BACnet 物件模型與 MS/TP vs IP¶
dc-41 的 Modbus 只傳位元組，意義在表外。BACnet 反過來：設備自己描述自己——一台 Device 底下有一串物件，各有型別與有名字的屬性（BMS 的 AI／AO／BI／BO）。難處在語意：同一個「數值」可能是量測、狀態，或被多方爭奪的命令。
六格¶
拓撲位置¶
上游：CRAH、冰水機、VAV、DDC。下游：BMS 監督控制器、DCIM collector。觀察層傳輸邊，不在電力樹上。鏈路層有 MS/TP（RS-485 token passing）與 BACnet/IP（UDP）；兩者間靠路由器／閘道（dc-45）。
容量單位¶
物件數與總線時間（MS/TP，毫秒）。BACnet/IP 的瓶頸通常是廣播可達範圍而非頻寬。
冗餘表達¶
協定層無冗餘（來源未提）；多寫入者共存靠 16 級優先序陣列（計算二）。
遙測介面¶
| 物件型別 | 代碼 | 本卡 role |
|---|---|---|
| Analog Input / Value | 0 / 2 | measure（AV 若可命令則 command） |
| Binary Input / Value | 3 / 5 | status（BV 若可命令則 command） |
| Multi-state Input / Value | 13 / 19 | status（同上） |
| Analog / Binary / Multi-state Output | 1 / 4 / 14 | command |
共有屬性：Object_Identifier、Present_Value、Status_Flags（4 位元：in-alarm、fault、overridden、out-of-service）、Event_State、Reliability、Out_Of_Service；類比另有 Units、COV_Increment；只有可命令物件有 Priority_Array、Relinquish_Default。
故障域¶
MS/TP：整條 trunk（重複 MAC、極性、終端、鮑率不符）。BACnet/IP：子網路邊界——Who-Is 是 UDP 47808 廣播，無 BBMD 的子網路對監督者隱形。
維護特性¶
換控制器要保住 Device instance 與 MAC；覆寫（優先序 8）是常態，忘記放開是主要風險。
來源分歧¶
Event_State的值：Chipkin 列 normal／off-normal／fault；csimn 某產品文件只列 normal(0)／fault(1)（產品子集）。未裁決，模型不得假設只有兩態。- Device instance 上限：Chipkin 寫「22 位元，0 至 4,194,302」；欄位本身最大是 2²²−1 = 4,194,303，差的一號來源沒解釋（推測是保留值，未查證）。卡片用 Chipkin 上界並做成參數。
- 標準版本：Wikipedia 說 135-2016 有 60 種物件型別、135-2020 有 62 種，同頁表格卻列 135-2024。型別集合是標準版本的函數，csimn 代碼表只是子集。
- 來源獨立性：Chipkin 五頁是同一家廠商，只算一個來源；其餘皆非規範，ASHRAE 135 原文未讀到。單一來源數字：token hold 上限 15 ms、開銷「常約 50%」、單次讀取約 30／40 位元組、token 框約 8 位元組。
- 物件識別碼 10＋22 位元：來源只確認 22 位元 instance；10 位元型別欄位未印出，驗收 #1 依通行配置，請核對。
關鍵數字與計算¶
一、MS/TP 總線時間（下限）。鮑率 9600–115200，同 trunk 必須一致（Chipkin）。每位元組約 10 位元（8N1），故 bytes/s ≈ baud/10。單次 ReadProperty：請求約 30＋回應約 40 = 70 位元組；token 框約 8 位元組。9600 baud：
- RP = 70×10/9600 = 72.92 ms；token 一次 = 80/9600 = 8.33 ms。
- 監督者要讀 100 個屬性（一個一次 RP），trunk 上共 11 個 master，每次 token 只送 1 框（
Max_Info_Frames=1）：100 輪 × 11 次 token × 8.33 = 9167 ms 的 token 開銷，加 100 × 72.92 = 7292 ms 的讀取，合計 16.46 s。 - 每次到手可送 4 框：25 輪 → 2292 + 7292 = 9.58 s。10 框：8.21 s。
- 38400 baud、每次 1 框：2292 + 1823 = 4.11 s。
- 在 60 s 內 9600／1 框最多讀 364 個屬性；要 5 s 內讀完，只剩 30 個。
