淺析智能建筑中的樓宇自動(dòng)化控制
宋汝峰
摘要：智能建筑是信息技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的必然結(jié)果，近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展和普及，也日益得到社會(huì)廣泛的認(rèn)同和重視。建筑智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代高檔建筑的主要特征。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BuildingAutomationSystem簡(jiǎn)稱BAS)是智能建筑的主要組成部分之一。智能建筑通過(guò)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑物（群）內(nèi)設(shè)備與建筑環(huán)境的全面監(jiān)控與管理，為建筑的使用者營(yíng)造一個(gè)舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、便捷的工作生活環(huán)境，并通過(guò)優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行與管理，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)涉及建筑的電力、照明、空調(diào)、通風(fēng)、給排水、防災(zāi)、安全防范、車庫(kù)管理等設(shè)備與系統(tǒng)，是智能建筑中涉及面最廣、設(shè)計(jì)任務(wù)和工程施工量最大的子系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)水平和工程建設(shè)質(zhì)量對(duì)智能建筑功能的實(shí)現(xiàn)有直接的影響。
關(guān)鍵詞：樓宇自動(dòng)化系統(tǒng) 智能建筑 基本功能 原理 發(fā)展趨勢(shì)
1．引言
智能建筑（Intellingent Building）起源于1984年的美國(guó)，它是信息時(shí)代的產(chǎn)物，是隨著社會(huì)信息化和經(jīng)濟(jì)全球化應(yīng)運(yùn)而生的現(xiàn)代高科技的結(jié)晶。近十余年來(lái)智能建筑在我國(guó)得到了蓬勃發(fā)展。在我國(guó)頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)智能建筑有了一個(gè)明確的定義：智能建筑是以建筑為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ�設(shè)備、辦公自動(dòng)化及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個(gè)安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)也叫建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任務(wù)是對(duì)建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制等，以提供一個(gè)既安全可靠，又節(jié)約能源，而且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。
2 .樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成
建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)通常包括暖通空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)。根據(jù)我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，BAS又可分為設(shè)備運(yùn)行管理與監(jiān)控子系統(tǒng)和消防與安全防范子系統(tǒng)。一般情況下，應(yīng)將消防與安全防范子系統(tǒng)一同納入BAS考慮，如要獨(dú)立設(shè)置，也應(yīng)與BAS監(jiān)控中心建立通信聯(lián)系以便災(zāi)情發(fā)生時(shí)，能夠按照約定實(shí)現(xiàn)操作權(quán)轉(zhuǎn)移，進(jìn)行一體化的協(xié)調(diào)控制。
2．1樓宇自控系統(tǒng)由以下部分組成：　 2.1.1建筑設(shè)備運(yùn)行管理的監(jiān)控,包括 　　1) 暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控(HVAC);　　2) 給排水系統(tǒng)監(jiān)控; 　　3) 供配電與照明系統(tǒng)監(jiān)控
2.1.2火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制、電梯運(yùn)行管制　 2.1.3公共安全技術(shù)防范,包括:　　1）電視監(jiān)控系統(tǒng)；　　　2）防盜報(bào)警系統(tǒng)；　　　3）出入口控制及門禁系統(tǒng)；　　4）安保人員巡查系統(tǒng)；　　　　5）汽車庫(kù)綜合管理系統(tǒng)；　　6）各類重要倉(cāng)庫(kù)防范設(shè)施；　　7）安全廣播信息系統(tǒng)�！　≈T多的機(jī)電設(shè)備之間有著內(nèi)在的相互聯(lián)系，于是就需要完善的自動(dòng)化管理。建立機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行綜合管理、 調(diào)度、監(jiān)視、操作和控制。
3 .樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。智能建筑通過(guò)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能：
3.1、采用先進(jìn)的管理手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效管理和安全可靠運(yùn)行
BA系統(tǒng)使用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)，對(duì)建筑物內(nèi)各類樓宇設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)各類樓宇設(shè)備的高效管理和安全可靠運(yùn)行。
3.2、實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制和節(jié)能管理，節(jié)省能耗
