建筑物自动控制系统

建筑物自动(zìdòng)控制系统第一章绪论(xùlùn)精品资料第一章绪论(xùlùn)人类最早的建筑物只用于遮阳避雨、防风御寒，对自然环境的改善和控制极其有限，后来出现的壁炉或火炕可以说是对建筑内环境进行改善和控制的原始设备。因为它们对建筑内环境的控制也是简单和原始的，根本不需要自控系统。随着人类社会的不断发展，建筑物在人类的生活与工作中的地位越来越重要。一方面，人们对建筑物的内外环境要求越来越高；另一方面，科学技术和生产力的迅速发展，为改善建筑物内外环境条件和提高建筑物内外环境质量提供了有效的技术手段和广泛的可能性，结果是附加于传统(chuántǒng)建筑意义之上的环境、安全等设备的数量及功能要求越来越多，技术水平越来越高，系统越来越复杂，投资、运行能耗和维护费用也越来越高。精品资料第一章绪论(xùlùn)为了充分、有效地发挥设备潜力，提高系统的整体效能，。降低设备运行能耗和系统运行、维护费用，实现建筑物设备自动控制(zìdònɡkònɡzhì)的楼宇自动化系统（BAS，BuildingAutomatonSystem，又译为：建筑设备自动化系统）成为建筑技术不断发展的必然要求和自动化技术在建筑领域应用的必然结果。进而发展到智能建筑（IB，IntelligentBuilding）则能更好地满足人们对建筑环境安全、舒适、便捷、高效等要求。精品资料1.1楼宇自动化与智能建筑的起源(qǐyuán)与发展楼宇自动化是随着建筑物的环境设备，尤其(yóuqí)是暖通空调系统即：供热、通风、空气调节与制冷（HVAC＆R，HeatingVentilationAirConditionandRefrigeration）系统的发展而出现的。20世纪50年代后期引入我国，但发展缓慢。计算机技术和自动化技术等IT技术的高速发展，使楼宇自动化技术在科技与应用两个方面都得到了前所未有的迅猛发展。精品资料1.1楼宇自动化与智能建筑的起源(qǐyuán)与发展最早的楼宇自控系统是气动系统，气动控制系统的能源是压缩空气，主要用于控制供热、供冷管道上的调节阀和空气调节系统的空气输配管道调节阀。随后，电气(diànqì)控制系统逐渐代替气动控制系统，并成为楼宇控制系统的主要控制形式。20世纪80年代早期，计算机技术和微处理器有了突破性的发展，产生了直接数字控制（DDC，DirectDigitalControl）技术。随后在计算机网络技术的带动下，产生了各种以DDC技术为基础的分布式控制系统（DCS，DistributedControlSystem）。精品资料1.1楼宇自动化与智能建筑的起源(qǐyuán)与发展早期的楼宇自动化系统通常只有楼宇设备自控系统。随着计算机技术、数字通信技术、控制技术以及微电子技术的发展，其他楼宇设备的自动控制系统也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中，如火灾自动报警与消防灭火设备自动控制系统、智能卡设备自控系统等。现代智能建筑的楼宇自动化系统是一个高度集成、和谐(héxié)互动、具有统一操作接口和界面的“高智商”的自动化系统。精品资料1.1楼宇自动化与智能建筑的起源(qǐyuán)与发展信息技术的飞速发展使楼宇自动化系统发生了本质的变革。在以往(yǐwǎng)的智能建筑中，楼宇自动化系统通常与IT系统是分离的。随着企业级管理（Enterprise－wideManagement）的日益流行，开放系统技术（OpenSystemsTechnology）以及Internet技术的发展，单纯的物业管理FacilityManagement）必将会纳入企业管理之中；专有通信协议的自动化系统将被开放通信协议的自动化系统所取代，并在整个楼宇自动化系统内实现完全互操作，Inenet将会成为企业级的基础网络设施（Infrastructure）。这些发展趋势必将导致楼宇自动化系统建立在企业管理系统的基础设施之上，形成网络化的楼宇系统（NBS，NetworkedBuildingSystems），真正成为企业级信息系统的一个子系统。网络化楼宇系统使楼宇自动化系统不仅具有统一的操作界面（如Web测览器，这种技术在控制系统中的应用已趋成熟），而且使包含物业管理在内的企业管理更加高效。精品资料1.1楼宇自动化与智能建筑的起源(qǐyuán)与发展随着社会与科技的进步与发展，只有楼宇自动化系统所提供的建筑环境己无法适应信息技术的飞速发展和满足人们对建筑环境信息化、智能化的需求(xūqiú)。1984年1月在美国康涅狄格州Hartford竣工的CityPlace大楼的宣传材料中，第一次出现“智能建筑（IB，IntelligentBuilding）”一词，标志着“智能建筑”概念的形成。精品资料1.2楼宇自动化系统(xìtǒng)楼宇自动化系统（BAS），或称建筑设备自动化系统，是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库(chēkù)管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。