智能樓宇自動化系統(tǒng)

駱大鵬

摘 要：本文著重介紹了智能建筑中的樓宇自動化系統(tǒng)，并通過對樓宇自動化系統(tǒng)的組成、基本功能和原理的分析讓大家對智能建筑中的樓宇自動化系統(tǒng)有更多的了解。此外，還對我國智能建筑的發(fā)展進行了簡要的闡述，對中國智能建筑的發(fā)展寄予希望。

關鍵詞：智能建筑；樓宇；自動化系統(tǒng)

智能建筑是信息技術在建筑領域應用的必然結果。隨著智能化技術的日益成熟和廣泛應用，建筑智能化程度隨科學技術的發(fā)展而逐步提高，近年來得到了迅速的發(fā)展和普及，也日益得到了社會廣泛的認同和重視，建筑智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代高檔建筑的主要特征。

一、智能建筑綜述

1.智能建筑（Intelligent Building）是樓宇自動化系統(tǒng)（BAS： Building Automation System）、通信自動化系統(tǒng)（CAS： Communication Automation System）和辦公自動化系統(tǒng)（OAS： Office Automation System）三者的有機結合。

2.樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑的主要組成部分。樓宇自控系統(tǒng)是用于完成樓內設備自動控制的一套系統(tǒng)，它通過傳感器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，然后將信號送至智能設備，對實際工況進行邏輯分析，驅動執(zhí)行器完成自動控制。樓宇自動化系統(tǒng)涉及空調制冷系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)及電梯等的計算機監(jiān)控管理。智能建筑通過樓宇自動化系統(tǒng)實現(xiàn)建筑物內的設備與建筑環(huán)境的全面監(jiān)控與管理，為使用者營造一個舒適、安全、經(jīng)濟、高效、便捷的工作和生活環(huán)境，為管理者提供方便的管理手段，為經(jīng)營者減少能耗并降低管理成本，為物業(yè)管理現(xiàn)代化提供物質基礎。早期的樓宇自動化系統(tǒng)中并沒有控制網(wǎng)絡，控制系統(tǒng)只是由氣動控制裝置和一束束電線組成，這樣的控制系統(tǒng)功能比較簡單，靈活性也不好。傳統(tǒng)的樓宇自動化系統(tǒng)就其本身而言是一種封閉的系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在其通信協(xié)議上。不同廠商的產品采用不同的通信協(xié)議，互不兼容。后來固體物理技術的出現(xiàn)使邏輯電路取代了連線和繼電器，氣動控制裝置和電子儀表板也讓位于直接數(shù)字控制器（Direct Digital Controllers— DDCs）。但當客戶想要連接不同廠家的DDC 系統(tǒng)或設備時，無法兼容的問題就顯得特別突出了。由于系統(tǒng)封閉，不同子系統(tǒng)間無法共享相同意義的信息。隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，封閉的系統(tǒng)限制了建筑物智能化產品的更新?lián)Q代，只有開放的系統(tǒng)才能為用戶提供真正的低成本產品。開放的、互操作的控制系統(tǒng)—— LONWAORKS 技術是開放系統(tǒng)的一種完整的解決方案，它已經(jīng)成功地應用于許多領域。LONWORKS技術是支持完全分布式的網(wǎng)絡控制技術，是開放的、可互操作的控制系統(tǒng)的一個技術平臺。LONWORKS控制網(wǎng)絡技術的應用為新一代開放的、互操作的控制系統(tǒng)打開了一扇大門，其在實現(xiàn)智能樓宇監(jiān)控方面有較明顯的優(yōu)勢。

二、我國樓宇自動化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的提出，建筑節(jié)能勢在必行，建筑節(jié)能離不開建筑智能，而樓宇自動化系統(tǒng)作為建筑智能的核心所在，市場潛力巨大。據(jù)“IDC 能源觀察”的一份最新報告估計，到2018 年智能建筑市場規(guī)模與現(xiàn)在相比將翻3倍，智能建筑領域的支出將從現(xiàn)在的73 億美元升至2018 年的219 億美元左右。全國范圍來看，各個城市的樓宇自動化系統(tǒng)水平參差不齊，“北上廣深”等發(fā)達地區(qū)的智能建筑行業(yè)發(fā)展相對比較成熟，樓宇自動化系統(tǒng)水平較高，其他一二線城市正逐步跟上，而大部分三線城市的建筑智能化行業(yè)發(fā)展較慢，樓宇自動化系統(tǒng)水平較低?？傮w來說，我國的智能建筑行業(yè)還不夠發(fā)達，根據(jù)《2013-2017 年中國智能建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》，我國智能建筑起步于1990 年，比美國晚了6 年，比日本晚4 年。

