● 摘要
智能建筑是随着计算机技术、通信技术、自动化控制技术和现代图形显示技术即4C技术的进步和互相渗透而逐步发展起来的，是现代化的建筑技术和先进的智能化技术的完美结合。智能建筑的发展是科学技术和经济水平的综合体现，已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。智能建筑是在建筑物内外信息交换和共享的基础上对信息进行综合、分析、推理和决策等处理来实现其智能的。然而由于历史的原因，智能建筑中所采用的技术和产品种类繁多，且相对封闭，互不兼容，这与智能建筑所倡导的理念不相符。而作为建筑智能化系统领域中的唯一ISO标准(ISO 16484-5)，BACnet（楼宇自动控制网络数据通信协议）却很好地解决了该领域中没有统一、科学及实用的标准这一难题。BACnet的目标就是将不同厂商、不同功能的产品集成在一个系统中，并实现不同设备之间的互操作。因而BACnet可以看作是实现楼宇设备通信和控制功能互操作的一系列规则或规程，为所有楼宇设备提供互操作的通用接口。BACnet标准作为智能建筑领域公认的发展方向和主流技术，受到越来越多研究人员的广泛关注和重视。本文的研究工作正是在此背景下进行的，主要贡献包括以下5个方面：1) 在分析现有体系结构的基础上提出了智能建筑系统（IBMS）的分层体系结构及各智能子系统的功能结构，同时给出了IBMS的总体功能结构，以及各子系统的联动结构和总体联动结构。IBMS的功能结构、联动结构及联动机制的设计是智能建筑研究的基础。此方向一篇论文发表于计算机类中文核心期刊，另一篇论文已被计算机类中文核心期刊录用。2) 在分析BACnet协议的体系结构、协议栈模型及数据流的基础上，采用OOD（面向对象）的思想设计并实现了BACnet协议栈——BACnet-Stack，包括数据链路层、网络层、应用层等数据通信层，为BACnet应用程序提供了统一的应用开发接口。用户只需要在控制程序中简单地调用对象的属性就可以获得各种功能，使控制程序变得短小精悍，从而适用于智能楼宇控制系统。此方向一篇论文投稿于计算机类中文核心期刊。3) 对比分析了BACnet与Internet互联的两种技术，即B/IP PAD（BACnet/Internet协议包封装/拆装设备）和BACnet/IP，并指出了二者存在的问题。在此基础上提出了一种基于BACnet网关的互联模型，其中的网关工作在BACnet网络层。该模型通过BACnet网关来完成不同协议之间的语义转换、广播及管理等功能，为BACnet网络与Internet之间提供了统一的网络接口，增强了楼宇控制网络与Internet融合的能力，并大大简化了BACnet网络与Internet的互联过程。此方向一篇论文发表于《北京航空航天大学学报》，并同时被EI和INSPEC收录。4) 以Auto-ID系统为代表讨论了扩展BACnet标准的必要性和意义，并分析了Auto-ID系统的特点及其对对象和服务的特殊要求。遵循BACnet的扩展规定，提出了适合于该系统的Card Reader对象、Card对象以及4种操作服务，使得应用这些对象和服务能够构造一个Auto-ID系统。这种扩展同时也是对BACnet标准的完善，并扩大了BACnet标准在智能建筑中的应用范围。此方向一篇论文发表于《计算机工程》，并被EI收录。5) 在分析IBMS特点的基础上提出了一个分布式的MAS（多Agent系统）集成框架，基于此框架设计了IBMS中的SAS（安防自动化系统）。同时遵循FIPA（智能物理Agent基金）标准设计了适合IBMS的Agent通信语言，并以SAS为重点进行了应用分析和研究。此方向一篇论文已被《控制理论与应用》录用，另一篇投稿。