智能建筑基本大纲

1、智能建筑基本知识大纲讲座报告人陈 龙研研究员（中国科科学院自自动化所所）第一部分分：智能能建筑概概述智能建筑筑最早出出现于1984年美国国康涅狄狄克州哈哈特福特特市（Hartford）38层高高的“都都市大厦厦”（City Place Building ）我国的智智能建筑筑开始于于1991年，为北京京20层层的发展展大厦到2000年底底，国内内已建成成的智能能大厦约约有1500栋栋，其中中上海约约400栋、北北京约300栋栋、广东东约250栋、江苏200栋栋比较有代代表性的的有上海海金茂大大厦（88层）、深圳圳地王大大厦（81层）、广州州中信大大厦（80层）等预计未来来十年，我国新新建的智智能

2、建筑筑将达到到60008000座，约约占全世世界新建建总数的的一半智能小区区的建设设数量在在5000个以以上一.智智能建筑筑的定义义国家标准准GB/T50314-2000智智能建筑筑设计标标准将将智能建建筑定义义为“以建筑筑为平台台，兼备备建筑设设备BA、办公公自动化化OA及及通信网网络系统统CA，集结构构、系统统、服务务、管理理及它们们之间的的最优化化组合，向人们们提供一一个安全全、高效效、舒适适、便利利的建筑筑环境”智能建筑筑的核心心是优化化其结构构（建筑筑环境结结构）、系统（智能化化系统）、服务务（住用用、用户户需求服服务）、管理（物业运运行管理理）这四四个基本本要素，使之能能有效地地管

3、理资资源，而而在硬件件和设备备方面的的寿命成成本最小小这就是经经典的智智能建筑筑3A理理论（BA、 CA、OA）还有在此此基础上上加上安安全防范范系统SA、消消防报警警系统FA而提提出的5A（ BA、CA、OA、 SA、FA）经过这么么多年的的实践和和探索，人们普普遍认为为3A的的分类比比较模糊糊智能建筑筑应改为为建筑设设备自动动化系统统BAS、通信信网络系系统CNS、信信息网络络系统INS三三大部分分三者通过过结构化化综合布布线系统统SCS和计算算机网络络技术进进行有机机集成（称为大大3S集集成）二.智能能建筑的的分类1.依依建筑形形式不同同可分为为1)智智能大厦厦2)智智能广场场(位置置相

4、对集集中的多多栋建筑筑群体)3)智智能家居居4)智智能小区区(社区区)5)智智能园区区(包函函很多公公共区域域的群体体建筑)(1)智智能大大楼指智能能化单栋栋办公类类大楼智能大楼楼的基本本框架是是将BA、CA、OA三个子子系统结结合成一一个完整整的整体体，发展展趋势则则是向系系统集成成化、管管理综合合化和多多元化以以及智能能城市化化的方向向发展，真正实实现智能能大楼作作为现代代化办公公和生活活的理想想场所。(2)智智能广广场和大大型建筑筑综合群群众众多位置置相对集集中的智智能大楼楼称之为为智能广广场的建建筑群体体，特别是城城在市的的中央商商务区CBD，可能出出现进行行统一规规划设计计，利用用平

5、台、天桥等等形式空空间的流流通和差差异，是是比团块块式建筑筑更丰富富空间的的大型建建筑综合合体集写字楼楼、公寓寓、酒店店、商场场、娱乐乐于一身身，规模模宏大、功能齐齐全，空空间紧凑凑，地上上地下贯贯通、交交通有机机衔接、抗风险险能力强强。智能广场场和大型型建筑综综合群，有着系系统更大大、结构构更复杂杂的特点点，都具具有智能能建筑集集成管理理系统IBMS，能对对管辖的的所有楼楼宇进行行全面和和综合的的管理。(3)智智能化化住宅按按我国国“住宅宅设计规规范”（GB500961999），对对居民住住宅建筑筑楼层规规定划分分为：1）低层层住宅建建筑：1层至3层，最最高高度度10m左右；2）多层层住宅建

