智能建筑概念

1、1.智能建筑概念智能建筑是指利用系统集成方法， 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控， 对信息资源的管理和对使用者 的信 息效劳及其与建筑的优化组合， 所获得的投资合理、 适合信息社会知识经济 开展需 要，并且具有平安、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。根据 GB/T50314-2000 的 定义，智能建筑 IB 是“以建筑为平台，兼备建筑设备、办 公自动化及通信网络系统， 集结构、系统、效劳、管理及它们之间的最优化组合， 向人们提供一个平安、高效、 舒适、便利的环境。美国智能化建筑学会 (AIB Institute) 对智能建筑 IB 的定义

2、是： “ IB 是将结构、系统、效劳、运营及其 相互联系全面综合，到达最正确组合，获得高效 率、高功能与高舒适性的建筑。 智能建筑组成按其根本功能可分为三大块：楼宇自 动化系统 BAS(BuildingAutomation System) 、办公自动化系统 OAS (Office Automation System) 和通信自动化系统 CAS(Communication Automation System) ，即“ 3A' 系统。 其根本内涵是：以综合布线系统 SCS(Structure Cabling System) 为根底，以计算机网 络系统为桥梁， 综合配置建筑物内的各功能子系统

3、， 全面实现对通信 系统、办公自 动化系统、大楼内各种设备 (空调、供热、给排水、变配电、照明、 电梯、消防、公 共平安等 )的综合管理。智能建筑优势集中表达在系统、管理以 及效劳等多个环节， 通过对以上环节的优化，营造平安、便捷、舒适而且高效的 生活环境。智能建筑的基 础是科学布线，计算机技术只是其实现科学布线的手段。 在计算机技术的应用下， 完 成多个系统的综合性配置， 继而对建筑内各个设备形 成全方位管理。2.1 IBMS 系统概念IBMS 集成管理系统利用建筑的信息网络，采用一体化集成的手段，把构成 整个建 筑的弱电子系统的各自独立别离的设备、 功能和信息集成为一个相互关联、 完整和协

4、 调的综合网络系统， 并通过该系统把这些分散、 复杂而庞大的各类设备 和系统进行 充分的信息、 资源、任务共享， 从而方便地在统一的界面上实现对各 子系统全局的 监视、控制和管理，这样不仅能有效控制和降低管理营运本钱， 提高建筑管理的效 率和综合效劳能力、对突发事件的控制和处理能力， 将灾害损失减少到最低限度，还 能实现对整个建筑进行最优化的控制和决策， 到达高效、经济、 节能、协调运行状态，并最终与建筑艺术相结合，创造一个舒适、温馨、安 全的工作 环境。作为智能建筑最为关键的管理系统，智能建筑的集成管理系统 (IBMS 在物 理上集 成智能建筑的各个子系统， 并进行集中监视和管理， 协调各个

5、子系统的运 行。智能 建筑的集成管理系统不仅要能够解决多个子系统之间的相互关联协作， 并且应具有较 好的接入性和开放性。 但是目前国外的系统大多结合自身的硬件产 品进行设计实现， 并且基于传统的 C/S 模式进行开发，因此接入能力和开放性较 差，且不易于扩展和维 护。 我国目前使用的智能建筑集成管理系统大多借用国外 的系统并在此根底上进行了 适当的扩展， 但是由于受到软件平台的制约， 只能实 现有限的几个功能， 许多重要 的功能无法实现， 无法满足用户复杂的要求因此需 要在借鉴学习国内外先进技术的基 础上， 结合智能建筑的实际情况进行设计和研 发，将智能建筑中各个子系统集成到统 一平台进行综合

6、管理， 提高智能建筑的管 理效率。IBMS 常见的设计方案有集中式监控系统、集散式监控系统、基于现场总线 的分散 控制系统三种。在 BMS 相关技术的根底上 ，主要采用以下几种技术。 采用 Intranet 技术。采用 Intranet 网络和 Web 技术进行智能大厦系统 信息集 成 , 使建筑物内的设备监控自动化和管理的实时监控信息经建筑物内的局 域网和电信 部门的公众宽带网传输。 如美国花旗银行芝加哥银行大厦智能化系统 已经采用了 Intranet 系统集成方式。(2) 采用 Web 技术。采用 IBMS(I ntegrated In tellige ntIn ternet Buildi

7、 ngMan ageme nt Systems) 系统集成方案即选用 Microsoft 的 In ternet 技术解决方 案。目 前进入 IBMS 集成系统的有 BAS SMS FAS CCTV 闭路电视系统 )、SCS 综 合智能卡系 统)和 CPS 停车场管理系统 )等监控子系统的监视与运行信息 ,实现 与办公自动化、 物 业管理、 酒店管理等系统数据库的互连。 互联网上的综合信息 和数据都可以在同一 个 Intra net 平台窗口上显示和进行信息查询。 再加上优化 策略和历史记录功能 , 可以 到达优化监控和管理的目的。(3) 采用开发系统集成协议转换网关。智能建筑的消防报警系统可

