（农业工程专业论文）智能建筑设计方法研究.pdf

摘要 智能建筑是指利用集成方法，将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有 机结合，通过对设备的自动监拄，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优 化组合，获得投资合理，适合信息社会需要，并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点 的建筑物。 世界上第一幢智能化大厦产生t1 9 8 4 年的美国哈特福德市，由一座金融大厦改造而成， 定名为“城市广场”。它的改造成功引起了世界各国的重视与效仿。此后智能化建筑在欧、 美、日及世界各地蓬勃而起。 本论文介绍了智能建筑的发展、组成和特点，深入了解了智能建筑的术语和概念，促进 了我们由传统建筑设计观点向智能建筑设计观点的转变。 智能建筑的兴起，生动地反映了信息技术的发展是何等迅速，信息技术的应用是多么广 泛，并深刻反映了信息社会发展对智能建筑的需求。 建筑发展到智能建筑，是个质的飞跃，建筑的含义一下子拓宽了，建筑设计的任务加 重了许多，一方面，智能建筑设计的研究需要系统化，整体化的框架体系，另一方面，智能 建筑设计需要更多操作性实践性方面的指导。本论文通过对大量研究资料的分析研究，根 据建筑设计过程中的实际情况，从楼宇自动化系统和建筑系统两个方面入手探讨了智能建筑 的设计方法，从而指导今后具体的设计实践，实现由传统建筑向智能建筑设计的跨越。 关键词：智能建筑，楼宇自动化，建筑系统，智能空间，建筑平台 1 1 a b s t r a c t i n t e l l i g e n tb u i l d i n go b li sab u i l d i n g 谢ms a f e t y , h i g he f f i c i e n c y , a d v a n t a g ea n d a g i l i t yc h a r a c t e r i s t i c ，w h i c hg e t sr e a s o n a b l ei n v e s ta n dm e e t st h en e e do fi n f o r m a t i o n s o c i e t yb yi n t e g r a t i n gt h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y , c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , a n d i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n da r c h i t e c t u r ea r to r g a n i c a l l y t h ef i r s ti t 3o ft h ew o r l dc a l l e dc i t yp l a c ei sb u i l ti nh a r t f o r dc i t yo fu si n 1 9 8 4 ，i t ss u c c e s sa r o u s e st h ew o r l d sa t t e n t i o na n df o t l o w , h e n c e f o r t h ，i bi sb u f i ti n m o r ea n dm o r ec i t i e so f t h ew o r l ds u c ha si ne u r o p e ，a m e r i c aa n dj a p a n t h ef l o u r i s ho f t br e f l e c t st h a t t h ed e v e l o p m e n to f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi sv e r y r a p i da n dt h ea p p l i c a t i o no fi n t b r m a t i o nt e c h n o l o g yi sm u c hb r o a d e f ，a n dr e f l e c t st h e e n o r m o u sn e e d so f l bf o rt h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a f i o ns o c i e t y i ti sa l le s s e n t i a lf l y i n gt h a tt h eb u i l d i n gi se v o l v e dt oi b 。