隨著計算機信息技術和控制技術的不斷發(fā)展，基于人們對建筑物的內在功能人性化和智能化越來越高的需求，智能樓宇應運而生。智能樓宇融合自動控制技術， 信息網(wǎng)絡技術和傳感技術將安防系統(tǒng)，暖通空調系統(tǒng)和電梯控制系統(tǒng)組成一個網(wǎng)絡，實現(xiàn)對各級設備的實時監(jiān)控。BACnet協(xié)議作為全球第一個樓宇自控行業(yè)通信標準，采用了面向對象的技術,提供描述各種樓宇設備的模型，使得各種設備能互操作和協(xié)同工作,滿足了用戶對樓宇自動控制設備互操作性的廣泛要求，即將不同廠家的設備組成一個一致的自控系統(tǒng)，實現(xiàn)互聯(lián)互通。本文主要研究電梯系統(tǒng)通過BACnet MSTP協(xié)議接入智能樓宇的實現(xiàn)方法和軟件實現(xiàn)流程，達到計算機對電梯本地和遠程監(jiān)控的目的。

　　1 基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)

　　1.1 BACnet 簡化體系結構

　　BACnet 建立在包含四個層次的簡化分層體系結構上，這四層相當于OSI 模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和應用層，如圖1 所示。BACnet 標準定義了自己的應用層和簡單的網(wǎng)絡層，對于其數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，提供了以下五種選擇方案?；贐ACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)選擇MSTP為數(shù)據(jù)鏈路層的方案，物理層使用RS485 接口實現(xiàn)。

　　1.2 基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)拓撲

　　基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)本地方案由電梯控制系統(tǒng)、BACnet節(jié)點、BACnet網(wǎng)關、本地監(jiān)控室組成，系統(tǒng)拓撲如圖2，本地監(jiān)控室工作計算機需要安裝BACnet/IP工作站。每臺電梯對應一個節(jié)點設備，每個節(jié)點設備負責收集一臺電梯的需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)。符合BACnet MSTP協(xié)議棧的智能樓宇節(jié)點設備可接入網(wǎng)關， 實現(xiàn)智能樓宇信息監(jiān)控，可根據(jù)實際工程需要配置成本地或遠程模式。

　　基于BACnet MSTP的結點與電梯控制系統(tǒng)及網(wǎng)關的通訊處理流程如圖3。BACnet節(jié)點實時請求獲取電梯運行狀態(tài)數(shù)據(jù)封裝為特定對象，網(wǎng)關定時讀設備對象屬性值或寫設備對象屬性值，從而實現(xiàn)對電梯系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控。

圖 1 BACnet MSTP 分層體系

圖 2 基于 BACnet MSTP 的電梯監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖

圖 3 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)通訊流程

圖 4 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)對象數(shù)據(jù)

圖 5 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)通訊過程

　　2 基于BACnet MSTP的結點

　　2.1 結點與電梯之間的總線通訊

　　BACnet MSTP的結點與電梯間的通訊可通過CAN， RS485，RS232接口實現(xiàn)。電梯數(shù)據(jù)最終封裝為對象，基于BACnet MSTP的電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要處理以下數(shù)據(jù)：

　　消防 置1有效(ON)

　　滿載 置1有效(ON)

　　超載 置1有效(ON)

　　開門中 置1有效(ON)

　　關門中 置1有效(ON) 安全回路通 置1有效(ON) 故障 置1有效(ON)

　　井道學習 置1有效(ON)

　　測試運行 置1有效(ON)

　　運行次數(shù) 單位：次

　　運行時間 單位：分鐘

　　故障信息 故障代碼及樓層

　　樓層 1-64層

　　上召指令 1-64層

　　下召指令 1-64層

　　轎廂指令 1-64層

　　這些數(shù)據(jù)基本涵蓋了電梯運行需要監(jiān)控的所有數(shù)據(jù)。當使用RS232或RS485通訊時，由于波特率設置為9600bps，根據(jù)優(yōu)先級基本狀態(tài)和指令間隔100ms查詢一次，運行次數(shù)1S查詢一次，故障信息1.5S查詢一次， 保證實時性強的數(shù)據(jù)優(yōu)先更新，不出現(xiàn)跳層等情況出現(xiàn)， 當出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示滯后或出現(xiàn)跳層等情況時，可適當增加RS232或RS485通訊波特率以及調整查詢間隔以提高系統(tǒng)整體的通訊質量。當使用CAN通訊時，波特率25 Kbps所有數(shù)據(jù)50ms或25ms查詢一次，實時性更強。實際使用過程中選擇CAN通訊的方式。

