自动化建设
活跃的全能控制系统智能楼宇建模
建筑设施已成为致力于服务的现代化生产厂房的重要基础设施。在此背景下，智能楼宇控制系统已经进化，而其可靠性有明显改善。然而，故障的发生是不可避免。因此，一个实用的替代方法被发现是非常有用的，以减少故障的后果。然而，只有少数出版物解决这一考虑智能建筑的建模过程发生故障以及如何管理它们的后果。一个程序建议对于智能建筑控制系统， 考虑其功能规格在建模正常操作，并在故障情况下的。建议的程序采用分立的概念事件系统和完全子，并探讨了Petri网及其扩展，以代表的结构和控制系统在正常和非正常情况下智能建筑的运行。
1.引言
这经常被定性为“智能化”有建筑物 成为现代生产厂的重要基础设施 设计以执行服务。合理利用能源，最小化 的运营成本，并为用户提供更高的安全性和舒适性是必不可少的 智能建筑（IBS）的特性。经纪商（IB）活动指定 按照与增加相关的范例 生产力，改善工作条件和有效利用 资源旨在使活动更容易。另外，概念 集成系统为基础，以有效利用现有的 资源。
生产活动的表现涉及大量的 相互交互的子系统，其中人类中的作用，如 用户，运营商和监管，必须加以考虑。这些方面定义一个复杂的行为，证实了需要一种控制建筑 即进行一系列的活动集成不同的功能，例如作为治疗的缺点，和资源共享。自的发生 故障和操作失误是不可避免的构思系统，构建和人类操作，完全无误的系统应 从实际的角度来看是不可行的。基于使用的设备 可编程控制器和微控制器触发和 协助楼宇控制系统的实现分布式的演变和分层体系结构。这种方法提高了一些这些系统中，与可能的方面聚集其他功能。
有异构子系统在一个典型的IB环境 例如HVAC（暖气，通风和空调），数字监控 和访问控制，除了消防管理。互操作性 这些组件中的一个是IB的环境中，图的目标。在这种情况下，其外逻辑的观点来看，一个代理可以理解 作为软件，其能够自主控制动作和合作与其他实体，以实现其目标。一个多剂基础软件平台（即两个或两个以上组成的平台剂）可以进行分布式智能监控功能与沟通，合作和同步功能， 除其他外，它可以覆盖IB的行为规范组件，也要求功能由系统来满足。然后，控制有机制灵活，下一个生产环境作出反应，突然发生的事件全球系统的愿景，也就是说，它必须表现为一个分层或递阶 （分布式）架构。
因此，基于完全子概念的控制体系结构本文中所呈现考虑机制，以解决与这种行为和其他方面，如模块化， 自主性和可扩展性的IB。
在IB具有分布式结构的活动和相关流程 不应该由于元件故障中断，即，控制系统 必须有容错机制提供了一般包括：故障检测，鉴定的原因和其隔离，并 系统重新配置。这种重新配置可以通过重新分配来实现 资源并选择替代方式的流程。其中的故障阻碍某些任务的执行的情况下， 其目的是减少功能，同时保持唯一的关键操作（变性）。该系统允许恢复正常运行（再生）时，受影响的部分被回收。
多智能体系统和全能系统的整合目前提出了以此为基础的智能 生产系统的自动化。随着故障 公差控制系统和重新配置机制，这些范式 是根本的改善效率，灵活性和健壮性控制系统。然而，大多数楼宇控制系统没有配备这样的机制。此外，也有配备在IBS实现这些功能的程序。
因此，本研究提出了一个程序来模拟IB控制系统，考虑到其功能规格在正常情况下和在 发生故障时。所谓主动整子控制系统的方法 智能建筑（AHCS-IB）认为要求 容错控制系统，特别注意的 和IB作为一类离散事件系统。它还采用了 完全子概念和Petri网（PN）和应用的 扩展描述控制系统的行为。每个完全子执行不同的功能，而每一个有贡献的行为与其他定义整个系统的行为。该机制在AHCS-IB采用了两种操作之间切换模式：“静止状态”，通过该控制系统是 分层协调，和“瞬态模式”，通过它因此能够保证更大的系统灵活性和更复杂的行为。