- master 從 11 增為 32（9600、1 框）：總時間 33.96 s。
這是下限：假設只有一個 master 有待送訊框，不含 poll-for-master、回應延遲、重送；Max_Info_Frames 是設備相依。改善：ReadPropertyMultiple、COV 訂閱、降輪詢頻率、Max_Master 設為實際最高 MAC。
二、優先序陣列。可命令物件有 16 格，索引小者優先；有效值 = 最小索引的非 NULL 格，全空則回 Relinquish_Default。具名者：1 manual-life safety、2 automatic-life safety、5 critical equipment control、6 minimum on/off、8 manual operator（Chipkin）。例：CRAH 冰水閥 AO，Relinquish_Default=0 %。BMS 排程寫 16 級=40 %，某腳本寫 10 級=60 %，值班員手動寫 8 級=100 %：
- 有效值 = 100 %（優先序 8）。BMS 之後再寫 16 級 = 40 %，依標準語意成功但有效值不變。
- 放開 8 → 60 %（10）；再放開 10 → 40 %（16）；再放開 16 → 0 %（default），閥全關。
沒人命令時設備退到 Relinquish_Default，它是設計時決定的安全位置，要登錄。
三、BACnet/IP 可達性。Who-Is 是子網路廣播；BBMD 把廣播轉給其廣播分配表（BDT）的每一筆；外來設備註冊讓不在 BBMD 子網路的設備也收得到轉發。3 個子網路、BBMD 只裝在 2 個：沒有的那個，I-Am 到不了監督者。Device instance 在同網際網路內不可重複（Chipkin）。
常見誤解¶
以為 AI／AO／AV 是接線端子的類型，但實際上它們是物件抽象，能不能被命令取決於實例有沒有 Priority_Array：AV 可以是軟體算出的值，BV 可以是可命令的開關；role 要由「型別＋有無優先序陣列」推導。
以為讀到 Present_Value 就是現場量測，但實際上 Out_Of_Service 為真時它與物理脫鉤，輸入物件的值甚至可被人寫入：有人把風溫鎖在 22.0 °C 後忘了放開，值新鮮、不報錯。要同時看 Status_Flags 與 Reliability。
以為 WriteProperty 回成功就代表閥門到了那個位置，但實際上只有最高優先序的非 NULL 格生效：排程寫 16 級，被留在 8 級的覆寫蓋住，寫入成功、有效值不動。「命令」是一疊有主人的堆疊。
對資料模型的意涵¶
role是實例屬性，不是型別屬性。role_of(type, has_priority_array)：AO／BO／MO 恆為 command；AV／BV／MV 有陣列才是 command，否則 AV→measure、BV／MV→status。Point.native_ref存"type,instance"，型別集合要記standard_revision（來源分歧 3）。- 品質由
Status_Flags／Reliability推導，餵給live()。fault、out-of-service、Reliability異常→BAD；overridden→SUSPECT；in-alarm 是值的條件、非資料品質→GOOD（設計選擇）。如此 dc-37 的RACK_INLET_UNCOVERED不會被「被鎖定的感測器」放行（W42 🔴2）。 - 命令是
CommandSlot{point, priority, value, writer, written_ts_s}的集合，不是Point.value。有效值是查詢結果。新告警：COMMAND_OVERRIDE_STALE（優先序 ≤ 8 超過 N 小時未放開）、RELINQUISH_DEFAULT_UNDECLARED。 - Trunk 與 Subnet 是資源，帶約束。
MstpTrunk{baud, masters[], max_master}：max_master≥ 最高 master MAC（太低→設備永不出現，太高→浪費 poll-for-master）；mac在 trunk 內唯一；cycle_ms派生，Point.interval_s有效值 =max(設定, cycle_ms)（同 dc-41）。Device.instance全網際網路唯一。 - 第十二個「缺東西」：
SUBNET_NO_BBMD——有設備的子網路，既不在監督者的可達集合內、自己也沒有 BBMD。配對BDT_MISSING_ENTRY（有 BBMD 卻不在轉發表）、MAX_MASTER_TOO_LOW、DUPLICATE_MAC、DEVICE_INSTANCE_DUPLICATE。
該問 facility 的問題¶
- 每條 MS/TP trunk 掛幾台 master？