楼宇自动化系统通过对建筑（群）的各种设备实施综合自动化监控与管理，为业主和用户提供安全、舒适、便捷高效的工作与生活环境，并使整个系统和其中的各种设备处在最佳的工作状态，从而保证系统运行的经济性和管理的现代化、信息化和智能化。由于楼宇自动化系统在建筑环境舒适与安全、设备经济运行、设备状态监控等方面的重要性，除了作为建筑智能化系统的主要子系统之外，作为建筑设备的自动控制系统，也在重要的非智能建筑中得到广泛应用。精品资料1.2.1楼宇自动化系统(xìtǒng)的组成狭义的楼宇自动化系统主要包括的内容有：变配电子系统、照明子系统、空调与冷热源子系统、电梯子系统、环境保护与给排水子系统、停车场管理与门禁子系统等。“广义的楼宇自动化系统”应该(yīnggāi)还包括：火灾自动检测与报警系统（FAS，FireAutomationSystem）和安全防范系统（SAS，SecurityAutomationSystem）两部分。本书遵循国家《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）中对于楼宇自动化系统（也称建筑设备自动化系统）的定义，也就是广义的楼宇自动化系统。广义的楼宇自动化系统其涵盖的监控与管理范围如图1.1所示。精品资料1.2.2楼宇自动化系统(xìtǒng)的功能楼宇自动化系统在智能建筑系统工程中的主要功能如下：◆自动监视和控制智能建筑各种电气与机械设备的启／停动作，并可以根据需要显示或打印系统的当前运转状态。◆自动记录系统各种参数（温度、湿度、电流、电压等）数据和其变化趋势，并自动进行越限报警。◆能源管理：自动进行对水、电、燃气、热力等的计量与收费，实现智能建筑中的能源管理自动化。BAS系统还可以自动提供最佳能源控制方案，以达到合理、经济地使用(shǐyòng)能源，进而实现节约能源的目的。◆设备管理：BAS系统对智能建筑中的各项自动控制设备，提供技术和计算机管理的支持，实现设备运行状态的实时监控和参数显示，以及设备档案与维修管理等。◆意外灾害紧急处理：BAS系统通过自身的软件系统，在智能建筑出现意外事故时，能自动发出指令（包括切断电源等措施），以保证设备及人员的安全。精品资料1.2.2楼宇自动化系统(xìtǒng)的功能楼宇自动化系统可选择的基本功能可细化为监控、管理与服务等几个(jǐɡè)方面。具体请见书本。精品资料1.2.3楼宇自动化系统(xìtǒng)的结构精品资料1.3智能建筑概述(ɡàishù)美国智能建筑学会（AIBI，AmericanIntelligentBuildingInstitute）的定义：“智能建筑通过对建筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务和管理以及它们(tāmen)之间内在关联的最优化考虑，提供一个投资合理、高效率、舒适、温馨、便利环境的建筑环境，并帮助建筑业主。物业管理人员和租用人员达到在费用、舒适、便利和安全等方面的目标，当然还要考虑长远的系统灵活性及市场能力。”该定义将智能建筑的目标具体化，强调了智能建筑以人为本的思想；并给出了实现智能建筑的方法，即通过系统集成实现最优化。精品资料1.3智能建筑概述(ɡàishù)欧洲智能建筑组织（TheEuropeanIntelligentBuildillgGroup）把智能建筑定义为：“使其用户发挥最高效率，同时(tóngshí)又以最低的保养成本，最有效率管理本身资源的建筑。”智能建筑应提供“反应快，效率高和有支持力的环境，使用户能达到其业务目标”。日本关于智能建筑是从以下四个方面来定义的：◆作为收发信息和辅助管理效率的轨迹；◆确保在建筑里工作的人们满意和便利；◆建筑管理合理化，以便用低廉的成本，提供更周到的管理服务；◆针对变化的社会环境、复杂多样化的办公，以及主动的经营策略，作出快速灵活和经济的响应。精品资料1.3智能建筑概述(ɡàishù)新加坡规定(guīdìng)智能建筑必须具备三个条件：◆具有先进的自动化控制系统，能对建筑内的温度、湿度、灯光等进行自动调节，并具有消防、保安功能，以保证舒适、安全的环境；◆具有良好的通信网络设施，保证数据在建筑内流通；◆提供足够的对外通信设施与能力。精品资料1.3智能建筑概述(ɡàishù)2000年7月我国建设部正式颁布了智能建筑国家标准《智能建筑设计标准》（GB/T50314一2000），智能建筑是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供(tígōng)一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。