【文章內(nèi)容簡介】 入口控制、車庫管理、門禁一卡通、周界報(bào)警、視頻監(jiān)控、樓宇對講與防盜門控制、住戶報(bào)警及保安巡更管理等層層設(shè)防,構(gòu)筑起安全的壁壘。然而,由于如此眾多的獨(dú)立系統(tǒng),往往需要多種產(chǎn)品集成,再加上不同廠家產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同,互不兼容,形成分別布線、自成體系的現(xiàn)象,不僅造成資源浪費(fèi)、施工復(fù)雜,而且用戶操作繁瑣,售后服務(wù)復(fù)雜,管理困難。由于各個(gè)提供商的安防系統(tǒng)基本上都是獨(dú)立開發(fā)的,而且在安防系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)方面一般都沒有考慮多種安防設(shè)備之間的集成,這里主要是指和其他廠商的安防設(shè)備之間的集成。比如某開發(fā)商在開發(fā)其門禁系統(tǒng)時(shí),就很武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文少考慮和其他開發(fā)商所提供的周界安防系統(tǒng)的集成。本文提出了采用行業(yè)新興的BACnet標(biāo)準(zhǔn)來解決不同廠商的安防設(shè)備間的集成問題。,比較。本文對基于BACnet協(xié)議的智能小區(qū)安防系統(tǒng)作了概要設(shè)計(jì),對BACllet的應(yīng)用層做了較深入的研究,并做了相關(guān)的編碼實(shí)現(xiàn)工作。同時(shí)考慮了小區(qū)安防系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性能,主要研究與實(shí)現(xiàn)了基于PKJ的數(shù)字證書登錄技術(shù)。武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章小區(qū)安防系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)概述BAet網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議是由ASHRAE(美國暖通空調(diào)制冷工程師學(xué)會(huì))發(fā)起制(美國國家標(biāo)準(zhǔn)局)的批準(zhǔn),由樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)商、用戶參與制定的一個(gè)開放性標(biāo)準(zhǔn),由ASHRAE學(xué)會(huì)綜合幾個(gè)局域網(wǎng)LAN的協(xié)議而制定的,他們盡可能采用了LAN網(wǎng)絡(luò)不同時(shí)期成熟的技術(shù)而制定的。1995年6月BACnet成為AsHRAEBS一90標(biāo)準(zhǔn),并于同年12月成為美國國家標(biāo)準(zhǔn),并得到歐共體的承認(rèn),成為歐共體的標(biāo)準(zhǔn)草案。BACnet協(xié)議自1995年正式發(fā)布以來,發(fā)展極為迅猛。2003年成為150國際標(biāo)準(zhǔn)。成員已發(fā)展到200家左右。功能也是逐年增加,從當(dāng)初的18個(gè)對象,己經(jīng)又增加了十幾個(gè)對象,包括生命安全方面、歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警管理、總量、照明等。由于網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù)的發(fā)展,業(yè)主對集成技術(shù)提出了更高的要求,要求建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)與高一級(jí)的企業(yè)管理系統(tǒng)加強(qiáng)聯(lián)系,提高管理效率。在信息管理網(wǎng)一級(jí)上互連,是解決不同廠家的自動(dòng)化系統(tǒng)集成的方法。廠家可以按照BACnet標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)與BACnet兼容的控制器或接口,可在這一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議下實(shí)現(xiàn)相互交換數(shù)據(jù)的目的。BACnet是可以實(shí)現(xiàn)不同廠家的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)之間互連的通訊技術(shù)。例如要使某公司的一套系統(tǒng)與其它公司的一套系統(tǒng)進(jìn)行通訊交換信息,即可通過BACnet把它們連成一個(gè)整體并在一個(gè)工作站上可以實(shí)現(xiàn)對這兩個(gè)系統(tǒng)的全部監(jiān)控。