6、建筑：4层至6层，最最高高度度20m左右；3）中高高层住宅宅建筑：7层至至9层，最高高高度30m左右右；4）高高层住宅宅建筑：10层层至30层，最最高高度度90m左右住宅智能能化的发发展分为为三个层层次，首首先是家家庭电子子化（HE，Home Electronics），其其次是住住宅自动动化（HA，Home Automation），最后后是住宅宅智能化化，美国国称其为为智慧屋屋（WH，WiseHouse），欧洲洲则称为为时髦屋屋（SH，Smart Home）智能化住住宅是指指通过家家庭总线线（HDS，Home DistributionSystem）把家庭庭内的各各种与信信息相关关的通讯讯设备、

7、家用电电器和家家庭保安安装置都都并入到到网络之之中，进行集中中或异地地的监视视控制和和家庭事事务性管管理，并并保持这这些家庭庭设施与与住宅环环境的协协调，提提供工作作、学习习、娱乐乐等各项项服务，营造出出具有多多功能的的信息化化居住空空间。智能化住住宅强调调人的主主观能动动性，重重视人与与居住系系统的协协调，从从多方面面方便居居住者的的生活环环境，全全面提高高生活的的质量(4)智智能化化小区智智能化化小区是是对有一一定智能能程度的的住宅小小区的笼笼统称呼呼。小区区视其规规模大小小，根据据“城市市居住区区规划设设计规范范”（GB50180-93）从从建筑规规划上可可分为居居住区、居住小小区、居居

8、住组团团、街坊坊式住宅宅布局等等不同类类型表1城城市居居住区分分级居住区10000-15000户户 30000-50000人人居住住小区2000-4000户7000-15000人居居住组组团300-700户1000-3000人智能化小小区的基基本智能能被定义义为“居居家生活活信息化化、小区区物业管管理智能能化、IC卡通通用化”。智能小区区建筑物物除满足足基本生生活功能能外，还还要考虑虑安全、健康、节能能、便利利、舒适适五大要要素，以创造出出各种环环境（绿绿色环境境、回归归自然的的环境、多媒体体信息共共享环境境、优秀秀的人文文环境等等），从从而使小小区智能能化有着着不同的的等级。小区智能能化将是

9、是一个过过程，它它将伴随随着智能能化技术术的发展展及人们们需求的的不断增增长而增增长和完完善，它它表明了了可持续续发展性性应是小小区智能能化的重重要特性性。(5)智智能城城市在实现智智能化住住宅和智智能化小小区后，城市的的智能化化程度将将被进一一步强化化，出现现面貌一一新以信信息化为为特征的的智能城城市，有有时也称称其为数数字化城城市。智能城市市的主要要标志首首先是通通讯的高高度发达达，光纤纤到路边边FTTC（FiberToTheCurb）、光纤到到大楼FTTB（Fiber To TheBuilding）、光纤到到小区FTTZ（Fiber To TheZone）、光光纤到家家庭FTTH（Fib

10、erToThe Home）其次是计计算机的的普及和和城际网网络化，屈时，在经历历了“统统一的连连接”、“实时时业务的的集成”、“完完全统一一”（Full Convergence）三个个发展阶阶段后，将出现现在网络络的诸多多方面进进行统一一的“统统一网络络”。计算机网网络将主主宰人们们的工作作、学习习、办公公、购物物、炒股股、休闲闲等几乎乎所有领领域，电电子商务务成为时时尚；再次是办办公作业业的无纸纸化和远远程化。透过计计算机网网络，将将有助于于避免城城市人口口的过度度集中，可以协协助解决决城市功功能负荷荷过重等等难题，还能够够有效地地预防及及控制城城市灾害害的发生生。而实现人人与建筑筑和环境境

11、的共生生共荣则则是智能能城市追追求的目目标。(6)智智能国国家智能国家家是将各各城际网网络互连连成广域域网，地地域覆盖盖全国，从而可可方便地地在全国国范围内内实现远远程作业业、远程程会议、远程办办公。也可通过过Internet或或其它通通讯手段段与全世世界相沟沟通，进进入信息息化社会会，整个个世界将将因此而而变成地地球村一一般。总体而言言，智能能建筑可可以分成成智能大大楼和智智能小区区两大类类。两者者既有同同属智能能建筑的的共性，也有各各自不同同的特性性，两者者投资强强度、使使用对象象、发展展重点都都不一样样。2.依依用途不不同的形形式有社区写字楼会展中心心体育比赛赛场馆博物馆部队大院院/高等

