專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化裝置及轉(zhuǎn)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)放式BACnet轉(zhuǎn)化裝置及轉(zhuǎn)化方法，可應(yīng)用在以BACnet Ethernet通訊協(xié)議為主要通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，將其轉(zhuǎn)換為BACnet IP通訊協(xié)議，從而 為BACnet Ethernet通訊協(xié)議設(shè)備帶來(lái)更大的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)價(jià)值。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)80年代出現(xiàn)第一幢智能建筑以來(lái)，智能建筑就在世界各國(guó)得到了迅猛 發(fā)展。經(jīng)過(guò)20多年的實(shí)踐和探索，智能建筑的功能不斷補(bǔ)充和完善，實(shí)現(xiàn)技術(shù)不斷更新和 成熟。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，智能建筑系統(tǒng)仍將不斷采用最新技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成。樓 宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 BACnet (Building Automation and Control Networks)是針對(duì)樓宇自控 領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，制定這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了使不同生產(chǎn)商提供的控制設(shè)備能夠互操作，也使 業(yè)主不再依賴(lài)特定的私有技術(shù)。放眼世界，縱觀(guān)全球智能建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，在所有的智 能建筑集成技術(shù)中，BACnet標(biāo)準(zhǔn)以其先進(jìn)的技術(shù)、完善的體系結(jié)構(gòu)和開(kāi)放的理念迅速得到 了廣泛的推廣和應(yīng)用，并正式成為建筑智能化系統(tǒng)領(lǐng)域中的唯一 ISO標(biāo)準(zhǔn)(ISO 16484-5)。 從BACnet標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用趨勢(shì)來(lái)看，BACnet標(biāo)準(zhǔn)必將給智能建筑產(chǎn)業(yè)帶來(lái)深刻的革命。BACnet是基于四層折疊式結(jié)構(gòu)的，結(jié)構(gòu)中的四層對(duì)應(yīng)于圖1中的物理層、數(shù)據(jù)鏈 路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層也在BACnet標(biāo)準(zhǔn)中被定義。BACnet對(duì)應(yīng)于OSI的 數(shù)據(jù)鏈路層和物理層提供五種選擇，其中選擇1是由IS08802 Type 1定義的邏輯連接控制 協(xié)義，與IS08802媒體訪(fǎng)問(wèn)控制MAC和物理層協(xié)議組合一起。IS08802 Type 1只提供未知 的無(wú)連接服務(wù)，ISO 8802是熟知的Ethernet協(xié)議的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)版本。雖然IS08802 Ethernet協(xié)議的字節(jié)報(bào)文較短，通訊效率較高，但是在計(jì)算機(jī)軟件 上的實(shí)現(xiàn)需要單獨(dú)驅(qū)動(dòng)程序才能支持，這就為BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的應(yīng)用帶來(lái)了極 大的不便，即必須用BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配套的軟件，或者掌握較復(fù)雜的Ethernet 協(xié)議的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。而且即使掌握了驅(qū)動(dòng)技術(shù)，由于基于這種驅(qū)動(dòng)技術(shù)開(kāi)發(fā)出的軟件在運(yùn)行 時(shí)必須帶有這種驅(qū)動(dòng)文件，也為軟件的可復(fù)制性和可應(yīng)用性帶來(lái)很大的限制。隨著通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，IP通訊協(xié)議得到越來(lái)越多的應(yīng)用，結(jié)果在BACnet通訊協(xié)議 中特別為BACnet在IP協(xié)議上的實(shí)現(xiàn)增加了一個(gè)附錄說(shuō)明，使得BACnet IP通訊協(xié)議也成 為了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。由于BACnet IP通訊協(xié)議采用的是UDP方式通訊，一般的程序開(kāi)發(fā)軟件可利用 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)自帶的winsockAPI動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)就可以實(shí)現(xiàn)BACnet IP通訊，從而達(dá)到和 BACnet IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互相操作的目的?；贐ACnet IP通訊協(xié)議開(kāi)發(fā)出的軟件無(wú)需除 winsockAPI動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)以外的驅(qū)動(dòng)文件，可以方便的復(fù)制和傳播，可以極大地提高BACnet IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的價(jià)值。