t h eb u i l d i n g sm e a n i n g s i sd e v e l o p e dt oal a r g ew i d t h ，a n dt h et a s k so fa r c h i t e c t u r ed e s i g na r ea d d e dh u g e l y t h e r e f o r e ，i ti sab a p t i s mf o re v e r ya r c h i t e c tt oa c tt h i si m p o r t a n tr o l ea n db e c o m ea n i n t e l l i g e n t a r c h i t e c tf r o mac o m m o na r c h i t e c t 。o nt h eo n eh a n d ，t h e s t u d yo f i n t e l l i g e n tb u i l d i n gd e s i g nn e e d st h es y s t e m i ca n dh o l i s t i cf r a m es y s t e m , o nt h eo t h e r h a n d , i n t e l l i g e n tb u i l d i n gd e s i g nn e e d sm o r eg u i d a n c ei no p e r a t i o na n di np r a c t i c e ， t nt h i sp a p e t h ed e v e l o p m e n t ，t h ec o m p o s i n ga n dc h a r a c t e r i s t i ca l ei n t r o d u c e d 。 i no r d e rt oo f f e rg u i d a n c ea n dd e s i g nm e t h o d si nd e s i g np r a c t i c e ，i n t e l l i g e n tb u i l d i n g d e s i g nm e t h o di sd i s c u s s e db yb u i l d i n ga u t o m a t i cs y s t e ma n da r c h i t e c t u r es y s t e m k e yw o r d s ：i n t e l l i g e n tb u i l d i n g ，b u i l d i n ga u t o m a t i cs y s t e m ，a r c h i t e c t u r es y s t e m ， i n t e l l i g e n ts p a c e ，a r c h i t e c t u r ef l a t i h 独创性声明 本人声明熙呈交匏论文是我个人在导炳指导下进行的磅究王终及取缮的磅 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人融经发表或撰写过盼研究成果，也不包含为获季譬中国农、韭大学或其它教瓷机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何露献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：时间： 劲pj 年一月移日 关于论文使用授权的说明 本入究全了解中国农潼大学青关保留、使雳学像论文静规定，鞠：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫籀等复髑手段保存、汇编学位论文。同意中餮农濂大学茸 三l 雳不同方式程不同 媒体上发表、传播学位论文的全部斌部分内容。 ( 保密鑫鲁学使论文在擀密后斑遵守戴协议) 研究生签名2 膨 翮虢雾、劫 时间： 西年艘胃6 日 时闻：v 西年p 月荔目 中国农业大学1 ：= 程硕士学位论文 智能建筑设计方法研究 前言 “智能建筑”虽然是最近十几年才出现的新名词，但是由于智能建筑能提供给人们 全面的、高质量的、安全的、舒适的生活与工作环境，提供各种综合服务功能，提高工 作效率，人们对其投入了很大的热情，工业界也投入大量的资金和人力研制、开发和生 产与智能建筑配套的产品。因此智能建筑的技术水平发展很快。中国的智能建筑起步较 晚，目前其技术国产化和产品国产化程度还比较低；智能建筑的建设过程还不够规范 部份人对于智能建筑的概念还比较模糊。 鉴于中国智能建筑目前的现状，本文在第一章中着重介绍智能建筑的组成方式与特 点，简述了各相应系统的功能。第二章和第三章对楼宇设备自动化系统( b a s ) 作初步的研 讨，以此为基础对一个实例进行了具体设计。由于智能建筑是一个系统工程，建筑平台 的作用尤其重要，因此本文第四章对智能建筑中的建筑系统和根据本人参加的智能建筑 工程设计实践分别对智能建筑内部空间做了深入的研讨。目前，智能建筑的智能部分大 都由计算机行业，通信专业的工程师支持设计，而且许多大型工程均高薪聘请国外公司 承担智能系统的设计。国内有关智能建筑的论文、报告也大都是信息行业的技术人员所 写，而由建筑师发表的相关文章，非常少也很浅显，真正从事主持过智能建筑设计的建 筑师也很少。因此本文第五章提出了智能建筑中建筑平台的重要作用这个问题。 本论文通过对大量研究资料的分析，根据建筑设计过程中的实际情况，力图从楼宇 设备自动化和建筑设计这两个智能建筑必需的方面入手，对智能建筑设计研究方法进行 必要的探讨，从而对今后的智能建筑设计实践起到一定的指导作用。 