楼宇自动化技术和应用第一章楼宇自动化技术综合概述

1、第1页楼宇自动化技术和应用第一章楼宇自动化技术综合概述 第2页第一章 楼宇自动化技术概述第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第3页纽约高层建筑第4页智能建筑 智能建筑(IB)intelligent building定义为：第一节 智能建筑与楼宇自动化技术 智能建筑以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。 第5页智能建筑智能建筑应该是： 智能建筑系利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机组合，

2、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服务及其功能与建筑的优化组合，所获得的投资合理，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。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第6页智能建筑 智能化集成系统(IIS)intelligented integration system将不同功能的建筑智能化系统，通过统一的信息平台实现集成，以形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。 信息设施系统(ITSI)information technology system infrastructure为确保建筑物与外部信息通信网的互联及信息畅通，对语音、数据、图像和多

3、媒体等各类信息予以接收、交换、传输、存储、检索和显示等进行综合处理的多种类信息设备系统加以组合，提供实现建筑物业务及管理等应用功能的信息通信基础设施。第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第7页智能建筑 信息化应用系统(ITAs)information technology application system以建筑物信息设施系统和建筑设备管理系统等为基础，为满足建筑物各类业务和管理功能的多种类信息设备与应用软件而组合的系统。 建筑设备管理系统(BMS)building management system对建筑设备监控系统和公共安全系统等实施综合管理的系统。第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第8页智能

4、建筑 公共安全系统(PSS)public security system为维护公共安全，综合运用现代科学技术，以应对危害社会安全的各类突发事件而构建的技术防范系统或保障体系。 机房工程(EEEP)engineering of electronic equipment plant为提供智能化系统的设备和装置等安装条件，以确保各系统安全、稳定和可靠地运行与维护的建筑环境而实施的综合工程。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第9页智能建筑 智能建筑是通过现代计算机技术(Computer)、现代控制技术(Control)、现代通信技术(Communication)、现代图形显示技术(Cathode Ra

5、y Tube,CRT)，俗称4C技术实现对一个高层建筑的再包装，再提高。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第10页4C技术 现代计算机技术是图像、自然语言、声音等非数值信息的处理，因而出现了智能型仿真人类的思维活动，并且有识别、学习、探索(求解)、推理(逻辑)等功能的计算机，这是提高硬件能力和采用并行处理系统的结果。 先进的计算机技术应该首推并行处理、分布式计算机系统。 该技术的特点是采用统一的分布式操作系统，把多个数据处理系统的通用部件合并为一个具有整体功能的系统，各软、硬件资源管理没有明显的主从关系。强调分布式计算和并行处理，在实现网络中硬件、软件资源共享的基础上，实现任务和负载的共享。对

6、于多机合作以及系统动态重构、冗余性和容错能力都有很大的改善和提高。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第11页4C技术 现代控制技术是集散型监控系统即分布式控制系统。实现就地(分散)控制，集中显示、处理，分级管理。 该技术采用多层分级的结构形式，从下而上分为现场控制级、控制管理级和决策管理级，使其安全、可靠、通用、灵活。集散型控制系统采用具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统，以实现抢先任务调度算法的快速响应。 组成集散型监控系统工程的硬件和软件则采用标准化、模块化和系列化的设计，系统的配置具有通用性强，开放性好，系统组态灵活，控制功能完善，数据处理方便，显示操作集中，人机界面友好，

7、以及系统安装、维修方便，并且可以进行1：n的冗余，确保系统安全、可靠。第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第12页4C技术 现代通信技术是通信技术与计算机网络技术相结合的产物。在目前主要体现在ISDN(综合业务数字网)功能的通信交互系统中。该系统具有多种通信接口，除模拟用户接口、B+D，2B+D数字用户接口和模拟中继接口外，还有用于公共网和专用网的各种信令接口。可以实现在一个通信网上同时实现语音、计算机数据及图像通信。ATM( Asynchronous Transfer Mode)异步传输模式是计算机网络中使用最为广泛的数据传输模式，它采用交换方式为无限的用户提供专用的高速节点，各个节点并行工作，