基于以上的技術(shù)分析，如果能夠把采用BACnet Ethernet的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)一個(gè) BACnet IP轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)化為BACnet IP的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它就可以和更多的采用BACnet IP協(xié)議 的軟件進(jìn)行通信，從而打破一定的封閉性，帶來(lái)更大的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的目的就是提供一種開(kāi)放式BACnet轉(zhuǎn)化裝置及轉(zhuǎn)化方法，當(dāng)接 收到BACnet IP報(bào)文時(shí)，該裝置將其轉(zhuǎn)換成BACnet Ethernet報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上再次發(fā)送；而當(dāng) 接收到BACnet Ethernet報(bào)文時(shí)，該裝置將其轉(zhuǎn)換成BACnet IP報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上再次發(fā)送。本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案為一種開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化裝置，包括控制單元，用于對(duì)收到的BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文進(jìn)行報(bào)文解析和重新封裝，改 裝成BACnet Ethernet通信協(xié)議的報(bào)文，并且對(duì)收到BACnet Ethernet通信協(xié)議的報(bào)文進(jìn) 行解析和重新封裝，改裝成BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文；網(wǎng)絡(luò)接口單元，用于控制單元與通訊網(wǎng)絡(luò)之間的通訊，該網(wǎng)絡(luò)接口單元與所述控 制單元連接；工作電源，用于向控制單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元供電；控制單元的軟件系統(tǒng)架構(gòu)上采用了嵌入式操作系統(tǒng)ucOSII，即將嵌入式操作系統(tǒng) ucOSII連同BACnet轉(zhuǎn)化程序一同編譯下載到控制單元，以實(shí)現(xiàn)可同時(shí)偵聽(tīng)和處理BACnet IP通訊協(xié)議幀和BACnet Ethernet通訊協(xié)議幀的功能。一種開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化方法，該方法首先將嵌入式操作系統(tǒng)ucOSII 連同BACnet轉(zhuǎn)化程序一同編譯下載到控制單元，以實(shí)現(xiàn)可同時(shí)偵聽(tīng)和處理BACnet IP通訊 協(xié)議幀和BACnet Ethernet通訊協(xié)議幀的功能；再將采用BACnet IP通信協(xié)議的軟件或設(shè) 備發(fā)送的報(bào)文，通過(guò)報(bào)文解析和重新封裝，改裝成BACnet Ethernet通信協(xié)議的報(bào)文重新發(fā) 送到網(wǎng)絡(luò)上，使其到達(dá)BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且在接收到BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備的回應(yīng)后，對(duì)其進(jìn)行解析和重新封裝，改裝成BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文重新發(fā)送到網(wǎng)絡(luò) 上，使其到達(dá)BACnet IP的軟件或設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)兩種BACnet通信協(xié)議之間的互相通信和 操作。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需和原有BACnet IP或BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有任何直 接的物理聯(lián)接，只需和其通過(guò)交換機(jī)聯(lián)在同一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)即可。


圖1是BACnet的四層折疊式結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的電路框圖；圖3是BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文結(jié)構(gòu)圖；圖4是BACnet Ethernet通信協(xié)議的報(bào)文結(jié)構(gòu)圖； 圖5是BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)化為BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文的解析和 封裝過(guò)程圖；圖6是BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)化為BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文的解析和 封裝過(guò)程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種開(kāi)放式BACnet轉(zhuǎn)化裝置及方法。
如圖2所示，本發(fā)明裝置包括控制單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元、工作電源，網(wǎng)絡(luò)接口單元 與控制單元連接，工作電源向控制單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元供電。控制單元可通過(guò)微處理電路Im3s6911+電路而實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)接口單元可為RJ45標(biāo) 準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口。工作電源是將輸入的交流電進(jìn)行整流濾波而向其它單元輸出。由于本發(fā)明要同時(shí)與兩種不同的BACnet通訊協(xié)議的軟件或設(shè)備進(jìn)行通訊，所以 需要多任務(wù)功能來(lái)達(dá)到同時(shí)通訊的目的。為實(shí)現(xiàn)多任務(wù)功能，本發(fā)明的軟件系統(tǒng)架構(gòu)上采 用了嵌入式操作系統(tǒng)ucOSII，即將嵌入式操作系統(tǒng)ucOSII連同BACnet轉(zhuǎn)化程序一同編譯 下載到控制單元，實(shí)現(xiàn)了可同時(shí)偵聽(tīng)和處理BACnet IP通訊協(xié)議幀和BACnet Ethernet通 訊協(xié)議幀的功能。圖3是BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文結(jié)構(gòu)圖。