1、电 子 科 技 大 学毕 业 设 计（论 文）论文题目：基于计算机网络控制平台下实现智能建筑设备监控自动化系统(BAS)设计 学习中心（或办学单位）：电子科技大学网络教育学院指导老师： 职 称： 副教授 学生姓名： 学 号: 专 业：计算机科学与技术 电子科技大学继续教育学院制网络教育学院2009年 11月 12日电 子 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书题目：基于计算机网络控制平台下实现智能建筑BAS系统设计任务与要求：1、了解智能建筑BAS系统主要构成及计算机网络系统集成要求2、了解智能建筑BAS系统各子系统控制硬件设计及相应集成系统架构3、完成对智能建筑BAS系统各子系统控制的硬件及软
2、件设计时间： 2009 年 9 月15 日 至 2009 年 11月 15 日 共 8 周学习中心：（或办学单位）电子科技大学网络教育学院学生姓名： 学 号：W08860442103专业： 计算机科学与技术指导单位或教研室： 电子科技大学网络教育学院南昌中心指导教师： 职 称：副教授电子科技大学继续教育学院制网络教育学院2009年 11月 15日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字9月15日至9月20日了解智能建筑的主要构成及系统要求9月21日至9月30日了解智能建筑中对计算机集成系统设计的要求10月3日至10月15日完成智能建筑中各子系统的硬件配置架构1
3、0月16日至11月10日完成智能建筑BAS软件设计并实现对其各子系统集中控制监测11月1日至11月10日完成软件及硬件调试设计以实现智能建筑的需求11月11日至11月15日完成毕业论文设计教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘 要 自第一座带有智能化概念的建筑物于1984年在美国诞生以来，楼宇智能化已经成为当今建筑发展的主流技术。目前，随着信息产业的高速发展，智能系统这个名词已逐渐被人们所认识，在北京、上海、广州、深圳等地也不断地涌现出了一大批智能楼宇大厦。所谓的智能楼宇，就是一种基于计算机网络控制平台，对照明、变配电、电梯、安防、通讯、广播、空调、
4、消防、门禁、会议等各项子系统的监测与建筑物有机的结合，最大限度的满足使用者舒适性、方便性的要求，以达到节能、高效管理、快速的信息化服务等目的。照明控制系统作为建筑物的一个必不可少的电气系统，其发展随着信息技术的不断发展也在发生日新月异的变化，传统的照明控制逐渐被智能照明控制所替代。关键词 计算机应用于建筑智能化 单片机AT89S52；串行通信；A/D转换；D/A转换；目 录第一章 绪 言11.1 系统开发背景和系统设计的意义11.2 设计目标11.3 设计实现功能2第二章、系统设备配置及连接示意图42.1系统配置需求42.2系统设备连接示意图52.3系统主要设备配置简介62.4上述主要设备硬件
5、电路的设计框图：7第三章BAS各楼宇控制子系统设计界面73.1与调节控制的风阀及水阀的设计界面73.2、与配电控制箱的设计界面83.3、与制冷机组、电梯等自带控制装置的设计界面93.4、与变配电、照明等系统的设计界面9第四章、软件系统设计94.1主程序流程图94.2各子模块程序设计104.2.1时钟处理模块104.2.2键盘处理模块114.2.3显示模块124.2.4串行通信模块134.3 运用电脑串行通信采集外部DDC控制设备的数据程序设计134.3.1主要电脑控件软件代码设计134.3.2采集DDC数据程序调试界面35结束语35谢辞36参考文献37第一章 绪 言1.1 系统开发背景和系统设
