CN101063884A - 建筑自动化系统控制器 - Google Patents

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Abstract

提供一种从不同子系统的设备接收信息的建筑控制系统。触发器使得区域控制器将信息存储在数据库中。存储的数据用于根据相关事件的序列或集合而产生定制报告。来自多个子系统的信息被合并、分析，并确定行为模式。触发器也根据信息在跨越多个子系统、设备和区域的建筑中执行控制操作。使用公共网络链接建筑控制系统的访问控制子系统和非访问控制子系统，以至于访问控制设备的状态变化能影响非访问控制设备的状态，以及非访问控制设备的状态变化能影响访问控制设备的状态。

Description

建筑自动化系统控制器
在先申请的交叉引用
本申请享有于2006年4月提交的临时号为60/788896的美国申请的优先权，在此结合其整篇作为参考。
发明领域
本发明涉及建筑自动化系统，以及更具体的说，涉及具有基于计算机软件的控制器以监视和控制建筑中多个位置的建筑自动化系统。
发明背景
基于计算机软件的控制器经常用于建筑自动化系统中用于监视和控制建筑设施。然而，与建筑设施(诸如照明、HVAC、消防、安全、需给电表、访问控制等)相关的各种功能的操作和控制经常没有被集成。一般使用单独而不同的系统以在建筑中执行上述功能。在许多情况下，用于执行不同建筑功能的这些指定的系统以独立的方式操作，并经常不能有效的互相协调信息。在现有系统中，软件对象修改、创建和通信的历史(包括二进制输入对象、二进制输出对象、文件对象和命令对象)在使用之后就消失了。即使已经建立“趋势日志对象”以存储对象的部分历史，但该结构缺乏跟随不同系统的序列响应于共同触发器的能力。
附图简要说明
图1是监视和控制与建筑区域入口相关的操作的区域控制器的系统示意图；
图2说明二进制输入对象的示例；
图3说明二进制输出对象的示例；
图4说明共同对象的示例；
图5说明文件对象的示例；
图6说明具有不同对象的对象序列的数据结构的示例；
图7说明具有不同对象的对象序列的数据结构的另一示例；
图8是说明与远程网络设备通信的区域控制器的系统示意图；
图9是说明建筑的示例性房间的系统示意图；
图10A说明区域对象、子系统对象和控制器对象的示例；
图10B说明区域对象、子系统对象和控制器对象的另一示例；
图11说明具有与区域对象、子系统对象和控制器对象相关的点对象的数据库配置的示例；
图12提供电源分类表的示例；
图13是对于区域控制器的示例性模块装配的处理器模块的正面图；
图14是对于区域控制器的示例性模块装配的四个端口开关模块的正面图；
图15是对于区域控制器的示例性模块装配的存储器扩展模块的正面图；
图16是对于区域控制器的示例性模块装配的红外数据端口模块的正面图；
图17是对于区域控制器的示例性模块装配的无线收发器模块的正面图；
图18是对于区域控制器的示例性模块装配的访问控制门模块的正面图；
图19是对于区域控制器的示例性模块装配的访问控制读取器模块的正面图；
图20是对于区域控制器的示例性模块装配的照明控制模块的正面图；
图21是对于区域控制器的示例性模块装配的需给电表模块的正面图；
图22是对于区域控制器的示例性模块装配的固态延迟模块的正面图；
图23是对于区域控制器的示例性模块装配的数字输入模块的正面图；
图24是对于区域控制器的示例性模块装配的模拟输入模块的正面图；
图25是对于区域控制器的示例性模块装配的模拟输出模块的正面图；
图26是表示模块构建示例的对于区域控制器的模块装配的部分分解图；
图27是对于安装在DIN轨道(rail)上的区域控制器的示例性模块装配的连接模块的正面图；
图28表示侧安装板的使用；
图29是网络管理系统的系统示意图；
图30是描述区域控制器的示例性处理器模块的框图；
图31表示对于区域控制器的处理器模块的操作体系的示例。
详细描述
在建筑控制子系统之间提供简化合作的建筑控制系统被示出并描述。在跨越多个子系统、设备和位置的建筑中可以执行各种控制操作。同时提供使用不同协议从多个子系统获得信息的建筑控制系统。建筑控制系统将信息存储在数据库中，并使用存储的数据以根据相关事件的序列或集合产生定制的报告。建筑控制系统针对持续需求以合并来自多个建筑控制系统的信息、分析数据并决定设施中的行为模式。
特别的，如这里所述，向建筑控制系统提供区域控制器用作局部区域(诸如房间或入口区域)控制器。区域控制器在从第三方建筑控制系统设备通过不同协议(诸如Modbus、OPC、BACnet和LONTalk)发送的软件对象中读取。区域控制器进一步处理来自传感器、起动器、和与用于区域控制器的模块装配的各种模块耦合的数据端口的电子信号。建筑控制系统有能力在诸如数字视频记录器或网络视频记录器的视频记录器上初始化IP(网络协议)视频的记录。区域控制器包括中央处理单元和可扩展输入/输出模块以允许卡访问、照明、HVAC控制以及其他建筑控制功能。该区域控制器使用内嵌操作系统以容纳图形、配置和编程工具。此外，该区域控制运行数据库程序，用于存储与区域控制器的常驻区(resident area)相关的点对象、以及程序、图形、图片和配置文件，并通过以太网供电(PoE)连接得到电源。
建筑控制系统可由一组使建筑或设施设备的行为自动化的设备组成。这些设备，例如可为电子操作设备。例如，建筑控制系统可由以下组合的全部集合组成：HVAC设备、消防设备、访问控制设备、侵入控制设备、视频监管设备、音频通信设备、照明设备、需给电表和发送设备、公共地址设备、灌溉设备或其他任何装置或设备。根据影响力的有限范围，建筑控制系统是整体建筑控制系统的子集。例如，访问控制会代表一类建筑控制子系统，而照明会代表另一建筑控制子系统。
