專利名稱：用于建筑物自動化系統的結構和行為的制作方法
技術領域：
建筑物自動化系統是用于監視建筑物中或包括許多建筑物的校園中的復雜技術系統中的過程變量的開環控制和/或閉環控制的裝置。建筑物自動化系統通常操作加熱、通風和空調系統、照明和遮陽設備以及還有訪問控制、安全和火災監督系統。在建筑物自動化系統中，檢測、評估、監視、影響或生成過程變量一例如，諸如房間空調變量或事件，建筑物或校園的能量消耗也有利地被建筑物自動化系統最優化。通常，建筑物自動化系統包括并操作多個所謂的現場設備，諸如傳感器和致動器。在這里，典型現場設備的示例是溫度和濕度傳感器、空氣質量傳感器、壓力傳感器、流量計、電量表、熱量計、亮度傳感器、火警、防盜報警器、警報或灑水器設備、用于熱水閥、恒溫器閥的驅動、通風翼板(ventilation flap)或盲板(blind)、燈開關、智能卡讀取器或用于檢測生物統計數據的設備。建筑物自動化系統通常包括多個軟件模塊、進程或程序，并且通常包括許多計算機或用于其激活的處理器，并且通常還有多個開環和閉環控制設備以及其它設備，例如用于將建筑物自動化系統鏈接到外部通信網絡、設備的屏幕以進行視頻信號分析的設備。另外，在建筑物自動化系統中至少使用電或無線通信介質以進行單獨設備或系統的各部分的數據交換，通常存在許多通信網絡，能夠使用電纜、光學數據通信信道、超聲波連接、電磁近場或無線電網絡，包括例如光纖網絡或蜂窩式網絡。能夠被用于所述數據交換的技術或標準的示例是來自ECHELON公司的BACnet、L0N或LonWorks 、歐洲安裝總線EIB、KONNEX, ZigBee 或由德國標準 DIN 19245 定義的 PR0FIBUS。
背景技術：
建筑物自動化系統在市場上可用已達超過三十年。在面向對象編程概念的通常傳播之后，在面向對象編程概念的幫助下設計、實現和提供建筑物自動化系統也已達超過五十年。例如從W099/39276A和W099/60487A可知具有面向對象軟件結構的建筑物自動化系統。根據已知現有技術，在閉環或開關控制程序中直接定義了現場設備的數據點的尋址。因此，通常在程序中直接對BACnet輸入、輸出和值對象進行尋址。如果在建筑物自動化系統中存在許多相同或類似的應用，例如許多室溫閉環控制程序，則單獨的程序必須適合于現場設備。如果將用其它現場設備來擴展建筑物自動化系統，例如因為將改變建筑物中的房間劃分，則將相應地修改所涉及的閉環和/或開環控制程序的程序代碼以用于附加現場設備的集成。由于閉環或開環控制程序的程序代碼通常具有極其復雜的結構，所以這些類型的程序變化需要人們具有非常好基礎(soundly-based)的編程知識。

發明內容
本發明的根本目的是構造一種建筑物自動化系統，使得其結構和行為適合于用簡單的手段、例如用工程工具(engineering tool)來使開環和閉環控制程序適應于現場設備地址，而程序員不必對開環和/或閉環控制程序的程序代碼進行自適應。依照本發明，用權利要求1的特征來實現所述目的。有利實施例從從屬權利要求浮現出來。下面借助于附圖來更詳細地解釋本發明的示例性實施例。


在附圖中使用的顯示是面向已知功能塊技術的，其也被廣泛地稱為CFC(連續功能圖)。所述附圖示出
圖1，用于操作建筑物的一部分的建筑物自動化系統的原理發明結構；以及圖2，用于對能夠被建筑物自動化系統操作的具有許多房間或區的另一建筑物部分進行建模的原理圖示。
