BACnet 和 Modbus 能否幫助面向未來(lái)的建筑？

通信協(xié)議經(jīng)常出現(xiàn)在關(guān)于面向未來(lái)的建筑物或“開放”建筑物的交流中。雖然協(xié)議使用的語(yǔ)言很重要，但協(xié)議的傳輸也很關(guān)鍵。一個(gè)協(xié)議可能會(huì)在未來(lái)十年左右使用，但如果支持該協(xié)議的通信媒體安裝有問(wèn)題或不再使用 - 無(wú)論是通過(guò)無(wú)線還是物理線路，那么沒有任何東西可以幫助建筑物未來(lái)的主人。本文討論了協(xié)議和協(xié)議傳輸?shù)闹匾浴?/p>

BACnet 和 Modbus 是當(dāng)今樓宇管理系統(tǒng) (BMS) 在能源監(jiān)控和溫度、照明和占用控制等應(yīng)用中經(jīng)常使用的兩種開放式通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。多家制造商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)開發(fā)并實(shí)施了這些通信協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)了“開放標(biāo)準(zhǔn)”。BACnet 于 1987 年開發(fā)，并于 1995 年成為 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)。Trusty Modbus 自 1979 年以來(lái)一直存在。

BACnet（樓宇自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)）由 ASHRAE 創(chuàng)建和推動(dòng)，是業(yè)內(nèi)使用最廣泛的通信協(xié)議。BACnet 實(shí)現(xiàn)的兩種主要類型是 BACnet MS/TP 和 BACnet/IP。

BACnet MS/TP（主從/令牌傳遞）是一種較舊的實(shí)施方式，其中系統(tǒng)集成商將雙絞線（RS-485 標(biāo)準(zhǔn)）作為單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)穿過(guò)建筑物。BACnet MS/TP 以低波特率進(jìn)行通信，無(wú)法處理物理網(wǎng)絡(luò)配置的默認(rèn)設(shè)置或更改。它必須與特定的終端電阻器和偏置電阻器一起安裝。盡管與其他通信協(xié)議和實(shí)現(xiàn)相比速度較慢，并且容錯(cuò)能力有限，但 BACnet MS/TP 可能是當(dāng)今最常見的應(yīng)用。

BACnet/IP 是一種基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 的新興實(shí)現(xiàn)，這意味著它可以通過(guò)以太網(wǎng)電纜或 IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。系統(tǒng)集成商無(wú)需運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的 MS/TP RS-485 雙絞線，而是可以像插入計(jì)算機(jī)一樣插入 BACnet/IP 控制器或設(shè)備。這些設(shè)備有一個(gè)接受以太網(wǎng)電纜的網(wǎng)絡(luò)插孔。然后系統(tǒng)集成商或 IT/OT 專業(yè)人員建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)并且它可以工作。

一般來(lái)說(shuō)，樓宇自動(dòng)化工程師或系統(tǒng)集成商更喜歡 BACnet，無(wú)論是 MS/TP 還是 /IP。集成商可以進(jìn)入建筑物，插入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行 BACnet 掃描，查看設(shè)備，查看這些設(shè)備中有哪些數(shù)據(jù)點(diǎn)（例如環(huán)境溫度或占用率），然后將這些點(diǎn)添加到 BMS 或樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（ BAS) 數(shù)據(jù)庫(kù)。

當(dāng)然，集成商必須處理網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分，例如防火墻規(guī)則、子網(wǎng)劃分和 BBMD（BACnet/IP 廣播管理設(shè)備）。但是，由于 IP 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的性質(zhì)，與串行總線或雙絞線安裝相比，BACnet/IP 安裝更容錯(cuò)。

Modbus廣泛用于工業(yè)環(huán)境，例如電氣開關(guān)設(shè)備。工廠將 Modbus 用于可編程邏輯控制器 (PLC)，數(shù)據(jù)中心將其用于配電單元 (PDU)。Modbus 在歐洲和亞太地區(qū)也很流行。

與 BACnet 一樣，Modbus 提供不同的實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)程終端單元 (RTU) 使用雙絞線串行總線，而傳輸控制協(xié)議 (TCP) 使用以太網(wǎng)兼容性實(shí)現(xiàn)。

與 BACnet 不同，Modbus 不提供網(wǎng)絡(luò)可發(fā)現(xiàn)性。集成商需要一個(gè) Modbus 寄存器（本質(zhì)上是建筑物中通信點(diǎn)的藍(lán)圖或路線圖）以及數(shù)據(jù)點(diǎn)地址編號(hào)。集成商手動(dòng)輸入這些地址編號(hào)，然后將每個(gè)地址編號(hào)配置為讀取正確的值。雖然它的設(shè)置需要比 BACnet 更多的前期工作，但 Modbus 一旦啟動(dòng)并運(yùn)行，就可以很好地工作。

BACnet 和 Modbus 是長(zhǎng)期存在的協(xié)議。然而，對(duì)于 BAS，更具體地說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng) (IoT)，最新的協(xié)議之一是消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸 (MQTT)。這種輕量級(jí)、開放的消息傳遞協(xié)議具有最低的帶寬要求，提供了一種有效的通信方式。隨著傳感器等邊緣設(shè)備變得更加智能，MQTT 可能會(huì)繼續(xù)獲得市場(chǎng)份額，作為首選的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。

