论楼宇自动化.docx

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1、论楼宇自动化系统摘要：本文描述了楼宇自动化系统的发展历史，并用实例说明了楼宇自动化系统的设计方案。、关于智能建造智能建造在本世纪末诞生于美国。第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德（HartfOrd）市建成。我国于90年代才起步，但迅猛发展势头令世人瞩目。智能建造是信息时代的必然产物，建造物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术（即COmPUter计算机技术、COntrO控制技术、COmmUniCation通信技术、CRT图形显示技术）。将4C技术综合应用于建造物之中，在建造物内建立一个计算机综合网络，使建造物智能化。4C技术仅仅是智能建造的结构化和系

2、统化。智能建造应当是通过对建造物的4个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建造物能够匡助大厦的主人，财产的管理者和拥有者等意识到，他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。建造智能化结构是由三大系统组成：楼宇自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）和通信自动化系统（CAS）二、楼宇自动化系统简介楼宇自动化系统（BAS,BuildingAutomationSyStem）是智能建造的主要组成部份之一。智能建造通过楼宇自动化系统实现建造物（群）内设备

3、与建造环境的全面监控与管理，为建造的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。楼宇自动化系统涉及建造的电力、照明、空调、通风、给排水、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统，是智能建造中涉及面最广、设计任务和工程施工量最大的子系统，它的设计水平和工程建设质量对智能建造功能的实现有直接的影响。楼宇自动化控制采用的是计算机集散控制，所谓计算机集散控制就是分散控制集中管理。它的分散控制器通常采用直接数字控制器（DDC）,利用上位计算机进行画面的监控和管理。主要手段是动画、曲线、文本、数据库、脚本、和各种专用控件等。楼宇自动化包括：空调与通风监控系

4、统、给排水监控系统、照明监控系统、电力供应监控系统、电梯运行监控系统、综合保安系统、消防监控系统和结构化综合布线系统。三、楼宇自动化控制系统的功能（一）监控功能1 .电力设备及紧急发电设备2 .照明设备3 .空调设备4 .给排水设备5 .公共饮水设备6 .火警、消防、排烟设备7 .排/送风设备8 .安保设备9 .电梯设备10 .其他（二）管理功能1 .收费管理2 .运行管理3 .设备管理4 .其他（）服务功能1 .信息服务2 .预约服务3 .其他四、楼宇自动化系统的发展（一）气动系统（20世纪50年代前）主要控制供热、供冷管道上的调节阀和空气调节系统的空气输配管道调节阀。 电气控制系统（20世

5、纪5060年代）采用电子器件组成控制系统，各种仪表、信号灯及操作按钮通过各种路线接至分散在现场的机电设备上，用来集中监控设备的运行情况，并对各种机电系统实现手动或者自动控制。 中央监控系统（CCMS,20世纪70年代）计算机控制技术的引入（SCe）,BAS从仪表系统发展成计算机系统。 集散控制系统（DCS,20世纪80年代）DDC技术的浮现，产生了以DDC技术为基础的分布式控制系统。至此，浮现了真正意义上的“智能建造”（IB,IntelligentBuilding）o（二）国际的发展美国：1984年1月，由美国联合技术公司（UTC）的一家子公司一一联合技术建造系统公司（UTBSC）,在美国康涅

6、狄格州（StateOfConnecticut）的哈特福德市（Hartford）改建的38层高的旧金融大厦，取名为：都市大厦（CityPIace）。标志性建造一一CityPlace特点：装备了通信系统；办公自动化系统；自动监控和建造设备管理系统。功能：用户可享受到通讯自动化及办公自动化的服务；空调、供水、防火防盗、供配电系统均为电脑控制；实现了自动化综合管理。意义：CityPlace以其全新的设计与服务成为智能建造跨时代的里程碑。日本：1985年8月，在日本东京建成的青山大楼则进一步提高了建造的综合服务，采用了门禁管理系统、电子邮件等办公自动化系统、安全防火、防灾系统和节能系统等。美国和日本最早