6、计的意义 根据建设部智能化大楼甲级设计的技术应用与功能要求，以及结合物业管理的需要，写字楼“总体设计”中配置了先进的楼宇设备自动化系统(BAS)。该系统可以实现大楼内：生活用水系统、消防用水系统、喷灌用水系统的水位的监视和水泵的自动启停，变配电设备的监视管理、冷热源设备监控管理，电梯的运行状态和故障报警(电梯锁人)信息进行远程集中监视和网络化分布式监视，以及大楼内公共照明和景观照明的自动化监视和控制。1.2 设计目标对智能化内的空调系统、给排水系统、变配电与照明系统，以及电梯等机电设备进行工作状态的实时监视和控制，实现公共设备的最优化管理并降低故障率。同时，利用传感器技术和网络通讯控制技术，可
7、以根据自然光亮度和使用要求，采用智能开关方式和定时自动控制方式实现智能化内公共照明及环境灯光的自动控制。从而达到优化整个智能化灯光照明，延长灯具寿命和节约能源的目的。 公共建筑物内的空调系统设备的监控与节能管理； 智能化给排水设备(水泵、电控阀等相关设备)运行状态显示、控制、查询、故障报警；蓄水池(含消防水池)、污水池的水位高低状态的检测；饮用蓄水池的过滤、杀菌设备控制监视； 智能化变配电设备与电力供应状态显示、数据与参数查询、故障报警；- 智能化公共照明的开启、关闭，以及时间设定；公共照明控制回路的开启设定；灯光 场景的设定及照度的调整； 智能化电梯设备运行状态的监视与显示，控制、运行参数查
8、询、故障报警以及停电时的紧急状态处理；1.3 设计实现功能智能化设备监控自动化系统(BAS采用采用先进的多层次、多用户、多任务、可独立工作的集散控制系统结构，可以完成多种不同的楼宇设备自控功能。本系统也能在监测层和数据层提供容错功能和冗余功能，当控制系统发生错误时能自动切换，最大限度地保证了系统的可靠性，使关健设备和系统能连续不间断地运行。各子系统通过中央计算机管理系统集中管理，由区域的智能控制单元直接进行控制，智能控制单元与中央计算机管理系统以RS485接口进行通信。系统中分散的智能控制单元的操作运行是高度自治的，并不依赖中央控制软件。当系统通信故障时，智能控制单元，仍然能正常完成监测和调控
9、的功能。同样也能够利用处理局部化的原则，可以减少各计算机用户终端及区域智能控制单元之间的通讯量。1) 智能控制单元功能 以设定的周期对采样点与调控点进行数值和状态的巡回检测，并可将检测结果传送给中央计算机管理系统。 智能控制单元对监测信号和输出信号进行A/D和D/A转换，设定转换的数值转换率及偏差值。 对模拟输入量进行正确的测量，确定合理性的数值波动区域，滤除波动值，以使系统得到正确的响应和显示正确读数。 对于模拟量可设定“预先警告”和“实际警报”界限，并可和实际检测值进行逻辑性比较，越限时发出相应的状态信号，并报警信息以中继方式立刻传送给中央计算机管理系统。 可消除开关量输入信号反跳，防止可
10、能引起的无意义报警。 智能控制单元中的内存储器，注入的过程控制的PID算法和完成逻辑运算的控制算法，每一个ICU回路的执行，均可由程序员设定ICU程序，包括对全部输出所指定的初始值，同时系统管理中央计算机能够完成，对全部ICU设定点的程序显示和修改。全部ICU程序均可以由智能控制单元独立的自动执行，也可以由操作员手动执行。 智能控制单元监控软件具有接通、分断时间积分运算，根据开关量状态进行时间(含接通时间积算和分断时间)，并与设备运行极限时间比较，实现设备管理自动化。积算的时间以1min精度累计，达1104h以上，当设定运行时间极限积算值超过极限设定值时，系统发出请求设备维修报警。 由内部程序
11、决定的输出点开/关控制。 由内部程序决定模拟量的输出值，用于驱动调节阀、变速电机、变频调速器、调节风门的位置。 智能控制单元接受中央计算机管理系统传送的各种时间程序、事件程序、逻辑控制模式、过程控制模式及控制指令，以具体实施中央计算机管理系统的所有功能。2) 空调机设备监控功能 空气处理机的监控原理是根据温度传感器所检测的温度送往智能控制单元与设定点温度相比较，用比例加积分、微分控制，输出相应的控制电压信号，以调节电动调节阀动作，使回风温度保持在所设定的温度范围内。3) 给排水设备监控功能 根据系统需求，对空调水系统、生活用水系统，以及消防用水系统的设备运行状态进行监视、故障报警和启停控制,自