参考图1，示出与建筑的入口区域相关的区域控制器100。在本示例中，建筑的入口区域被表示为DOOR_X1。在图1所示的示例中，区域控制器100与和DOOR_X1相关的各种组件通信。区域控制器100能借助于诸如BACnet协议之类的协议执行通信。用于锁上和解开门120的门敲击组件110包括电螺线管或机动化锁，例如被连接到区域控制器100并位于门的开口附近。凭证读取器130也连接区域控制器100。可选择使用任何适合的凭证读取器，诸如临近卡读取器、磁条读取器、生物读取器等。用于检测障碍门(obstructed door)或压力门开口的一个或多个磁性门接触器(contact)140连接区域控制器100。例如，安装在入口区域内部的请求退出开关150(诸如被动红外居所传感器)用于当居住者离开区域时避免启动门警报。区域控制器100具有通信链接160、部分建筑以太网800，用于来往远程设备之间的以太通信。居住传感器170和灯180也可选择性的连接到并与区域控制器100通信，用于确定居住者是否在与区域控制器相关的区域中并控制区域的照明。
如这里进一步的描述，区域控制器100是采用各种对象的基于计算机软件的控制器，用于执行建筑设施的操作。对象是用于表示计算机科学领域中任何实体的数据结构。例如，诸如物理传感器、起动器、显示器、数据端口和合并设备之类的建筑控制系统点可选择性的被电子地表示为对象。区域控制器100是智能电子控制器。区域控制器100用于产生点的图象，包括与那些点相关的信息，并将图像存储在存储器内作为称为对象的数据结构。对象具有身份(区别于其他对象的名称或识别)、状态(在对象中当前保存的数据)和行为(对象操作或应用的方法)。对象也具有对象属性。对象属性是包含数据的对象中包括的任意字段。对象属性的示例包括对象识别符、对象名、当前值、极性、局部数据、局部时间等。通过对象类型可对对象分类。对象类型是由一组对象属性定义的一般对象分类。示例包括二进制输入对象、模拟输出对象、区域对象等等。
现在参考图2-5，提供了ASHRAE标准135-2004的BACnet对象的示例。特别的，示出了图2的二进制输入对象200、图3的二进制输出对象300、图4的命令对象400、图5的文件对象500的示例。在这些示例中，每个对象具有列出属性识别符210、属性数据类型220和适应码230的列。这些对象为涵盖访问控制、安全、照明、HVAC、消防、需给电表、和其他子系统的多种建筑自动化设备提供有用信息。BACnet对象促进来自不同制造商的设备间的通信和信息处理。这些对象在建筑自动化系统中提供重要的效用。在设备、位置和子系统间描述或分组多个事件的触发线程的能力也是有用的。识别并描述相关对象和事件群的能力有助于：(i)启动在各种建筑控制子系统中的协调控制操作；(ii)记录在各种建筑自动化系统中的协调控制操作；(iii)查询系统行为；(iv)故障检修；(v)性能优化；(vi)检查索引；(vii)归档；(viii)数据记录；(ix)系统建模；(x)电子分析；
区域控制器100使用各种对象用于监视和控制建筑区域出现的操作。例如，采用区域对象、子系统对象、控制器对象和点对象。区域对象是表示在设施或建筑中局部空间的对象类型，诸如房间。区域对象可包括区域ID、区域名、说明、经度、纬度的属性。也可以使用其他属性集。区域对象ID附加于点对象作为点对象的属性之一。如之前所述，点对象是表示点的任何对象。例如，在建筑自动化系统中，点可为能传感、起动或传输数据的物理建筑控制设备。点的示例可包括空间温度传感器、卡读取器或视频摄像机。物理点由在区域控制器软件内使用的对象表示。
子系统对象是表示与点对象相关的建筑控制子系统的信息的对象类型。例如，空间温度点对象可相关于ROOM_X_HVAC子系统对象。子系统对象的属性可包括系统ID、系统名和说明。子系统对象ID也附加于点对象上作为点对象的属性之一。控制器对象是可包含控制器ID、名、说明、地址和协议的属性的对象类型。控制器对象ID也附加于点对象作为点对象的属性之一。控制器对象允许传感器、起动器、HMI(人机接口-例如，具有显示器和键盘的设备)或结合设备的对象以表示在介入控制器下面它是有线分级的，并表示该介入控制器的通信协议。
在一个示例中，区域控制器100可用于监视和控制操作序列，诸如涉及进入工作空间的职工的活动。参考图1和9，例如，当职工靠近建筑到工作地点的入口时，在DOOR_x1，居住传感器检测靠近的人，并传输它的延迟接触。图1的区域控制器100测量在其输入口的开关变化，并通过更新表示居住传感器170的预配置二进制输入对象来响应。区域控制器100以时间/日期来标记二进制输入对象以索引其发生的顺序。区域控制器100更新预配置的二进制输出对象，其表示连接到其灯负载的输出，并在入口使灯180通电。区域控制器100以时间/日期来标记二进制输出对象。灯180照亮靠近的人和入口环境附近的区域。
进入区域的个人向凭证读取器130提交访问控制凭证，诸如接近卡。例如，凭证读取器会是访问控制卡读取器。区域控制器100将卡数据封装入表示访问控制凭证并请求进入建筑的文件对象。因此，区域控制器100以时间/日期来标记文件对象。然后，区域控制器100在内部日历对象(进度表)中查询卡识别号，并对于当前地址、日期和时间，检索寻求进入的个人(例如，职员)的“访问许可”状态。日历对象是包含日期和时间列表的对象类型。日历对象用于起动或传感在特定日期和时间的处理，以记录在特定日期和时间的数据，或在特定日期和时间在数据终端交换信息。例如，日历对象会指定特定日为节日用于从其正常调度行为修改建筑控制系统的行为。