7、的智能楼宇为日后的智能建造勾画了其基本特征：计算机技术、控制技术、通信技术在建造物中的应用。（三）我国的发展中国北京：1990年建成的北京发展大厦（18层）开始采用建造设备自动化系统、通信网络系统、办公自动化系统，但不完善，3个子系统没有实现统一控制。北京发展大厦可认为是我国智能建造的雏形。中国广州：1993年建成的位于广州市的广东国际大厦（63层）可称为大陆首坐智能化商务大厦，具有较完善的建造智能化系统及高效的国际金融信息网络，可通过卫星直接接收国际经济信息，并提供了舒适的办公与居住环境。中国深圳：2000年建成的目前世界最高的钢管混凝土结构大厦深圳赛格广场（72层），是国内第一座由我国自己

8、设计、总承包施工的高智能超高层建造。智能网络写字间体现知识经济时代高效、灵便、节能、环保意识1998年5月，建设部成立了建造自动化系统工程设计专家工作委员会，为积极引导市场规范化、推进智能建造业的健康发展作出了积极的努力。在北京成立了中国智能建造专家网（C旧net）。我国智能建造从整体上看有初级阶段和发展阶段： 1990年1995年初始阶段，是从单一功能专用系统开始，并有多功能系统综合浮现； 1995年2000年进入了系统集成阶段，主要是BMS集成，即以楼宇管理系统为中心的集成，并已见成效，发展较快； 2000年到目前为止是一体化集成管理系统，现正在进行中，发展较慢。目前，智能建造主要用于高级

9、办公楼、高级住宅及大型公共建造（商场、医院、图书馆、博物馆、体育场馆、机场、车站等）。近年来，国内智能住宅小区也得以迅猛发展。20世纪90年代，智能建造进入我国，并在沿海等经济发达地区迅速发展，目前的发展速度位居世界前列。近期中国兴建的大型建造占全球一半，21世纪全球一半的智能建造将在中国建成。五、楼宇自动化系统设备的发展历史及相关产品简介楼宇设备自动化系统到目前为止已经历了四代产品：第一代：CCMS中央监控系统（20世纪70年代产品）BAS从仪表系统发展成计算机系统，采用计算机键盘和CRT构成中央站，打印机代替了记录仪表，散设于建造物各处的信息采集站DGP（连接着传感器和执行器等设备）通过总

10、线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。DGP分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。一台中央计算机操纵着整个系统的工作。中央站采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制，中央站根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。第二代：DCS集散控制系统（20世纪80年代产品）随着微处理机技术的发展和成本降低，DGP分站安装了CPU,发展成直接数字控制器DDC。配有微处理机芯片的DDC分站，可以独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能，进行节能管理，可以连接打印机、安装人机接口等。BAS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统。集散系统的主要特点是惟独中央站和分

11、站两类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站彻底自治，与中央站无关，保证了系统的可靠性。第三代：开放式集散系统（20世纪90年代产品）随着现场总线技术的发展，DDC分站连接传感器、执行器的输人输出模块，应用ON现场总线，从份内部走向设备现场，形成份布式输入输浮现场网络层，从而使系统的配置更加灵便，由于OnWorkS技术的开放性，也使分站具有了一定程度的开放规模。BAS控制网络就形成为了3层结构，分别是管理层（中央站）、自动化层（DDC分站）和现场网络层（ON）。第四代：网络集成系统（21世纪产品）随着企业网Intranet建立，建造设备自动化系统必然采用Web技术，并力求在企业网中占领重要位