中国农啦，( 学工穗积学位论文 智能建筑设计方法辑究 第一章智畿建筑翡发爨、耋基成与特煮 智能建筑 i n t e l l i g e n tb u i l d i n g ，简称i b ) ，是当代黼新科技勾建筑艺术相结合的 产物。它的出现受到世爨各霪躲鬯遽重褪。 ，l智能建筑的焉史、发蓑憝势鞭定义 1 1 i 警簸建筑戆发襞变 随着入类辩学技零豹羧震，入嶷静疆往环境也在逐步敬簧。建筑发震劐今天出现了 智能建筑这样一麈星程碑，它集中体现了现代以人为本的建筑思想以及系统工程学的成 粜。它是土木：i ：程技术与现代通讯技术、计算机技术、控制技术相结合的结晶。其发展 掰变一觳认为超盘1 9 8 4 年1 男建袋予美国跨将疆德帝靛城市j “场( c i t yp l a c e ) 大疆。随 意，智能建筑在欧、美、豳及世男番地蓬勃发展。在我国，智能建筑的发展历史不妖 1 9 9 0 年北京发展大楼揭开了我国“智能建筑”建设的序幕。随后，智能建筑在北京、上 海、广鞭、深绸、南豪等经济发这辘市迅速发展，伴随着房蘧产热潮，镭蘸建筑在蔽国 墩掀起7 一浪接一浪的热潮，各种鸳能大攫如雨后释笋，露场的需求以及有关方面的热 炒为中国错能建筑 披入了活力和动力，建筑智能化的形式和内容也教生了巨大的变化 麸广度上麓，已幽源来静两三个弱电子系统增翘到十多个予系统，胰深瘦上嚣，系统连 动和系统集成盼级别逐步增加。在此期闻，伴随羞犍能建筑的兴起，各种规定的标准相 继出台，使智能建筑逐步步入规范化的道路h “。 根据爨精奔缮”3 ，强翁美国的智能建筑占薪建筑的7 0 ，磊本的智蘸建筑占薪建筑 的6 0 ，馈计在姓慰l o 1 5 年，发选豳家将会普及智髓建筑。我国可争取在2 0 年内普及锣 能建筑一一手段包括新建和旧楼改造。我国智能建筑的现状，截t e 2 0 0 4 年，根据估计仅 上海、北索、广东、等遗已建起约1 1 5 0 摩智能大楼，全国嵩予1 8 0 m 韵已建成3 5 痉。简言 之，智能建筑在政府、业嚣、学界郗很重襁，发震较快，但是，中潮智能建筑避存在诺 2 串莺表泣大学工糕硕士学位论文智能建筑设计方法讲究 多躲阀题，现在，正沿着正确方向，在发展中规范，在规蕊中发展溉”。 图 一 世界誊螋智虢建靛g lt yp l a c e 犬壤羚鼹 l 。l 。2 譬熊建麓驰定义 蟊嚣，餐能建筑糖熬壤念，睫罄瑷鼹囊凝蔹零懿发展嚣燮豫，它还舞燕一个耀越麴 概念。国际上至今并无统一的定义。现将欧、美、日”3 及我阑对智能建筑的定义或概念 做一简单介绍。 l ，荚国早期对智麓建筑煞定义是：“磐麓建筑乃是逶过霞玩冀续撞、系统、羧务、警瑾 嘎个基本要索及其相互关系来提供一个多产和成本低廉的环境”。同时又指出“没有固定 的特性”来定义智熊建筑。事实上，所有智能建筑所姓有的啦一特性是其设计可以适于 倭列，酝鬣残本熬蹙饱。 3 串謇表熊夫擘工程磁士攀绞论文镑自建筑谨谤方法磷究 经过十几年的笈矮，黄滏鹎智黢建筑已经簸予鬻麟智裁靛发嚣狳菠，餐熬是燕静 孕投，懑越瓣建筑锯餐辘秘糍瓣配蓊，强调巍效率、甄辘糕、低污疑，程真覆实现茨a 凳零戆藏缀下，这戮节缝麓澈，缳护邵壤秘霹持续绶袋豹露繇。 2 。敬潮将镑缝建筑定义荛“剿建一耱攀叛壤铰户鸯蛾大效率弼壤鳇建筑，潮辩，该蘸筑 掰激使之誊效靛餐壤爨滚，瓣凌袋髂帮设蕊方瓣熬垮禽裁奉最少”。 3 。瓣零瓣舞戆建筑豹旋焦集申在魏下方嚣： 国终为浚黢镶惑莉壤魏警戆效率戆鞔遮； 巷麓绦燕蠢王作的入满意躺矮棼 建筑譬壤台遴纯，浚镬经臻缳藏瓣袋零撬供受羯爨熬管遴巍麟务； 翁镑瓣交纯豹搴会强壤，整絷多撵纯瓣办公毅及圭渤鹣经营繁旗骰爨捩遴灵淫秘经济豹 噙瘦； 4 。在我鏊，尽曾餐靛建筑戆定义至今遴采取褥一数瓣认弱，髓蓑宴蔟，傻露焚嗣褥点。 魏袋掰餐糍建筑设诗标壤( g 8 稻0 3 1 4 2 0 e 0 ) 中瓣班稼壤豹彩式绘穗瓣智筑建筑瓣怒 义；繇谴餐黢建筑，“它怒敬建筑麓平套，兼蠢建筑竣餐，办公基动能及避精颡缮系绞， 集绦糖、蓉绫、簸努、管壤及恁髓之阉鹣簸後往缝合，翔人镪撵喾冬个安全、藤簸、瓣 邋、蠖裁麴建筑黪缓”。这个以潜象拣携彩式辩磐戆建筑瓣定义鹾臻了餐糍建筑瓣建容及 意义，麓藏了喾能懿筑稳概念，褥食餐缝建筑本身韵杰发袋鹣特性。 1 2 缝成苟特煮 瓣在，佟为信息薅逮公路“节煮”麓磐靛建筑，受到甏_ 天瓣美浚簿l 蓬裁，麓能建筑 中“糍麓”鹃鸯义凌艨采攀缝鹣3 a 袈统“，靼c a s ( c o m m u n i c a t i o na u t o m a t i o ns y s t e m ) 遴镪鑫魂豫系绕，o a s o f f i c ea u t o m a t i o ns y s t e m ) 办公鑫动豫篆绫，b a s ( b u i i d i n g m a n a g e m e n ta u t o m a t i o ns y s t e m ) 搂筑设套餐遴爨动豫系统撼畿羚采，热入了建茨臻绫， 建襞耱苓辩跫以餐麓建筑强壤豹羹傍鹚璃，舞憝与蓑穗3 个系统雾舞，餐戆建筑孛懿建 筑歉诗，不辘纹仪势餮在为餐糍系统罐供宝阙滟链鬣上，袋生动菱凝淀计鬟念，与冀京 4 3 大系统融为一体，创造搬4 a 集成的翅熊建筑。 、 1 。