接下来，区域控制器100更新表示电子操作的门敲击组件110(诸如电子门锁)和解琐门120的二进制输出对象。区域控制器100以时间/日期来标记二进制输出对象。当进入者打开门120进入时，磁性门接触器(contact)140转换发出开门状态的信号。区域控制器100更新表示处于打开位置的门位置的预配置二进制输入对象。因此，区域控制器100以时间/日期标记二进制输入对象。区域控制器100更新表示照明入口的工作区域和工作区域通道的预定照明设备的二进制输出对象。然后，区域控制器100以时间/日期标记每个二进制输出对象。
图9的区域控制器100a产生并发布命令对象以向HVAC控制器870发出“占用”状态的信号。区域控制器100a以时间/日期标记命令对象。虽然图9示出HVAC控制器870物理上独立于区域控制器100a，HVAC控制器可选择性的包含在区域控制器100a中，远离区域控制器，或由本地和远程的多个组件组成。HVAC系统在HVAC控制器870的控制下激活，以在与入口的工作区域相关的区域内获得“占用”温度设置点。
提供控制操作序列的记录。特别的，执行的许多步骤包括：收集建筑控制系统中的对象；将来自所有建筑控制系统对象集合的对象组合为索引子集；根据相关性、关系或随机关系对对象分组；由预定标准或发生事件的逻辑测试集合引发的对象聚合；为对象子集分配名称、标签、识别号、地址或对等物；并将产生的组合对象序列记录在可访问数据库中。
控制操作序列表示由区域控制器引起或实施的一连串相关事件。示例的控制操作序列可响应于占用激励打开灯并加热区域(HVAC所在的区域)。此外，也完成预定控制操作序列的执行。在执行操作中，执行的不同步骤包括：在自动化系统中预确定(即，编程入区域控制器)、收集并记录对象；将来自所有对象集合的对象分组为索引子集；根据所需的指定的自动化控制操作序列对对象分组；向序列(或子集)分配名称、标签、识别号、地址或对等物；并响应逻辑触发标准执行控制操作序列。逻辑触发标准可被定义为发生事件和对象属性值的逻辑测试集合。
现在参考图6和7，示出代表记录或执行控制操作的数据结构的示意图。每个图具有对象序列600(图6)、700(图7)的名称。例如，对象序列会是由时间或另一对象属性索引的对象组合。对象序列包括不同元件对象的集合，诸如图2-5所示的那些。元件对象是单一对象，与对象序列或对象集合相反。在上面参考图1的示例中，分别由居住传感器170和凭证读取器130刺激触发的两个相关序列影响产生的系统行为。时间和日期印记可用于排序或索引存储器中的对象集合，但其他对象属性也可选择的执行该功能。如果单个对象类似地类似于信息页，那么如图6和7所示，对象序列代表信息目录单。产生对象序列的算法可简单的表示如下：IF(CARD READ)THEN(CREATE OBJECTSEQUENCE＝NEXT 10 EVENTS)。在上面的算法中，术语“event”表示在区域控制器中包含的任何对象的变化。
对象序列可包括每个元件对象的两个拷贝，以示出由区域控制器100修改之前和之后每个对象的内容。这样能保留有用信息，因为对象的变化易于识别并量化。满足对象序列触发器标准的图1的区域控制器100的每个激励引起预定控制操作序列的执行或对每个对象进行的修改序列的存储或两者。
可使用预触发对象缓冲器记录控制操作，区域控制器使用预定数量的预触发对象，将控制操作记录在位于其电子存储器、或在建筑控制系统网络数据库服务器内的缓冲器中。将多个对象合并在缓冲器中，例如，与参考图1所述的区域入口结合，会允许卡表示在凭证读取器130上以触发对象序列的分组；并允许区域控制器100记录产生的或相关的系统操作的整个序列，包括处理早前的居住传感器170以及入口灯180。
逻辑表示也可以表示为触发器。对象的逻辑组合被用于触发存储实际的发生对象序列或初始指定的控制操作对象序列。例如，考虑使用撬杆的“用铁撬撬开”打开门的强迫进入的操作。图1的区域控制器100检测入口处磁性门接触器从“门关闭”到“门打开”状态的转变。然而，区域控制器100已指定门进入“锁定”状态。表示对“门锁定”的当前指示的二进制输出对象和表示门当前打开位置的二进制输入对象的组合将可编程的满足预定布尔逻辑需求以产生警报。同时触发将对象分组并记录为对象序列结构。然而，打开的门内和其本身不一定触发对象序列的分组和记录。例如，建筑管理员可能不关心居住者是否已正常退出建筑或者进入者是否已提供可接受的诸如访问卡的凭证。在这些情况下，图1的区域控制器100将指定“未锁定”状态。特别标准的逻辑组合允许任意指定各种对象序列触发器。该能力允许建筑控制系统根据具有建筑权限的合适权力的需要或偏好操作。
任何数量的元件对象可提供输入到逻辑或数学标准以触发对象序列的产生。例如，任何数目或形式的逻辑、数字、算术或数学操作符都能应用于系统数据以便评价并满足预定的触发器标准。换句话说，多个输入、输出和变量可使用已知熟悉的诸如＜、＞、＝、AND、OR、IF、+、-、×、÷、计时值等操作符选择性的执行算术处理。非对象值也可用于触发对象序列的产生。一个示例可包括没有表示为BACnet对象的区域控制器的输入。因此，即使没有由对象表示，在设备附件上私人修改开关的激活会触发对象序列。图1的区域控制器内的任意内部计算的结果仅仅是非对象触发器的许多其他可能示例的一种。
在图8的区域控制器100与远程位于网络的其他设备交互的情况下，初始预定控制操作序列包括将指定的对象序列传送到分布的系统硬件。以太网通信可用于该网络化通信。记录实施控制操作的实际索引对象序列包括比初始控制对象序列更多的信息。这是因为它们中的分布控制器包括由来自远程初始化设备的单个通信触发的控制对象序列；以及控制操作会取决于诸如局部温度、照明水平、烟尘水平、CO2水平、风向等的条件标准。因此，指定记录的实际控制操作的线程，特别是那些包括远程网络设备的，一般比在单个区域控制器中的单个指定执行序列包括更多的信息。