Max_Master與鮑率多少？量過實際輪詢週期嗎？ - 哪些物件的優先序 ≤ 8 還有值？誰、何時寫的？可命令物件的
Relinquish_Default各是多少？ - BACnet/IP 設備分布在幾個子網路？BBMD 在哪、BDT 誰維護？
動手練習（40 分鐘）¶
第 0 步（15 分鐘，W42 週報交辦）：先收斂 core.py／points.py。
# core.py 只增補，不重寫：不確定只剩一態，原因放 reason
class Reason(Enum): MISSING_INPUT; UNSOURCED; PRECISION_INSUFFICIENT; ORDER_AMBIGUOUS
@dataclass Result: check: Check; reason: Reason | None = None; detail: str = ""
# points.py：全軌跡唯一的 Point（Equip 一律改名 Asset，外鍵只叫 asset_id）
class Role(Enum): MEASURE; STATUS; COMMAND
class Quality(Enum): GOOD; SUSPECT; BAD # 原 UNCERTAIN 改 SUSPECT
@dataclass Point: id, asset_id, role, protocol, native_ref, interval_s,
last_attempt_ts_s, last_good_ts_s, quality, time_basis="poll", clock_id=None
def live(p, now_s, k=2): # GOOD 且 last_good 非空且 now-last_good <= k*interval；不看 last_attempt
第 1 步（25 分鐘）：bacnet.py；Finding(code, subject) 有現成的就換掉。
TYPES = {0:"AI",1:"AO",2:"AV",3:"BI",4:"BO",5:"BV",13:"MI",14:"MO",19:"MV"}
def oid(t, inst) -> int; def split_oid(v) -> (t, inst) # (t<<22)|inst
def role_of(t, has_pa) -> Role
def effective(pa, rd) -> (value, priority|None) # pa: 16 格 list，索引0=優先序1
def release(pa, prio) -> list; def manual_overrides(pa, upto=8) -> [(prio, value)]
def quality_of(flags, reliability_ok=True) -> Quality # flags=(in_alarm, fault, overridden, oos)
def rp_ms(baud, req=30, resp=40); def token_ms(baud, frame=8)
def poll_ms(baud, masters, n_reads, frames_per_token=1) # ceil(n/F)*masters*token + n*rp
def max_reads(baud, masters, frames, interval_ms)
def check_mstp(devs, maxm) # devs=[(name, mac, is_master)]；maxm={master: Max_Master}
def check_instances(devs, hi=4194302)
def check_subnets(subnets, sup, bbmds, bdt, fd_at=None)
# reach = {sup} ∪ (bdt[sup] 若 sup 有 BBMD) ∪ {fd_at 若有 BBMD}；不在 reach 且有設備→告警
測試資料：pa=[None]*16; pa[15]=40; pa[9]=60; pa[7]=100；devs = [("DDC-1",0,T),("DDC-2",1,T),("DDC-3",1,T),("VAV-9",130,F),("DDC-4",9,T)]、maxm = {"DDC-1":127,"DDC-2":9,"DDC-3":5,"DDC-4":9}；subnets = {"10.1.0.0/24":["a"],"10.2.0.0/24":["b"],"10.3.0.0/24":["c"],"10.4.0.0/24":[]}，sup="10.1.0.0/24"，bbmds={"10.1.0.0/24","10.2.0.0/24"}。
驗收表¶
| # | 輸入 | 期望輸出 |
|---|---|---|
| 1 | oid(0,1)；oid(8,1234)；split_oid(33555666) |