8、使得ATM交换机同时支持多路传送，从而消除了共享介质网络中通常遇到的带宽、限制和数据瓶颈问题。另外ATM网络还适用于图像、视频和音频等信息的传输。第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第13页4C技术 现代图像显示技术是一种新兴的技术门类，有着及其广阔的发展前途。目前主要体现在计算机的操作和信息显示的图形化，即窗口技术(Windows )和多媒体技术的完美结合。通过窗口技术可以实现简单方便的屏幕操作，即可完成对开关量或模拟量的控制；信息的状态和参数变化，甚至信息所处的地理位置都可以通过动态图形和图形符号来加以显示，达到对信息的采集和监视的目的。第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第14页第一节 智能建筑

9、与楼宇自动化技术第15页供配电综合自动化系统 可以对智能建筑的供电状况进行实时监视和控制，包括对各级电力开关设备，配电柜高压和低压侧状态，主要回路的电流、电压及功率因数，变压器及电缆的温度，发电机运行状态等监测与控制，对故障进行报警等；另外，通过对用电情况的计量和统计，实施科学的管理方法，合理均衡负荷，以保障安全、可靠地供电。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第16页供配电综合自动化系统第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第17页空调自动控制系统 压缩式制冷机系统和吸收式制冷系统的运行状态监测、监视、故障报警、启停程序配置、机组台数或群控控制、机组运行均衡控制及能耗累计。第一节 智能建筑与楼宇自动

10、化技术 蓄冰制冷系统的启停控制、运行状态显示、故障报警、制冰与溶冰控制、冰库蓄冰量监测及能耗累计。 热力系统的运行状态监视、台数控制、燃气锅炉房可燃气体浓度监测与报警、热交换器温度控制、热交换器与热循环泵连锁控制及能耗累计。第18页中央空调自动控制系统 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第19页空调自动控制系统 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术 冷冻水供、回水温度、压力与回水流量、压力监测、冷冻泵启停控制(由制冷机组自备控制器控制时除外)和状态显示、冷冻泵过载报警、冷冻水进出口温度、压力监测、冷却水进出口温度监测、冷却水最低回水温度控制、冷却水泵启停控制(由制冷机组白带控制器时除外)和状态显示、

11、冷却水泵故障报警、冷却塔风机启停控制(由制冷机组自带控制器时除外)和状态显示、冷却塔风机故障报警。第20页空调自动控制系统 空调机组启停控制及运行状态显示；过载报警监测；送、回风温度监测；室内外温、湿度监测；过滤器状态显示及报警；风机故障报警；冷(热)水流量调节；加湿器控制；风门调节；风机、风阀、调节阀连锁控制；室内CO：浓度或空气品质监测；(寒冷地区)防冻控制；送回风机组与消防系统联动控制。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第21页空调自动控制系统 变风量(VAV)系统的总风量调节；送风压力监测；风机变频控制；最小风量控制；最小新风量控制；加热控制；变风量末端(VAVBOX)自带控制器时应与

12、建筑设备监控系统联网，以确保控制效果。第一节 智能建筑与楼宇自动化技术 送排风系统的风机启停控制和运行状态显示；风机故障报警；风机与消防系统联动控制。第22页空调自动控制系统 风机盘管机组的室内温度测量与控制；冷(热)水阀开关控制；风机启停及调速控制。能耗分段累计。第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第23页变风量中央空调第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第24页电梯控制系统 电梯是建筑物内交通的重要枢纽。对带有完备装置的电梯，利用此节点将其控制装置与楼宇自动化系统相连接，以实现相互间的数据通信，使管理中心能够随时掌握各个电梯的工作状况，并在火灾、安保等特殊场合对电梯的运行进行直接控制。第一节 智能

13、建筑与楼宇自动化技术第25页电梯控制 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第26页照明控制系统 对各楼层的配电盘、办公室照明、门厅照明、走廊照明、庭院或停车场等处照明、广告霓虹灯、节日装饰彩灯、航空障碍照明灯等设备自动进行启停控制，并自动实现对照明回路的分组控制、对用电过大时的自动切断，以及对厅堂和办公室等地的“无人熄灯”控制。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第27页智能照明控制系统第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第28页给排水自动化系统 对各给水泵、排水泵、污水或饮用水泵的运行状态、各种水箱及污水池的水位进行实时监测，并通过对给水系统压力的监测以及根据这些水位、压力状态，启停相应的水泵，以保证