如图8所示，区域控制器100与远程位置的设备通信。区域控制器100经过建筑以太网800通信。例如，诸如IP卡读取器810或IP视频摄像机820的基于因特网协议的设备使用以太网通信平台与区域控制器100通信。诸如网络用户接口830、网络视频记录服务器840或以太网HVAC控制器870的远程位置网络设备经过与建筑相关的以太网与区域控制器100通信。诸如温度传感器设备850或照明延迟860的其他远程设备直接与象HVAC控制器870的以太网控制设备通信或在其支配下通信。HVAC控制器870使用对象表示温度传感器设备850和照明延迟860并通过建筑以太网网络将它们提供至区域控制器100。另外，如图8的示例所示，除了与建筑相关的以太网网络，其他设备可进一步与区域控制器100通信。例如，卡读取器130、电子起动锁门敲击件110、请求退出设备150和门接触器140借助于区域控制器的模块装配(包括图13的处理器模块1300)的各种模块连接到区域控制器100并与其通信。图8的智能传感器可用作输入设备，以及智能起动器可用作输出设备。如图8所示，以太网作为区域控制器通信的信息通道时可提供一个以上的区域控制器。建筑以太网800可包括以太网开关和经过区域控制器通信链接160连接到区域控制器100的供电设备。
建筑控制系统具有将与分组不同元件对象相关的所有信息收集为索引或排序对象序列的能力。对象序列结构可包括起源于多个网络建筑控制系统设备的元件对象。具有分布在通信网络上的设备的图8的建筑控制系统具有记录分布、发生对象序列细节的能力。这会发生是因为区域控制器能排序和记录对象序列。使用在分布网络的区域控制器中常驻的信息，如下操作完成控制序列的全部线程的记录：(i)检索记录的对象序列；(ii)将目标对象序列连接或链接入单个对象序列；以及(iii)记录在单个数据库中。
这些操作可通过初始化控制器、通过第二区域控制器或通过编程为挖掘这些相关序列的线程的网络数据库而完成。在与在网络上常驻的建筑网络用户接口830的常规、周期有力的通信中也可进行该信息的检索。
在另一示例实施例中，区域对象、系统对象和控制器对象会与点对象相关。区域控制器的该方面包括根据它们位于的物理区域的点对象的逻辑分组。点对象也是表示传感器、起动器或数据端口的对象。不同的点对象也根据对象相关的子系统和控制器形成组合。例如，点对象可以进行与一个以上的区域对象、子系统对象和控制器对象的逻辑连接，以简化集成。位于两个区域的点对象的一个示例可包括对象类型，“有访问控制的门”，表示设置两个单独房间的物理门，诸如图9的DOOR XY。HVAC、照明、需给电表、消防、和其他公共建筑控制子系统元件可提供逻辑上结合多个区域对象的点对象的其他示例，如果那些物理系统提供足够大空间的话。
图9是设施和其控制设备的空间布局的图表表示。图9表示说明建筑的示例性房间(ROOM X910、ROOM Y920)的系统图。ROOM X910被表示为区域对象。而且，ROOM X910物理上包括多个传感器、起动器和部分数据端口：硬连线在区域控制器100中的卡读取器130(作为数据端口)；使用BACnetIP(起动器)的HVAC控制器870，以及硬连线在HVAC控制器870中的温度传感器850。
在图10A的实施例中，示出区域对象1010、子系统对象1020、和控制器对象1030。通过与它们中的每个相关的物理设备表示的点对象1040集合分别提供区域、子系统和控制器对象1010、1020、1030的收集。同样示出对于空间温度1050、卡读取器1060和一般设备(#n)1070的示例性点对象。温度对象1050、卡读取器对象1060和设备#n对象1070(所有点对象)每个都包括识别它们关联的区域(例如区域对象id(1015)、子系统(例如子系统对象id1025)、以及控制器(例如，控制器对象id1035)的属性。扉页1045包括登记数据或属性、诸如记录构成点对象的长度和数量、识别、名称、说明、和区域经度和纬度信息。经度和纬度数据有助于设备的GPS(全球定位系统)定位。任何形式的附加信息会出现在扉页上。在本实施例中，点对象重现在它们关联的每个区域对象1010、系统对象1020和控制器对象1030内。本实施例会使用大量的区域控制器存储空间。
在图10B所示的另一实施例中，元件区域对象1075、子系统对象1080和控制器对象1085的收集独立进行。表示特定的区域、子系统和控制器的对象1075、1080、1085并不包含任何点对象构成。将区域、子对象和控制器关联到每个点对象的信息已经出现在每个点对象中指定的属性槽1015、1025、1035中。本方法避免了在如图10A的示例中描述的表示区域、子系统和控制器的大型数据结构中点对象的冗余收集的信息。每个区域对象、子系统对象和控制器对象会与无限数量的点对象关联。每个点对象也会与无限数量的区域、子系统和控制器对象关联。
对象的配置由用户执行。用户定义每个区域对象、子系统对象和控制器对象，然后将每个附加于与区域控制器100关联的数据库中的特定点对象。对于房间区域，图9的区域控制器100a识别每个点对象中的这些属性。例如，表示温度传感器850a的空间温度传感器对象会与表示HVAC控制器870的HVAC控制器对象关联；温度传感器对象也会与HVAC子系统关联。用户可使用包含在区域控制器100中的网页工具来产生区域对象、子系统对象、控制器对象或点对象。例如，图9中识别为ROOM_X910的区域会与表示物理位于ROOM_X中的设备的特定点对象关联。
参考图11，数据库配置工具向每个点对象1100提供与区域对象、子系统对象和控制器对象相关的列。例如，温度传感器包含RooMX为对象属性，以表示实际温度传感器物理上位于哪里。它的对象也包括子系统属性识别，它逻辑附加于“ROOM_X_HVAC”。
