大型商業、酒店、辦公、醫院及商業綜合體建筑內通常設置有大量通風、空調、冷熱源、水泵、電氣照明、電梯等設備。要實現對這些設備的方便有效控制，通常會設置樓宇自動控制系統, 又稱BAS（Building Automation System）或BA系統。
通常，BAS系統架構在某個通信網絡上，該通信網絡架構分層級設置。
一：BAS系統構架
通常，該網絡構架在水平方向各個過程控制級間能相互協調，同時還能向垂直方向傳遞數據，收發指令，水平級與級之間也能數據交換。
這種控制系統一般會把控制功能盡可能分散（單個DDC/PLC控制器控制的設備數量不宜過多），管理功能盡可能集中。分散控制的最主要目的是把風險分散，使控制系統的可靠性得以提高，不會因局部控制器的故障大面積影響建筑機電設備正常運行。
1 管理層級
管理層就是監控計算機，習慣稱上位機。
監控計算機包括服務器與工作站，服務器與工作站軟件通常安裝在多臺PC機上，建立多臺客戶機(操作站)并行工作的局域網系統。當系統規模較小時，也可以安裝在一臺計算機上。
監控計算機一般采用與系統處理性能相適應的工控機或辦公電腦。
中央監控主機通過與DDC現場控制器通信，完成對所有空調設備的監測、控制與管理。自動記錄、存儲和查詢歷史運行數據，對設備故障和異常參數及時報警和自動記錄等。
2 控制層級
現場控制層主要是現場DDC控制器或PLC控制器，采用以太組網及TCP/IP通信協議。
在民用建筑中，一般選用DDC控制器，它跟現場的傳感器、執行機構和變送器直接對接，完成對現場各設備的實時監控，通過通信網絡與上層計算機完成信息交換。
DDC現場控制器習慣上被稱為下位機。除了能接收上位機傳送來的命令，還能傳遞給上位機本地的數據與狀態，當無上位機干預時，DDC現場控制器可對設備進行單獨控制，運用設定的參數作各種算法運算，實現輸出控制。
DDC控制器按設備的系統進行設置，即同系統的測量控制點接入同一臺現場DDC控制器中，以增加系統的可靠性，便于系統調試。現場DDC控制器的輸入輸出點應留有適當余量，以備系統調整和今后擴展，一般預留量應大于10%（有些商管公司要求不小于30%）。
控制網絡層可包括并行工作的多條通信總線，每條通信總線可通過網絡通信接口與管理網絡層(中央管理工作站)連接，也可通過管理網絡層服務器的RS485通信接口或內置通信網卡直接與服務器連接。
3 現場層級
現場網絡層由通信總線連接微控制器、智能現場輸入輸出模塊和智能現場儀表(智能傳感器、智能執行器、智能變頻器等)、普通現場儀表組成，通信總線可以是以太網（局域網通信協議）或現場總線。
（通常，普通現場儀表，包括傳感器、電量變送器、照度變送器、執行器、水閥、風閥、變頻器不能直接連接在通信總線上。）
1）微控制器
微控制器是嵌入計算機硬件和軟件的對建筑末端設備使用的專用控制器，是嵌入式系統。
不同種類控制設備使用不同種類的微控制器，不同種類的微控制器可以連接在同一條通信總線上。
微控制器獨立于DDC控制器和中央管理工作站完成全部控制應用操作，通常具有由某些國際行業規范決定的標準控制功能（比如空調末端常用功能的標準化控制，無需針對某個項目再編程），以符合控制應用標準化和數據通信標準化需要，使產品具有可互操作性，建立開放式系統。
暖通空調系統中的微控制器是暖通空調系統的 “大腦”，能夠接收各種傳感器的信號，并根據預設的程序和算法來控制空調的各個部件，如壓縮機、風機、閥門等的工作狀態，從而實現對室內溫度、濕度、空氣質量等環境參數的精確調節。
微控制器通常直接安裝在被控設備的控制柜里，成為建筑設備的一部分，如空氣處理機組微控制器，即安裝在機組自帶的控制柜里。
2）智能現場儀表