本文的结构如下。总结的概念 和发展经纪商（IB），PN和它的扩展，完全子区域和剂，以及这些概念在控制系统中的应用 肠易激综合征和生产系统。第3节所提出的架构 对于AHCS-IB及其在两种操作模式的行为。该建议程序的AHCS-IB建模举办一系列阶段 必须根据第4节遵循。各的解释 程序阶段提出的重新配置模式和机制故障诊断和决策。这些模型的情况下获得对于一个商业建筑的研究。
2．基础
2.1．智能楼宇（IBS）
IB[1]由几个子系统，如垂直运输子系统;安全子系统;消防子系统;采光子系统;通信子系统;与暖通空调子系统。根据[16]中，这些子系统的技术解决方案 不同的需求在不同的域（表1）强加给IB。
根据[6]，有许多遗留子系统在干接触形式，它不存储的数据证明砥涉及到互操作要求一个提供辅助功能。因此，基于功能的规则规范，中间件对于IB智能地提供易于访问所有的数据类型。表2示出了的数据类型的一些子系统。
表1 在楼宇自动化系统的典型服务[16]。
域的典型建筑服务 气候控制空调，湿度和空气质量 视觉舒适度人工照明，自然采光（电动窗帘/百叶窗），和恒光控制
安全防火报警器，煤气报警器，漏水检测，
紧急语音报警系统，应急照明和闭路电视（CCTV） 安全防盗报警，门禁控制，闭路电视，音频监控 交通运输电梯，
自动扶梯和传送带 单向音频公共广播/音频传输和扩声系统 能源管理避免高峰 供应和处置电能分配，
废物管理，fresh-water/domestic热水，废水 传播与信息
交换 IT（信息技术）网络，专用交换分机，对讲，对讲，共享WAN接入和无线接入 （无线局域网络）
其他特殊域的时钟系统，弹性工作时间系统，演示设备（如电视墙），医用气体和气动结构支撑系统
表2 异构子系统的数据类型[6]。
子系统的数据类型 音频子系统的传感器数据， 干接点状态和音频 渠道 数字监控子系统，
视频通道的控制数据，平移/倾斜/缩放 （PTZ）控制数据 HVAC和能源管理
子系统 温度， 干接点状态
消防管理子系统传感器数据
考虑到IB子系统的这些特点，IB可以 列为专为流程的执行生产系统 为了满足功能规格表征 该设施作为“智能”。为设计的主要要求 的IB控制系统示于图2，建设控制 系统应该：（a）满足主动容错的要求 控制系统提高鲁棒性和灵活性的系统;
（二）确保符合规格要求在任何情况下， 特别是那些涉及安全;及（c）采用的技术 这便于控制任务的机构，从而确保融合各种子系统和它们的组件之间。
相比于其它技术来建模和分析 生产系统的离散事件系统（DES），如马氏链，排队论，代数模型，极大代数，逻辑时间，形式语言理论和自动机理论，Petri网（PN）可 推导等效模型;然而，所提到的技术，有一组行为和结构特性，可以更有效地分析和控制规范，本地和全球系统的状态。PN和它的扩展已经成功 在楼宇控制系统进行建模和分析使用 该系统结构及其动态行为，考虑规范和控制策略。
为了建立模型的动态行为，基于所述的PN类 地方/变迁网已经通过;它被称为扩展PN （E-PN），和定时转换，禁止弧，使弧[21]已经被添加到它。
这些模型的建设需要一个适用的方法 通道/代理PN的推导所谓的PFS（生产流程架构）。预可行性研究是发展系统化和促进技术 生产系统的建模。系统的建模开始 在高抽象级别。连续改进应用和 该模型变得更详细的在每个级别。其目的是清楚地表示参与执行各部分的功能 的活动和业务在生产过程的流程。 使用e-PNS产生的系统动力学模型。因此，该程序结合自上而下和自下而上的方法相关与加油站的逐步求精。