1；33555666；(8,1234) |
| 2 | role_of(0,F)、role_of(1,T)、role_of(5,T)、role_of(5,F)、role_of(2,F) |
measure／command／command／status／measure |
| 3 | effective(pa, 0) |
(100, 8) |
| 4 | 依序 release 8、10、16 後各取 effective；manual_overrides(pa) |
(60,10)、(40,16)、(0,None)；[(8,100)] |
| 5 | quality_of 輸入 (0,0,0,0)／(1,0,0,0)／(0,0,1,0)／(0,0,0,1)／(0,1,0,0) |
GOOD／GOOD／SUSPECT／BAD／BAD |
| 6 | rp_ms(9600)；token_ms(9600)；rp_ms(38400) |
72.917；8.333；18.229 |
| 7 | poll_ms(9600,11,100,1)；(9600,11,100,4)；(9600,11,100,10) |
16458.3；9583.3；8208.3 |
| 8 | poll_ms(38400,11,100,1)；poll_ms(9600,32,100,1) |
4114.6；33958.3 |
| 9 | max_reads(9600,11,1,60000)；(9600,11,1,5000) |
364；30 |
| 10 | check_mstp(devs, maxm) |
DUPLICATE_MAC DDC-2=DDC-3；MAX_MASTER_LOOSE DDC-1；MAX_MASTER_TOO_LOW DDC-3 |
| 11 | check_instances([("A",1001),("B",1002),("C",1001),("D",4194303),("E",4194302)]) |
DEVICE_INSTANCE_DUPLICATE A=C；INSTANCE_OUT_OF_RANGE D |
| 12 | check_subnets(…, bdt={"10.1.0.0/24":set()}) |
BDT_MISSING_ENTRY 10.2.0.0/24；SUBNET_NO_BBMD 10.3.0.0/24 |
| 13 | 同上但 bdt={"10.1.0.0/24":{"10.2.0.0/24"}} |
只剩 SUBNET_NO_BBMD 10.3.0.0/24 |
| 14 | live(Point(…interval 60, last_good 100, GOOD), 220)；now=221；last_attempt=300 但 last_good=100、now=220 |
True；False；True（只看 last_good） |
自我檢核¶
Q1. 某 BV 物件被 BMS 週期性寫入，另有一個維運人員寫過同一物件。你的模型要多存什麼才能回答「現在是誰在控制它」？這會讓資料模型長出什麼欄位？
答案
CommandSlot{point_id, priority(1–16), value, writer, written_ts_s} 以及 Point.relinquish_default。有效值是查詢結果，不存成 Point.value；COMMAND_OVERRIDE_STALE 由 priority ≤ 8 與 written_ts_s 推導。
Q2. 9600 baud、11 個 master、Max_Info_Frames=1，監督者要在 5 秒內讀完 40 個屬性（單次 RP），可以嗎？
答案
40×(91.67 + 72.92) = 6583 ms > 5000，不行；上限是 30 個。換 38400 baud：40×(22.92+18.23) = 1646 ms，可以。這是下限；改 RPM 或 COV 也是選項。
Q3. 一台新 DDC 接上 trunk 後從未出現在 Who-Is 結果。列出你會在資料模型裡查的三件事。
答案
(1) MAC 是否超過任一 master 的 Max_Master（MAX_MASTER_TOO_LOW）；(2) MAC 是否重複（DUPLICATE_MAC）、鮑率是否一致；(3) 若是 IP 設備，子網路是否在監督者可達集合內（SUBNET_NO_BBMD／BDT_MISSING_ENTRY）。
未查證：ASHRAE 135 原文、台灣法規與 CNS、MS/TP 線長與每段節點數、poll-for-master 時序、Max_Info_Frames 預設值、BDT 機制細節、foreign device TTL、COV 存活時間。
下一張：dc-43 SNMP 與 MIB（練習第 0 步：Coverage＋effective()）