其中APDU為應(yīng)用層報(bào)文；NPDU為 網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文；BVLL為BACnet虛擬邏輯鏈路層；UDP為用戶(hù)數(shù)據(jù)包協(xié)議；IP為Internet Protocol (網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議)；物理層報(bào)文為具體硬件收發(fā)內(nèi)容。圖4是BACnet Ethernet通信協(xié)議的報(bào)文結(jié)構(gòu)圖。其中APDU為應(yīng)用層報(bào)文；NPDU 為網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文；NPCI為網(wǎng)絡(luò)層報(bào)文頭(控制信息)；LPDU為數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)文；LLC為邏輯鏈 路控制；X82X82X03為服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)信息；物理層報(bào)文為具體硬件收發(fā)字節(jié)內(nèi)容。本發(fā)明將采用BACnet IP通信協(xié)議的軟件或設(shè)備發(fā)送的報(bào)文，通過(guò)報(bào)文解析和 重新封裝，改裝成BACnet Ethernet通信協(xié)議的報(bào)文重新發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，使其到達(dá)BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且在接收到BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的回應(yīng)后，對(duì)其進(jìn)行解析和 重新封裝，改裝成BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文重新發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，使其到達(dá)BACnet IP的軟 件或設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)兩種BACnet通信協(xié)議之間的互相通信和操作。下面具體說(shuō)明如何解析和重新封裝。BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)化為BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文的解析和封裝過(guò) 程見(jiàn)圖5。解析步驟第一步解析出BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文中的IP頭部中的設(shè)備IP地址并存儲(chǔ)，作 為將來(lái)發(fā)送設(shè)備的IP地址；第二步解析出UDP頭部中的port端口號(hào)并存儲(chǔ)，作為將來(lái)發(fā)送設(shè)備的port端口 號(hào)；第三步解析出BVLL頭部中的廣播/單播信息和實(shí)際內(nèi)容報(bào)文長(zhǎng)度及內(nèi)容信息。封裝步驟第一步在實(shí)際內(nèi)容信息報(bào)文前端封裝服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)信息“X82X82X03”字節(jié)內(nèi)容；第二步根據(jù)實(shí)際內(nèi)容報(bào)文長(zhǎng)度重新計(jì)算LLC長(zhǎng)度值并在“X82X82X03”前端封裝， 形成LPDU報(bào)文；第三步根據(jù)BVLL頭部中廣播/單播信息，封裝具體的設(shè)備硬件MAC地址，形成最 終實(shí)際物理硬件收發(fā)報(bào)文內(nèi)容。BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)化為BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文的解析和封裝過(guò) 程見(jiàn)圖6。解析步驟第一步解析出BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文中MAC地址中的廣播/單播信息；
第二步解析出LLC長(zhǎng)度中的長(zhǎng)度值；第三步移除服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)信息“X82X82X03”字節(jié)內(nèi)容。封裝步驟第一步根據(jù)解析出的廣播/單播信息確定BVLL頭部中的所需廣播/單播字節(jié)內(nèi) 容；第二步根據(jù)LLC長(zhǎng)度中長(zhǎng)度值重新計(jì)算BVLL中所需長(zhǎng)度值并在實(shí)際內(nèi)容報(bào)文前 端封裝BVLL頭部，形成BVLL報(bào)文；第三步根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的port端口號(hào)，在BVLL前端封裝UDP頭部，形成UDP報(bào)文；第四步根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的IP地址，在UDP頭部前端封裝IP頭部，形成IP報(bào)文；第五步在IP頭部前端封裝IP對(duì)應(yīng)的設(shè)備MAC地址，形成最終實(shí)際物理硬件收發(fā) 報(bào)文內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化裝置，其特征在于包括控制單元，用于對(duì)收到的BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文進(jìn)行報(bào)文解析和重新封裝，改裝成 BACnet Khernet通信協(xié)議的報(bào)文，并且對(duì)收到BACnet Khernet通信協(xié)議的報(bào)文進(jìn)行解析 和重新封裝，改裝成BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文；網(wǎng)絡(luò)接口單元，用于控制單元與通訊網(wǎng)絡(luò)之間的通訊，該網(wǎng)絡(luò)接口單元與所述控制單 元連接；工作電源，用于向控制單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元供電；控制單元的軟件系統(tǒng)架構(gòu)上采用了嵌入式操作系統(tǒng)ucOSII，即將嵌入式操作系統(tǒng) ucOSII連同BACnet轉(zhuǎn)化程序一同編譯下載到控制單元，以實(shí)現(xiàn)可同時(shí)偵聽(tīng)和處理BACnet IP通訊協(xié)議幀和BACnet Ethernet通訊協(xié)議幀的功能。
2.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化裝置，其特征在于 所述控制單元為微處理電路Im3s6911+電路。
