在智能大厦中，楼宇自动化系统的目标是为人们创造安全、方便、舒适的室内环境，使人们以良好的精神状态进行工作、学习和生活。同时智能大厦的业主，通过楼宇自动化系统，实现了空调系统、供电照明系统、给水排水系统、消防和火灾报警系统、安全防范系统，背景音乐系统等等的综合自动控制，使整个楼宇在高效、节能、最优工况下运转，在各个系统内部及各个系统之间通常采用由计算机集中管理，分散控制的方式。计算机集散控制，即以分布在现场被控设备处的多台计算机控制装置（基本控制器），完成被控设备的实时监制、保护和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险高度集中和常规仪表控制功能单一的局限性。以安装于集中控制室并具有很强的数字通信、crt显示和丰富控制管理软件的中央管理计算机完成集中操作、显示、报警、数据分析与优化控制功能，避免了常规仪表控制人机联系困难、无法统一管理的缺点。然而由于经济技术及历史的原因，各个子系统形成为一个个的“自动化孤岛”，解决的方案之一就是对其进行改造，在保护原系统软硬件资源的前提下，将其改造提升成分布式控制系统（亦称集散控制系统），本文对有关问题作些讨论。
2 系统层次结构
楼宇集散控制系统按照功能分层的方法，可分为现场控制级，分站监控和中央管理级，如图1所示，它通过计算机网络将每级之间，级与级之间连接起来，形成一个完整的集散式控制系统。下面对各级的功能及特点作简要讨论。
2.1 现场控制级
现场控制级由现场直接数字控制器（ddc）以及现场通信网络（现场总线）组成。ddc是以功能相对简单的工业控制计算机为核心，并将各种低压控制电器、传感器、执行器等组合而成的强弱电一体化的控制装置，用于直接控制各被控设备，并且能够与中央控制计算机通讯。现场总线是各ddc之间及其与上级计算机之间的通信网络，一般使用标准工业串行通信制式，例如常规的rs-485或canbus等现场总线接口，用价格低廉的屏蔽双绞线作为传输介质。根据现场总线的网络结构，现场控制级可组成星型、树型、总线型结构。现场控制级的特性主要表现在:多信息系统，双向的多变量通信，可靠性和精度高，系统自诊断功能、维护、检修方便，互操作性，成本低、安装费用低。
现场控制级的主要功能主要表现在:采集过程数据、对数据进行转换，输出操纵命令，进行直接的数字控制，完成与分站的数据通信，对现场控制的设备进行监测和诊断。
2.2 分站监控级
分站监控级是现场级的上位监控管理级，由i/o卡件组成，通过通信网络，把过程信息传到上下级，它的特点如下:高可靠性，实时性强，控制更灵活，通信速度高、信息量大。
分站监控级是楼宇集散系统的关键部分，它的性能好坏，极大地影响到信息的实时性、控制质量的好坏及管理决策的正确性，它的主要功能是:采集数据、进行数据转换与处理，数据监视和存储，实施连续、批量或顺序控制的运算和输出控制作用，数据和设备自诊断，数据通信。
2.3 中央管理级
以中央控制室操作站为中心，辅以打印机、报警装置等外部设备组成，它是人-机的界面，主要特性如下:采用屏幕提示、声音、图像、图片、曲线等多媒体技术，显示楼宇被控过程和输出数据信息;数据储存量大，显示信息量大;操作方便、简捷;具有报警和故障诊断的处理能力;优化控制;协调各分站的控制;打印、制表;数据通信。它的主要功能:数据纪录、显示、储存、打印;协调的优化、协调和维护;报警、事件的处理和诊断;数据通信;优化控制和整个楼宇自控系统的管理调度。
3 楼宇集散系统的基本组成
虽然楼宇集散系统种类繁多，但从系统结构分析，楼宇集散系统由三大部分组成。它们是分散过程控制装置部分，集中操作和管理部分以及通信系统部分-高速数据通道。
分散过程控制装置，相当于现场控制级和分站监控级，由多回路控制器、单回路控制器、多功能控制器、可编程逻辑控制器以及数据采集与处理装置组成。
集中操作站和管理部分，由中央操作站、中央管理计算机和外部设备如打印机、绘图仪等组成，实现人机接口。
每级之间以及每级内计算机与微机处理器则由通信系统进行数据通信。
三部分之间的关系如图2所示。
3.1 分散过程控制装置部分