其具体内涵是：以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，综合配置建筑内的各种功能子系统，全面实现对通信系统，办公自动化系统，建筑内各种设备（空调，供热，给排水、变配电、照明、电梯、消防、公共安全等）的综合管理。精品资料1.3智能建筑概述(ɡàishù)尽管智能建筑的定义在国际上至今尚无一致的认同。但究其实质，所谓智能建筑，是以建筑环境为平台，运用系统工程、系统集成等先进的科学方法和技术，通过对建筑的结构（建筑环境结构）、系统（各应用系统）、服务（用户需求服务）、管理（物业管理等）以及(yǐjí)它们之间的内在联系进行最优化设计，而获得的一个投资合理、幽雅舒适、便利快捷、高度安全的建筑（环境空间）。其智能化的实质是信息、资源和服务的综合共享与全局一体化管理。精品资料1.3.1智能建筑的基本(jīběn)构成关于智能建筑的基本构成和于系统的划分并没有明确的标准。因此，我们可能会见到将智能建筑称为“3A建筑”或“5A建筑”，甚至“7A建筑”的现象。本书采用将智能建筑划分为三个子系统的观点，即：智能建筑是由基于建筑物环境平台基础之上的三大基本子系统的有机集成所构成的智能化系统，为用户(yònghù)提供舒适、安全、便捷高效的工作与生活环境。三个基本子系统是楼宇自动化系统（BAS，BuildingAutomationSystem，又称建筑设备自动化系统）、通信网络系统（CNS，CommunicationNetworkSystem）和办公自动化系统（OAS，OfficeAutomationSystem）。精品资料1.3.1智能建筑的基本(jīběn)构成l．楼宇自动化系统（BAS）楼宇自动化系统实现建筑物（群）内的各种机电设备的自动控制，包括供暖、通风、空气调节、给排水、供配电、照明、电梯、消防、保安、车库管理等。通过信息网络组成分散控制、集中监视与管理的监控管理一体化系统，实时检测、显示设备运行参数；监视、控制设备运行状态。根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使其始终运行于最佳状态：自动实现对电力(diànlì)、供热、供水等能源的调节与管理；提供一个安全、舒适、高效而且节能的工作环境。精品资料1.3.1智能建筑的基本(jīběn)构成2．通信网络系统（CNS）通信网络系统用来保证建筑物（群）内、外各种通信联系畅通无阻，并提供网络支持能力。实现对话音、数据、文本、图像、电视及控制信号的收集、传输、控制、处理与利用。通信网络包括：兼有数据与传真通信的电话网计算机局域网（LAN，LocalAreaNetwork）、计算机广域网（WAN，WdeAreaNetwork）、传真网、公用数据网、卫星通信网、无线电话网和综合业务数字网（ISDN，IntegfatedServicesDigitalNetwork）等。我们也把通信网络系统称为(chēnɡwéi)通信自动化系统（CAS，CommnicationAutomationSystem）。精品资料1.3.1智能建筑的基本(jīběn)构成3．办公自动化系统（OAS）办公自动化系统是服务于具体办公业务的人机交互信息系统一般包括两大部分：一是服务子建筑物本身的办公自动化系统，如物业管理、运营服务等公共管理、服务部分；二是用户业务领域的办公自动化系统，如金融(jīnróng)、外贸、政府部门等专用办公系统。精品资料1.3.1智能建筑的基本(jīběn)构成如图1．3所示的图形通俗地描述智能建筑的定义(dìngyì)。因此，智能建筑可简称为3A建筑图1.3智能建筑构成示意图（PDS:综合布线系统）精品资料1.3.2智能建筑的系统集成《智能建筑设计标准》（GB／T50314-2000）将系统集成定义为：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。智能建筑的系统集成是建立在基本子系统软／硬件体系兼容(jiānrónɡ)的基础之上，子系统首先实现各自的内部集成，然后通过传输网络、接口和协议，由系统集成中心（SIC，SystemIntegrationCenter）实现系统的总体集成。综合布线系统（PDS，PremisesDistributionSystem，又译为：GCS，GenericCablingSystem）是智能建筑系统集成的基本传输网络，它同时也是建筑物通信（语音、数据）网络系统最基本的传输介质。精品资料1.3.2智能建筑的系统集成精品资料1.3.3智能建筑的功能(gōngnéng)1．创造了安全、健康、舒适(shūshì)宜人和能提高工作效率的办公环境2．节能3．能满足多种用户对不同环境功能的要求4．现代化的通信手段与办公条件精品资料1.3.4智能建筑的未来(wèilái)发展智能建筑的未来发展(fāzhǎn)，将主要体现在智能建筑技术及其相关技术的发展(fāzhǎn)、智能建筑应用领域的发展(fāzhǎn)和智能建筑及其相关产业的持续发展(fāzh