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大樓設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制和節(jié)能管理。特別是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的用電和公共照明用電等樓宇設(shè)備的進(jìn)行節(jié)能控制實(shí)現(xiàn)節(jié)省大樓的能耗。
3.3、減少管理維護(hù)人員，降低管理費(fèi)用
通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化監(jiān)控，可以大量減少各類樓宇設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行操作人員和維護(hù)人員，降低管理費(fèi)用。
3.4、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)可以：實(shí)時(shí)反映設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題并能及時(shí)處理；定期打印出維護(hù)、保養(yǎng)通知單，這樣可以保證維護(hù)人員不超前、不誤時(shí)地進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)；實(shí)現(xiàn)使用和備用設(shè)備的定期互換工作。從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，也就降低了建筑的運(yùn)行費(fèi)用。
3.5、提供舒適的辦公環(huán)境
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量、溫濕度、照度等進(jìn)行檢測(cè)和有效的控制，為大樓創(chuàng)造一個(gè)舒適的環(huán)境。
4.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)工作原理
樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)采用的是基于現(xiàn)代控制理論的集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)(Distributedcontrol systems簡(jiǎn)稱DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備處的微型計(jì)算機(jī)控制裝置(DDC)完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制任務(wù)，克服了計(jì)算機(jī)集中控制帶來(lái)的危險(xiǎn)性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計(jì)算機(jī)具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強(qiáng)的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報(bào)警、打印與優(yōu)化控制等任務(wù)，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機(jī)聯(lián)系困難、無(wú)法統(tǒng)一管理的缺點(diǎn)，保證設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)工作主要包括以下方面：
4.1、冷凍機(jī)房設(shè)備監(jiān)控   空調(diào)系統(tǒng)中的冷源一般由冷凍系統(tǒng)提供，整個(gè)冷源系統(tǒng)由多臺(tái)制冷機(jī)、冷凍水和冷卻塔、補(bǔ)水箱和膨脹水箱等設(shè)備組成。
4.1.1對(duì)供水和回水總管之間的壓差監(jiān)測(cè)，并根據(jù)設(shè)定壓差調(diào)節(jié)旁通閥開(kāi)度；   4.1.2監(jiān)測(cè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，控制水泵的啟停，并在故障發(fā)生時(shí)報(bào)警；   4.1.3監(jiān)測(cè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，控制機(jī)組的啟停，并在故障發(fā)生時(shí)報(bào)警；   4.1.4冷凍/卻水隔離閥控制
4.2、送排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控   本系統(tǒng)對(duì)樓內(nèi)的對(duì)分布于大樓各處的風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障及時(shí)報(bào)警并可以控制風(fēng)機(jī)的啟/停。具體監(jiān)控對(duì)象如下監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)、手自動(dòng)狀態(tài)，控制其啟停。
4.3、給排水系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控
本系統(tǒng)的給排水設(shè)備包括生活給水系統(tǒng)，樓宇自控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下功能：   4.3.1生活水泵運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，手自動(dòng)狀態(tài)，控制其啟停；   4.3.2生活水箱液位超高檢測(cè)
4.4、電梯系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)
4.4.1按程序設(shè)定的運(yùn)行表啟動(dòng)／停止電梯并監(jiān)視其運(yùn)行狀態(tài)、故障及緊情況的報(bào)警
4.4.2對(duì)多臺(tái)電梯的群控管理
4.4.3對(duì)火災(zāi)的應(yīng)對(duì)處理
4.4.配合安全防范系統(tǒng)協(xié)同工作
4.5、照明系統(tǒng)的監(jiān)視與控制
4.5.1根據(jù)季節(jié)的變化，對(duì)各城區(qū)的照明設(shè)備進(jìn)行開(kāi)／停的順序控制
4.5.2正常照明供電出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)將故障區(qū)域的應(yīng)急照明投入運(yùn)行