8、以作为独立的系统 ,也允许其他子系统单独设置、修改设备配置和扩充系统功能。IBMS 的信息系统集成需要在 FAS 子系统提供 RS-485/RS-422/RS-232 工业串行数据接 口及其通信协议。如果能提供以太网形式的接口和 TCP/IP 协议那么更好2.2. 现代 IBMS 系统的建设目标 1系统高度集成 从技术角度看，智能建筑与传统建筑最大的区别就是智能建筑 各智能化系统 的高度集成。智能建筑系统集成，就是将智能建筑中别离的设备、子系统、功能、信息， 通过 计算机网络集成为一个相互关联的统一协调的系统， 实现信息、 资源、任务 的重组 和共享。智能建筑平安、舒适、便利、节能、节省人工费

9、用的特点必须依 赖集成化的 建筑智能化系统才能得以实现。2节省运行维护的人工费用根据美国大楼协会统计， 一座大厦的生命周期为 60 年，启用后 60 年内的维 护 及运行费用约为建造本钱的 3 倍。在依据日本的统计，大厦的管理费、水电费、 煤气 费、机械设备及升降梯的维护费，占整个大厦营运费用支出的 60% 左右；且 其费用还将以每年 4%的速度增加。所以依赖智能化系统的智能化管理功能，可 发挥其 作用来降低机电设备的维护本钱， 同时由于系统的高度集成， 人员安排更 合理，使 得人工本钱降到最低。 3以人为本，营造全、舒适和便捷的环境 智能建筑首先确保人、 财、物的高 度平安以及具有对灾害和突

10、发事件的快速 反响能力。 智能建筑提供室内适宜的温度、 湿度和新风以及多媒体音像系统、 装 饰照明，公共环境背景音乐等，可大大提高人们 的工作、学习和生活质量。智能 建筑通过以建筑内外四通八达的 、 电视、 计算 机局域网、 因特网等现代通信 手段和各种基于网络的业务办公自动化系统，为人们提 供一个高效便捷的工作、 学习和生活环境。4节能环保以现代化商厦为例， 其空调与照明系统的能耗很大， 约占大厦总能耗的 70%， 在 满足使用者对环境要求的前提下， 智能大厦应通过其“智能， 尽可能利用自 然光 和大气冷量或热量来调节室内环境，以最大限度地减少能源消耗。按事 先在日历 上确定的程序， 区分“

11、工作与“非工作时间， 对室内环境实施不同 标准的自动 控制， 下班后自动降低室内照度与温湿度控制标准， 已成为智能大厦 的根本功能。 利 用空调与控制等行业的最新技术， 最大限度地节省能源是智能建 筑的主要特点之一， 其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重要原因3.IBMS 中几种关键技术3.1 系统集成在智能建筑中的应用系统集成 (IIS)intelligented integration system 在?智能建筑设计标准? 定义是“将 智能建筑内不同功能的智能化子系统在物理上、 逻辑上和功能上连接 在一起，以实现 信息综合、资源共享。由于楼宇智能化工程中面对的复杂局面， 比方楼宇智能化工

12、程中存在许多异构系统， 楼宇智能化工程中存在许多不同厂家 的产品所构建的应用系 统， 楼宇智能化工程中存在许多为适应不同建筑使用功 能的专业 (私有)化应用系统以 及楼宇智能化工程中存在许多协议并存等问题。 导致系统集成技术成为实现建筑的 “智能化功能 的唯一技术手段 ，系统集 成技术在智能建筑中的功能有以下几点内 容： 能实现许多的联动功能； 实现许多 的测控管一体化的功能。 系统集成技术能实 现集中管理的功能，提高了效率同 时系统集成技术能够在软件层面上进行功能开发， 不但可能新增功能，也可以 “硬件软化， 优化系统。 智能建筑系统总体功能通常 划分为三个层次： 设备级 集成、系统级集成和

13、经营管理级集成。设备级集成完成系统的硬件资源连接， 实现最底层设备的联动和各种根本控 制功 能等；系统级集成完成各分、 子系统内部的集成及各分、 子系统间的互联， 实现系 统间的数据通信和资源共享， 同时在互联的根底上完善它们之间功能上的 协调控制。 经营管理级集成是面向用户的高层次功能集成，是在实现系统根本 功能的根底上，满 足建筑物综合效劳管理的需要，使系统的楼宇设备控制管理、 信息通信和信息管理等 根本功能与建筑物的经营管理有机地融合为一体， 最终实 现智能建筑的最优化目标。 在系统集成的工程实施中有两个并行的内容：一个 是工程技术， 另一个是工程技术的 控制过程。 工程技术的控制过程包