12、动切换备用水泵；对水泵、水箱、关健阀门和水池（水箱）的水位进行监视，报警及故障提示。对给排水系统进行节能控制，系统管理中心制定检修和保养计划，并按照系统运行状况自动开列设备维护和管理工作单。4) 变配电设备监控功能 对智能化高低压控制柜切换开关的电压、电流、功率、频率的数值进行统计、过限报警以及状态监视。对变压器的进行温度监视。对系统进行节能控制，交连开关的切换状态监视，以及动力设备联动控制。故障报警和负荷记录分析，对自发电机组的参数、工作状态进行监测，显示故障和过载报警。对租户的用电量进行自动计量。5) 公共照明监控功能 可以将智能化内的公共照明设备按需分成若干组别，以时间区域程序来设定设备
13、的开/关，以达到节能效果。当有保安报警时，相应区域的照明灯开启。智能化的艺术照明和室外照明的自动控制。6) 电梯设备监控功能对智能化内电梯设备进行集中监测和管理。通过BAS系统监控中心，以图形方式显示电梯的运行状态，当电梯发生故障时，向系统管理中心报警。建立电梯运行档案和维护档案。第二章、系统设备配置及连接示意图2.1系统配置需求 本次设计主要针对南昌市广场南路恒茂国际华城5A级写字楼实现网络控制平台下建筑智能设备监控自动化系统BAS，并满足国家对智能化大楼甲级设计的技术应用与功能要求。 恒茂写字楼内公共建筑物内的空调设备和冷热源设备的运行状态显示、控制、参数设置、查询、故障报警的监控与节能运
14、行管理； 恒茂写字楼内给排水机电设备(水泵、电控阀等相关设备)运行状态显示、控制、参数设置、查询、故障报警的监控与节能运行管理； 恒茂写字楼内蓄水池(含消防水池)、污水池的水位高低状态的检测；给排水机电设备的运行状态显示、控制、参数设置、查询、故障报警的监控与节能运行管理； 恒茂写字楼内变配电设备与电力供应状态显示、控制、参数设置、查询、故障报警的监控与节能运行管理； 恒茂写字楼内电梯运行楼层状态的显示、查询、故障报警的监控与节能运行管理；以及停电时的紧急状态处理； 公共照明的开启、关闭，以及时间设定节能运行管理； 公共泛光照明控制回路的开启设定节能运行管理； 照明控制：以时间或事件的程序控制
15、方式，开启或关闭按区域划分的照明组。2.2系统设备连接示意图BMS网络服务器(BAS iSweb-1)机电设备监控主机 (BAS iServer) 大楼Intranet局域网络交换机BAS区域控制器(NIU-4)控制输出(DO/AO)状态输入(DI/AI)现场DDC(QA DDCPE) 机电设备监控管理系统BAS设备连接示意图智能大楼网络平台下设备监控BAS管理集成系统图2.3系统主要设备配置简介 2.3.1 NIU-4 机电设备监控区域控制器 配置：RS485控制总线/12个通用输出点(D1或AI)/8个通用输入点(DO)/4个数字量输出点(AO) 2.3.2 现场DDC控制器 配置：RS4
16、85控制总线/6个通用输入点(D1或AI)/6个通用输出点(DO)/2个模拟量输出点(AO) 2.3.3水位开关 型号：61F/新加坡QA/OEM 配置：开关量信号 2.3.4电压传感器 型号：RTX-V/新加坡QA/OEM 配置：0-10V/模拟量信号 2.3.5电流传感器 型号：RTX-A/新加坡QA/OEM 配置：0-10V/模拟量信号 2.4上述主要设备硬件电路的设计框图：外部采集电路A/D转换电路D/A转换电路外部存储器按键电路LED显示电路控制器单片机AT89S52电源电路MAX232电平转换电路PC机图3 系统硬件设计框图第三章BAS各楼宇控制子系统设计界面3.1与调节控制的风阀
17、及水阀的设计界面一般系统中风阀与水阀的规格及控制模式，由设备工程师根据工况条件计算确定。因此，风阀与水阀调节控制设计应与设备工程师配合，了解风阀与水阀的电动操作机构，配置相适应控制器。实际工程设计中，设备招标前风阀与水阀的电动操作机构往往难以准确确定，DDC输出类型。还存在另一种情况，调节阀由控制工程师选配，这时需设备工程师提出控制工况要求，控制工程师应根据管径计算选择调节阀规格及控制模式。风阀的控制应根据工况要求选择电动操作机构或配电子定位装置。3.2、与配电控制箱的设计界面 配电控制箱内设本地与远程转换开关和控制用隔离中间继电器(无源或有源AC220V，见下图)，本地手动控制，远程靠BAS