BACnet以051七層模型為參考,結(jié)合建筑自動(dòng)控制領(lǐng)域的需求,形成一個(gè)簡化的四層模型ll]:應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層,如2一1圖:武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文BACnet協(xié)議層次相應(yīng)051層次BBBACnet應(yīng)用層層BBBACnet網(wǎng)絡(luò)層層111508802一222MS汀PPPPTPPP助llTalkkk((()))))))))111508802一333ARCNETTTEIA一48555EIA一2322222(((:::::(R5485)))(R5232)))))應(yīng)應(yīng)用層層網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層層數(shù)數(shù)據(jù)鏈路層層物物理層層圖2一1BACnet簡化的四層模型BACnet應(yīng)用層采用面向?qū)ο蟮乃枷雽⒖刂凭W(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行抽象,將其分解成有限種類和數(shù)量的對象(object),使其對外提供一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)可見接口描述。每個(gè)對象又用一些屬性(Property)來描述,這些屬性表示了設(shè)備的硬件、軟件及操作的各個(gè)方面[2l。在不需要了解設(shè)備內(nèi)部情況和配置細(xì)節(jié)的情況下,通過對對象屬性的修改來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的操作。同時(shí)BACnet應(yīng)用層又提供了一系列的服務(wù),在這些服務(wù)中定義了訪問和操作設(shè)備中BACnet對象的命令,并定義了這些命令的格式和內(nèi)容。BACnet應(yīng)用層一共定義了35個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù),并且將這35個(gè)服務(wù)劃分為六個(gè)類別[3]。這六個(gè)類別分別是報(bào)警與事件服務(wù)(AlarmandDentServiees)、文件訪問服務(wù)(FileAeeessServiees)、對象訪問服務(wù)(objeet劫eessserviees)、遠(yuǎn)程設(shè)備管理服務(wù)(RemoteDevieeManagementServiee)、虛擬終端服務(wù)(VirtualTerminalServiees)及網(wǎng)絡(luò)安全性(Networkseeurity)。BACnet網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為了在BACnet網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)時(shí),能夠屏蔽各種異構(gòu)BACnet網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)方面的差異,并將報(bào)文從一個(gè)BACnet網(wǎng)絡(luò)傳遞到另一個(gè)(可能是異構(gòu)的)BAet網(wǎng)絡(luò)l39。1。BAet規(guī)定任何兩個(gè)活動(dòng)的節(jié)點(diǎn)之間在網(wǎng)絡(luò)中只能有一條路徑,所以大大簡化了路由的問題。網(wǎng)絡(luò)層主要提供網(wǎng)絡(luò)互連中的地址轉(zhuǎn)化,異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連,數(shù)據(jù)包分割等服務(wù)。物理層定義了傳輸介質(zhì)的機(jī)械和電氣規(guī)程,數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽了物理層各種傳輸介質(zhì)的差異。對于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層,BACnet協(xié)議一共提供了五種選擇方案,BACnet標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定LONTALK與其他四種通訊方式并列為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的基本結(jié)構(gòu)。BACnet采用的五種網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)為:Ethemet、ARCnet、MS/TP、PTP、LONTALK。選擇多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的原因是對于不同要求的系統(tǒng)采用不同的武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文通訊速度和通訊量的網(wǎng)絡(luò),采用不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)適用于不同的要求。P仰(Point腸Point)是BAenet獨(dú)有的,由BACnet制定的通訊協(xié)議,它提供了通過Modem和電話線的聯(lián)網(wǎng)通信。采用現(xiàn)代Medem協(xié)議,也支持EIA一RS232標(biāo)準(zhǔn)直接用電纜連接,。MS/TP也是BACnet獨(dú)有的,使用E認(rèn)一485標(biāo)準(zhǔn),這是一個(gè)屏蔽雙絞線局域網(wǎng),。