智能現場儀表是嵌入計算機硬件和軟件的網絡化現場設備，以微型計算機（單片機）為主體，通過通信總線與控制器、微控制器進行通信，如具有遠傳功能的熱計量表、流量計等。
（微控制器與單片機區別在于應用場景不同，微控制器更注重對外部設備的控制能力，實現系統的自動化，價格較高；單片機更側重于運算的集成，收集數據處理后發出，功能簡單，經濟性好）
3）普通現場儀表
普通的現場儀表是非智能設備，只能與控制器、微控制器、(I/O)模塊進行端到端連接，它們之間直接傳送模擬量、數字量信號。
4）分布式輸入輸出（I/O）模塊
分布式輸入輸出模塊（以下簡稱I/O模塊）是一種用于樓宇智能化、工業自動化等眾多領域的設備。它的主要功能是將現場的各種輸入信號（如傳感器信號，包括溫度、壓力、液位、流量傳感器等信號，以及開關量信號，如按鈕、限位開關等信號）進行采集，并將這些信號轉換為數字信號，通過通信網絡傳輸到中央控制系統（如可編程邏輯控制器 PLC、直接數字控制器DDC等）。
同時，它也能夠接收中央控制系統發來的輸出信號，將其轉換為合適的物理量（如控制繼電器、閥門、電機等執行器的動作），從而實現對現場設備的遠程控制。
分布式(I/O)模塊是嵌入計算機硬件和軟件的網絡化現場設備，作為控制器的組成部分，通過通信總線與控制器計算機模塊連接。
組建BAS時，通常需要將過程的輸入和輸出集成到系統中。如果(I/O)模塊數據節點遠離可編程控制器, 將需要鋪設很長的電纜、從而不易實現，并且可能因為電磁干擾而使得可靠性降低。
分布式(I/O)模塊便是這類系統的理想解決方案，即控制CPU位于中央位置，而（I/O）設備在本地分布式運行，同時通過Modbus RTU通信協議可以確保控制CPU和I/O設備穩定順暢地進行通信。
（注：Modbus RTU：是一種簡單的串行通信協議，數據格式相對簡潔，主要關注數據的傳輸和設備之間的基本交互，其消息結構由地址域、功能碼域、數據域和校驗域等組成。該協議簡單且開放，眾多不同廠家的設備都支持該協議，在系統集成時，容易將不同品牌的設備連接在一起，實現設備之間的通信，系統集成相對較容易，成本較低。）
分布式輸入輸出（I/O）模塊常用于小型系統和簡單設備的通信，如連接傳感器、執行器、變頻器等設備與上位控制系統，實現基本的數據采集和控制功能，在工業自動化、能源管理、建筑智能化等領域廣泛應用。
二 通信網絡
監控計算機（上位機）與DDC現場控制器（下位機）分別處在不同的通信網絡，前者所在的網絡被稱為管理網絡，一般情況下是以太網；后者所在的網絡被稱為控制網絡，控制網絡也被稱為控制總線。因為造價較低，目前的樓宇控制中常用的還是RS485總線。
控制網絡和管理網絡采用完全不同的通信協議及標準，因此不能直接互聯，需使用網絡控制器進行協議轉換，實現兩者的互聯通信，一般用TCP/IP、BACnet或者Modbus協議。
RS485的通信距離可達1200m，一般只需兩根連線，主控設備與多個從控設備使用手拉手的方式連接。但其存在著以下缺點:
1）RS485 采用半雙工模式，同一時刻只能進行數據發送或接收，無法同時進行，導致數據傳輸效率相對較低。
2）RS485總線的通信容量較少，理論上每段最多僅容許接入32個設備，不適于以樓宇為結點的多用戶容量要求。
3）RS485總線的通信速率低，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kbps的傳輸速率下,才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。
4）RS485總線通常不帶隔離，當網絡上某一節點出現故障會導致系統整體或局部的癱瘓，而且又難以判斷其故障位置。