具體實施例方式圖1示出能夠被建筑物自動化系統操作的建筑物部分的房間I。分配給房間I的是許多現場設備，通過該現場設備的使用，例如能夠用最優化的操作成本實現用于用戶的期望舒適感和用于用戶和基礎設施的要求安全性。通常，分配給房間I的是房間單元2、燈開關3、空調寄存器4、加熱兀件5、加熱寄存器和窗簾驅動器(blind drive)7 房間單兀2充當到建筑物自動化系統的用戶接口，例如以輸入標稱室溫范圍并顯示當前室溫以及顯示由房間I消耗的能量的成本 的數量級。就必需而言在建筑物自動化系統的軟件中有利地對在房間I中操作的設備進行建模，并且優選地使用面向對象的方法來實現相應的模型。通常，經由輸入/輸出模塊將模型連接到現場設備。例如，在建筑物自動化系統中，由房間單元模型10來映射房間單元2、由燈開關模型11來映射燈開關3、由空調寄存器模型12來映射空調寄存器4、由照明元件模型13來映射照明元件5、由加熱寄存器模型14來映射加熱寄存器6并由窗簾驅動器模型15來映射窗簾驅動器7。可用于房間I的自動化功能的全部功能的概觀(overview)被存儲在第一概觀節點20中。第一概觀節點20是建筑物自動化系統的對象并以具有至少一個語義信息單元的概觀列表21為特點。該語義信息單元識別在由第一概觀節點20表示的房間I中提供的自動化功能。有利地，語義信息單元包含適合于識別的至少一個標識符和到所涉及的自動化功能的關系。該名稱有利地是具有固定或可變長度的串式數據類型。在本文中用術語關系來指定建筑物自動化系統的兩個節點或對象之間的特定關系。該關系具有包括至少兩個不同關系類型的預定義類型范圍。在本情況下，定義了所謂的接觸關系和所謂的所有關系。接觸關系在這里與具有值“接觸”的關系相同，并且在這里意味著此關系被實現，使得該關系適合于相關的節點或對象之間的雙向數據交換。所有關系在這里與具有值“所有”的關系相同，并且在這里意味著此關系被實現，使得該關系一方面適合于相關的節點或對象之間的雙向數據交換，另一方面具有所有關系的節點或對象被有利地相互存在地鏈接，使得其只能被例如工程師工具一起拷貝、移動和刪除。
在本示例性實施例中，概觀列表21具有用于九個語義信息單元21.1至21. 9的空間。能夠被標識符“HVAC” 一即加熱、通風和空調一識別的語義信息單元21. 3具有所有關系24，其在第一概觀節點20與第二概觀節點30之間適用。能夠用標識符“light-ctr” 一即燈控制一來識別的語義信息單元21. 2具有所有關系23，其在第一概觀節點20與第三概觀節點40之間適用。能夠用標識符“room-u”一即房間單元一來識別的語義信息單元21. 4具有所有關系25，其在第一概觀節點20與房間單元模型10之間適用。能夠用標識符“light-1” 一即燈輸入一來識別的語義信息單元具有所有關系26，其在第一概觀節點20與燈開關模型11之間適用。能夠用標識符“冷天花板”來識別的語義信息單元具有所有關系27，其在第一概觀節點20與空調寄存器模型12之間適用。能夠用標識符“light-o” 一即燈輸出一來識別的語義信息單元具有所有關系28，其在第一概觀節點20與照明元件模型13之間適用。能夠用標識符“輻射器”來識別的語義信息單元具有所有關系29，其在第一概觀節點20與空調寄存器模型14之間適用。最后，能夠用標識符“窗簾”來識別的語義信息單元具有所有關系9，其在第一概觀節點20與窗簾驅動器模型15之間適用。指定為“HVAC”一即加熱、通風和空調一的自動化功能的概觀被存儲在第二概觀節點30中。第二概觀節點30是建筑物自動化系統的對象并具有用于存儲語義信息單元31.1至31. 4的概觀列表31。能夠用標識符“SS” 一即狀態一來識別的語義信息單元31. 3具有所有關系33，其在第二概觀節點30與被有利地實現為對象的第一變量35之間適用，其中，例如能夠存儲關于自動化功能“HVAC”的操作狀態的當前信息。