技术下，如果我们能够对其进行充分的利用，不仅仅可以降低所需要的成本，而且对技术的功能性能的提高有很大的帮助。所以，BACnet数据通信协议的会话层和传输层对现有的网络技术具有广泛应用的能力。

3 结语

本文主要总结了BACnet数据通信协议在整个楼宇自控系统，中的部分对比及具体用途进行总结，以及网络技术的几种广泛使用路径；以上总结和对比仅供广大同仁进行参考。

参考文献：

[1]蔡剑峰.楼宇自动控制系统中如何应用BACnet数据通信协议[J].建材与装饰（中旬刊），2008（06）：388-389.

[1]贾坚萍，孙浩.基于BACnet协议的设备间互操作性研究[J].智能建筑与城市信息，2010（01）：49-55.

[1]董春增，董春利.BACnet标准及其应用[J].智能建筑，2007（07）：25-29.

作者简介：高昆（1974.07-）男、汉、河南博爱人、工程师、软件工程硕士、研究方向：嵌入式软件、计算机网络、自动控制

推荐访问:自动控制 通信协议 分析 数据 网络