4.5.3發(fā)生火災(zāi)時(shí)，關(guān)閉火災(zāi)區(qū)域的照明設(shè)備，并啟動(dòng)應(yīng)急照明
4.5.4保安系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，將報(bào)警區(qū)域的照明打開(kāi)
   4.6、空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)   4.6.1檢測(cè)風(fēng)機(jī)手自動(dòng)狀態(tài)   當(dāng)機(jī)組處于樓宇自控系統(tǒng)控制時(shí)，可控制風(fēng)機(jī)的啟停。   4.6.2監(jiān)測(cè)送風(fēng)機(jī)壓差狀態(tài)、表冷氣防凍報(bào)警   在送風(fēng)風(fēng)管內(nèi)設(shè)置溫/濕度傳感器監(jiān)測(cè)送風(fēng)溫/濕度。  4 6.3啟動(dòng)順序：開(kāi)新風(fēng)閥→啟動(dòng)風(fēng)機(jī)→調(diào)節(jié)水閥開(kāi)度。   4.6.4停機(jī)順序：停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行→關(guān)閉新風(fēng)門→關(guān)閉調(diào)節(jié)水閥。   新/回風(fēng)門控制、水閥控制、啟停控制、手/自動(dòng)狀態(tài)

空調(diào)機(jī)組監(jiān)控原理圖   4.7變配電系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)視   為保證變配電設(shè)備的運(yùn)行正常，本系統(tǒng)采用智能化電力儀表可對(duì)以下綜合參數(shù)監(jiān)測(cè)：   4.7.1變壓器風(fēng)機(jī)狀態(tài)   4.7.2高壓進(jìn)線的電壓、電流 4.7.3低壓回路的主開(kāi)關(guān)電壓、電流、功率因數(shù)   4.7.4低壓母聯(lián)狀態(tài)檢測(cè)
5. 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的集成
5.1、系統(tǒng)組成
Continuum系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)控制器(包括PSU電源模塊，Continuum NCU及I/O模塊)、B4920系統(tǒng)控制器、各類獨(dú)立數(shù)字控制器（簡(jiǎn)稱DDC，包括樓控和安�？刂破鳎�、純BACnet獨(dú)立數(shù)字控制器,工作站和可以支持多個(gè)工作站的文件服務(wù)器等組成。Continuum系統(tǒng)將提供控制、報(bào)警檢測(cè)、日程表控制、報(bào)告和信息管理等，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN), 采用ODBC兼容的數(shù)據(jù)庫(kù)。Continuum樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：
5.2、第一層網(wǎng)絡(luò)
第一層網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的主干網(wǎng)，采用以太網(wǎng)LAN/WAN，支持TCP/IP和BACnet/IP。所有網(wǎng)絡(luò)控制器、B4920系統(tǒng)控制器、BACnet路由器、工作站、數(shù)據(jù)庫(kù)文件服務(wù)器可直接連接到這層網(wǎng)上，并不需要任何網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
5.3、第二層網(wǎng)絡(luò)
第二層網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器由一條或多條現(xiàn)場(chǎng)總線組成，現(xiàn)場(chǎng)總線有以下兩種：RS485的Infinet現(xiàn)場(chǎng)總線和采用RS485方式的BACnet MS/TP現(xiàn)場(chǎng)總線。
采用RS485的Infinet現(xiàn)場(chǎng)總線，最多可支持254個(gè)獨(dú)立數(shù)字控制器，可控制HVAC設(shè)備、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等；采用RS485或FTT-10方式的I/O的現(xiàn)場(chǎng)總線，最多可支持32個(gè)輸入／輸出模塊(包括門禁模塊)，輸入／輸出模塊可與網(wǎng)絡(luò)控制器一起裝在統(tǒng)一控制箱內(nèi)，也可通過(guò)屏蔽雙絞線安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)。
采用RS485方式的BACnet MS/TP現(xiàn)場(chǎng)總線,最多可以支持127個(gè)純BACnet控制器。
5.4、標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)支持
所有的網(wǎng)絡(luò)控制器，工作站和文件服務(wù)器可直接連接到建筑物的以太網(wǎng)（TCP/IP，LAN/WAN）而不需網(wǎng)關(guān)。此外，網(wǎng)絡(luò)控制器、工作站和文件服務(wù)器可連接路由器、交換機(jī)、HUB和結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，并通過(guò)信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的 TCP/IP來(lái)對(duì) LAN/WAN進(jìn)行維護(hù)。
5.5、遠(yuǎn)程通訊
根據(jù)上述的LAN/WAN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工作站軟件能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的撥號(hào)上網(wǎng)方式管理遠(yuǎn)程的系統(tǒng)。
綜上所述，樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)在我國(guó)還是一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，隨著更多智能建筑的出現(xiàn)，將有更加先進(jìn)的技術(shù)補(bǔ)充到這一領(lǐng)域中，使這一技術(shù)更加成熟、完善。
參考文獻(xiàn)：
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