能夠用標識符“Ts”一即溫度設定點值一來識別的語義信息單元31. 2具有所有關系34，其在第二概觀節點30與被有利地實現為對象的第二變量36之間適用，其中，例如能夠存儲了可適用于自動化功能“HVAC”的溫度設定點值“Ts”。能夠用標識符“冷天花板”來識別的語義信息單元31. 3具有接觸關系38，其在第二概觀節點30與空調寄存器模型212之間適用。能夠用標識符“輻射器”來識別的語義信息單元具有接觸關系39，其在第二概觀節點30與加熱寄存器模型14之間適用。第二概觀節點30具有另一所有關系37，其在第二概觀節點30與開環和/或閉環控制程序32之間適用。該建筑物部分的加熱、通風和空調所需的自動化功能在開環和/或閉環控制程序32中被編程。被所有關系鏈接到概觀節點30的開關和/或閉環控制程序32、第二概觀節點30和其它對象35和36通過所述所有關系37形成功能單元。通過可用關系的動作選擇，間接地經由概觀節點30使得可能實現用于一方面的開關和/或閉環控制程序32與另一方面的經由關系與概觀節點30相連的對象之間的數據的讀和寫的訪問。功能單元的所述結構使得現場設備可以被結合到建筑物自動化系統中并在建筑物自動化系統中進行替換，而不必出于此目的修改相關的開環和/或閉環控制程序32中的程序代碼。
用“light-ctrl” 一即燈控制一指定的自動化功能的概觀被存儲在第三概觀節點40中。第三概觀節點40是建筑物自動化系統的對象并具有用于存儲語義信息單元41.1至41.4的概觀列表41。能夠用標識符“light-1” 一即燈輸入一來識別的語義信息單元41.1具有接觸關系38，其在第三概觀節點40與燈開關模型11之間適用。能夠用標識符“light-o” 一即燈輸出一來識別的語義信息單元41. 2具有接觸關系39，其在第三概觀節點40與照明元件模型13之間適用。第三概觀節點40具有所有關系47，其在第三概觀節點40與開環和/或閉環控制程序42之間適用。所分配的建筑物部分中的燈控制所需的自動化功能在開環和/或閉環控制程序42中被編程。開環和/或閉環控制程序42和第三概觀節點40通過所述所有關系47形成一個功能單元。可用關系具有效果的機會使得用于間接地經由概觀節點40進行的一方面開環和/或閉環控制程序42與另一方面經由關系與第三概觀節點40相連的對象之間的數據的讀和寫的訪問成為可能。功能單元的上述結構使得現場設備到建筑物自動化系統中的包括和替換成為可能，而不必出于此目的修改相關的開環和/或閉環控制程序42中的程序代碼。有利地能夠經由預定義或標準化命名來識別存儲在概觀列表21、31或41中的語義信息單元。這使得能夠以用戶友好的方式并用相對很少的努力來生成用于例如建筑物自動化系統的控制中心或管理系統的操作員視圖。通過使用借助于用于語義信息單元的串式數據類型的預定義命名，能夠以相對很少的努力將當前安裝的建筑物自動化系統編成文檔。在概觀節點20、30或40的實施例變體中，依照某些規則將概觀列表21、31或41排序或分類。有利地，設備模型將被提供能夠在關系的生成或檢查時被評估的命名。如圖1所示，如果例如用字符串“窗簾”來識別分配給房間I的概觀列表211的語義信息單元21. 9，并且還用相同的標識符來標記相應的窗簾驅動器模型15，則所有關系9的生成或檢查將被簡化并能夠被自動化。通過使用用數據類型字符串或設備模型中的串進行的標記，使得可能實現經由相應概觀節點進行的設備模型到關聯功能單元的自動化鏈接，而不必在分配的開環或閉環控制程序中修改程序代碼。依照建筑物的結構，將由建筑物自動化系統操作的建筑物部分通常劃分成具有一在某些情況下一非常不同的要求的房間，或者用帶有具有類似或相同要求的網格元件的網格。