5）RS485總線采用主機輪詢方式，會造成通信的吞吐量較低，不適用于通信量要求較大(或平均通信量較低，但呈突發式)的場合，系統較大時，實時性較差。
主機不停地輪詢各從機，每個從機都必須對主機的所有查詢作出分析，以決定是否回應主機，當從機之間需要進行通信時，必須通過主機，增加了從機間通信的難度及主機負擔。
以太網架構形式
BAS另一種網絡架構是管理域網絡和控制網絡都使用以太網，這種以太網網絡結構因具有一些獨特的優勢，在近些年發展很快。
當被控的暖通設備數量較多，傳統的總線樓控系統難于滿足其對速度、容量等技術要求，可以采用以太網結構。其優點是:
1）樓控系統可以直接使用建筑物內的綜合布線系統，從而簡化樓控系統的網絡結構降低成本，沒有傳輸距離的限制，系統無容量限制，方便后期的系統擴展。
所有一對一的空調DDC與DDC之間、DDC與中央站之間均采用Peertopeer(對等網絡)通信方式不需采用主/從(Master/Slave)式通信方式。
2）這種以太網網絡結構不僅可以簡化網絡結構，減少布線工作量，以太網具有傳輸速率較高的優勢，同時也提高了DDC之間的通信速率。
接入到網絡中的現場控制器DDC都能分配到一個真實有效的IP地址，這樣的現場控制器DDC被又稱為IP DDC控制器或者以太網DDC控制器，它相當于每個485網絡的DDC控制器都內置了一個NCU網絡控制器（專門用來控制和管理網絡通信的設備）。
3）這種網絡結構形式的以太網采用基于TCP/IP協議，除了中央站以外，現場控制器DDC也采用TCP/IP協議，從而使樓控系統能夠更加順暢地與Imternet連接，具有優良的遠程監控性能。
4.樓控系統不再需要引入網絡控制器作為中央管理工作站和現場控制器DDC之間的橋梁，中央管理工作站、現場控制器DDC通過具有RJ45接口的非屏蔽雙絞線電纜(UTP直接接人以太網交換機中;但是，傳感器和執行器仍然與場控制器DDC直接相連，與基于現場總線的樓控系統相同。
5.這種以太網網絡結構解決了多種現場總線技術及標準并存，彼此之間不能互相兼容的問題，有利于樓控系統的標準化和通用化。
三 通信協議
不同類型的網絡采用的通信協議常各有不同。
以太網采用的通信協議叫作傳輸控制/網際協議(TCP/IP，
TransferControlProtocolIntermetProtocol)。而控制網絡的通信有很多種，并且跟控制設備廠家產品有關，國際標準協議有TCP/P、BACnet、LonTalk、MeterBus和ModBus。
為了使不同廠家的設備可以實現相互通信并在相互通信的基礎上實現相互操作，一個由美國供暖、制冷和空調工程師協會(ASHRAE)專為樓宇自動化和控制網絡制定的通信協議BACnet(ADataCommunicationProtocolForBuildingAutmationandControlNetwork)，已被業界廣為接受目前已成為國際上智能建筑的主流通信協議。
四 某商業綜合體項目BAS系統實例
1、概況
本項目在商業設置一套樓宇自動控制系統，系統接入智能化專網。
2、監控范圍
暖通空調:空調系統、新風系統，空氣幕，供暖系統、送排風系統等，由BAS對其進行控制。
給水:生活水泵房內的交頻給水泵、生活水箱等，給水設備自成一套系統，BAS只監不控。
排水:主要為地下室的集水坑、排污泵等,排水設備自成一套系統，BAS只監不控。
冷機，變配電、電梯、直燃機組、燃氣鍋爐系統、多聯機系統、風冷熱泵系統均由設備廠家提供標準通訊接口，通過網關的形式接入BAS。
3、各主要設備具體監控內容
1）空調機組監控內容