2 ，1 遴讯囊秘化漤绞 1 1 c a s 是保证建筑物肉鹾鬻、数据、圈缘侮瓣黪麓戳上，鄹l l 雩与辨部遴倍溺( 蟊亳活潮、 数掇踺、计彝辊鄹、受璧黻菠广惫嬲) 榴连，与骰筹备魏互遁储惠的系统。c h s 主簧由 穗控数字用户交换机网( p r i v a t ea u t o m a t i o nh r a n c he x c h a n g e 简称p a b x ) 和卷线电 视( c a t v ) 耀大嘲抟成。c a s 按臻能努为八个子系绞： ( 1 ) 嗣寇电话邋信系统，设p a b x 藏采翊公网的集中小交换枫。 ( 2 ) 声讯服务通债系统( 谱誊馈藕和语鸯| i 煎答系统) ，具褒存麟步 米港啻，使电话鼹 产邋避翁籍密羁掇敬谮啻鹫誊，胃崮动商其宥那个语鬻信箱的客户援供呼嘲( 巍 当语音信箱系统和觅线寻孵系统连接鼷) ，遵知冀提取语巍馨富，遴避电谗鸯谗 霄关信息势及时应磐暇务动能。 ( 3 )凭线通信系统，藏备选择狰嘲和群浮功能。 ( 4 )翼慝通馈袭绫，横预安装卫屡收发天线秽v a s t 遴僚系统，与努帮褥城语音和数 据遥遂，实现远难离通信的目的。 ( 5 )多媒体邋僖系统( 毽括i n t e r n e t 瓣i n t r a n e t ) ，i n t e r n e t 可以遗避曦话糕、分 缎数据嬲、搂中继瓣接入，袋霸t c p i p 协议。t n t e r n e t 跫一个企垃或集醴的内 帮计筇枕黼络。 ( 6 )襁讽服势系统，( 彀括胃视熙文篆统、电子信箱系统、窀 冤会议系统) 它肖戳犊 收渤态图文信息，具有存储及提敬文本、传真、电传等邮件的功熊，遵过具商视 频压缩技术的设铸向系统的馊用者提供显瑟避处域：i j 亟处可鼹察的熙像势进行舄 步淹话静糖糍。 ( 7 ) 宥线电视系统，w 接收加密躲卫壤电视节弱以及加密躲数据傣患。 ( 8 ) 计鲮机腿络通信系绞“，出阙络结构、嬲络硬秽二、嬲终协议蒲1 网络搽佟系统、耀 s 中阚农业大学工程硕士学位论文 智能建筑设计方法研究 络安全锌组成。 1 2 2 办公国动化系统 o a s 分为办公设备自动化系统和物业管理系统。办公设备自动化系统要具有数据处 理、文字处理、邮件处遴、文槠资料处理、编辑| | 版、电子掇表靼辅舫决策等功雏。对 具有撬信功能的多枧事势处理型办公系统，应就担负超电视会议、联机检索和圈澎、图 像、声音等处理任务。物业管理系统不但包括原来传统物业管理的内容，即日常管理、 清洁绿仡、安全保卫、设备运行和维护，也增船了新的管理内容，如固定资产簧遴( 设 备运转状态记漾及维护、检修驹预告，定期通知设备维护及开列设备保养工作单，设备 运行和维护新的管理等) 、租赁业务管理、租房事务管理，同时赋予目常管理、安念保卫、 设备运行和维护新的管理内容和方式( 鲡永电、煤气远程抄表等) 。 1 2 3 建筑设备管瑗自动化系统汹 b a s 的功能是的调节、控制建筑内的各种设施，包括变配电、照明、邋风、空调、电 梯、绘簿求、游臃、安攥、髓源管瑾等，检测、霪示箕运行参数，益褫羧翻箕运行状态， 根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使茭始终运行于最佳状态， 自动监测并处理诸如停电、火灾、地震等意外事件，自动实现对电力、供热、供水等能 源的健爱、调节与管琏，觚纛镶漳工佟躐藩往琢境甄安垒可靠，又节约戆滚，弼基舒适 宜人。 b a s 按建筑设糈和设施的功能分为十个子系统； ( 1 ) 交配电控翻予系统( 包括高压配电、变l 毽、低压配毫、藏急发l _ l 等) 。圭簧功能 有监视变电设备释高低主开关动作状况及报警，爨动检测供配电设蓥运行状态及 参数，监理各机房状态，控制各机房设祷供电，自动控制停电复电，控制成急电 源供电暇序等。 鑫 中国农业大学工程硕士学位论文智能建筑设计方法研究 ( 2 ) 照明控制子系统( 包括丁作照明、事故照明、舞台艺术照明、障碍灯等特殊照明) 主要功能有控制各楼层门厅及楼梯照明定时开关，控制室外泛光灯定时开关，控 制停车场照明定时开关，控制舞台艺术灯光开关及调光设备，显示航空障碍灯点 灯状态及故障警报，控制事故应急照明，监测照明设各的运行状态等。 ( 3 )通风空调控制子系统( 包括空调及冷热源、通风环境监测与控制等) ：主要功能 有监测空调机组状态，测量空调机组运行参数，控制空调机组的最佳开停时间 控制空调机组预定程序，监测新风机组状态，控制新风机组的最佳开停时间， 控制新风机组预定程序，监测和控制排风机组，控制能源系统的最佳状态等。 ( 4 )交通运输控制子系统( 包括客用电梯、货用电梯、电动扶梯等) ，主要功能有监 测电梯运行状态，处理停电及紧急情况，语音报名服务系统等。 ( 5 )给排水设备控制子系统，主要功能有监测给排水设备的状态，测量用水最及排水 量，检测污物、污水池水位及异常警报，检测水箱卫生，过滤公共饮水、控制杀 菌设备、监测给水水质，控制给排水设各的启停，监测和控制卫生、污水设备运 转及水质等。 ( 6 )停车库自动化子系统( p a r k i n ga u t o m a t i o ns y s t e m 简称p a ) ，主要功能有出入 口票据验读及电动栏杆开闭，自动计价收银，泊位调度控制，车牌识别，车库送 排风设备控制等。 ( 7 ) 消防自动化子系统( s a f e ya u t o m a t i o ns y s t e m 简称s a ) ，主要功能有火灾监测 及报警，各种消防设备的状态检测与故障警报，自动喷淋、泡沫灭火、卤代烷灭 火设备的控制，火灾时供配电及空调系统的联动，火灾时紧急电梯控制，火灾时 的防排烟控制，火灾时的避难引导控制，火灾时的紧急广播的操作控制，消防系 统有关管道水压测量等。 ( 8 ) 安保自动化子系统( s a f e t ya u t o m a t i o ns y s t e m 简称s a ) ，包括门禁系统、闭路 电视监控系统、防盗报警系统和防火报警系统。门禁系统主要功能有刷卡开门 手动按钮开门，钥匙开门，上位机指令开关门，门的状态及被控信息记录到上位 7 机中，上位机负责卡片的管理等，闭路电视监控系统主要功能有电动变焦镜头的 控制，云台的控制，切换设备的控制等。防盗报警系统主要功能有探测器系统在 入侵发生时报警，设置与探测同步的照明系统，巡更值班系统，栅栏和振动传感 器组成的周边报警防护系统，砖墙上加栅栏结构，配置振动、冲击传感器组成的 周边报警防护系统，以扰动红外入侵探测器、阻挡式微波探测器或嫂声探测装置 组成的周界报警防护系统，用隔音墙、防盗门、窗及振动冲击传感器组成的周界 报警防护系统等。防灾报警系统主要功能有煤气及有害气体泄漏的检测，漏电的 检测，漏水的检测，避难时的自动引导系统控制等。 ( 9 ) 公共广播与背景音乐系统，主要功能有背景音乐，用软件程序控制播音，可根据 需求，分区或分层播放不同的音响内容，有广播、背景音乐及扬声器线路检测功 能，紧急1 。播和背景音乐采用同一套系统设备和线路，当发生紧急事故( 如火灾 时) ，可根据程序指令自动切换到紧急广播工作状态，火灾报警时，可进行报警 层与相邻上下两层的报警广播，提供任何事件的报警联动广播，手动切换的实时 广播等。 ( 1 0 ) 多媒体音像系统，包括扩声系统、会议声频系统、同声传译系统、立体声电影放 声系统、视频信息点播系统( v i d e oo nd e m a n d 简称v o d ) 等。扩声系统主要功 能是把自然声源( 如唱歌、演奏、演讲等) 的声音信号加以增强，提高听众的声 压级，使远离声源的听众也能清晰的听到声源发出的声音。会议声频系统由主席 机( 含话筒和控制器) ，控制主机和若干部代表机( 含话筒和登记申请发言按键) 组成，大型国际会议系统由数字会议网( d c n ) 构成。同声传译系统是将一种语言 同时翻译成两种以上语言的声频系统。立体声电影放声系统采用放映室内的杜比 声道还音系统，利用标准机柜将电影录音，经功放分若干路引至观众厅四周的扬 声器组，以达到最佳的立体声效果。v o c 系统有随时自主点播精彩影视、各种账 单查询、宾馆酒店信息查询、查看交通信息、气象预报、股市行情、商业信息、 完成电视购物、卡拉o k 音乐点播、e m a i li n t e r n e t 浏览、收看闭路电视等功能 8 中国农业火学工糕硕士学位论文 智能建筑设计方法研究 蘩统垂动宠或点攒记费著霹与宾镶灞痞诗舞撬营理系统联羧。 1 2 4 建筑系统 智畿建筑除了解决上述通讯自动化、办公自勘化、建筑设备管理自动忧以外，还有 一个穗当熏要的凑窑，就楚据决建筑空闽孵灵淫性耱宣a 性。罄魏霉字楼楚知谖生产力 黼度密集的场所。、要使人处于最佳工作状态，需要建筑环境有较强的宜人性 空间的灵 滞性更是适应智能化发展的必要条件。 9 中国农业大学工程硕士学位论文智能建筑设计方法研究 第二章楼宇设备自动化系统简介 楼宇设各自动化系统( b a s ) 是整个智能建筑系统的重要组成部分之一，是属于整个中 央管理系统中第二层次的集成系统，其主要功能是实施对大厦内所有实时监控系统的集 成监控、联动和管理：其主要特点是具有对综合监控信号的处理和快速的i o 确应能力 以及对监控参数的统计，汇总，整理能力“1 。 2 1 楼宇自动化系统的构成 智能建筑楼宇设备自动化分系统中包括下列实时监控子系统 楼宇机电设备监控系统( 狭义的b a s 系统) 保安系统 消防报警系统 广播音响系统 停车场管理系统 楼宇机电设备监控子系统1 ，作为楼宇设各自动化系统中的一部分，而且是非常重 要的一部分，担负着对整幢建筑物机电设备的集中监测与控制，保证所有设备的正常运 行，并达到最佳状态。同时，在计算机软件的支持f 进行信息处理，数据运算，数据分 析，逻辑判断，图形识别等，从而提高了建筑物的高水平的现代化管理和服务，向着建 筑的智能化迈出坚实的第一步。这个子系统涉及的监控对象多而且杂。姑且称它们为楼 宇机电设备监控子系统的子系统，包括空调通风子系统，给排水子系统，供配电子系统， 照明与动力子系统和电梯子系统。 保安子系统必须对建筑物的主要环境，包括内部环境和周边环境进行全面有效地全 天候监视。这一子系统是现代化的智能建筑中不可缺少的一个子系统，同时也是建筑物 现代化的科学管理的一种主要手段。这个子系统按其基本的功能来划分，可分为如v 卜四 1 0 中国农业大学工程硕_ 上学位论义智能建筑设计方法研究 部分。称为保安子系统的子系统。它们是：防盗报警子系统，出入口控制( 门禁) 子系统， 巡更管理子系统，闭路电视( c c t v ) 监视子系统。