18、的DDC向配电控制装置发出遥控启停信号，并接收风机运行状态、过负荷及本地远程控制转换开关状态信号。 本地DDC的电源(AC 220V)由配电控制箱提供，上图DDC有源控制和无源控制两种方式，笔者认为优选有源控制，因有时配电控制回路并未设控制隔离变压器，这样无源控制触点有可能直接接人AC 220V回路，造成与其他控制线路不能共管敷设；另一方面，自控系统的控制电源宜由自己提供，避免造成扯皮现象。以上这些需要在采购配电控制箱之前提出来，便于厂家加工。3.3、与制冷机组、电梯等自带控制装置的设计界面 一种是将监控信号采用干接点的方式接人BAS的DDC；一种是采用通信接口点对点或总线的方式接入BAS。干
19、接点的方式实现起来比较简单，也比较可靠，不足之处是采集的信息量比较少；采用通信接口的方式可以克服干接点的不足，但实现起来比较难，受通信协议是否标准、厂家是否开放编码表等因素的制约。3.4、与变配电、照明等系统的设计界面系统中的遥控单元、智能化仪表或开关、照明控制单元、电参数变送器等自动化器件，应配合强电设计选配，预置在配电柜或照明箱中。第四章、软件系统设计4.1主程序流程图 系统由AT89S52单片机作为中央控制器,控制各功能模块的正常工作及数据的接收和处理。系统分为五个模块,分别为：时钟、串行通信、键盘扫描、显示子程序。但在此我们没有外部传感器采集电路，因而不能进行A/D和D/A转换,整个软
20、件系统是这样来设计的：首先上位机编辑好源程序再转换为相应的可执行的二进制代码文件由串口通信程序经过串口传送到单片机中存储。通过按键来控制系统的功能，主程序的流程图如下图所示：开 始 系统初始化 键盘处理子程序键盘处理 时 钟时钟处理子程序 串行通信串行处理子程序 A/D、D/A转换 LED显示 返 回图：系统主程序主程序流程图4.2各子模块程序设计4.2.1时钟处理模块时钟子程序的流程图如图所示:开 始定时中断10ms 是否为60? Y N是否为60? N Y 小时加1,分钟复位是否为24? Y Y N秒加1,毫秒复位分钟加1,秒复位 Y小时复位返 回 图18 时钟流程图4.2.2键盘处理模块
21、设有5个按键分别由P2.3P2.7来检测，当开关被按下时为“0”电平，因此要取反向和0X0F作AND运算，但同时只能按下一个键，其源程序如下所示：/one key detect Void Inputkey1(void) Byte keytmp;Keytmp= (P2.3-P2.7) & 0x0f; /”0”:activeIf (keytmp= =1) keydata = KEY1;Else if (keytmp= =2) keydata =KEY2; Else if (keytmp= =4) keydata =KEY3; Else if(keytmp= =8) keydata =KEY4; E
22、lse if(keytmp= =16) keydaata =KEY5; 4.2.3显示模块显示模块程序的流程较简单，在此就不画流程图，其源程序如下所示： void ScrShift(uchar keyIndex) /*六位数码管顺序左移*/ uchar i; for(i=5;i0;i-) DisplayArrayi=DisplayArrayi-1; DisplayArray0=c_keyCodekeyIndex; void ClearScr(void) /*清屏*/ uchar i; for(i=0;i6;i+) DisplayArrayi=0x00; 4.2.4串行通信模块串行通信子程序的流