通过使用区域控制器监视和控制建筑区域中的操作，可以产生各种报告。例如，图9的区域控制器100a可通过BACnet HVAC盒控制器870与温度传感器850a通信，并在用于局部区域控制器的数据库中对温度传感器(以及其他对象)复制表示的对象。区域控制器100a也可以产生局部数据库的点对象以表示硬连线卡读取器、门敲击件或任何其他物理设备。每个点对象包含在用于区域控制的数据库中存储的唯一识别符，以减轻设备目录以及在计划的接收方的消息传递。
图9的区域控制器100a和100b在与企业数据库周期有力的通信中可同步与点、区域、子系统和控制器相关的对象状态。“企业数据库”可实施为软件程序，优选存储在诸如用户接口830的个人计算机(PC)中，所述接口浏览网络上的建筑控制系统，用作人机交互，挖掘并获得所需信息，并根据请求产生报告。企业数据库的软件查询与相关点关联的区域控制器的数据库；需要时，返回值、警报和事件；并通过使与对象属性相关的数据相互关联或另外排序来表示预定报告中的信息。例如，企业数据库允许用户经过特定时间间隔使用在与预定系统相关的所有点对象中包含的值产生系统报告。
也可以定制报告并收集和包括经过特定时间间隔在区域中发生的事件。在本示例中，用户输入区域ID、开始时间和结束时间以产生报告。该报告也可以使用上述的任何其他触发器标准和索引产生并回调对象序列。序列报告的另一示例可包括提供检索特定访问卡、与特定个人相关、在特定日期或日期范围的所有事务的“检查索引”。序列报告的进一步示例可包括当前在建筑中的所有访问卡的检索，其对于紧急撤退需求是有用的。该示例也提供表示居住者仍然在建筑中、需要从火灾中撤退的信息。
区域控制器支持数据记录以提供历史记录对象。区域控制器100能记录用户定义的任何点对象的属性值。每个日志数据目录具有相关的时间/日期标记以索引记录日志的时间。如果点属性值落于预定范围之外，用户可选择性的为每个点对象配置警报。在发生警报时，区域、子对象、点识别符和与区域对象相关的每个点对象值被局部的写入区域控制器数据库的区域-控制器-事件-表中，并都分配相同的警报识别符。经过预定间隔存储日志和警报。在预定间隔结束后，警报可以记录在位于文件服务器(网络数据库服务器)上的中央数据库中。区域控制器100使用诸如BACnet、Modbus、OPC、LONTalk、Johnson ControlsN2和其他的多个协议读取软件对象。用户手工编程或配置每个点对象。或者，用网络“寻找”的请求(如果从打开协议可得)引起所有控制器报告所有可获得的对象和属性。位于图8的区域控制器100中的局部数据库存储所有点对象和配置。
除了区域控制器的局部配置，常驻于网络用户接口PC830的企业软件程序系列允许在以太网通信通道或链路上配置多个区域控制器。企业软件允许用户将常驻在多个区域控制器中的点对象关联到单个共同的建筑控制系统。例如，多个不同区域控制器可监视和控制建筑的冷冻水子系统。企业软件浏览关于冷冻水子系统的所有信息。企业软件提供定制报告的产生，示出区域或子系统如何反映特定发生的事件。报告包括如上所述从记录系统对象序列收集的信息。
用户有能力定义在事件中如果发生警报执行的规则。例如，在当没有有效卡读取时图1的控制门120的门接触器140读取“打开”的情况下，区域控制器会产生警报表示受到外力的门打开。该警报处理可以链接到图8的房间内的IP摄像机820，其迅速旋转到门的位置。然后，IP摄像机820可向网络视频存储系统(未示出)发送视频流，用对应的警报信息以简化搜索。例如，区域控制器100可向与区域相关的所有门发送锁定信号并通知与区域相关的所有摄像机开始记录。这些规定的控制操作常驻在对象序列中并进行通过如上所述的测试标准的触发。
区域控制器100允许与系统控制器模块装配的多个模块以及它们相关的i/o的合作，如图13-27所示。该灵活性导致可变的期望电源需求，取决于连接模块的数目和特性。需要的操作电源的变化会导致在安装其他模块上的发送电源的供应的超载，或在连接其他负载到现有连接模块之后。
为了管理电源，区域控制器100识别连接的各个模块，了解每个模块的所需电源，计算各个需求之和，并得到整个所需电源。当增加或减少模块时，区域控制器根据操作电源的连接模块的实际需求调整它的电源消耗级别。引用自IEEE802.3af-2003的图12的表格表示加电设备的类别，在本示例中应用于具有连接负载的区域控制器。区域控制器100具有识别它的下游模块、计算它们的电源需求、并计算请求最小可能最大电源发送的需求之和的能力。区域控制器进一步为每个模块确定分离的起动器和传感器负载之和。换句话说，在具有8个数字输出端口的区域控制器中，可以通过将配置数据输入控制存储器中确定每个输出的当前负载。为了适应该操作，每个输入和输出由区域控制器主处理器模块中的对象表示。然后，每个对象包含电压和电流的属性字段，其可以是由用户的标准浏览软件配置的指定值。微处理器计算整个所需电源作为来自它的输入和输出对象的所有电压电流的总和。或者，区域控制器100测量在系统运行中从其负载引出的电流。随后，区域控制器计算整个电源需求以选择正确加电设备(PD)电源分类以通信到电源提供设备(PSE)。所述的动态PD分类方案正确报告电源需求至PSE，改进电源管理系统的可靠性，并只请求实际需要的电量。依次，其提供具有实际电源需求的PSE设备。另外，PSE设备可自动关闭要求比能可靠发送的电源更多电量的负载。区域控制器100进一步不仅根据所需操作电流，而且根据负载的所需操作电压描述其负载的特征。因此，区域控制器(PD)可以从PSE接收标准48VDC，并向下游模块提交任何任意的电压。这是有利的，因为建筑控制系统一般使用需要5VDC、9VDC、12VDC、24VDC等的组件。