在实际的应用中，这些子系统不一定全 部使用，它们之间互为补充。 消防报警子系统是楼宇设备自动化系统的一个重要组成部分由于现代化的建筑物， 其电气设备的种类和用量大大增加，内部陈设与装修材料多为易燃的。这无疑是火灾发 生频率增加的一个因素。而且一旦火灾发生后，火势猛，蔓延快，内部通道往往被火切 断，从外部扑救不太有效。所以消防子系统最重要的任务便是防患于未然和从内部扑灭。 可见，火灾自动报警和自动灭火系统是何等重要。 广播音响子系统是提高智能建筑舒适性，方便性的一个有效途径。现代智能建筑越 来越趋向于多功能。一幢建筑中不仅有办公场所，而且有购物场所，客房和多功能厅。 这就要求具备背景音乐，应急广播。舞台音乐及扩声系统。 停车场管理子系统对一幢建筑来说是必须要求的。它的服务质量的好坏直接影响到 乘车用户到建筑物的第一印象。因此，这一子系统要同时兼顾系统的先进性和功能多样 性，尽量满足用户各种可能的需要。 2 2 楼宇设备自动化系统设计依据 在b a s 系统设计中的国家标准和行业标准“7 1 如下： 1 民用建筑电气设计规范( j g j t1 6 9 2 ) 2 采暖、通风与空气调节设计规范( g b j1 9 8 7 ) 3 智能建筑设计标准 ( gb t 5 0 3 1 4 2 0 0 0 ) 4 b a c n e t n a s i a s h r a e s p e l 3 5 p 标准 5 电气装置安装工程施工及验收规范( gb j 2 3 2 9 0 9 2 ) 6 建筑设计防火规范g b j1 6 8 7 7 高层民用建筑设计防火规范 g b j4 5 8 2 8 省市制定的相关标准和规定 9 翡能建筑颈目系统设计任务书 2 3 楼宇设备自动化系统的系统结构 2 3 1 系统结构 楼宇设备自动化系统( b a s ) 为了实施对各实时监控系统的集成管理，可采用两台或多 台镦燮计算辊作为整个系统管骥级的并行处理烹梳，杰= 楼宇设备鑫动纯系统实葚重性要 求离，每个主机处于相嗣等级的操作状态，每个主机都可成为冀它主机麴热备份设备。 同时考虑到b a s 系统远行的可靠性和释错性，采用一主一各的通讯与数据网关可确保系 统长期：i 作的稳定可靠。由予火灾掇警子系统在整个餐髓建筑中的重要性。希鬻对萁避 行二次监控以及提供它与b a s 分系统申其它子系统的联动。需簧通过一台i e i 餐能通讯 接口，建立它与b a s 分系统的通讯联系。另外需要用于b a s 系统报警缄过限实时打印以 及文件报告打涕的打印辊。当然，靖予个完整的系统采谎。需簧设鹫网络连援器，隧 卡等与上屠中央管理系统联系，见圈2 - i 所示。 通信与数据刚关d g 智能通信接口 闰2 - ib a s 系统熬本结构圈 中蓐农韭大学工棰硕士学位论文智能建筑设计方法研究 2 3 + 2 设备功能 i 。监控镑理主搬，主要堙能是程序及资瓣骧入，修改及存德；参数设定；资料及掇警信 息打印；显示及记录整个b a s 系统操作运行过程。 2 d g 魑连接替麓分站( i o s ) 与b a s 网络所有主杌的一个多通道通讯控制器，每个d g 可 连接3 1 个i o s 。 8 g 与i o s 之阕蕊网络速度庶大予或等予9 ；2 k b p s 。 3 智能通信接口是i e i 与闭路电视监控系统或火灾报警系统建立界面通讯接口通讯协 议。 4 。不阕麟电源装_ j 鬟( u p s ) 为绦证b a s 系统上作戆连续性，敷酝置足够容量黪不闯敷魄源。 时间不少于3 0 分钟，电源功率限额应有2 0 7 6 的余鬣。 2 4 楼宇设各自动化系统的网络结构 b a s 的网络结构可分为三层( 圈2 2 ) ：最上层为信息域的干线，按照中国国家标准 推荐总线拓扑结构的以太网作为周域网的干线，以实现网络资源的菇享以及各个主机之 瓣瓣遴镶。第二滋为控裁域懿于线，霹竞戏集教羧裁| ；l 毒分戆慈线，它兹终蠲是戳不枣予 9 6 0 0 b p s 的通信速度把各分站连接起来，在分站总线上还必须设有与其它厂商设备连接的 接口，以便实现与其它设备的通信联网；第三层为子站总线，它魁由分散的微型控制器 樱互连接使_ f ! | ，予站慧线逶过予蜒连接器与分站慧线连接。 中嚣农监大学工程颈= 二学能论文智能建筑设计方法韬 究 b 鹪霹接 图2 2b a s 网络结构图 4 中国农业大学工程硕士学位论文 智能建筑设计方法研究 第三章楼宇自动化系统的设计实例 3 1 烟台市银贸大厦智能化系统介绍 3 1 1 工程简介 烟台市银贸大厦是一座集办公、商场为一体的综合性建筑。楼高1 9 n 、地下而二层。 建筑面积1 5 0 0 0 m 2 。为保障所建成的烟台市银贸大厦具有良好的办公、购物环境，一方面 加强大楼基建及机电设各的硬件设施的建设的同时另一方面对大楼的安全、管理、办 公方面提出很高的要求：完成大楼机电设备的综合管理以保证设备的安全、高效、节能 的运行；建立起大楼内部的安全防范系统：建设好大厦系统内部的“信息高速公路”系 统以实现系统内部的信息共享。烟台市银贸大厦智能化系统的建设就是为了使整个办公 系统的工作处于安全、高效、节能、舒适和管理便捷的环境中，以便更好实现服务功能。 