12、置，BAS中央站嵌入Web服务器，融合Web功能，以网页形式为工作模式，使BAS与Intranet成为一体系统。网络集成系统(EDI)是采用Web技术的建造设备自动化系统，它有一组包含保安系统、机电设备系统和防火系统的管理软件。EBI系统从不同层次的需要出发提供各种完善的开放技术，实现各个层次的集成，从现场层、自动化层到管理层。EBl系统完成为了管理系统和控制系统的一体化。目前，规模和影响较大的楼宇设备供应公司有美国霍尼维尔公司、江森公司、KMC公司、德国西门子公司等。六、楼宇自动化系统的在实际中的应用一、设计基础深圳赛为在某大楼实施的楼宇自动化方案简介如下：总建造面积50000m2,建筑高度

13、为90m,建造层数地上26层，地下2层,是一座集酒店、办公、商务、娱乐、宾馆为一体的综合性智能化建造。建造智能化系统包括：楼宇自动化系统(BA).安全防范系统(SAS)、综合布线系统(GCS)、火灾自动报警系统(FAS)、车辆进出口管理系统、电话通信系统、公共广播系统、有线电视系统(CATV),弱电电源与接地系统等。二、各子系统的具体设计1、楼宇自动化系统(BA)据美国HoneyWeIl公司统计,大型现代化楼宇的BA系统总投资普通约占整个楼宇投资的1-2%摆布。而在BA系统投入运行后,仅需2-4年时间即可收回该项投资。因为在BAS中,通过对空调系统的智能化管理和最佳控制及智能照明的控制,能有效

14、地节约能源,从而为业主带来直接的经济效益。由于实现了设备自动监控与管理,可缩减部份工程人员和管理人员,为业主节约大量的人员开支，也克服了人工操作与管理的一些弊端，可减少一些突发事故的发生及设备的损坏，为业主带来潜在的经济效益。同时，由于实现了空调末端温度的设定控制,可提高环境舒适度,使楼宇在物业市场上提高竞争能力,为业主带来间接的经济效益。2、安全防范系统(SAS)采用天网集成系统，将传统的电视监控系统、防盗报警系统、巡更系统、出入口管理系统等各自独立的系统集成为有机的整体，在设备配置上遵循“硬件联动为主，软件联动为辅”的原则，在运行上采用“分散控制，集中管理”的原则，以增加系统的可靠性。整个

15、安防系统采用集中化计算机管理，兼顾电视监控、防盗报警、门禁、巡更等系统的特点，实现大楼的整体谨防。电视监控：对人员进出通道、停车场、大堂及办公层通道、电梯、电梯厅.重要场所等实现图象监控，进行有效监视和记录。矩阵控制主机采用知名品牌ADI68矩阵，具有双CPU及模块化组合式结构，并考虑了系统的扩展。采用一体化的嵌入式硬盘录相机，克服了普通基于PC或者工控机的硬盘录相机会产生黑屏、死机等不稳定现象。更重要的是真正的双工操作，意味着无论操作者进行什么操作，录相永远不会中断。报警系统：重要区域的报警信号可与电视监控系统联动，系统配置警卫中心电脑控制软件，将报警点位与编程设定的电子地图进行关联，用于报

16、警及各类事件的记录。电子巡更系统与门禁(出入口)管理系统：对大厦的出入通道进行控制，对出入人员的身份确认。记录与报警突发事件发生，并联动CCTV等系统。利用联网门禁点扩展为巡更点，人防与技防相结合。可视对讲系统：在重要领导层办公室安装1对1可视对讲系统。3、公共广播系统公共广播系统按功能分为两部份，一是面向公共区，如大堂展厅，酒店前台服务区域等的公共系统，平时进行背景音乐广播，火灾或者紧急情况时可被切换为紧急疏散广播；二是面向办公会议区域及车库区域的广播系统。公共广播系统设计主要考虑以下几个因素：即系统方式（普通选定压式），划分广播分区，按扬声器特性确定扬声器与功放器、紧急广播的切换功能，广播

