淺析我國樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

單宇 李淑展

鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院 ，河南鄭州，450001

淺析我國樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

單宇 李淑展

鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院 ，河南鄭州，450001

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的主要分支之一，人們常常將樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)與智能建筑的概念混淆，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是智能建筑的主要組成部分，也是智能建筑的基礎(chǔ)保證。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的完美結(jié)合，智能建筑與樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)都需要對建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)以及管理等四個(gè)基本要素進(jìn)行優(yōu)化組合，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)涉及了建設(shè)、計(jì)算機(jī)、通信、控制等多個(gè)領(lǐng)域，而且已經(jīng)逐步形成了新興的建筑弱電系統(tǒng)。目前，我國在智能建筑領(lǐng)域的研究已經(jīng)很多，但仍然存在很多技術(shù)與管理缺陷，本文將詳細(xì)闡述樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)與智能建筑的概念，并對樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

自動(dòng)化系統(tǒng)；智能建筑，樓宇自動(dòng)化

改革開放以來，隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市化建設(shè)效率逐步提升，人們對城市化建設(shè)的要求越來越高，建筑是人類對自然空間的改造，體現(xiàn)了人類思維的創(chuàng)造性，同時(shí)滿足了城市居民空間的需求。但隨著信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們已經(jīng)不再滿足建筑物的基本功能，越來越多的人追求高智能的建筑服務(wù)，智能建筑的概念恰好滿足了人們的需求，智能建筑將建筑物作為改造平臺，為建筑物建設(shè)各種智能系統(tǒng)，從而為人類提供一個(gè)高效、舒適、便利的生活工作環(huán)境。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的主要分支，也是多個(gè)學(xué)科的交叉，目前，我國關(guān)于樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的研究較少，而西方發(fā)達(dá)國家很早以前就開始了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的研究，并將信息化技術(shù)應(yīng)用至建筑物的各個(gè)細(xì)節(jié)，形成了集軟硬件于一體的高效建筑管理體系。

1 智能建筑系統(tǒng)

智能建筑系統(tǒng)（Intelligent Building System，IBS）是建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的完美結(jié)合，上世紀(jì)80年代，美國率先興起計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)熱潮，并將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，美國“城市廣場”是世界上第一座智能建筑，將通訊系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等進(jìn)行了有效集成，智能建筑已經(jīng)成為人們居住空間的新追求。我國智能建筑技術(shù)起源于上世紀(jì)90年代，并從德國、法國、日本等國家引進(jìn)一大批智能建筑系統(tǒng)，目前，不同國家對智能建筑的定義存在較大的區(qū)別，通過對各個(gè)國家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合，可以看出智能建筑系統(tǒng)一共包括了三個(gè)部分，分別是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（Building Automation System，BAS）、 通 訊 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng)（Communication Automation System，CAS）以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（Of fi ce Automation System，OAS），因此智能建筑系統(tǒng)也被稱為“3A”系統(tǒng)。智能建筑的框架圖如圖1所示。

2 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能樓宇系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到建筑的日常管理與安全，而一般人接觸通訊自動(dòng)化系統(tǒng)以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的機(jī)會較少，因此，經(jīng)常有人將樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)誤認(rèn)為智能建筑。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)只是智能建筑系統(tǒng)的一部分，也是最常見的智能建筑系統(tǒng)，比如很多小區(qū)已經(jīng)建立的IC智能門禁系統(tǒng)等。而狹義的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)僅僅包括樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，廣義的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)包括了安全管理、智能卡管理、消防安全管理、照明管理、通風(fēng)排水管理等。目前，國際市場中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)供應(yīng)商包括美國江森、METASYS、西門子、施耐德、海灣、西安協(xié)同等。

圖1 智能建筑的結(jié)構(gòu)框架圖

3 樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)

狹義的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)就是對建筑中的設(shè)備進(jìn)行控制，包括電梯、空調(diào)、照明設(shè)備等，可以為用戶提供一個(gè)舒適的工作居住環(huán)境，這種控制系統(tǒng)實(shí)際上僅僅是樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)。樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)將現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行了有效整合，包括控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，最終形成了分布式信息處理—集中式控制的系統(tǒng)。樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的管理范圍包括通風(fēng)、排水、電梯、配電、照明等設(shè)備，通過對設(shè)備的優(yōu)化管理減少電能消耗，樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控對象包括了各種電機(jī)設(shè)備，同時(shí)對各種設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行管理、采集、記錄、保存等。

樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了巨大的變化，主要經(jīng)歷的階段包括集中式控制模式、DCS集散控制模式、FCS現(xiàn)場總線控制模式以及網(wǎng)絡(luò)集成控制模式等，目前，現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)模式是使用最多的樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括BACnet技術(shù)以及Lon Works技術(shù)等。樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)在節(jié)能方面使用了統(tǒng)一控制模式，在控制方面使用了系統(tǒng)集成平臺，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)連接訪問樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)具備較高的適應(yīng)性、擴(kuò)展性、兼容性與開放性。

4 樓宇安全管理系統(tǒng)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)不僅僅需要為用戶提供舒適的居住空間，還需要綜合考慮建筑物的安全，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的安全管理系統(tǒng)體現(xiàn)了以人為本的理念，將居民的人身財(cái)產(chǎn)安全作為重要管理對象。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的安全管理系統(tǒng)可以分為視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子巡防系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)以及窗口聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等。電視監(jiān)控系統(tǒng)可以對建筑物內(nèi)的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)控，有利于建筑管理人員應(yīng)對突發(fā)事件，而且錄像系統(tǒng)可以為公安機(jī)關(guān)提供辦案線索，防盜報(bào)警系統(tǒng)一般由多個(gè)主機(jī)與報(bào)警探頭組成，報(bào)警主機(jī)可以與多個(gè)分區(qū)報(bào)警器進(jìn)行通信，保證信號安全。電子巡更系統(tǒng)主要用于輔助安保人員巡更，必對安保人員巡更進(jìn)行記錄。

閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)是最常見的樓宇自動(dòng)安全管理系統(tǒng)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市交通、辦公樓、銀行、工業(yè)區(qū)等，閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以有效降低人力成本，同時(shí)提高了安保人員對建筑安全的保障。閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以將重點(diǎn)監(jiān)視地區(qū)的情況實(shí)時(shí)傳輸給安保人員，保證建筑與人員安全，閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)綜合了視頻傳輸、存儲、顯示等多種技術(shù)。另外，管理部門還需要根據(jù)閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)建立配套的監(jiān)控管理體系，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系，在按照閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)需要主要探頭的采光、角度等各種問題。

5 樓宇智能卡系統(tǒng)

智能卡系統(tǒng)是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，智能卡系統(tǒng)具備存儲信息量大、一卡多用的特點(diǎn)，除此之外，智能卡系統(tǒng)具有較高的防偽能力，智能卡的一般使用壽命超過十年，智能卡系統(tǒng)的讀寫速度很快，制造成本較低，具有手?jǐn)y式數(shù)據(jù)庫的特征，智能卡系統(tǒng)可以對傳統(tǒng)的費(fèi)用結(jié)算、身份認(rèn)真、信用證明等功能進(jìn)行有效集成。目前，我國已經(jīng)廣泛使用智能卡設(shè)備，我國的居民身份證就具備智能卡的特征，智能卡系統(tǒng)已經(jīng)成為樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)未來數(shù)十年的發(fā)展內(nèi)容。

門禁控制系統(tǒng)是主要的智能卡系統(tǒng)之一，門禁控制系統(tǒng)可以對用戶的權(quán)限進(jìn)行檢測，如果用戶的權(quán)限不能與系統(tǒng)匹配，將被禁止進(jìn)入建筑物，門禁控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上也是安全控制系統(tǒng)的重要組成部分之一。門禁控制系統(tǒng)是智能識別技術(shù)與無線控制技術(shù)的有機(jī)整合，門禁控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)、磁卡技術(shù)等具有較大的差別，門禁控制系統(tǒng)的智能卡可以防水、防潮，最大限度保證智能卡的使用年限。一般的，居民入住后會領(lǐng)取一張智能卡，智能卡內(nèi)記錄了住戶的基本信息，有利于建筑管理人員對使用人員出行記錄的認(rèn)證，另外，門禁控制系統(tǒng)的可靠性較高，操作方便，符合智能建筑的設(shè)計(jì)理念。

6 結(jié)語

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的三大系統(tǒng)之一，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的定義具有廣義與狹義的區(qū)別，廣義的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)包括樓宇自控系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、智能卡系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)也是智能建筑與傳統(tǒng)建筑的主要區(qū)別。廣義的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)將照明、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電梯、照明系統(tǒng)等均納入考慮范圍，廣義的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)符合未來建筑的發(fā)展趨勢，需要對建筑物的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行有效管理，甚至包括室內(nèi)溫度、濕度、空氣潔凈度等指標(biāo)的控制。目前，我國關(guān)于樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的研究較少，很多研究成果局限在狹義的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，本文從樓宇自控系統(tǒng)的自控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等方面探究了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)容，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)就是系統(tǒng)的控制方式以及控制精度，希望本文的研究有利于我國樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的快速發(fā)展。

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單宇/1994年生/男/黑龍江七臺河人/本科/研究方向?yàn)榻ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用工程