23、程图如图所示：开中断串口是否空闲? Y N发送数据接收数据关空闲信号返 回 图： 串行通信程序流程图4.3 运用电脑串行通信采集外部DDC控制设备的数据程序设计 4.3.1主要电脑控件软件代码设计最小化右下角Private Declare Function Shell_NotifyIcon Lib shell32.dll Alias Shell_NotifyIconA (ByVal dwMessage As Long, lpData As NOTIFYICONDATA) As Long- dwMessage可以是以下NIM_ADD、NIM_DELETE、NIM_MODIFY 标识符之一-Pri
24、vate Const NIM_ADD = &H0 在任务栏中增加一个图标Private Const NIM_DELETE = &H2 删除任务栏中的一个图标Private Const NIM_MODIFY = &H1 修改任务栏中个图标信息Private Const NIF_MESSAGE = &H1 NOTIFYICONDATA结构中uFlags的控制信息Private Const NIF_ICON = &H2Private Const NIF_TIP = &H4Private Const WM_MOUSEMOVE = &H200 当鼠标指针移至图标上Private Const WM_LBU
25、TTONUP = &H202 单击事件Private Const WM_DBUTTONUP = &H203 双击事件Private Const WM_RBUTTONUP = &H205Private Type NOTIFYICONDATA cbSize As Long 该数据结构的大小 hwnd As Long 处理任务栏中图标的窗口句柄 uID As Long 定义的任务栏中图标的标识 uFlags As Long 任务栏图标功能控制，可以是以下值的组合（一般全包括） NIF_MESSAGE 表示发送控制消息； NIF_ICON表示显示控制栏中的图标； NIF_TIP表示任务栏中的图标有动态
26、提示。 uCallbackMessage As Long 任务栏图标通过它与用户程序交换消息，处理该消息的窗口由hWnd决定 hIcon As Long 任务栏中的图标的控制句柄 szTip As String * 64 图标的提示信息End TypeDim t As NOTIFYICONDATADim NodeID As StringPrivate Sub Form_Load()加载串口 设置默认发送接收关闭状态 blnAutoSendFlag2 = False blnReceiveFlag2 = False blnAutoSendFlag5 = False blnReceiveFlag5
27、= False blnAutoSendFlag6 = False blnReceiveFlag6 = False blnAutoSendFlag7 = False blnReceiveFlag7 = False 默认显示宽度位数为8 intHexWidth = 11 接收初始化 intReceiveLen = 0 默认发送方式为ASCII twoResceerMes fiveResceerMes sixResceerMes sevResceerMes NodeID = 1End SubPrivate Sub SetComm(ByRef com As Integer) Select Case c
28、om Case 2 With MSComm2 If .PortOpen = True Then .PortOpen = False End If .CommPort = com .Settings = 9600,N,8,1 .InBufferSize = 1024 .OutBufferSize = 1024 .InputMode = comInputModeBinary .InputLen = 0 .SThreshold = 0 .InBufferCount = 0 .OutBufferCount = 0 If Not .PortOpen Then On Error Resume Next .
