Page 166 - 《软件学报》2024年第6期

2742 软件学报 2024 年第 35 卷第 6 期

监控界面
节点网络

部署下载

RJ45 端口
管理站
节点之间连接 网口 仿真过程 仿真配置 APP 开发 节点网络
管理站
和信息传输 管理站
电源接口 监控站
(a) 智能节点硬件 (b) 半物理仿真平台

4 3

4 3
号节点是
RJ45 端口
网口

1 2
1 2

(c) 网络拓扑 (d) 节点实际连接关系
图 12 全分布式智能建筑系统应用程序仿真平台环境搭建

4.2 编译系统有效性验证
基于全分布式智能建筑系统应用程序仿真平台, 本文对 SwarmL 编译系统生成的目标代码在该平台上的运行情
况进行实验. 首先, 构建建筑功能系统网络拓扑, 进行空间划分和节点划分. 如图 12(c) 所示, 所仿真的建筑由 4 个区
域组成, 数字表示智能节点的名称, 节点间的细实线表示网络的拓扑连接关系. 白色区域块代表居住者的主要活动
区, 黄色区域块为空气处理机组所在区域. 图 12(d) 展示了节点在仿真平台中的实际连接关系. 然后, 建立火灾报警
系统和变风量空调系统的设备仿真模型. 开发第 1.3 节中所描述的火灾报警信号全局扩散、房间需求风量全局求和
以及邻域风阀校核应用程序, 并分别将其编译为目标代码, 下载到预先配置好的节点网络上执行进而仿真建筑控制
管理应用程序的运行过程. 仿真平台与智能节点通过网络接口连接, 能够实时读取每个应用程序的运行结果.
图 13(a) 展示了火灾报警信号全局扩散任务中各个节点上火灾报警信号值的变化曲线. 该任务采用条件触发
机制, 当未发生火灾报警时各个节点的信号值为 0, 不满足应用程序触发条件, 火灾报警系统不动作. 8 s 时刻 1 号
节点的火灾探测器探测到本区域发生火灾, 其信号值从 0 变为 1 发出火灾报警, 满足火灾报警信号全局扩散应用
程序的触发条件. 此时 1 号节点作为发起点触发应用程序开始执行, 并向其余 3 个节点扩散报警信号. 随后所有节
点的信号值都由 0 变为 1, 进而实现了火灾报警信号从发起点到系统中所有节点的扩散过程.
图 13(b) 给出了房间需求风量全局求和任务中各个节点上需求风量值的变化曲线, 其选取了 2023 年 7 月 15
日上午 10:00–10:20 的实验数据. 其中, 1 AHU 节点, 而 2–4 号节点都是房间节点. 该任务采用周期性触
发机制, 触发周期为 30 min. 当计算任务未触发时, 1 号节点的需求风量和的值 Vsum 为 0, 而 2–4 号节点的需求风
量值为各自风阀采集到的需求风量. 在 10:00 时满足该任务的触发周期, 1 号节点作为发起点触发该应用程序执
行, 并对所有房间节点的需求风量进行求和计算. 仿真结果显示 1 号节点的需求风量和的值由 0 变为 2–4 号节点
的需求风量之和, 符合需求风量全局求和任务的运算逻辑.
图 13(c) 和图 13(d) 记录了 7 月 15 日 0:00–24:00, 各个节点的房间温度和风阀开度在邻域风阀校核应用程序
的控制策略下的实际运行效果. 按照计划策略操作, 7:00 开空调, 12:00 关空调, 房间温度设定值为 25°C, 风阀开度