監測送風機的運行狀態、跳閘報警、手自動狀態，控制啟停及變頻器的故障報警、調節和反饋；新風溫濕度、送風溫濕度、回風溫濕度；送風壓力；防凍報警；冷熱水閥控制；加濕閥控制；過濾器過阻報警，用以提醒運行管理人員及時清洗過濾器；根據新風、送風、回風溫濕度與設定值的比較以及回風二氧化碳濃度和PM2.5濃度，調節風閥、水閥和加濕閥，以滿足室內環境要求；風閥與送風機連鎖，風機停止時自動關閉；通過軟件進行時間的累計計量，啟動次數、運行時間顯示，并自動定期提示檢修設備；中央站用彩色圖形顯示并且記錄新風機組的狀態、報警信息、運行時間，以及歷史參數信息，且可通過打印機輸出。
2)新風機組監測內容
新風溫濕度、送風溫濕度；送風機運行狀態、故障報警；送風機手/自動轉換；送風機啟/停控制；變頻器的故障報警、調節和反饋；防凍報警；過濾網堵塞報警；冷熱水閥控制；
加濕閥控制；風閥開關控制控制內容送風機啟停及根據新風溫濕度、送風溫濕度控制電動調節水閥、風閥以及加濕閥的開度，以滿足室內環境及節能的最佳平衡； 3）送排風系統監控內容
對送排風系統的運行進行監控；監控內容；風機運行狀態；風機故障報警；風機手自動狀態；風機啟停控制；
4)污水系統監控內容
對污水系統的運行進行監控；監控內容；污水泵運行狀態；污水泵故障報警；集水坑液位監測。
3）系統架構
本項目樓宇自控系統采用網絡結構模式應采用集中管理、分散控制的集散式系統，采用分層式拓撲的三層網絡架構。
管理層：由樓宇自控系統服務器和工作站組成，系統服務器與網絡控制器通過TCP/IP網絡協議進行通信，同時管理層設備也可以通過其他網絡接口與第三方設備獨立的監控子系統集成。
監控層：由設置在各層的直接數字控制器（DDC）組成，現場控制器間通過通信總線進行通訊，并經過網絡控制器與管理層相連；同時，直接數字控制器可獨立運行，即使局部網絡連接發生中斷，也可以根據事先編制的程序自動進行操作。
現場設備層：由安裝在受控機電設備上的各類傳感器和執行機構組成，通過直接現場數字控制器的輸入輸出監控點，實現對機電設備的監控功能。
每個空調機房設置獨立的DDC控制箱，每臺空調機組應有獨立的DDC控制器控制。每臺網絡控制器所帶的節點數量至少預留30%的余量。
4、中心配置
BAS自控設備設置在商業消防控制室,通過在消防控制中心設置樓宇自控系統軟件和工作站完成本項目機電設備的自動控制,系統預留軟件平臺接口,對接商管公司管理平臺。
5、能耗監測系統
主要對商場內各獨立區城的智能電表、水表遠程抄收計量建設。
本系統的數據采集主要包括信號采集器:信號采集器用于對末端智能表具進行分組采集管理通信的裝置,并為末端表具提供工作電源。
系統工作站通過信號采集器收集末端智能水表、智能電表和智能冷熱量表的各種數據，實現計費數據實時檢測、系統設備狀態槍測等功能、并將數據保存在本地系統數據庫中，可隨時進行數據的統計、分析、處理和報表打印工作，能耗藍測系統后期能夠接入商管公司管理平臺。
五 總結
對于機電專業（暖通，電氣，給排水）專業來說，樓宇自控系統不只是智能化專業的事情，而是相關專業緊密聯系的。
在工程設計中，暖通、給排水及電氣專業的空調、水泵、電梯等設備如果需要接入BAS系統，應根據智能化專業的要求，對設備需要自帶的通信接口及支持的通信協議提出要求。
比如，要求設備帶RS485通訊接口，并支持BACnet或者Modbus通訊協議等。
亦比如，每一臺空調設備，每一套空調系統的控制均與暖通專業都需要在設計過程中對各種控制要求、控制原理或者控制邏輯及要達到的控制目的想清楚并提明白，智能化專業才能“照餐單做菜”，最終實現建筑BAS系統的安全高效運行，達到建筑空調等機電系統運行安全、高效、節能的目