烟台市银贸大厦智能化系统的建设包括以下各个子系统 1 楼宇自控系统： 2 安全防范系统； 3 停车场管理系统i 4 紧急广播背景音响系统 5 有线电视系统： 6 多功能会议系统 7 计算机网络系统 8 办公自动化系统； 为建设好这一高水准、高要求的智能化系统，在设计上严格按照智能大厦3 a 系统的 集成模式对接个大厦进行智能化设计：以b a s 为智能大楼的核心，综合布线系统( s c s ) 为 基础，计算机网络为桥梁，围绕着各个子系统与核心关系，展开对b a ，0 a 和c a 的3 a 系统 中国农业大学工程硕士学位论文智能建筑设计方法研究 集成。 镁舞大蓬b a s 系统羧摆磬辘建羲设计掭躞( g b t 5 0 3 1 4 2 0 0 0 ) 魏挈缓掾难砖系统遴 行设计，主要先成对中央空调、通风、给排水、照明、变配电芹口电梯实行监控，达到节 能、节省人力、安全舒适的目的。系统的建立对于天厦机电设备的正常运行并达到最 佳凝态强最大潼豹跨火与保安，帮提供了有力瓣绦迁。 3 。i 。2 本王程b a s 要求 擞据褒秘设备请凝，谴主瀚要求懿爱相关设计蔑范，本工程豹8 a s 系统可敬实褒菇 下各项工作； t 中央冷冻系统的监视、记录和控制 2 空调逶最系统的藏键、记最幂l 控剩； 3 变配电系统的监视、记录釉控制； 4 给排水系统的监视湖记录； 5 。黧疆及囊力系统戆麓褪、 荣帮控稍 6 ，电梯系统娥视和记隶： 7 消防系统般视和记录。 3 2b a s 系统设计要求 3 2 1 系统豳标 楼字自动化系统的目标就是要对大楼内的所有机电设备采用现代计算机技术进行全 面有效的监控和管瑾，确保大厦内所有设备处予高效、节能和最佳运行状况。 3 2 2 设计原则 本大楼b a s 系统设计采用溻今最先进的楼字自动化系统产晶，通过由中央计算机和各 1 6 串嚣农监大学工程硕士学位论文智铙建筑设计方法研究 分站智能控制器的联网，将大厦内备设备进霉亍全嚣运行控制和运行状态的骧视和管理。 波重系统的可靠性和维护、管理的便捷性。 3 2 3 系统设计依据 为了保证系统既能适应当今网络技术的发展，又具有极高的可靠性。本方案设计遵 觚第二章提到的设计标准。 3 3 系统设计选型 楼字自动化系统设备的选型配置能源御用的效率和楼穹薹自动化的水平将直接影响 大搂掇宅没善静运转、葳阻系统设器的选裂配置其蠢重大意义。 目前，在国际上具有j l 十年历史的、蒋名的b a s 系统专业公司及其产品有： 1 ，美固h o n e y w e l l 公司e x c e l 5 0 0 0 系统 2 。英国$ a t e h w e l l 控裁系统有限公司b a s 2 8 0 0 系统； 3 美国j o h n s o n 臼控有限公司i d e t a s y s 系统。 我们分别从b a s 系统网络性能、分站总线、予站总线等三方面对以上三家产晶的网络性能、 分蛙慧线淫戆帮子蛙慧线性簸警方瑟送 二了魄较。避过对琵，霹黻了解美国 h o n e y w l l e x c e l 5 0 0 0 系统鼎有许多的可选性3 ： 1 先进性与适用性一集散式的控制结构；同时，系统的安浆调试软件编程和操作使用简 便，汉德辊疫高，透台孛强国，| 擎豢l 本瑷嚣貔特点； 2 成熟性一长期从事仪器仪表及智能化建筑系统的研发； 3 开放性一开放式的网络结构，支持多种开放协议，包括支持多种开放协议，包括 b a c n e t 。l o n w o r k 笛； 4 按需集成一可以在现场管理级、工程综合管理级、物业管理级等不同层次上按濡集 成： 1 7 中国农业人学工程硕上学位论文智能建筑设计方法研究 5 标准化一产品符合国际以及国家标准、系统结构符合民用建筑电气设计规范 f j g j t 1 6 - 9 2 ) 的规定。 6 可扩展性一具有灵活的系统结构，可以根据实际要求扩展系统功能： 7 安全性与可靠性一采用分层控制的模式：每台现场控制器平均无故障时间b i t b f 长达 1 3 7 年。 所以，在银贸大厦的b a s 系统设计中选用了h o n e y w e l l ，e x c e l 5 0 0 0 系统设备。 3 4b a s 系统要求 3 4 1 网络结构要求 银贸大厦b a s 系统在网络结构可分成三层，最上层为信息域干线，采用总线型拓朴结 构的以太网以i o m 以上的高速把多个工作站联接起来，构成局域网，实现共享网络资源以 及各个j ：作站间的通信，进而还与其他厂商系统相联，第二层为控制域干线，完成集散 控制的分站总线，可以以1 m b p s 的高速把控制器( 分站) 联接起来，第三层为现场设备层。 银贸大厦h o n e y w e l lb a s 系统采用e x c e l 5 0 0 0 的x b s 基本型楼宇自控系统，结构由以下三个 基本部分组成： 1 中央控制站一是b a s 系统的核心，是集中监视、数据处理和中央管理的中心 2 区域控制器( 简称“分站”即d d c ) 独立地完成对现场机电设备的数据采集和控制 同时它与中央控制站进行数据传输 3 现场设备一直接与分站相连，其运行状态和物理模拟量信号将直接接入分站，反过来 分站输出的控制信号亦直接作用丁现场设备。 3 4 2 系统硬件设备 本二j ：程楼宇自动化系统在主楼地下1 层设有一个中央控制站。