在房間和網格元件的有利建模中有利地使用概觀節點。通常用建筑物部分中的支撐結構或窗口結構的布置來產生網格元件。建筑物的靈活建模是通過使用兩個不同類型的概觀節點實現的，第一類型用于房間且第二類型用于網格元件。被指定用于房間的類型的概觀節點在圖中通常被標記為“RM”，即房間，被指定用于網格元件的類型的概觀節點被標記為“⑶”，即網格或網格元件。用于房間I的圖1所示的概觀節點20因此是類型“RM”的。類型“GD”的概觀節點能夠被動態地鏈接到類型“RM”的概觀節點。在圖2中，被劃分成網格的建筑物部分被標記為60，具有第一網格元件62和第二網格元件61。在這里，例如由支撐結構63來提供建筑物部分60的網格結構。分配給兩個網格元件62和61的設備在這里出于簡化的目的被減少至最小值，因為將僅呈現有利建模的原理。網格元件62或61因此包括房間單元65或64、加熱寄存器69或68以及窗簾驅動器67或66。就必需而言操作網格元件62或61的設備有利地在建筑物自動化系統的軟件中被建模，并且使用面向對象方法有利地實現了相應的模型。通常經由輸入/輸出模塊將模型連接到現場設備。例如，在建筑物自動化系統中，將分別由房間單元模型85或95來映射房間單兀65或64,并且分別由窗簾驅動器模型86或96來映射窗簾驅動器67或66。類型“RM”、即房間的第四概觀節點70描述分別包括兩個網格元件62或61的建筑物部分60。第四概觀節點70具有用于存儲語義信息單元71. 1,71. 2,71. 3和71. 4的概觀列表71。能夠用標識符“HVAC” 一即加熱、通風和空調一來識別的語義信息單元71. 2具有所有關系75，其在第四概觀節點70與圖中未示出的功能單元之間，通過其例如保證了整個建筑物部分的加熱、通風和空調功能。此外，概觀列表71包括能夠用標識符“bld-A-1”來識別的語義單元71. 3和能夠用標識符“bld-A-2”來識別的語義單元71. 4。借助于概觀列表71的語義信息單元來存儲建筑物部分60的當前網格劃分。語義信息單元71. 3具有在描述建筑物部分60的第四概觀節點70與第五概觀節點80之間適用的接觸關系73。語義信息單元71. 4具有在第四概觀節點70與第六概觀節點90之間適用的接觸關系74。第五概觀節點80和第六概觀節點90是類型“⑶”的，即網格或網格元件。依照圖1中的第一概觀節點20，其描述具體地可用于房間I的全部自動化功能，在第五概觀節點80中列出了具體地可用于第一網格元件62的全部自動化功能，并且在第六概觀節點90中列出了具體地可用于第二網格元件61的全部自動化功能。關于第一網格元件62的語義信息被存儲在第五概觀節點89中的概觀列表81中。相應地，關于第二網格元件61的語義信息被存儲在第六概觀節點90中的概觀列表91中。由提出的概觀節點、概觀列表、關系和功能單元使其成為可能的結構和操作方法特別地在工程、試運行和維護階段中產生以下優點能夠在工程期間拷貝節點，能夠由工程工具或在運行時間自動地借助于適當的標識符來檢查關系，能夠在不必對開環和/或閉環控制程序的程序代碼進行修改的情況下改變建筑物部分的可用功能的現場設備、網格和范圍，因為閉環和或開環控制程序直接地經由概觀節點來訪問現場設備。
權利要求