12、等院校特别是部部队大院院和高等等院校的的园区，一方面面是单体体或多体体建筑，另一方方面是园园区公共共区域的的建筑；既有地地上，又又有地下下；既有有楼内，又有室室外；它要求从从整个园园区的高高度来统统筹规划划智能化化系统，提供多多媒体信信息服务务和一体体化的集集成与综综合管理理，要求求较高三.智智能建筑筑的组成成单元建筑设备备自动化化系统BAS通信网络络系统CNS综合布线线系统SCS信息网络络系统INS集成系统统IBMS1.建建筑设备备自动化化系统，是以集集中监视视、控制制和管理理为目的的构成的的综合系系统主要包括括楼宇设设备控制制系统BAS、安全防防范系统统SAS、消防防报警系系统FAS三大大

13、部分楼宇设备备控制系系统是智智能建筑筑存在的的基础，它包含含了维持持该建筑筑正常运运行的机机电设备备调节控控制智能建筑筑中的控控制网络络，具有开放放的通信信协议、担负着着测量控控制任务务，是控控制网络络系统最最显著的的特征BACnet网络和LonWorks等都是适适用于智智能建筑筑控制系系统的控控制网络络（1）Echelon 公司司的LONworks协议，网络操操作系统统结构可可以使用用主从式式、对等等式和现现在的客客户机/服务器器方式，它不受受总线网网络拓扑扑单一形形式的限限制，可可以选用用任意形形式的网网络拓扑扑结构。它的通信信介质也也不受限限制，可可用双绞绞线、电电力线、光缆、射频、红外

14、线线等，并并可在同同一网络络中混合合使用。（2）建建筑物自自动化网网络通信信协议BACnet。它是个个完全开开放性的的楼宇自自控网，由楼宇宇自控设设备功能能及信息息数据的的表示方方式、5种规范范局域网网协议以以及它们们之间相相互通信信采用的的协议等等部份组组成此外，还还有适用用于现场场传感器器和执行行器的现现场总线线AS-i（其含义是是作为为接口as-interface）它有工业业控制自自动化系系统仪表表层的国国际标准准IEC62026楼宇控制制系统主主要产品品美国Honeywell公司司的Excel5000或或EBI美国Johnsons公司的的Metasys德国西门门子楼宇宇科技公公司的S6

15、00Aprogee美国安德德沃公司司的楼控控系统Continuum基于BACnet协议议的楼控控系统1)美国ALC公司的WebCTRL2) 加拿拿大Delta系统基于Lonworks的楼控控系统TAC控制对象象包括：1)空空调系统统2)变变配电系系统3)给给排水系系统4)照照明控制制系统5)电电梯系统统楼宇设备备控制系系统以及及提供安安全保障障的安全全防范系系统和消消防系统统，形成成建筑设设备管理理系统BMS（俗称小小3A集集成）是以控制制为目的的所做的的控制信信息集成成BMS可可以采用用以楼宇宇设备控控制系统统为主的的模式来来进行集集成消防系统统主要产产品1)美美国Honeywell下属属的

16、Notifier公司产产品2)美美国GE下属的的Edward公司产产品3)日日本能美美公司、日探公公司产品品安全防范范系统有有三大部部分：(1)电电视监监控系统统(2)防防盗报报警系统统(3)门门禁控控制系统统电视监控控矩阵系系统主要要产品美美国Pelco、AD日本本松下中中国AB、红红苹果防盗报警警系统主主要产品品美美国Honeywell（C&K、Adembo）、DS日日本Aleph门禁控制制系统主主要产品品美美国西屋屋电器的的NextWatch以色色列的DDS2.智能能建筑中中的通信信和网络络系统（1）智智能建筑筑对CNS所需需服务的的要求可可归纳为为“5W1H”5W指无无论是谁谁或与谁谁