从PN的属性和行为模式，这些都是结论关于系统结构及其功能：1.活跃度，这是关系到完全没有死锁;2.可达性，研究动态状态演变; 3.可逆性，从恢复 破坏事件;4.保护和有界性，以验证某些限额和限制。
关于故障的离散事件系统，有些造型 研究接近他们的检测和诊断。例如，表明它有可能开发模式中的PN 通过模式的特征，并根据检测到的故障 传感器信号处理。萨姆帕斯等。[29]提出了一个程序 基于故障诊断模型的DES建模，而张 和江[3]提出了现有方法的文献综述 要主动容错控制系统被认为并根据不同的标准，如设计方法归类和应用程序。
2.2．Petri网（PNS）
自1962年推出由Carl A.Petri网中，PN一直作为一个强大的工具进行建模，分析和设计 DES[15]。这个工具允许的图形和数学描述 该系统。在PN规定：动态表示的可能性 该系统及其结构在许多抽象层次;其可能代表了过程同步，冲突，实现资源共享以及在正常和异常情况 生产系统及数学支持的控制系统上的动态特性进行正式的测试有用该系统。因此，PN是在其应用中特别有用 容错控制系统是必不可少的。
用于描述整个系统的目的，有些作者定义同质PN模型，其中包括一个单一的形式主义。其他作者，反过来，使用一个不同的形式主义为系统的每个部分。前者是形式上更优雅，但带来了困难 在实际情况下，由于它被强制通过一个单一的视点到所有 件系统。后者是从非均质性衍生 真正的系统和各部分的设计师的观点。如这项研究认为，真正的系统，包括其异常情况，第二种方法被采用。但是，为了防止需要许多专家，只有两个基于PN形式主义是考虑。
2.3．霍隆，代理和全能控制系统
凯斯特勒提出的霍隆，一个定义自组织，这表现为层次在超协调它们的零部件，在从属依赖部分 的wholes/子整体而在较高的水平，并且在协调/同步 与当地的环境。针对提出的新一代 生产系统和控制，HMS的（全能制造系统 联盟曾在凯斯特勒的概念的应用一个更具体的和准确的术语，并示出一个最佳的 适应几个传统的生产活动。根据 该HMS-联盟，一个HMS有能够执行的设备 生产性的操作，和一个关联的智能组件。
代理是能够自主控制动作的软件实体 在有关联的特定环境和合作关系与其他实体的协议，以实现其设计目标。一个代理应该能够不用人的直接干预行动 或其他代理人，并已超过其自身的行为和内部控制状态。代理方法似乎很适合控制 监督智能系统的每个机电设备。一个多基于代理的软件平台（即平台的组成 两种或两种以上药物）可以执行分布式智能监控 与沟通，合作和控制功能同步功能，等等，从而可覆盖行为在IB元器件的规格，也官能 说明书中对由系统遵守。
完全子是一个特殊的代理情况：在一个自治和灵活的实体 它能够作用于它的环境[。在较低级别的控制，它可以用于根据被看作是可执行代码结构到项目中。在全能系统中使用的大多数技术，即系统基于完全子的概念，目前在多智能体系统。
事实上，全能系统被视为一个有用的框架设计具有分布式结构的智能控制系统， 而多智能体系统被认为是一个软件开发技术，它可用于实现全能系统。“代理技术”和全能系统范式的整合与机电一体化是作为基础的智能自动化 生产系统，换句话说，符合要求为IB的系统，如在图中所示。
生产设备级的基于代理的代表性系统可以智能控制组件的概念。在实际上，一个生产系统的每个资源被映射到一个代理，也就是说，生产/物理剂，其中包含所有的机电一体化 必要的资源的控制，监督和运行参数。 此外，基于代理的控制软件，这是一部分 资源，被赋予了通信和信息处理 能力，把它变成一个自我重新配置，智能元件，即，一个完全子。其结果是一个智能配电 具有全能系统的最低层相关自动化系统。 这种基于多代理的控制系统被称为整子控制系统（HCS）。