系统通过c b u s 总线将 8 中国农业大学工稚硕士学位论文智能建筑设计方法研究 务转动赣的e x c e l 5 0 0 0 系狲控割嚣稷连，竞戏室暹避熙设备、裁冷系统、供醒毫幕统、 照明系统、给排永系统等的监察及控制。 1 中央控制站为嗣络的管理层。 中央站服务器慕瘸d e l l 牌个久计蓐提( p c ) ，配置p l y 2 。8 她理嚣、i g b r a m ，i 4 4 m b 软盘、 1 2 0 g b 硬撒驱动器( 1 5 秒存取时间) 、显卡、声卡、c o r o m ，2 i 数字彩色显示器、键盘、 鼠标、一对有源酱箱。i o i o o m b 以太网簧、矫置裔蠢l 3 2 k b 缓存。 管理王佟站鼹予记录擞繁、操作员操佟攒令和系统报告。主要完成撬手_ 系统鉴控靼数 据采集功能，以用于日常操作、监视和调度管理工作。工作站兼作文档机，用于对采集 数据的归档、统计，报表等。 便携式操作虽终蠛。便携式操撵员终端弼予现场d d c 款编程及调试，中文爨垂方式，其 商l c d 显示屏，可同时显示多条菜单和信息内容，并配有屏幕照明，只要连通d d c 控制器 即可激活照明。便携式操律员终端应配有菜单及面板按键，可通过滤项获得d d c 控制器的 傣惫及修改点鹃数摄，进行瑷场控铡。进行理场控剿时不嚣中叛受羧d d c 控鲻器与孛受工 作站的通讯，也不会影响其它d d c 控制器的正常工作。 2 区域控制器为潮络的控制层 在本工程中，e x c e l 5 0 0 0 系统袋露鼹霉申区蠛控裁器： ( 1 ) x l 5 0 0 大型区域控制嚣( 最大1 2 8 点) e x c e l 5 0 0 控制器是一种全部模块化的大型直接数字控制器，采用1 6 位微处理器 c p u ) i n t e l i 8 0 c 1 8 8 ，是可囊由编程、势霹现矮进纷独立控( i m b p s ) 裁静誊接数字梭裁 器经c b u s 总线连接最雾1 5 台控制器的网络进行中央控制。 e x c e l 5 0 0 共由5 个机箱组成。由c p u 模块，电源模块，通讯模块及最多1 6 个i 0 模块( 包 捺扩震型援块) ，1 2 8 个辕入埝出点，朝可联接1 2 8 个攘测嚣，舞关、亳i l i 行器、掇痒嚣，每 个控制器相同功能i o 模块最多为l o 块。再任意按照实际需要加入以下4 种功能模块，便 可组成一台完整的控制器； 瓠类跑羧入摸块( a i ) ： 8 令焘，o - l o v ，一2 0 m a ，p t l 0 0 0 ； 1 9 中国农业大学工程硕士学位论文智能建筑设计方法研究 b 类比输出模块( a o ) ：8 个点，o - i o v ； c 数字输入模块( d i ) ：1 2 个点，l m a ，2 4 v 或2 4 v a c ，m a x ； d 数字输山模块( d o ) ： 5 个继电器输出，1 个常开触点输出，2 3 0 v 。 a c 2 a 每块模拟输出和数字输出模块可带超驰控制开关以实现远方自动手动控制切换。 也可有发光二极管l e d 提供的状态显示和以亮度变化反廊模拟输出的大小变化。 ( 2 ) x l l 0 0 中型区域控制器( 3 6 点) x l l 0 0 装有1 6 位1 n t e l 8 0 c 1 8 8 。其电脑模块均装有r a m1 2 8 kb y t e ，o se p r o m5 1 2 kb y t e 。 装有可擦存储器p l a s hm e m o r y1 2 8 kb y t e 作为控制器数据库，供用户现场编程调试之用。 具有1 2 个通用输入( 模拟或数字) ，1 2 个通用输出( 模拟或数字) 和1 2 个数字输出。 3 现场设备为网络的现场层。 现场传感器检测现场和设备的参数、运行情况，并把数据上传给直接数字控制器进 行处理。如温度、温湿度、压力、流量、水位等信号。执行器接受。d c 的指令控制各种 水阀的动作，使大楼的环境达到舒适和适应各种应用要求。大楼b a s 系统用到的现场设备 有： 温度传感器：t 7 4 1 6 a 、c 7 0 3 1 d 1 0 6 2 温度传感器用于空间、管道、流体和外部空气感 应，采用铂r t d 女n p t l 0 0 0 ，所有温度传感器在- 4 1 0 0 。c 的温度范围内精确为0 3 。c ，在 1 5 年的时间内稳定性应当不低于0 2 。c ；所有在水中或水管中使用的传感器应安装水 隔离护套，传感器为插入式，测量温度范围为一2 0 + 8 0 。c ，热力站采用温度测量范围为 o - + 1 2 0 。c 的温度传感器。 湿度传感器：h t o l l a 电子湿度变送器在相对湿度为o - 1 0 0 的范围内产生一个4 2 0 m a 或0 i o v 的线性信号，有效测量范围为5 - 9 5 r h ，测量精度应当为1 0 9 0 r h ( 4 ) 。 压力传感器：2 4 2 p c 管道气流静压传感器具有较高的准确性，适用于在低压情况卜| 工 作，精度为每刻度的0 1 ，输出为4 - 2 0 m a 或o - i o v 。水压传感器是一个整体的、精确的 工业型传感器，可承受1 6 m p a 的工作压力，表身用不锈钢做成，最大误差不超过全程的 0 5 ，输出为4 - 4 0 m a 或0 i o v 。 ，n 孛霹敷照大学工程硕圭