17、路线等。该大厦广播系统划分为4个逻辑分区（即酒店、展厅、车库和办公），确定扬声器与功放器的原则是必须考虑扬声器效果并根据其功率确定功放器，该大厦在酒店前台服务区域及办公楼部位选用造型好、频响及声压指标高的6W扬声器，在车库选用IOW号角扬声器，在展厅、报告厅选用20W扬声器。公共广播传呼系统应具有两重功能，即平时的背景音乐或者普通广播以及紧急广播。紧急广播总控制器有最高逻辑优先权。该大厦紧急广播总控制器当有消防控制触发信号抵达时，通过启动各分区的逻辑控制模块将相应的负载回路切换成对应的紧急广播回路。在平时，无消防信号时，各分区独立操作，将相应回路切换成普通广播回路，而当无普通广播控制信号时，则

18、处于背景音乐或者客房音响状态。ZigBee平台快芯片4 .卫星接受及共用天线接收系统1）各主要房间设置电视共用天线插座，均能接收卫星转播。2）设置卫星接收天线及接收系统（如亚洲一号、泛美四号）并将之纳入共用天线系统。3）国际最即时的卫星资讯，透过大厦顶部的接收系统，即时传送至各户电视机，使用与国际保持同步率先。5 .车辆进出口管理系统在现代建造中，对车库的综合管理越来越重要。大厦裙房的地下室为车库，其地下车库综合管理系统包括IC卡读卡机、电动栏杆、车辆控制器、动态电脑显示器等，可以完成自动收费，车位管理，防盗报警等功能。6 .结构化布线系统作为智能建造的基础，结构化布线是一种具有全新概念的布线

19、系统，用以服务建筑物中所有通信和计算机设备，满足现在和将来的布线要求。大厦结构化布线分为4个子系统部份：工作区子系统部份通过各楼层的配线箱至楼层的各信息终端。其由超五类4对双绞线及RJ45终端插口组成。此部份具有抗干扰，可靠与灵便性好的特点。（2）干线子系统部份采用多模光缆连接大厦电脑机房与各层的配线箱（即总配线架与各层分配线架连接）。多模光缆传输速度可达500MBPS以上，有足够带宽，可为今后布线系统发展留有足够余地。管理子系统部份由各层的配线箱组成。考虑到各楼层配线箱信息终端的最大距离不超过100M,因此在各层均设置配线箱（箱内安装光缆/双绞线适配器、集线器、双绞线跳线架等）设备间子系统由

20、设在电脑机房的设备及主干线等组成。7、弱电电源与接地系统智能建造的弱电电源系统必须是可靠稳定和无干扰的。其中计算机及外部设备、消防火灾报警设备以及通讯设备属一级用电设备负荷，采用双电源末端自切供电。对终端计算机设备配置单独UPS装置。该大厦的弱电工程中，火灾自动报警系统、闭路电视监视系统电源均采用双电源末端自切供电。双电源切换柜的电源来自大厦变配电间的2台变压器低压回路及1台柴油发机电供给。大厦弱电工程的各个系统，都设有独立的电源配电箱控制。弱电系统的接地是弱电系统的一个重要环节。为减少干扰和保护设备，弱电接地采用共用接地系统，接地电阻不大于1欧姆。8、有线电视系统（CATV）作为智能建造的C

21、ATV系统设计，对系统保证用户电平，解决弱场强收视问题，保证图象的传输质量以及节目来源均应予以充分考虑。系统的前端设备CATV的主要部份，其对信号处理的质量好坏直接影响整个系统的质量，因此前端系统输入应具有较高的质量来满足分配系统所需电平。该大厦前端设备采用放大-混合式，其传输系统采用分配-分支方式，以适应用户终端数量多且分布不规则的特点。9、电话通信系统该大厦电话篙言系统由交换设备、传输系统、终端设备组成。大厦采用60011程控交换机设备，话务台功能较强。数字式程控交换机可以根据不同需要实现众多服务的功能，如系统功能、话务功能和用户分机功能。大厦的电话机房设在一层，包括传输设备室、交换机房及