三、樓宇自動化系統(tǒng)的組成、基本功能和原理

1.樓宇自動化系統(tǒng)的組成

樓宇自動化系統(tǒng)通常由暖通空調、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)組成。根據(jù)我國行業(yè)標準，樓宇自動化系統(tǒng)又可分為設備運行管理與監(jiān)控子系統(tǒng)和消防與安全防范子系統(tǒng)。一般情況下，這兩個子系統(tǒng)宜一同納入樓宇自動化系統(tǒng)考慮，如將消防與安全防范子系統(tǒng)獨立設置，也應與樓宇自動化系統(tǒng)監(jiān)控中心建立通信聯(lián)系以便災情發(fā)生時，能夠按照約定實現(xiàn)操作權轉移，進行一體化的協(xié)調控制。

2.樓宇自動化系統(tǒng)的基本功能

樓宇自動化系統(tǒng)的基本功能可以歸納如下：

（1）自動監(jiān)視并控制各種機電設備的起、停，顯示或打印當前運轉狀態(tài)。

（2）自動檢測、顯示、打印各種機電設備的運行參數(shù)及其變化趨勢或歷史數(shù)據(jù)。

（3）根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負載變化情況自動調節(jié)各種設備，使之始終運行于最佳狀態(tài)。

（4）監(jiān)測并及時處理各種意外、突發(fā)事件。

（5）實現(xiàn)對大樓內各種機電設備的統(tǒng)一管理、協(xié)調控制。

（6）能源管理：水、電、氣等的計量收費、實現(xiàn)能源管理自動化。

（7）設備管理：包括設備檔案、設備運行報表和設備維修管理等。

3.樓宇自動化控制系統(tǒng)的原理

樓宇自動化系統(tǒng)采用的是基于現(xiàn)代控制理論的集散型計算機控制系統(tǒng)， 也稱分布式控制系統(tǒng)（Distributedcontrol Systems）。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現(xiàn)場被控設備處的微型計算機控制裝置（DDC），完成被控設備的實時檢測和控制任務，克服了計算機集中控制帶來的危險性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。通過安裝于中央控制室的中央管理計算機上的管理軟件，系統(tǒng)地管理相互關聯(lián)的設備，發(fā)揮設備整體的優(yōu)勢和潛力，提高設備利用率，優(yōu)化設備的運行狀態(tài)和時間，延長設備的使用壽命，降低能源消耗，降低維護人員的勞動強度和工時數(shù)量。安裝于中央控制室的中央管理計算機還具有CRT 顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報警、打印與優(yōu)化控制等任務，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機聯(lián)系困難、無法統(tǒng)一管理的缺點，保證設備在最佳狀態(tài)下運行，最終降低了設備的運行成本。

四、結語

正由于樓宇自動化系統(tǒng)上述的現(xiàn)狀和高額的投資，業(yè)主常常會問樓控系統(tǒng)到底還有無必要。答案是非常肯定的，樓宇自控系統(tǒng)完全有必要。即使樓控系統(tǒng)運行在最低層次，即接通狀態(tài)，根據(jù)統(tǒng)計資料，和手動相比它仍然能節(jié)能10% 以上。假設建筑物的生命周期是六十年，而設備的運行費用（包括能耗費用和設備維護費用）可能達到初期投資的三倍以上。因此對本系統(tǒng)的投資和對節(jié)能的改造，無論從什么方面看都是極為值得的?？梢哉f，樓宇自動化系統(tǒng)的優(yōu)化和改造直接關系到建筑物的可持續(xù)發(fā)展，甚至可以說，和我們國家的命運緊密相連。

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