3.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化裝置，其特征在于 所述網(wǎng)絡(luò)接口單元為RJ45標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口。
4.一種開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化方法，其特征在于包括步驟1)將嵌入式操作系統(tǒng)ucOSII連同BACnet轉(zhuǎn)化程序一同編譯下載到控制單元，以實(shí)現(xiàn) 可同時(shí)偵聽(tīng)和處理BACnet IP通訊協(xié)議幀和BACnet Ethernet通訊協(xié)議幀的功能；2)將采用BACnetIP通信協(xié)議的軟件或設(shè)備發(fā)送的報(bào)文，通過(guò)報(bào)文解析和重新封裝， 改裝成BACnet Ethernet通信協(xié)議的報(bào)文重新發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，使其到達(dá)BACnet Ethernet 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且在接收到BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的回應(yīng)后，對(duì)其進(jìn)行解析和重新封裝， 改裝成BACnet IP通信協(xié)議的報(bào)文重新發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，使其到達(dá)BACnet IP的軟件或設(shè)備， 從而實(shí)現(xiàn)兩種BACnet通信協(xié)議之間的互相通信和操作。
5.如權(quán)利要求4所述的開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化方法，其特征在于所述將BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)化為BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文的解析過(guò)程為解析出BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文中的IP頭部中的設(shè)備IP地址并存儲(chǔ)，作為將來(lái)發(fā)送 設(shè)備的IP地址；解析出UDP頭部中的port端口號(hào)并存儲(chǔ)，作為將來(lái)發(fā)送設(shè)備的port端口號(hào)； 解析出BVLL頭部中的廣播/單播信息和實(shí)際內(nèi)容報(bào)文長(zhǎng)度及內(nèi)容信息， 封裝步驟為在實(shí)際內(nèi)容信息報(bào)文前端封裝服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)信息“X82X82X03 ”字節(jié)內(nèi)容；根據(jù)實(shí)際內(nèi)容報(bào)文長(zhǎng)度重新計(jì)算LLC長(zhǎng)度值并在“X82X82X03”前端封裝，形成LPDU報(bào)文；根據(jù)BVLL頭部中廣播/單播信息，封裝具體的設(shè)備硬件MAC地址，形成最終實(shí)際物理 硬件收發(fā)報(bào)文內(nèi)容。
6.如權(quán)利要求4所述的開(kāi)放式樓宇自控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)化方法，其特征在于所述將BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文轉(zhuǎn)化為BACnet IP通信協(xié)議報(bào)文的解析的過(guò)程為解析出BACnet Ethernet通信協(xié)議報(bào)文中MAC地址中的廣播/單播信息；度值；移除服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)信息“X82X82X03”字節(jié)內(nèi)容，封裝步驟為根據(jù)解析出的廣播/單播信息確定BVLL頭部中的所需廣播/單播字節(jié)內(nèi)容； 根據(jù)LLC長(zhǎng)度中長(zhǎng)度值重新計(jì)算BVLL中所需長(zhǎng)度值并在實(shí)際內(nèi)容報(bào)文前端封裝BVLL 頭部，形成BVLL報(bào)文；根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的port端口號(hào)，在BVLL前端封裝UDP頭部，形成UDP報(bào)文； 根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的IP地址，在UDP頭部前端封裝IP頭部，形成IP報(bào)文； 在IP頭部前端封裝IP對(duì)應(yīng)的設(shè)備MAC地址，形成最終實(shí)際物理硬件收發(fā)報(bào)文內(nèi)容。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于BACnet IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和BACnet Ethernet網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相互轉(zhuǎn)化的裝置及轉(zhuǎn)化方法，包括以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口單元、控制單元、工作電源。工作電源與網(wǎng)絡(luò)接口單元、控制單元分別連接，并向其提供工作電源；控制單元對(duì)BACnet IP報(bào)文和BACnet Ethernet報(bào)文進(jìn)行解析并重新封裝；網(wǎng)絡(luò)接口單元連接于控制單元，接收控制單元發(fā)送的報(bào)文數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上。本發(fā)明使用方便、能耗低，可應(yīng)用在以BACnet Ethernet通訊協(xié)議為主要通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，將其轉(zhuǎn)換為BACnet IP通訊協(xié)議，從而為BACnet Ethernet通訊協(xié)議設(shè)備帶來(lái)更大的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)價(jià)值。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102075529SQ20101062112
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者施方, 李春旺, 田沛哲 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院