14、给排水系统的正常运行。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第29页火灾自动报警系统 对建筑物内的主要场所宜选择智能型火灾探测器；在单一型火灾探测器不能有效探测火灾的场所，可采用复合型火灾探测器；在一些特殊部位及高大空间场所宜选用具有预警功能的线型光纤感温探测器或空气采样烟雾探测器等。主要任务是与传统的温度、湿度传感器，控制继电器等传感和控制设备接口。如采集温度、湿度、流速、空气质量、报警状态等；输出被用于控制风扇、泵、照明电路、继电器等消防系统是智能建筑自动化中的重要组成部分，它实施对建筑物内消防系统中的消火栓、喷淋水、消防水泵、稳压水泵、火灾烟感、温感探测报警器、防火排烟阀、消防电梯、消防广播

15、、消防电话等消防设备联网监视与自动控制，一旦出现火警立即通过楼宇自动化系统，向供配电、给排水、空调、电梯等相关系统发出进入消防模式的命令，由这些设备自身的控制系统来协调和实现消防动作。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第30页火灾自动报警系统第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第31页安全技术防范系统 包括安全防范综合管理系统、入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、电子巡查管理系统、访客对讲系统、停车库(场)管理系统及各类建筑物业务功能所需的其他相关安全技术防范系统。并且通过对闭路电视监视、出入口控制、防盗报警、保安巡更等基本手段辨别出运行物体、火焰、烟及其他异常状态，并进行报警及自动录

16、像，对有关通道进行出入对象控制，最大限度地保证安全。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第32页视频安防监控系统第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第33页出入口控制系统 读卡器门锁出门按钮门禁控制器RS485电源线控制适配器综合布线系统控制中心第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第34页电子巡查管理系统第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第35页访客对讲系统第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第36页停车库(场)管理系统 管理机 传输模块环路检测器读卡器读卡器挡车器挡车器环路检测器停车场控制器LED大屏幕显示器LED大屏幕显示器第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第37页应急联动系统 要求对大型建筑物或其群体，应

17、以火灾自动报警系统、安全技术防范系统为基础，构建应急联动系统。 第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第38页安全技术防范系统应急联动停车场控制系统框图 管理机 传输模块读卡器读卡器挡车器挡车器环路检测器（落挡臂）停车场控制器LED大屏幕显示器LED大屏幕显示器出口入口RS485RS232RS232wiegandwiegandRS485RS232环路检测器（防砸车）环路检测器（落挡臂）环路检测器（防砸车）传输模块传输模块RS485环路检测器（入本层计数）环路检测器（出本层计数）满位指示器（本层）车位统计控制器6车位统计控制器1摄像头 摄像头 车位统计控制器5第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第39页安

18、全技术防范系统应急联动第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第40页火灾自动报警和安防系统的应急联动第一节 智能建筑与楼宇自动化技术第41页 什么是自动控制? 在无人直接参与的情况下，通过控制器使机器、设备或生产过程自动地按照预定的规律运行。 应用场合：宇航、火器控制、电力系统、机床（数控）、热工、化工、家用电器等。自动控制系统的一般结构第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第42页计算机控制系统 计算机控制系统就是利用计算机（控制计算机）来实现生产过程自动控制的系统。计算机控制系统的工作原理 实时数据采集：对来自测量变送装置的被测量的瞬时值进行检测和输 入。 实时决策控制：对采集到的被控量进行分析处

19、理，并按已定的控制规 律，决定控制行为。 实时控制输出：根据控制决策，适时地对控制机构发出控制信号，完 成控制任务。 实时报警： 系统出现故障时，及时发出声光信号，并记录故障。 单回路计算机控制系统示意图u计算机保持器被控对象测量变送器e(kT)u(kT)被调参数 yYm(kT)采样器A/DD/A计算机系统设定值r(kT)第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第43页 计算机控制系统原理图计算机控制系统可以分为两大组成部分：控制计算机和生产过程第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第44页操作指导控制系统组成框图显示终端打印机微型机工业对象A/D转换器采样器测量元件调节器1. 操作指导控制系统 计