29、PortOpen = True If Err Then MsgBox 串口已经被占用 Exit Sub End If End If End With Case 5 With MSComm5 If .PortOpen = True Then .PortOpen = False End If .CommPort = com .Settings = 9600,N,8,1 .InBufferSize = 1024 .OutBufferSize = 1024 .InputMode = comInputModeBinary .InputLen = 0 .SThreshold = 0 .InBufferCo
30、unt = 0 .OutBufferCount = 0 If Not .PortOpen Then On Error Resume Next .PortOpen = True If Err Then MsgBox 串口已经被占用 Exit Sub End If End If End With Case 6 With MSComm6 If .PortOpen = True Then .PortOpen = False End If .CommPort = com .Settings = 9600,N,8,1 .InBufferSize = 1024 .OutBufferSize = 1024 .
31、InputMode = comInputModeBinary .InputLen = 0 .SThreshold = 0 .InBufferCount = 0 .OutBufferCount = 0 If Not .PortOpen Then On Error Resume Next .PortOpen = True If Err Then MsgBox 串口已经被占用 Exit Sub End If End If End With Case 7 With MSComm7 If .PortOpen = True Then .PortOpen = False End If .CommPort =
32、 com .Settings = 9600,N,8,1 .InBufferSize = 1024 .OutBufferSize = 1024 .InputMode = comInputModeBinary .InputLen = 0 .SThreshold = 0 .InBufferCount = 0 .OutBufferCount = 0 If Not .PortOpen Then On Error Resume Next .PortOpen = True If Err Then MsgBox 串口已经被占用 Exit Sub End If End If End With End Selec
33、tEnd SubPrivate Sub Form_MouseMove(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)Select Case CLng(X) Case WM_MOUSEMOVE Case WM_DBUTTONUP frmMain.Visible = True Case WM_LBUTTONUPEnd SelectEnd SubPrivate Sub Form_Resize()If frmMain.WindowState = 1 Thent.cbSize = Len(t)t.hwnd = Me.hwndt
34、.uID = 0t.uFlags = NIF_ICON Or NIF_MESSAGE Or NIF_TIPt.uCallbackMessage = WM_MOUSEMOVEt.hIcon = Me.Icon.Handlet.szTip = Quantum Automation Lift Server & Chr(13) & Chr(10)Shell_NotifyIcon NIM_ADD, tApp.TaskVisible = FalsefrmMain.HidefrmMain.WindowState = 0ElsefrmMain.ShowEnd IfEnd SubPrivate Sub MSCo
35、mm2_OnComm() Dim bytInput() As Byte Dim intInputLen As Integer Select Case MSComm2.CommEvent Case comEvReceive If blnReceiveFlag1 Then If Not MSComm2.PortOpen Then MSComm2.CommPort = 2 MSComm2.Settings = strSet MSComm2.PortOpen = True End If 此处添加处理接收的代码 MSComm2.InputMode = comInputModeBinary intInpu
36、tLen = MSComm2.InBufferCount ReDim bytInput(intInputLen) bytInput = MSComm2.Input Call twoInputManage(bytInput, intInputLen) Call GetDisplayText Call display If Not blnAutoSendFlag2 And Not blnReceiveFlag2 Then MSComm2.PortOpen = False End If End If ok = True End SelectEnd SubPrivate Sub MSComm5_OnC
37、omm() Dim bytInput() As Byte Dim intInputLen As Integer Select Case MSComm5.CommEvent Case comEvReceive If blnReceiveFlag5 Then If Not MSComm5.PortOpen Then MSComm5.CommPort = 5 MSComm5.Settings = strSet MSComm5.PortOpen = True End If 此处添加处理接收的代码 MSComm5.InputMode = comInputModeBinary intInputLen =
38、MSComm5.InBufferCount ReDim bytInput(intInputLen) bytInput = MSComm5.Input Call fiveInputManage(bytInput, intInputLen) Call GetDisplayText5 Call display5 If Not blnAutoSendFlag5 And Not blnReceiveFlag5 Then MSComm5.PortOpen = False End If End If End SelectEnd SubPrivate Sub MSComm6_OnComm()Dim bytInp