现在参考图13-27，示出基于以太网的区域控制器的物理形式示例。在本示例中，区域控制器的物理格式包括具有与其他各种模块连接的处理器模块1300的模块构造，其作为区域控制器的模块装配2700(例如，如图27所示)的一部分。这些其他的i/o模块允许特定应用配置、术语和功能。
在图13中表示处理器模块1300。处理器模块1300具有实时时钟。在本示例中，处理器模块1300具有两个10/100Mbps以太网端口连接1310、1320、一个RS-485连接1330、以及一个24V AC/DC电源连接1340。处理器模块1300也允许通过以太网供电(PoE)。处理器模块1300可使用内嵌操作系统，例如eLinux或WindowsCE.net。处理器模块1300通过诸如I2C、内嵌微电子中的公共串行总线的串口与其他附加模块通信。在本示例中，处理器模块1300提供功能至：基于主网可调向量图形(SVG)；基于主网编程和配置；存储和执行局部编程序列；存储访问控制记录；提供基于网络的报告能力；向网络管理软件发送简单网络管理协议(SNMP)；并发送和接收BAC net IP、Modbus IP以及LONTalk IP包。
图14中表示开关模块1400。在本示例中，开关模块1400是四口开关模块。参考图8，开关模块1400可为局部10/100Mbps、4口开关以将监视站、IP摄像机、基于IP的建筑自动化系统设备等连接至局部区域网络800。图14的开关模块1400被设计为与以太网共享高速带宽信息，而只与区域控制器100的处理器模块1300共享低带宽信息。图15表示存储器扩展模块1500。存储器扩展模块1500用于扩展图13的处理器模块的局部存储器。存储器扩展模块1500的应用可包括存储图形文件、个人记录和定制应用。可以根据应用的需要连接多个存储器扩展模块。
图16表示红外数据端口模块(IRDA)1600。IRDA模块1600允许红外连接至台式计算机或便携计算机设备以便快速配置。IRDA模块1600也可以用于在礼堂和会议室中的音频可视控制。图17表示诸如无线电收发器模块的收发器模块1700。在本示例中，无线电收发器模块1700将Zigbee(IEEE 802.15.4)无线网络带入区域控制器中，允许无线领域设备数据在IP网络上可得，并反之亦然。
图18表示i/o能四个状态控制的访问控制门模块1800。访问控制门模块1800用于监视图1的请求退出设备150、监视门接触器140、以及锁上和解琐门敲击件110。提供辅助接触器用于请求其他控制功能的门，象自动开门者和闯入声明者。在区域控制器100上的读取器具有使得敲击(解琐)的起动输出在图18的访问门模块1800上的能力。模块上的所有输入是指定的输入。另外，在其中使用IP读取器的情况下，IP读取器具有使得门敲击(解琐)输出的能力。图19所示是访问控制读取器模块1900。访问控制读取器模块1900允许使用Wiegand或ABA磁性格式访问控制非IP卡读取器。最多两个卡读取器可以连接到单个访问控制读取器模块1900。添加图18的访问控制门模块1800能全面访问控制区域。图19的访问控制读取器模块1900使用i2C控制总线连接图13的处理器模块1300。处理器模块1300能将图19的多个访问控制读取器模块1900连接成单个内聚系统。配置软件允许猛击单个卡以引起一个或多个门的解琐。另外，读取器可以配置成仅用于信息，不用于解琐门。
图20表示照明控制模块2000的一个示例。特别的，提供数字可访问照明接口(DALI)控制模块用于分布的DALI配备的照明设备的可访问控制。图21中提供的需给电表模块2100包括脉冲输入2110和电流转换输入2120。图22表示数字输出模块2200。数字输出模块2200可配置为湿的或干的接触固态延迟输出，常规打开或常规关闭。数字输出模块2200可提供用作控制门上锁、HVAC机制系统、照明、灌溉系统或接受开关信号或开关电源的任何设备的固态延迟模块。数字输出模块2200的每个输出完全从图13的处理器模块1300编程。取决于应用的需求，可提供两个开关选项，形式A和形式C。如图23所示的数字输入模块2300提供HVAC数字输入监视以及安全点的监管。每个输入从图13的处理器模块1300可编程。另外，每个输入能引起主处理器模块向网络管理软件发送SNMP警报。数字输入模块2300优选的额定为5-24VDC或120-240VAC。数字输入模块包含可配置的内部施加的电源以接收开关输入，而不需要其他电源，并能四个状态的监管区域开关。
图24的模拟输入模块2400提供模拟输入的监视。模拟输入模块2400的印刷电路板具有从远程传感器读取电压或安培数的能力。另外，与模拟输入模块2400相关的软件允许记录模拟值以及根据警报限制产生SNMP警报。每个输入完全可从图13的处理器模块 300配置。图25的模拟输出模块2500允许变频驱动、起动器、HVAC控制值、和模拟照明灯的0-10V或4-20ma的模拟控制。每个输出完全可从图13的处理器模块1300配置。
参考图26，示出示例模块箱2600的部分分解图。模块箱2600包含右边的互锁列表(interlock tabs)2610和左边的互锁槽(interlock slots)2620。模块箱2600具有能从模块中去除而不旋转附加电线的螺旋终端框2630，。这使得模块替换更容易。即使相邻模块安装在两侧上，DIN(德国工业标准)横杆安装方法允许去除模块。横杆安装切口2640包含装有用于连接底盘面至各个模块印刷电路板(PCB)的触点的弹簧。底盘面可用于保护灵敏的电子组件免受服务人员的静态电子放电。