AicNet是由DataPnini公司于1977年推出的。戶JCNet是令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),所以,AicNet網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)要傳輸數(shù)據(jù)的話,必須首先獲得一個(gè)令牌。劫nTalk協(xié)議是劫nWOrks技術(shù)的通訊協(xié)議,關(guān)于功nV吸)rks技術(shù)介紹,請。Ethemet(以太網(wǎng))在很大程度上跟IEEE8023相同,所以一般8023都代表Ethemet(以太網(wǎng))。IEEE8023是IEEE(電氣與電子工程師協(xié)會(huì))規(guī)定的總線型局域網(wǎng)協(xié)議。BACne班P協(xié)議在數(shù)據(jù)鏈路層還加入了對IP的支持,實(shí)現(xiàn)了BACnet與TCP八P的無縫連接。BACnet協(xié)議通過對多底層的支持,以實(shí)現(xiàn)不同物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的互聯(lián)功能,從而適應(yīng)在智能建筑中對不同的環(huán)境和通信速度的要求。在定義BACnet通信格式時(shí),標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)選擇了面向?qū)ο蟮慕鉀Q方案。BAet系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)使用“對象”,“屬性”和“服務(wù)”來表示ls]。這種表達(dá)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方法使來自于不同廠家的BACnet設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)互操作。理解這種面向?qū)ο蟮臋C(jī)制是理解BACnet標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。BACnet系統(tǒng)的所有信息使用對象呈現(xiàn)。一個(gè)對象可以表示一個(gè)物理的輸入或者輸出點(diǎn),也可以表示一個(gè)邏輯的控制點(diǎn)。每一個(gè)對象有一個(gè)標(biāo)識(shí)(例如Al一1),BACnet系統(tǒng)通過該標(biāo)識(shí)識(shí)別該對象[6]。對象通過它的屬性來實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制。例如,在BACnet系統(tǒng)中使用模擬量輸入對象(Al)表示該房間溫度。如房間的當(dāng)前溫度為72攝氏度,那么Al對象的Present一vafue屬性值為72。Al對象的其它屬性傳達(dá)的更多的信息:單位屬性告訴系統(tǒng)這個(gè)值的單位是攝氏度,設(shè)備類型說明硬件是熱敏電阻,描述屬性說明該對象標(biāo)識(shí)的是房間溫度。BACnet在2001版標(biāo)準(zhǔn)中定義了23個(gè)標(biāo)準(zhǔn)“對象”。如圖表2一2所示[7]:武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文對象名稱模擬輸入AnalogInPut模擬輸出AnalogOutPut模擬值A(chǔ)nalogVahie數(shù)字輸入BinaryInPut數(shù)字輸出BinaryoutPut數(shù)字值BinaryValue時(shí)序表Calendar命令Command設(shè)備Deviee事件登記EventEnrollment文件FilC組GrouP環(huán)功OP多態(tài)輸入Mlllti一StatCInPut多態(tài)輸出Multi一StatCOutPut通知類NotificationClaSS程序Program時(shí)間表Sehedule應(yīng)用實(shí)例傳感器輸入控制器輸出設(shè)置的閥值或其它模擬控制系統(tǒng)參數(shù)開關(guān)輸入繼電器輸出數(shù)字控制系統(tǒng)參數(shù)為按時(shí)間執(zhí)行程序定義的日期列表完成諸如日期設(shè)定等操作由對象,服務(wù)用設(shè)備參數(shù)組成描述可能處于錯(cuò)誤狀態(tài)的事件,或其它設(shè)備需要的報(bào)警,該對象可直接通知一個(gè)設(shè)備或利用通知類對象通知多個(gè)對象允許訪問設(shè)備支持的數(shù)據(jù)文件提供一個(gè)在單一讀操作下訪問多對象的多屬性提供訪問標(biāo)準(zhǔn)化的控制環(huán)表示程序的多態(tài)輸入表示程序的多態(tài)輸出包括一個(gè)設(shè)備列表,一個(gè)事件登記對象允許設(shè)備的一個(gè)程序開始,停止,裝載,卸載及報(bào)告執(zhí)行狀態(tài)定義一個(gè)按周期執(zhí)行的時(shí)間表圖2一2BACnet23個(gè)標(biāo)準(zhǔn)“對象”武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文對象通過它們的屬性來實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制。