17、进行通通信Whoever/Whomever（通信自自由性选选择）、无论采采用什么么方式进进行通信信Whatever（通信服服务多样样性）、无论在在什么时时间进行行通信Whenever（通通信随时时性）、无论在在哪里与与那里进进行通信信Wherever（通信全全方位、无约束束性）1H是无无论怎样样进行通通信However（通信操操作方便便、实时时、安全全性）通信网络络系统是是沟通建建筑物内内外信息息交流的的纽带，可以认认为是建建筑物的的“触角角”，（2）智能建筑筑中的信信息网络络信息网络络通常是是指计算算机局域域网络以太网系系列大有有主宰计计算机网网络的趋趋势不仅有信信息领域域的标准准以太网网、

18、快速速以太网网、千兆兆以太网网、万兆兆以太网网等齐全全品种，还有控控制领域域的工业业以太网网，基本本上能够够满足各各种应用用需求其锋芒所所在使得得令牌环环网、光光纤分布布数据接接口FDDI等等不断受受到打压压而正逐逐步退出出网络舞舞台，就就连异步步传输模模式ATM也失失去了往往日的光光环IT界已已不再寻寻找替代代以太网网的技术术，而是是转向扩扩大其功功能和应应用领域域在以太网网的传输输介质中中，重点点也已转转向高带带宽的5类、6类UTP和光光缆宽带网络络技术已已逐渐地地成为“知识经经济”和和网络紧紧贴时代代脉搏的的代名词词，（3）现现代以太太网是未来网络络的最终终归宿现代以太太网的特特点如下下

19、1）以太太网已从从总线型型星星型环路结结构2）从共共享交换全双双工交换换时时分复用用全双工工交换3）从单单链路聚合合链路4）从CSMA/CD的尽力力而为CoS/QoS5）从一一般的数数据传输输多多媒体信信息传输输6）从L2交换换L3交换换L4交换换在智能建建筑中，基于以以太网的的多级交交换有着着突出的的重要性性，交换换式以太太网将是是应用的的重点有着网络络第二层层及第三三层交换换功能的的局域网网交换机机将占据据重要的的地位，网络系统统有代表表性的产产品美美国思思科（Cisco）公公司、3Com公司、Avaya公公司、我国国华为公公司、中中兴公司司的产品品（4）除除有线线局域网网系统外外，无线线

20、局域网网的应用用将会有有很大的的发展IEEE 2003年年6月12日已已批准了了802.11g标准准，蓝牙牙技术已已嵌入到到笔记本本电脑甚甚至手机机之中（5）随随着网网络应用用的普及及，网络络的安全全保证日日显其重重要性有网络，就存在在网络安安全问题题应集合防防火墙、入侵检检测、虚虚拟专用用网VPN、内内容过滤滤及病毒毒防护等等多方面面措施来来加以防防范和保保证智能建筑筑中存在在信息网网络和控控制网络络二类网网络，各各有不同同的体系系结构和和服务功功能智能建筑筑的信息息网络可可交由电电信运营营商带资资建设和和运营在一定程程度上可可以认为为智能建建筑的集集成是信信息网络络和控制制网络的的融合和和

21、集成但由于两两者的侧侧重点不不同，如如何能够够将两者者实现有有机地集集成，是是有一定定难度的的3.在在网络应应用的基基础上，使办公公业务实实现自动动化办公自动动化系统统向人们们提供方方便快捷捷的工作作生活环环境。也可从事事电子商商务或视视频点播播、游戏戏娱乐等等活动而而丰富人人们的生生活。更可以进进一步实实现部门门的管理理信息系系统MIS和决决策支持持系统DSS，还包括楼楼宇物业业管理及及三表抄抄送等内内容。楼宇物业业管理的的重点是是节约能能源和提提高楼控控设备的的完全开开通率4.综综合布线线系统是是智能建建筑重要要的基础础设施之之一综合布线线系统主主要产品品国国外有康康宁、西西蒙、施施耐德、Nexans、AVAYA、Krone中