通过将各个模块组装成如图27所示的系统控制器模块装配2700的一部分，模块设计允许电子和机械的连接。模块的构建和设计提供各个特征。例如，模块可由诸如ABS的电介质材料盒形成。盒中的洞、槽或其他开口提供模块之间电子连接的访问。如图26所示，模块箱包含右边的互锁列表(interlock tabs)2610和左边的互锁槽(interlock slots)2620以容纳模块在一起，以使电接触接合充分外力。左模块侧的电接触器2650可以采用暴露、焊接或镀金PCB轨道的形式。与模块每侧的单独电接触部件相比，这样可以减少成本。图13的处理器模块1300优选的相对于其他模块占用最左的位置，因为处理器模块需要用于控制操作，并在本示例中，没有靠近其左边的接合槽。任何数量的模块可以物理上接合一起。图26所示的模块构件是4英寸高、4英寸深、0.8英寸宽。模块可具有不同的宽度、高度、和深度需求；然而，优选互锁部件与电接触位置对齐。
图27表示四个模块连接和安装在DIN轨道2720上作为区域控制器100的模块装配2700的一部分。箱保留列表2610插入保留槽以对齐并附加模块到彼此上。图27的DIN轨道2720位于模块的背面，其具有安装槽2730，在末端可见。如这里表示和描述的，区域控制器会作为具有主处理器模块的可调整模块装配的一部分。区域控制器具有用于改进建筑自动化控制的许多特性。区域控制器是管理设备并经过以太网接收和发送电源。区域控制器可参加点对点以太网通信。区域控制器包含在系统终端使用的局部智能，包括日历、记录的事件调度和时间控制算法。区域控制器的多个以太网端口提供靠以太网工作的设备的开关和连接。其中一个示例包括提供具有以太网端口的访问控制模块1800和1900到上游的通信，加上至少一个附加的以太网端口与例如位于邻近区域入口的门的IP摄像机通信。可编程电压输出具有电源发送能力，在处理器模块提供通信协议的转换能力。控制器装配具有离散i/o。区域控制器功能进一步提供从网络上任何地方由系统监管器或工作站配置和任命的能力。
图28表示侧安装板2800。侧安装板2800允许以不引人注目的形式将组件附加在象电子包、墙或天花板这样的平面上。为了简化，一末端模块2810出现在图28中，但至少图13的一个处理器模块1300也用于实际使用。
图29是网络管理系统2900的系统图。网络管理系统2900合并管理活动属性网络设备以及销售设备。例如，网络管理系统2900可为执行维护和管理网络的以太网连接计算机(或服务器)。网络管理执行控制、计划、分配、发布、协调和管理网络资源所需的功能集合。网络管理提供人为访问并可视的进入建筑控制系统。网络管理系统2900是开放的，其中第三方应用软件2910可以集成在管理器中，以及网络管理系统可以集成在第三方网络管理系统软件2920中。特别对于建筑控制系统，网络管理系统管理区域控制器。
图30提供区域控制器100的图13的处理器模块1300的框图说明。如图30所示，处理器模块1300具有连接至多个元件的微处理器3010，包括电源调节电路3020、一个或多个以太网端口3025、其他串口3030、USB口3035、通用输入输出(GPIO)3040、区域控制器子网络3045，用于与其他区域控制器模块、存储器3050、和服务连接器3060通信。电源调节电路3020从以太网连接获得处理器模块1300和区域控制器100的操作电源，对网络设备供电的该方法可以在IEEE802.3af中找到。存储器3050有两个主要类别，易失性存储器(RAM)3070和非易失性存储器(FLASH、ROM、EEPROM)3075。非易失性存储器3075包含诸如由微处理器3010运行的可执行代码、诸如应用程序和操作系统的信息，两者在加电过程中由微处理器3010取得。然后，将代码信息从非易失性存储器3075传输至快速易失性存储器(RAM)3070，其更适合于以高速微处理器时钟速度运行。非易失性存储器3075也包括数据库，包含点对象配置、个人记录、图像文件、记录的对象序列和要永久保存的任何其他数据，即，即使处理器模块1300掉电还需要保存的信息。易失性存储器3070包含有助于快速执行指令的寄存器，并为数学计算、变量更新和计算机领域技术人员已知的许多其他寄存器操作的评估提供“中间结果暂存器”空间。
服务连接器3060提供输入信息至微处理器3010的装置，其也可包括有限量的易失和非易失存储器。服务连接器3060也可以注入操作电源，如通过电源调节电路3020所示。流向微处理器3010的信息也存储在非易失性存储器3075中。服务连接器3060的使用示例包括数据库、操作系统代码或应用代码的软件更新。虽然通过微处理器3010、然后向存储器3050表示信息通道3080，通道也可可选的绕开微处理器直接提供给存储器。
微处理器3010执行包括定义如何流经以太网口3025、串口3030、USB口3035、GPIO口3040、和子网口3045服务各个双向信息的指令的应用程序。这些端口有助于处理器模块1300的常规操作，以与外部以太网接口。其包括具有诸如附加控制器、起动器、传感器、显示器和具有这些元件组合的设备此类的连接设备的以太网络。如上所述，该端口也连接至其他网络，诸如串口3030、USB3035和区域控制器子网络3045。各个区域控制器添加模块可依次连接传感器、起动器、显示器或组合的设备。这些端口允许通过各个协议或信号通信的信息，以影响检测并控制建筑环境参数，诸如温度、湿度、照明水平、空气质量、能源消耗率、烟尘水平或物理访问。
图31表示处理器模块1300操作的操作体系示例。从底部向上，它表示各个硬件设备，诸如微处理器3010、存储器和数据库3050、通信和数据口3025、3030、3035，和构成硬件平台3110的GPIO3040。诸如WindowsCE.net的操作系统3120在硬件平台3110上运行，很象简化的PC(个人计算机)结构。诸如数据库管理、Visual Basic、文本编辑器、网络服务器和其他程序的特定应用程序3130允许程序员介入区域控制器100中以提供所需的任意、逻辑建筑控制算法。控制的进一步程度和特性可通过区域控制器100的各个附加模块提供。