1.一種用于使建筑物或包括許多建筑物的校園自動化的裝置，其特征在于 至少一個對象(20 ；80 ;90)，其描述建筑物部分(I ；62 ;61)，以及 至少一個對象，其描述自動化功能(HVAC ；light-ctr) (30 ;40)和包括開環和/或閉環控制程序(32 ；42)的至少一個功能單元(30、32 ;40、42)， 其中，描述建筑物部分的對象(20 ；80 ；90)具有概觀列表(21 ；81 ;91)，其中能夠存儲用于相關的建筑物部分(I ；62 ；61)的語義信息單元(21. 1..21.9 ;81.3、81.9 ;91.3、91. 9)， 其中，語義信息單元識別用于相關的建筑物部分的在建筑物部分中提供的自動化功倉泛， 其中，描述自動化功能(HVAC;light-ctr)的對象(30 ；40)具有概觀列表(31 ;41)，其中能夠存儲用于相關的自動化功能(HVAC ;light-ctr)的語義信息單元(31.1至31. 4 ;41. 1,41. 2)， 其中，每個語義信息單元具有用于識別語義信息單元和關系(33 ；34 ；38 ；39 ；48 ；49)的至少一個標識符， 其中，關系(33 ；34 ；38 ；39 ；48 ；49)定義相應的對象(30 ；40)與另一對象(35 ；36 ；12 ；14 ；10 ；11)的一種類型的關系， 其中，所述關系(33 ；34 ；38 ；39 ；48 ；49)被實現成使得具有該語義信息的相應對象(30、40)與另一對象(35 ；36 ；12 ；14 ；10 ;11)之間的雙向數據交換成為可能， 其中，所述關系具有帶有至少兩個不同關系類型(接觸關系、所有關系)的預定義類型范圍并精確地對應于這些關系類型(接觸關系、所有關系)中的一個。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于該關系的預定義類型范圍包括第一關系類型(接觸關系)和第二關系類型(所有關系)，其中，用該關系保持語義信息單元的對象(30、40)和受該關系影響的另一對象(35 ；36 ； 12 ； 14 ； 10 ；11)被第_■關系類型(所有關系)存在地相互連接，使得其只能被一起拷貝、移動或刪除。
3.如前述權利要求中的一項所述的裝置，其特征在于描述自動化功能(HVAC;light-ctr)的功能單元(30、32 ;40、42)的對象(30 ;40)與功能單元(30、32 ;40、42)的開環和/或閉環控制程序(32 ；42)具有對應于第_■關系類型(所有關系)的關系(37 ;47)。
4.如前述權利要求中的一項所述的裝置，其特征在于描述建筑物部分(I；60)的對象(20 ；70)的概觀列表(21、71)具有語義信息單元(71. 3 ；71. 4)，其與描述建筑部分(62 ；61)的另一對象(80 ;90)具有關系(73 ;74)。
5.如前述權利要求中的一項所述的裝置，其特征在于語義信息單元的標識符的數據類型是字符串。
全文摘要
用于建筑物自動化系統的結構和行為。用于使建筑物自動化的裝置具有描述建筑部分的對象和描述自動化功能和具有至少一個開環和/或閉環控制程序的功能單元的至少一個對象，描述建筑物部分的對象具有概觀列表，其中，能夠存儲用于相關的建筑物部分的語義信息單元。用于相關建筑物部分的語義信息單元識別在建筑物部分中提供的自動化功能。描述自動化功能的對象具有概觀列表，其中能夠存儲用于相關的自動化功能的語義信息單元。語義信息單元包括與另一對象的關系。該關系被實現使得相應對象之間的雙向數據交換成為可能。該裝置具有能夠在不需要對開環和/或閉環控制程序的程序代碼修改情況下替換或分配現場設備的優點，因為數據交換經由描述對象執行。
文檔編號G05B19/418GK103034182SQ20121036799
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2011年10月3日
發明者G.布倫, A.費爾, H.邁爾 申請人:西門子公司