基于多主体的楼宇智能控制体系结构

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1、基于多主体的楼宇智能控制体系结构叶俊1刘贤德1韩露21（华中科技大学光电系，武汉430074）1（华中科技大学电信系，武汉430074）摘要该文提出了一种基于多主体系统的楼宇智能控制体系结构。该体系结构以房间作为基本的逻辑控制单位，其中控制设备的互联基于BACnet协议，然后通过BACnet路由器路由到以太网；多主体系统驻留在以太网的工作站上，从结构上划分为网络层、中间件层、应用层、用户层，其中中间件层使上层的控制应用不依赖于底层语义；为支持系统的互操作性及与未来应用的兼容性，多主体系统基于FIPA;

2、标准参考模型实现。关键词Multi-agentBACnet楼宇自控路由器FIPA文章编号1002-8331-(2004)19-0203-03文献标识码A中图分类号TP181引言现代建筑在为人们提供安全、舒适的居住及办公环境方面已经取得了长足的进步，同时技术的发展和人们需求的变化对建筑的智能化、自适应性提出了更高的要求。而建筑智能化的一个关键研究领域是楼宇的智能控制问题。传统的楼宇控制系统通常由控制器、总线、计算机以集中式的结构组成，这与日趋复杂的控制任务及分散的智能控制部件间的互操作需求相矛盾，因此，

3、分布自治的楼宇控制体系结构成为研究的主要方向，如MIT人工智能实验室提出的“智能居所工程（TheIntelligentRoomProject）采用Agent技术的控制体系结构设计思想，通过语音识别和视频监控获得人的一些简单行为判断，从而为住户提供所要求的信息；英国Essex大学的智能居住环境小组也提出了一个面向智能建筑的软计算分布式人工智能体系结构，系统采用了基于模糊逻辑的嵌入式Agent技术，控制网采用以太网与LonWorks的混合。嵌入在各个控制器和设备中的Agent能够通过传感器获取环境信息，并

4、根据当前状态完成节能、安防等操作任务；瑞士AppliedScienceRapperswil大学提出的“自适应居所自动化（AdaptiveHomeAutomation）”项目则是基于软件实现的多交互主体，这些主体能够从大量不精确的数据集输入中学习及预测人的需求并调整系统适应这些需求。该文提出了一种基于多主体（Multi-agent）的楼宇智能控制体系结构。该体系结构与已有方案的不同在于：（1）控制设备的互联基于BACnet协议，通过BACnet路由器路由到以太网；（2）多主体系统从结构上划分为网络层、中

5、间件层、应用层、用户层，其中中间件层使上层的控制应用不依赖于底层语义；（3）为支持系统的互操作性及与未来应用的兼容性，多主体系统基于FIPA标准参考模型实现。2楼宇智能控制体系结构由于楼宇中的每个房间通常为某一特定的功能服务，而感应器、效应器的输入、输出也主要联系于各个房间。因此，在该文提出的楼宇智能控制体系结构里，是以房间作为多主体的基本逻辑单位，即每个房间逻辑上对应于多主体系统的一个主体。同一层楼里各个房间的感应器和效应器通过BACnet局域网联接在一起，然后通过BACnet路由器路由到以太网上，

6、而多主体系统就驻留在以太网的工作站上。由于多主体系统基于软件实现，避免了嵌入式硬件主体实现的有限资源限制，提供了配置、升级的极大灵活性。从图1中可以看出，整个控制体系结构可以分为BACnet局域网和以太网两部分，其中比较关键的部件是把BACnet,局域网路由到以太网上的BACnet,路由器。图1楼宇智能控制体系结构2.1BACnet路由器图2是由笔者自主开发实现的BACnet路由器模块结构框图，已经通过BACnet协议测试系统的测试。路由器的硬件平台是一个基于嵌入式Linux操作系统的单板计算机，使用

7、内部的FLASH存储器存储所开发的路由器程序，具有一个BACnet/IP以太网，两个MS/TPEIA485接口，一个PTPRS232接口，一个本地配置使用的RS232接口。图2BACnet路由器模块结构BACnet路由器的功能是互联两个BACnet局域网段。BACnet路由器把来自一个端口的报文，转发到另一个端口所连接的网络，这种转发根据报文中的BACnet分组中的信息。对于一个由单个局域网段所构成的BACnet网络，网络的节点地址由分配给网络中每个节点的MAC地址完全确定。在这种网络内部，每个节点必

8、须具有唯一的MAC地址。例如，以太网段的MAC地址具有6个字节；ARCNET网段的MAC地址具有1个字节；MS/TP网段的MAC地址具有1个字节。当使用BACnet路由器把两个或者多个BACnet局域网段连接起来，就构成BACnet互联网。在这种情况下，必须给每个BACnet,局域网段分配一个唯一的BACnet网络号，网络号的取值范围是：1-65534（FFFE十六进制）。在BACnet互联网内，每个网段都有一个全局唯一的网络号，对于网络中的每个节点，组