22、话务室。大厦的电话系统纳入综合布线系统，在每间办公室及客房内设两个信息插座，一个用于语音，一个用于数据，可将多种设备终端插头插入标准的信息插座内。10、计算机网络系统楼宇计算机网络系统是最重要的基础设施之一，它将通信、安保、火灾报警、机电设备自动化、停车场管理、物业管理及办公自动化、管理信息系统等子系统资源联网，实现智能楼宇各系统的互连，建立智能楼宇的Intranet网，同时可为智能楼宇各住户提供计算机网络系统的接入服务。它还可方便地与智能楼宇外部的公众数据网，信息网(如Internet等)互连，为各种服务提供网络支持环境。智能楼宇计算机网络系统设计包含了计算机设备、网络系统的软、硬件和安全，

23、他们是整个系统能否正常发挥最大效益的物理基础；它将实现信息的共享，为广大的计算机用户提供足够的信息流通渠道。网络系统采用先进的Internet技术，实现网络结构清晰、均衡网络负载。11、视/音频点播系统(VOD/AOD)在现行的电视节目中观众是被动的。节目提供者放什么节目，观众就只能看什么节目，节目时间也是固定不变的。视频点播系统(Video/Audioondemand)是利用高速计算机网络采用视频数据压缩和流控技术进行视频、声音、数据等信号传输，并且通过专用的视频处理软件进行管理，在客户端的多媒体计算机进行播放的现代化计算机多媒体系统，它可以同时向多个用户提供视频信息的点播服务。通过楼宇的高

24、速计算机网络为各住客户提供更方便、更优质的服务。同时，该系统的娱乐性也为楼宇的增值服务提供了基础。该系统由计算机网络LAN、WAN和与其联入网的服务器以及PC终端组成。主要包括五部份：媒体服务器PS(ProgramServer).应用服务器AS(ApplicationServer)管理工作站MS(ManagementServer)客户端、节目制作端组成。HUB或交换机 HUB或交换机=.给排水1号楼灯光2号楼灯光3号楼灯光绿地灌溉会议厅门禁七、总结楼宇追求的另一个设计理念就是安全。防雷安全、消防安全、防盗安全都必须依靠现代通信技术及楼宇自动化技术才干得以实现。下面就对以上的安全措施进行分析。对

25、于消防安全，楼内可设置防火卷帘及防火水帘。防火卷帘及防火墙可有效阻断火势芟延，被隔离的区域也会因为缺少燃烧的氧气浓度而削弱火势。当室内探头感应到火灾迹象，如烟雾、温度异常等后，门和消防通道周围的淋水装置被激活，有效降低门框温度防止变形并且阻断了有毒气体的弥散。报警信号在计算机进行火场确认之后第一时间通过城域网传送到消防部门的主机上。为人们逃生赢得了更多的时间和可能。写字楼、住宅公寓都需要复合式的识别系统。您再也不需要沉甸甸的钥匙，并且更加方便和快捷。入住的工作人员或者是业主的一些生理特征信息、如长相、身高、掌纹、肌肉骨骼构造和视网膜的血管帆布，都可以预先村道用于识别的数据库内，在人员进出入门庭

26、时可调出相应数据进行对照，符合的放行，不符合的将被无情地拒之门外。楼宇自动化的主导思想是用一个可以控制楼宇中各种设备正常运行的控制中心代替人工思量和操作，匡助人么实现自动监视并控制机械设备；根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备；见识并及时处理各种意外突发事件；实现对大楼内各种机械的统一管理、协调控制；能源管理及包括设备档案在内的设备管理。楼宇自动化控制系统采用基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，就是我们常说的分布式控制系统(DCS).把饭不现场被控制出的微型计算机控制装置(DDC)采集到实时数据和控制任务与采集总线网的以太拓扑传输网络以及核心设备中央处理器有机地结合到了一起，使它们在一个整体层面上有条不紊地相互协作。楼宇自动化控技术在我国还处于一个快速发展的阶段，随着人们对于优质生活的不断追求以及科学技术的不断更新，一些更加先进的电气自动化技术将被应用到这一领域。