分散过程控制装置是集散系统与被控过程之间的接口，它具有以下特征:需适应恶劣的环境;分散控制，把地域分散的过程装置用分散的控制实现，把监视和控制分离，把危险分散，使得系统的可靠性提高;实时性，从硬件来看，具有较快的时钟频率，足够的字长，从软件看，采用实时和多任务作业;独立性，相对于整个楼宇自控系统，分散过程控制装置具有较强的独立性，在与上一级通信或上一级设备出现故障的情况下，它仍然能正常运行。
3.2 集中操作和管理部分
集中操作和管理部分的主要功能是集中各分散过程装置送来的信息，通过监视和操作，把操作命令下送到各分散控制装置。收集的信息用于分析、研究、打印、储存，并作为管理、计划和调度的依据。它的主要特征如下:信息量大，易操作，容错性好。
通常集散系统的三个基本组成部分，虽然不同厂家的产品各有特点，但是在结构上仍然有明显的共性，最常见的结构为:分散的过程控制站+局域网+信息综合管理系统。
采用局域网技术，使系统的通信能力提高，联网能力增强，通过现场总线，系统可与现场的智能仪表和控制器通信和操作。在结构上是一种开放的系统，具有互操作性的系统，是当前智能建筑中楼宇自控系统的主流结构。
3.3 网络拓扑结构
在集散系统中，通信网络大多为局域网，它的拓扑结构主要有总线型、星形、环形等，另外，为了适应系统的扩展要求，同类型或不同类型的通信网络可以组成各种形式的网络结构。
4 智能分布式楼宇自动化系统
如前所述，集散型楼宇自动化系统在功能及可靠性方面都比集中型楼宇自动化系统优越，在智能建筑的设备自动化中应用广泛，但也有一些不足，其中较突出的问题是开放性，互联性方面受到某些限制，使楼宇自动化系统组态不够灵活。
在智能建筑中，需要监控的设备不仅种类多，而且其特点区别也很大，只用一种集散型的楼宇自动化系统产品往往不能满足对所有设备的控制要求，因此经常需要选择不同厂家的楼宇自动化系统产品作为各个楼宇自动化系统，把它们互相组合起来，形成一个建筑设备自动化的系统，这就需要不同集散系统之间的互连。目前不同厂家的集散系统尚不能作到直接互连，即这种系统的开放性比较差，因此在楼宇自动化系统应用中受到一定限制。
随着计算机通信技术和大规模集成电路技术发展，国外一些厂家推出了一种新型的自动化系统，即智能分布式监控系统。
智能分布式系统的核心是利用超大规模集成电路技术制成的通信控制微处理器。又称神经元（neuron）芯片（在芯片中集成了3个cpu及相应的存储器，i/o接口等部件），它在通信及控制方面的功能相当于一台工业pc机，用这种芯片作为分布式网络的基本控制接点，不但可以实现通信和控制，还可以充分接进分散于现场的被控设备，从而实现较理想的分布式控制。
智能分布式楼宇设备自动化系统具有以下特点:
（1） 作为基本控制节点的神经元芯片有强大的通信能力、网络通信协议已固化在其内部，因此节点之间的互联十分方便，可以组成一条开放性的“监控总线”，不同设备的各种传感器、执行器直接“挂”在该总线上，扩展方便，具有良好的开放性。通过可编程的智能节点，或将神经芯片嵌入不同厂家的产品中，使这些产品很容易直接接在同一系统中，实现互连性。
（2） 可以利用各种传输媒体和普通双绞线、同轴电缆、光缆、无线射频、红外线、甚至电力线进行信号传输，组成控制网。
（3） 编程简单，系统布局改变不必对应用程序作重点变动，因此开发便利，系统研制周期较短。
（4） 智能分布系统为无主从分布式控制模式，一个控制节点的故障只影响与之相连的设备，不会造成整个系统或子系统的瘫痪。即便中央控制计算机故障或离网时，整个系统仍根据固化在各节点内部的程序完成对设备的监控任务，故系统整体可靠性较高。
5 结束语
智能建筑中的建筑设备很多，工作特点及监控要求也各不相同，通常根据设备类别、特点及要求把整个建筑设备监控系统分为若干个子系统，规模小或监控点较少的子系统可以用一套中央控制机或操作站组成集散或分布式控制系统，而对监控点多规模大子系统可以单独设置智能终端，然后用局域网将各智能终端连接起来形成楼宇设备自动化系统。在软件实现上有较大的灵活性，但最好的选择是选用wonderware公司的factory suite 套件组件系统，因为它不管现有的系统是哪种类型的分布式系统或可编程逻辑控制系统都可以通过i/o服务器进入wonderware软件数据信息平台，该平台提供了包含建立、测试、运行、验证应用程序的强大工具，软件功能极强，兼容性和可扩展性极好，易开发易使用，正在大力推广，已被工程实践证实是一种明智的选择。