14、括： 系统立 项、系统规划与组织、 工程进度与质 量的控制， 以及前后期对方案的分析、 比拟、 决策和评价，统称为管理决策。管理 决策在系统集成中表达了综合管理的作用， 对目标系统的按期保质完成有着十分重要 的意义。通信的集成是智能建筑系统集成的根底， 通信的集成目标是实现多种设备业 务相 互能交换数据， 有通路而不能通信就谈不上数据的共享和子系统之间的联动。控制的集成目标是希望将所有的监控单元纳入一个系统框架内， 要解决子系统之 间的 互通互连。管理信息的集成目标是在实现各类数据共享的根底上构建智能建 筑的信息 管理系统和信息发布系统，最终实现数字城市，数字国家，数字地球。3.2 现场总线在

15、智能建筑中的应用现场总线是现场仪表与控制室系统之间的一种开放的、 全数字化、 双向、多 站 的通信系统， 主要用于工厂低层设备 传感器及传动装置等 的数据通信。随着 计 算机、控制与通信技术的飞速开展， 特别是近年来房地产业的持续升温， 楼宇 自动 化系统 BAS 技术也在不断改善、更新。楼宇自动化管理着建筑物内大量分散的机电设备，使大楼变得更加平安、经济与舒适。智能建筑的特点是测控点分散， 几乎普及建筑物各个角落， 而且被控设备种 类 多，包括暖通空调、电梯、给排水、安防、照明、变配电等，这些设备往往本 身配有 控制系统， 将这些控制子系统融合为一个综合的 BAS 就需要用到通信协 议或现场

16、总线。 智能建筑中广泛使用的主要有两种： BACnet 和 LonWorks 。1BACnet : 1987 年，美国暖通空调工程师协会 ASHRAE 组织成立SPC135开发；目前已成为美国和欧洲标准， 并有 20 多家公司推出了 60 余种不 同类 型的 BACnet ； 旧金山的金门大厦改造工程被认为是 BACnet 的标准 应用范例。 BACnet 从设计初衷上就是要集成现有的几乎所有的标准和技 术，实现各种技 术在 BAS 上的系统集成，作用于系统一级。 BACnet 的 协议不涉及底层的实 现细节， 它完全采用面向对象的技术来解决子系统功 能的集成， 规划的是高 层的集成。 BAC

17、net 标准是信息管理领域为实现不 同的系统互连而制定的标准。 较之 LonTalk ， BACnet 有更强大的过程处 理、组织管理能力，能适应与多个 不同制造厂的设备接口。 BACnet 提出 的网络通信技术， 在保护现有不同厂 家的技术与产品的同时， 可逐渐实现 所有楼宇自动化产品的开放性与兼容性。2LonWorks: 1991 年，美国 Echelon 公司推出的技术，该协议完全支持国 际标 准化组织 ISO 定义的 OSI 七层模型。 由于其具有高可靠性、 开放性 和低成 本的优点， 全世界数以千记的制造厂商在其控制网络方案中纷纷采 用。 LonWorks 技术的核心是同时具有通信和

18、控制功能的神经元 Neuron 芯片中 有 3 个 8 位的 CPU， 其中 2 个中央处理器用于执行通信协议， 而另一个处 理器用于执行节点的监控功能。 LonWorks 现场总线技术推出 后，在楼宇自动 化方面的应用特别广泛， 这也是国家建设部在楼宇自动化 方面选择 LonWorks 技术重点推广的原因所在。 LonWorks 最大的优点是 开放性、分散性和互换性。 一个具有 LonMark 标志的节点 Node 可以互 操作。由于 LonWorks 是低速 现场总线 最大传输速率为 1.25Mb/s ，对 现场仪表和设备的计算能力以及信 息处理能力相对较弱， 主要用于数据采 集和控制信号

19、的输出， 因此 LonWorks 适合于子系统级的远距离现场数据 的采集和实时控制。 在智能建筑中， 主要 应用于建筑物自控系统中传感器 与执行器之间的网络化、 互操作性，实现一种 本钱低、 对分散设备可以实 现互操作的测控系统， 如平安防范子系统、 智能 消防子系统、 智能抄表子 系统、暖通空调子系统、给排水子系统等。3.3 物联网在智能建筑中的应用 物联网技术在智能建筑中的应用主要表达 在监控管理、 智能安防、 节能减 排和智能家居等方面。 监控管理物联网感知层上的 传感器数目繁多， 功能齐全， 光纤光栅传感网络和无线传感器网络是用于智能建筑监 控管理上的两个关键 技术。将光纤光栅传感器固化在建筑材料中， 可准确测量各种材 料的参数和性 能；智能建筑的电力系统工作在高温高压状态， 光纤光栅传感器安装在 电力系 统的终端及接头部位等要害位置， 对电力系统实时监测， 可防止电流过大， 电 压温度过高，防止故障； 在高层和超高层智能建筑中， 光纤光栅传感器可用于 对建 筑物结构进行健康监测， 监测结果通过互联网发送到系统终端。 智能建筑 中无线传 感器网络的特点是无须布线， 智能化程度较高， 无线传感器节点较少， 网络规模小。 无线传感器应用场合灵活多样， 尤其是在对建筑物火灾火情监控 中发挥重