　　2.2結點與網(wǎng)關之間的通訊

　　在BACnet中，對象就是在網(wǎng)絡設備之間傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)結構，網(wǎng)絡設備通過讀取、修改封裝在應用層APDU 中的對象數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)互操作。如圖4，電梯的各種狀態(tài)被定義為各種對象，多狀態(tài)輸入對象(MI)，二進制輸入對象(BI)，模擬輸入對象(AV)等，例如轎廂指令被定義為多狀態(tài)輸入類型，也可以定義二進制輸出對象(BO)，通過寫對象屬性值的方式實現(xiàn)對電梯的控制。由于對象屬性數(shù)據(jù)結構限制，轎廂指令，上召指令，下召指令都分為了2個多態(tài)輸入對象，分為1-32和33-64兩個對象處理64層，數(shù)據(jù)按位處理，4即代表3樓，故障信息包括故障代碼及樓層，例如2308表示在8樓出現(xiàn)23號故障，此時監(jiān)控人員可查看所有狀態(tài)信息以確認故障產(chǎn)生原因及時到現(xiàn)場進行維護。對于二進制輸入對象，會有相關的文字標注提示，例如開門中會提示ON，轎廂登記時會提示登記樓層。

　　于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)中各種設備之間要進行數(shù)據(jù)交換，BACnet為其對象提供了網(wǎng)絡設備進行信息通信的 “共同語言”。除此之外，BACnet設備之間還要有進行信息傳遞的手段，例如，一個設備要求另一個設備提供信息，命令另一個設備執(zhí)行某個動作，或者向某些設備發(fā)出信息通知已經(jīng)發(fā)生某事件等等。在面向對象技術中， 與對象相關聯(lián)的是屬性和方法，屬性用來說明對象，而方法是外界用來訪問或作用于對象的手段。在基于BACnet MSTP電梯監(jiān)控樓宇網(wǎng)絡中，BACnet節(jié)點與網(wǎng)關通訊過程如圖5，網(wǎng)關和節(jié)點數(shù)據(jù)通信通過服務請求和應答實現(xiàn)。

　　在BACnet中，把對象的方法稱為服務，對象提供了對一個樓宇自控設備的 “網(wǎng)絡可見”部分的抽象描述， 而服務提供了用于訪問和操作這些信息的命令。如圖6為完成一條服務的具體流程及對應的接口函數(shù)，通過接口函數(shù)將電梯數(shù)據(jù)封裝在對象中，當網(wǎng)關發(fā)送相應的請求給設備后，結點設備解析網(wǎng)關請求服務類型，判斷是否需要應答，當需要應答時，將對象放入BACnet MSTP協(xié)議棧中解析，做出服務應答，將數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)斤@示終端。在基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)應用中，結點設備作為從設備，網(wǎng)關作為主設備，主設備利用輪詢的方式訪問節(jié)點從設備，由于需要同時監(jiān)控多部電梯，讀取節(jié)點對象需要時間，節(jié)點與網(wǎng)關間RS485波特率需設置為38400bps，以提高數(shù)據(jù)的實時性，當傳輸距離較遠時需要使用雙絞線， 配接終端電阻吸收干擾。

圖 6 基于 BACnet MSTP 的服務處理流程

　　3 基于BACnet MSTP的遠程監(jiān)控方案

　　基于BACnet MSTP的遠程監(jiān)控方案中BACnet協(xié)議采用了“隧道技術”，實現(xiàn)了Internet的IP協(xié)議和BACnet協(xié)議之間的轉換，使BACnet消息可以封裝成IP包在Internet傳輸，在目的地一端，再通過協(xié)議轉換，又可使BACnet消息從IP包分離，以便在BACnet上傳輸。使用多址廣播和BACnet/IP管理設備多個網(wǎng)關設備時，可解決地址表重新配置的問題，使BACnet與Internet互連具有較大的靈活性,系統(tǒng)拓撲結構如圖7。

　　基于BACnet MSTP的遠程監(jiān)控方案可將小區(qū)、社區(qū)、城鎮(zhèn)樓宇信息納入智慧城市監(jiān)控體系，進一步推進社會數(shù)字化程度，提升社會整體管理水平。

圖 7 基于 BACnet MSTP 的遠程服務方案

圖 8 基于 BACnet MSTP 的電梯系統(tǒng)監(jiān)控界面

　　4 結論

　　基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)利用本地網(wǎng)關測試方法，監(jiān)控界面如圖8所示，從圖中可以看出，通過質量戳可以看出通訊質量良好，在下方可看到實時發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的報文。同時也可以看出此時電梯停在1樓，沒有登記指令和外呼，安全回路接通，門鎖閉合，沒有故障， 當?shù)怯浿噶顣r運行方向顯示正常，樓層更新與外呼顯示一致，故障信息運行次數(shù)等都正常顯示。

　　基于BACnet MSTP的電梯系統(tǒng)能實時準確的監(jiān)控電梯的數(shù)據(jù)，通過BACnet協(xié)議棧將電梯系統(tǒng)納入智能樓宇系統(tǒng)是一種切實高效的方法。