智能建筑概念与楼宇自动化系统简介

智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。它将建筑、通信、计算机网络和监控等各方面的先进技术相互融合。在智能建筑中，通过综合布线系统等基础设施，实现对建筑内各类设备、系统的高效管理与控制。

楼宇自动化系统（BAS）是智能建筑的关键部分。它主要对建筑物内的暖通空调、照明、给排水等设备进行自动化监控与管理。通过传感器采集数据，如温度传感器感知室内温度，系统根据预设值自动调节空调设备。这不仅提高了设备运行效率、降低能耗，还为建筑使用者创造了更舒适、便捷、安全的环境。

    摘要：智能建筑的概念和楼宇自动化系统简介，并列举了当今几大楼宇自控生产厂商的自控系统功能简介和实际运用。
   

    关键词：智能建筑 楼宇自动化系统 概念

    一 关于智能建筑

    智能建筑的概念，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。（参考《建筑中文网》）

    智能建筑是信息时代的必然产物，建筑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技术综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。

    智能建筑应当是：

    “通过对建筑物的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。智能建筑物能够帮助大厦的主人，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。”

    建筑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

    楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统(BuidingAutomationSystem简称BAS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。
    三、楼宇自动化系统的组成与基本功能：
    建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准，BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下，这两个子系统宜一同纳入BAS考虑，如将消防与安全防范子系统独立设置，也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。
    建筑设备自动化系统的基本功能可以归纳如下：
    (1)自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态。
    (2)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。
    (3)根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态。
    (4)监测并及时处理各种意外、突发事件。
    (5)实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。
    (6)能源管理：水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。
    (7)设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。
    四、楼宇自动化控制系统的原理
    楼控系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统(Distributedcontro systems简称DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。
    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，散设于建筑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只有中央站和分站两类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治，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，从分内部走向设备现场，形成分布式输入输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活，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，建筑设备自动化系统必然采用Web技术，并力求在企业网中占据重要位置，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技术的建筑设备自动化系统，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。EBI系统完成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。
    结束语
    楼宇自动化控制技术在我国还是一个新兴的技术领域，随着更多智能建筑的出现，将有更加先进的技术补充到这一领域中，使这一技术更加成熟、完善。

    几家影响较大的楼宇设备供应公司系统及功能简介：

    美国江森自控Metasys系统

    Metasys的系统结构及硬件说明
    要想建成一个智能建筑，一个高素质的楼宇自控系统是不可缺少的，JOHNSON CONTROS的Metasys系统的系统结构如下：
    JOHNSON CONTROS的Metasys楼宇自按系统是由中央操作站（OWS）、网络控制器（NCU）、直接数字控制器（DDC）等组成，通过Ethernet网（N1网）将中央操作站及网络控制器各节点连接起来，Ethernet/IP使用标准的网络硬件在网络控制器与用户操作站之间完善地传递信息。同时安装在建筑物各处的直接数字控制器（DDC），将通过现场总线（N2网）连接到网络控制器上，与其它网络控制器上的直接数字控制器及中央操作站保持紧密联系。现场需监控设备上的传感器及执行器等连接至以上各直接数字控制器内。从而实现分散控制、集中管理。
    以下分别对这些硬件设备做详细说明：
    1.1通讯网络
    操作站及网络控制单元之间最常用的连接方式是N1通讯网络。这构造采用以太网（ETHERNET）技术，通过一张ETHERNET卡（网络介面卡），在N1线上通讯。
    网络设置
    N1网可以设置成总线型、星型和混合型结构。它使N1网可以方便、经济地安装及扩展。
    N1网可以使用同轴电缆、双绞线、光纤或它们的组合。NCU和操作站可以直接支持同轴电缆，并可方便地加上适配器连接光纤回路。每段N1网的最长距离取决于所采用的媒质及网络上节点的数量。采用有源分流器可以延伸连接线的长度。两个节点间最长距离可达到6.4公里。
    开放式的结构和互连性
    ETHERNET广泛应用于工业和楼宇自动化领域。众多的第三者供应商都支持这个标准并提供ETHERNET设备，如分流器及应用软件。这意味着不用供应商提供的产品可以直接互换，使用户有更多的产品选择并且不会依赖于某一个供应商。
    N1网上之通讯种类数据库之上传与下载、对现场设备之指令和状态之讯息等。各节点均具备动态访问（Dynamic Data Access）功能，即无论N1网上任何操作站或任何一个NCU上，均可以对全部的数据实现检测或控制。
    动态数据存取
    很多系统都只容许有限度的资料分类，Metasys系统却能容许在N1总线上每个组件与组件间的自由通讯。这便是METASYS系统的一个独特之处——动态数据存取，加快了大量讯息传递之速度。

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200602/8454.htm