多节剂系统是一个适合的方法，实现智能化控制，由于其具有的全能应用，如特性： 模块化，能力适应变化，以及结构不良和复杂的问题[36]。一个HCS是一种基于代理的 基于多功能智能自动化系统 对硬件和软件功能的灵活的集成。这类系统的主要特点是传统的自动化。
2.4．全能的系统和多智能体系统的研究
调查到的期刊论文电子数据库已经表明，不会有太多的研究，应用的穴或代理人的概念 楼宇控制系统。在另一方面，目前已经有很多 在制造系统中的区域因此，调查建议 同时涉及IBS和制造系统，因为它们可以被看作 作为生产的一个过程的方法被采用。自动化制造系统是早期的历史根源的区域;反过来，楼宇自动化是一个相对年轻的领域。因此，这两个地区可能来自应用程序的角度来看，因为他们的许多的基本属性是相互平等。
文献提出了该系统的建立是为了证明一组 即“生产技能”代理，使得它可以实现更好的性能和功能，相对于传统的系统。在该系统的一些制剂，如零件，资源和业务 （或单一流程- UPS）都没有被赋予任何集中 控制。该部分从一个向上移动到另一个缓冲区。 每个向上有一个输入到一个或多个组件的一个或多个缓冲器，并产生一个或多个部分（它们放置在一个缓冲区） 为输出，使用与每个向上关联的资源。每代理执行基于动态定时本地任务调度 窗口，而不是时间固定时刻。
该研究由[39〜41]提出了几个系统组成 用于生产经营的工作站，以及一个传输子系统， 它们中的每一个由一个完全子表示。除了这些穴，其他三个穴（仅软件）用于任务调度，规划 和控制。
该体系结构由八个穴：产品，部件，机器型号，机器，电池协调员，细胞，工厂协调员 和工厂。一个工厂是由多个细胞组成，每一个有 多台机器。该产品必须通过移动设备和 还可以通过不同的细胞。该产品霍隆代表描述了生产订单，包括代表部分的穴 生产过程中的阶段。细胞协调员是一个细胞，机器类型和机器部分组成。
3．主动整子控制系统的智能 大厦（AHCS-IB）
建议AHCS-IB结构（图3），其主要机制 这里呈现。在这种控制架构，要么是物理设备（冷水机，洒水车，可编程控制器，等）或一个逻辑组件（服务，命令，等等）。每个完全执行不同的功能和它的个体行为贡献， 连同其他的完全子，代表系统行为作为一个整体。 所提出的架构分为以下几个层次：规划，协调，监督和本地控制：
•规划层面穴（SSH- 子系统穴）包含必要的知识对IBS的一般操作及选择 能够达成计划目标的总体战略; •在协调水平霍隆（MH- 经理）包含 知识管理每个生产战略的执行 而导致的服务; •监管水平霍隆（上海- 主管）包含知识来协调较低的等级的完全子，注册各组分的能力和提供服务结合控制系统的其他实体。它的主要功能是准备和实施的全穴优化方案在其协调下，考虑到系统的运行无故障; •本地控制水平霍隆（OH- 经营）代表具有特定控制装置的建筑物理资源 其运作，并确定这些资源的行为 根据其目标和能力。
•在发现症状，通过监督，以确定故障的存在过程; •故障的隔离，这是基于一个模型，用于分析特征（类型，统计数据等），使之识别故障。
如果没有结论可以从检测到的症状，要绘制的系统应该被编程，以确定故障的类似的类型案件或要求外部干涉。
重新配置的动作决定在“规划阶段”。它是根据预先定义的优先级（如性能降低 更短的恢复时间等）和历史数据，从它可以测量每个的统计意义 故障的频率，恢复时间和业务方面的类型成本。