Claims (20)

1、一种建筑控制系统，包括：
包括访问控制子系统和非访问控制子系统的多个子系统，所述访问控制子系统包括多个访问控制设备，所述非访问控制子系统包括多个非访问控制设备，至少访问控制设备和非访问控制设备中的一些分布在公共通信网络上；
多个区域控制器，每个都具有中央处理单元、数据库、内嵌操作系统、和具有多个输入/输出(i/o)模块的模块组件，每个区域控制器经由公共通信网络配置，每个区域控制器用作局部区域控制器；以及
网络管理系统，配置成经由公共通信网络管理区域控制器和子系统。
2、如权利要求1的建筑控制系统，其中每个区域控制器配置成通过i/o模块使用不同协议从多个子系统的设备接收信息。
3、如权利要求1的建筑控制系统，其中非访问控制子系统由安全子系统、照明子系统、HVAC(采暖、通风和空调)子系统、消防子系统以及需给电表子系统组成，非访问控制设备包括：HVAC设备、消防设备、侵入控制设备、灌溉设备、视频监管设备、音频通信设备、照明设备、需给电表和传送设备、或公共地址设备。
4、如权利要求1的建筑控制系统，其中访问控制子系统由与建筑的不同物理区域中的不同门相关的访问控制设备组成，建筑控制系统这样配置，与第一个门相关的访问控制设备的状态能影响与第二个门相关的访问控制设备的状态，与第一个门相关的访问控制设备的状态能影响临近第一个门的物理区域相关的非访问控制设备的状态，以及与多个物理区域相关的非访问控制设备的状态能影响至少与第一个或第二个门相关的访问控制设备的状态。
5、如权利要求1的建筑控制系统，其中每个区域控制器配置成读取从第三方设备经由不同协议发送的软件对象，并处理来自与i/o模块连接的传感器和起动器的信号以影响检测并控制建筑环境参数，所述环境参数至少包括以下其一：温度、湿度、照明水平、空气质量、能源消耗率、烟尘水平或物理访问。
6、如权利要求1的建筑控制系统，其中通信网络由以太网组成，并至少一个区域控制器配置成经由以太网供电(PoE)连接获得电源。
7、如权利要求1的建筑控制系统，其中网络管理系统配置成使用基于网络的工具与用户交互。
8、如权利要求1的建筑控制系统，其中数据库由存储的数据组成，区域控制器配置成基于相关事件的序列或集合使用存储的数据以产生定制报告。
9、如权利要求1的建筑自控制系统，其中响应触发事件，区域控制器配置成至少执行下列操作之一：记录预定的数据序列或执行控制操作序列。
10、如权利要求1的建筑控制系统，其中区域控制器的模块由处理器模块、开关模块、存储器扩展模块、红外数据口(IRDA)模块、收发器模块、访问控制门模块、访问控制读取器模块、照明控制模块、需给电表模块、数字输入模块、数字输出模块、以及模拟输入模块组成。
11、一种在具有多个建筑控制子系统的建筑控制系统中的事件管理方法，每个建筑控制子系统包括多个设备，建筑控制系统由用作局部区域控制器的区域控制器组成，该方法包括区域控制器执行以下操作：
从子系统收集数据；
存储收集的数据；
分析存储的数据以确定建筑中的行为模式并根据相关事件序列产生定制报告。
12、如权利要求11的方法，进一步包括经由公共通信网络使用连接到区域控制器的网络管理系统管理多个区域控制器。
13、如权利要求11的方法，进一步包括经由以太网供电(PoE)连接向区域控制器提供电源。
14、如权利要求11的方法，其中收集数据包括读取从子系统中设备经由不同协议发送的软件对象。
15、如权利要求11的方法，进一步包括区域控制器通过以下步骤记录分组的对象序列：
将来自建筑控制系统的软件对象分组为子集合，分组由预定的标准或事件的逻辑测试集合触发；
根据相关性、关系或因果关系中的至少一个来索引子集，以形成索引子集；
对索引的子集分配名称、标签、识别号、地址或类似物以形成分组的对象序列；以及
存储分组的对象序列。
16、如权利要求15的方法，进一步包括响应于预定的标准或事件的逻辑测试集合执行控制操作序列，控制操作序列包括预定序列的控制操作，每个所述控制操作都影响一个设备的状态。
17、如权利要求15的方法，其中建筑控制系统包括多个点对象，软件对象的分组包括将每个点对象与区域对象、系统对象、控制器对象和子系统对象相关联，点对象能与一个以上的区域对象、一个以上的系统对象、一个以上的控制器对象以及一个以上的子系统对象进行逻辑关联。
18、如权利要求11的方法，其中建筑控制系统包括访问控制子系统和非访问控制子系统，所述访问控制子系统包括与建筑内不同门关联的访问控制设备，所述非访问控制子系统具有非访问控制设备，该方法至少包括以下操作之一：
当与第二个门相关的访问控制设备的状态改变时，影响与第一个门相关的访问控制设备的状态；
当与第二个门相关的访问控制设备的状态改变时，影响与第一个或第二个门中至少一个邻近的至少一个物理区域相关的非访问控制设备的状态；
当与第一个或第二个门中至少一个相关的访问控制设备的状态改变时，影响与多个物理区域相关的非访问控制设备的状态。
19、如权利要求11的方法，其中收集数据包括从与区域控制器的i/o模块连接的传感器和起动器接收信号，该方法进一步包括响应该信号控制建筑环境参数，该建筑环境参数至少包括如下之一：温度、湿度、照明水平、空气质量、能源消耗率、烟尘水平、或物理访问。
20、如权利要求11的方法，进一步包括提供基于网络的工具以允许在建筑控制系统和用户之间的交互。
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