對(duì)于其實(shí)施或交付，BACnet 和 Modbus 各自使用一種媒體傳輸。除了物理布線（雙絞線或 CAT）之外，無(wú)線傳輸也很重要，無(wú)線協(xié)議也很重要。這些協(xié)議支持不同類型的傳輸，例如網(wǎng)狀系統(tǒng)，如Zigbee或Z-Wave；或真正的 Wi-Fi 實(shí)施，使用我們的智能手機(jī)和平板電腦使用的 802.11 標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)線就像有線：如果工程師或集成商不了解正確的安裝方法，實(shí)施就會(huì)失敗。

從實(shí)施的角度來(lái)看 - 并且取決于建筑物的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施 - 將 Wi-Fi 用于 BAS 可能會(huì)為業(yè)主節(jié)省資金，因?yàn)樗恍枰~外的布線。但是，如果安裝人員或集成商錯(cuò)誤地勘察站點(diǎn)，則可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。例如，將控制器安裝在天花板上方、機(jī)械室或金屬箱內(nèi)會(huì)阻礙 Wi-Fi 連接和通信所需的無(wú)線電頻率。另一個(gè)錯(cuò)誤是在一個(gè)實(shí)施中連接了太多的 Wi-Fi 設(shè)備，從而使通道過(guò)飽和。

隨著樓宇自動(dòng)化和 IT 不斷融合，知識(shí)和培訓(xùn)是降低安全黑客風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。

幸運(yùn)的是，IT 和 IP 正在融合。樓宇自動(dòng)化行業(yè)開始與 IT/IP 人員合作，IP 網(wǎng)絡(luò)的增加以及連接到 IT/IP 網(wǎng)絡(luò)的控制器和系統(tǒng)的數(shù)量就證明了這一點(diǎn)。更多的交叉教育也在發(fā)生：日常控制或自動(dòng)化人員正在更多地了解網(wǎng)絡(luò)以及實(shí)施適當(dāng) IT 網(wǎng)絡(luò)的不同方面。

因此，經(jīng)驗(yàn)豐富的系統(tǒng)集成商可以減輕擁有基于 IP 的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)集成商正在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程，以了解如何安裝獨(dú)立于 IT 網(wǎng)絡(luò)的 OT 網(wǎng)絡(luò)有助于限制網(wǎng)絡(luò)漏洞的影響。

隨著樓宇自動(dòng)化和 IT 不斷融合，知識(shí)和培訓(xùn)是降低安全黑客風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。

即使在創(chuàng)建開放式通信協(xié)議之后，領(lǐng)先的控制設(shè)備制造商仍保持著不同于 Modbus 或 BACnet 的專有通信協(xié)議。這些專有協(xié)議基本上會(huì)將建筑物所有者鎖定在該系統(tǒng)中，要求所有者隨著時(shí)間的推移繼續(xù)安裝、維修和升級(jí)相同品牌的設(shè)備。如果一個(gè)團(tuán)隊(duì)在辦公室安裝了品牌 X，則該團(tuán)隊(duì)不能同時(shí)安裝品牌 Y，因?yàn)檫@兩個(gè)品牌不兼容，無(wú)法相互溝通。

作為一種解決方法，第三方公司開發(fā)了通信網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換器，以允許來(lái)自不同品牌、制造商和協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行通信。然而，這些解決方案增加了復(fù)雜性，此外還增加了硬件，集成商必須對(duì)其進(jìn)行編程才能轉(zhuǎn)換協(xié)議。

發(fā)現(xiàn)這種低效率和高成本，ASHRAE 于 1987 年介入創(chuàng)建 BACnet。大約十年后，該行業(yè)開始看到其廣泛采用，主要 BMS 制造商提供與 BACnet 通信的控制器?，F(xiàn)在，帶有 BACnet 通訊卡的 X 品牌設(shè)備可以與帶有 BACnet 通訊卡的 Y 品牌設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。

為了保持市場(chǎng)份額并重新獲得與建筑業(yè)主簽訂的獨(dú)家合同中損失的部分收入，BAS/BMS 制造商創(chuàng)建了軟件許可計(jì)劃，以限制可以集成到 BAS 或 BMS 中的設(shè)備或數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量。理想情況下，建筑和咨詢工程師以及系統(tǒng)集成商將為他們的客戶和項(xiàng)目尋求最佳解決方案，而且價(jià)格合理。開放的通信協(xié)議極大地平衡了競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。

“面向未來(lái)”這個(gè)詞用詞不當(dāng)。技術(shù)將發(fā)生變化，新的設(shè)備模型將繼續(xù)推出。與維護(hù)和維修現(xiàn)有設(shè)備相比，購(gòu)買新設(shè)備（例如智能手機(jī)或智能電視）可能更容易且成本更低。

建筑設(shè)備的情況類似，盡管業(yè)主和工程師通常希望延長(zhǎng)設(shè)備和系統(tǒng)的完全拆除和更換之間的持續(xù)時(shí)間。因此，系統(tǒng)更新對(duì)于保持建筑物安全至關(guān)重要。

通過(guò)加強(qiáng)和促進(jìn)開放式通信協(xié)議，建筑業(yè)主、工程師和系統(tǒng)集成商將增加他們利用智能技術(shù)獲得成功的機(jī)會(huì)。將其與共享有關(guān)哪些有效和哪些無(wú)效的用例相結(jié)合，最終結(jié)果是一個(gè)更高效的構(gòu)建環(huán)境，所有利益相關(guān)者都可以在其中受益。

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