20、算机根据一定的控制算法，依赖测量元件测得的信号数据，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第45页2. 计算机直接数字控制（DDC）系统直接数字控制(DDC)计算机CRT打印机报 警操作台过程输入通道 测量变送 测量变送被 控 生 产 过 程过程输出通道 执行机构 执行机构 计算机首先通过模拟量输入通道、开关量输入通道实时采集数据，然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道、开关量输出通道直接控制生产过程。DDC系统属于闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。计算机取代了模拟调节器。 第二节 自动化技术

21、在智能建筑中的应用第46页3. 计算机监督控制（SCC）系统 计算机监督控制SCC (Supervisory Computer Contro1)中，计算机根据原始工艺信息和采集的过程参数，按照描述生产过程的数学模型，自动地改变模拟调节器或以直接数字控制方式工作的微型机中的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况(如保持高质量、高效率、低消耗、低成本等等)。 从这个角度上说，它的作用是改变控制器的给定值，所以又称设定值控制SPC(Set Point Contro1)在DDC控制系统中，被控对象的给定值是预先设定的，它不能根据生产过程工艺信息和生产条件的改变及时得到修正。所以DDC系统不能使生产过程

22、处于最优工况。第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第47页SCC+模拟调节器控制系统原理图 管理命令报告SCC给定值测量值A/D多路开关检测元件生产过程. SCC计算机对各物理量进行巡回采集，按一定的数学模型对生产工况进行分析、计算出生产过程各参数最优给定值送给模拟调节器，使工况保持在最优状态。 当SCC微型机出现故障时，可由模拟调节器独立完成操作。 适用已有模拟调节器的企业技术改造。 模拟调节器(1) SCC + 模拟调节器第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第48页管理命令报告SCC给定值测量值A/D多路开关检测元件生产过程DDCD/A反多路开关.SCC+DDC控制系统原理图 (2) SC

23、C + DDC控制系统 这实际上是一个二级控制系统。SCC计算机可采用高档微型机，它与DDC计算机之间通过接口进行信息联系。SCC计算机可完成工段、车间高一级的最优化分析和计算，并给出最优给定值，送给DDC级执行过程控制。 当DDC级微型机出现故障时，可由SCC微型机完成DDC的控制功能，这种系统提高了可靠性。 第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第49页 集散控制系统是分散型综合控制系统（Total Distributed Control Systems）或分散型微处理器控制系统（Distributed Microprocessor Control Systems）的简称。 它以微型计算机为

24、核心，把微型机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、输入 /输出通道、模拟仪表等有机地结合起来，采用组合组装式结构组成系统，为实现工程大系统的综合自动化创造了条件。 DCS定义 采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级，形成分级分布式控制。4. 计算机集散控制系统（DCS） 特点： 控制分散，显示操作集中。 系统可靠性高。 第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第50页集散控制系统结构中央操作台网间连接器生产管理级LAN局域网过程管理级管理计算机工程师操作站 操 作 员 站监控计算机网间连接器高速数据

25、公路过程控制级DDC直接数字控制站数据采集站多功能控制站可编程逻辑控制站单回路调节控制站第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第51页 5.现场总线控制系统 现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第52页6.网络控制系统网络控制系统具有如下特点 1)结构网络化 2)节点智能化 3)控制现场化和功能分散化 4)系统开放化和产品集成化 第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第53页7. 计算机控制系统集成第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第54页楼宇自动化控制系统的类型第二节 自动化技术在智能建筑中的应用基本型楼宇自动化控制系统 综合型楼宇自动化控制系统 开放型楼宇自动化控制系统 第55页楼宇自动化控制系统的类型第二节 自动化技术在智能建筑中的应用第56页楼宇自动化系统设计依据 第二节 自动化技术在智能建筑中的应用GBT50314-2006“智能建筑设计标准” GBT50311-2000“建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范” JGJ