BACnet定義了123個(gè)對象的屬性[8]。其中的三個(gè)屬性:對象標(biāo)識(shí),對象名稱,對象類型是每個(gè)對象必須的屬性。BACnet也需要特定的一些對象來支持一些附加的屬性。一些對象是可寫的,一些對象是只讀的。圖2一3列出了AnalogInPut(模擬量輸入)對象的屬性l0]。屬屬性性類型型是否可選選ooobjectldentifier(對象標(biāo)識(shí)符)))BACnetobjeetldentifierrrYYYooobjectesName(對象名稱)))CharacterstringggYYYooobjectweType(對象類型)))BACnetobjectTyPeeeYYYPPPresentesValue(當(dāng)前值)))REAIIIYYYnnnescription(描述)))CharaeterstringggNNNnnneviCeesType(設(shè)備類型)))CharaeterstringggNNNssstatusFlags(狀態(tài)標(biāo)志)))BACnetstatusFlagsssYYYEEEventstatus(事件標(biāo)志)))BACnCtEventstateeeYYYRRReli的ility(可靠性)))BACnetReliabilityyyNNNoooutofserviee(脫離服務(wù))))BOOLEANNNYYYuuupdate_Interval(更新間隔)))UnsignedddNNNuuunits(單位)))BACnetEngineeringUnitsssYYYMMMinPreseeValue(當(dāng)前最小值)))REALLLNNNMMMax一resesValue(當(dāng)前最大值)))REALLLNNNRRResolution(分辨率)))REALLLNNNeeeo又herement(eoV增量)))REALLLNNN五五meeeDelay(時(shí)間延遲)))UnsignedddNNNNNNoti丘catio幾elass(通告類)))UnsignedddNNNHHHighLimit(高限值)))REALLLNNN助助wLimit(低限值)))REALLLNNNDDDeadBand(限制寬度)))REALLLNNNLLLimitEnable(限制使能)))BACnCtLimitEnableeeNNNEEEventEnable(事件使能)))BACnetEventTransitionBitsssNNN劫劫ked腸ansmission(狀態(tài)變遷確認(rèn))))BACnetEventTransitionBitSSSNNNNNNotiriyTypes(通告類型)))BACnetNotifyTyPeeeNNNEEEvent一me_stamps(事件時(shí)間戳)))BACnetARRAY【3]offfNNNPPProfileesName(外形類型)))BACnetTimestamPPPNNNCCCCCharaeterstringgggg圖2一3Analogxnput(模擬量輸入)對象的屬性武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文從圖2一3中可以看出,AnalogInPut(模擬量輸入)對象是由“必選屬性”和“可選屬性”所組成。而且,作為“必選屬性”并不多,只要是能夠?qū)崿F(xiàn)objectldentifier(對象標(biāo)識(shí)符)、ObjectesName(對象名稱)、objecteeType(對象類型)、PresenteeValue(當(dāng)前值)就可以作為最簡單的BACnet設(shè)備了。這樣的話,給我們在實(shí)際的樓宇設(shè)備中提供了非常多的便利。不同設(shè)備的對象中所包含的屬性也就根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行不同的配置,復(fù)雜一點(diǎn)的設(shè)備,比如說支持COV報(bào)告的,就必須要加上CO又Inerement(COv增量),或者說其他的應(yīng)用情況下,就按需配備。使得BACnet標(biāo)準(zhǔn)在不同的硬件平臺(tái)上都可以實(shí)現(xiàn),保證了最大范圍的通用性,體現(xiàn)了作為一個(gè)開放性標(biāo)準(zhǔn)的“開放性”,任何的設(shè)備,只要是能夠完成最簡單的通信任務(wù)以及能夠?qū)崿F(xiàn)最小的BACnet對象的樓宇設(shè)備都可以接入到BAenet網(wǎng)絡(luò)中l(wèi),0]。當(dāng)對屬性進(jìn)行讀操作或者寫操作時(shí),這就是所說的服務(wù)。通過服務(wù)來實(shí)現(xiàn)一個(gè)BACnet設(shè)備從另一個(gè)設(shè)備獲取信息,向一個(gè)設(shè)備發(fā)出指令來執(zhí)行一定的操作,或者讓其它的設(shè)備知道什么事件發(fā)生了。所有設(shè)備都支持的服務(wù)是Read一Pr叩erty服務(wù)。應(yīng)用層定義了35個(gè)應(yīng)用服務(wù),并分為6個(gè)類別111]:l)ALARMANDEvENTSERVICES(報(bào)警與事件服務(wù))2)Fx現(xiàn)ACESssERVICES(文件訪問服務(wù))3)oBJEeTACEsSSERVICES(對象訪問服務(wù))4)REMoTEDEVICEMANAGEMENTSERVICES(遠(yuǎn)程