智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

駱大鵬

摘 要：本文著重介紹了智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，并通過對(duì)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成、基本功能和原理的分析讓大家對(duì)智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)有更多的了解。此外，還對(duì)我國(guó)智能建筑的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，對(duì)中國(guó)智能建筑的發(fā)展寄予希望。

關(guān)鍵詞：智能建筑；樓宇；自動(dòng)化系統(tǒng)

智能建筑是信息技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的必然結(jié)果。隨著智能化技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，建筑智能化程度隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步提高，近年來得到了迅速的發(fā)展和普及，也日益得到了社會(huì)廣泛的認(rèn)同和重視，建筑智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代高檔建筑的主要特征。

一、智能建筑綜述

1.智能建筑（Intelligent Building）是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS： Building Automation System）、通信自動(dòng)化系統(tǒng)（CAS： Communication Automation System）和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OAS： Office Automation System）三者的有機(jī)結(jié)合。

2.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的主要組成部分。樓宇自控系統(tǒng)是用于完成樓內(nèi)設(shè)備自動(dòng)控制的一套系統(tǒng)，它通過傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，然后將信號(hào)送至智能設(shè)備，對(duì)實(shí)際工況進(jìn)行邏輯分析，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器完成自動(dòng)控制。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)涉及空調(diào)制冷系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)及電梯等的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理。智能建筑通過樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)的設(shè)備與建筑環(huán)境的全面監(jiān)控與管理，為使用者營(yíng)造一個(gè)舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、便捷的工作和生活環(huán)境，為管理者提供方便的管理手段，為經(jīng)營(yíng)者減少能耗并降低管理成本，為物業(yè)管理現(xiàn)代化提供物質(zhì)基礎(chǔ)。早期的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中并沒有控制網(wǎng)絡(luò)，控制系統(tǒng)只是由氣動(dòng)控制裝置和一束束電線組成，這樣的控制系統(tǒng)功能比較簡(jiǎn)單，靈活性也不好。傳統(tǒng)的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)就其本身而言是一種封閉的系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在其通信協(xié)議上。不同廠商的產(chǎn)品采用不同的通信協(xié)議，互不兼容。后來固體物理技術(shù)的出現(xiàn)使邏輯電路取代了連線和繼電器，氣動(dòng)控制裝置和電子儀表板也讓位于直接數(shù)字控制器（Direct Digital Controllers— DDCs）。但當(dāng)客戶想要連接不同廠家的DDC 系統(tǒng)或設(shè)備時(shí)，無法兼容的問題就顯得特別突出了。由于系統(tǒng)封閉，不同子系統(tǒng)間無法共享相同意義的信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，封閉的系統(tǒng)限制了建筑物智能化產(chǎn)品的更新?lián)Q代，只有開放的系統(tǒng)才能為用戶提供真正的低成本產(chǎn)品。開放的、互操作的控制系統(tǒng)—— LONWAORKS 技術(shù)是開放系統(tǒng)的一種完整的解決方案，它已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。LONWORKS技術(shù)是支持完全分布式的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，是開放的、可互操作的控制系統(tǒng)的一個(gè)技術(shù)平臺(tái)。LONWORKS控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為新一代開放的、互操作的控制系統(tǒng)打開了一扇大門，其在實(shí)現(xiàn)智能樓宇監(jiān)控方面有較明顯的優(yōu)勢(shì)。

二、我國(guó)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的提出，建筑節(jié)能勢(shì)在必行，建筑節(jié)能離不開建筑智能，而樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)作為建筑智能的核心所在，市場(chǎng)潛力巨大。據(jù)“IDC 能源觀察”的一份最新報(bào)告估計(jì)，到2018 年智能建筑市場(chǎng)規(guī)模與現(xiàn)在相比將翻3倍，智能建筑領(lǐng)域的支出將從現(xiàn)在的73 億美元升至2018 年的219 億美元左右。全國(guó)范圍來看，各個(gè)城市的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)水平參差不齊，“北上廣深”等發(fā)達(dá)地區(qū)的智能建筑行業(yè)發(fā)展相對(duì)比較成熟，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)水平較高，其他一二線城市正逐步跟上，而大部分三線城市的建筑智能化行業(yè)發(fā)展較慢，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)水平較低。總體來說，我國(guó)的智能建筑行業(yè)還不夠發(fā)達(dá)，根據(jù)《2013-2017 年中國(guó)智能建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》，我國(guó)智能建筑起步于1990 年，比美國(guó)晚了6 年，比日本晚4 年。

三、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成、基本功能和原理

1.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)通常由暖通空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)組成。根據(jù)我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)又可分為設(shè)備運(yùn)行管理與監(jiān)控子系統(tǒng)和消防與安全防范子系統(tǒng)。一般情況下，這兩個(gè)子系統(tǒng)宜一同納入樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)考慮，如將消防與安全防范子系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，也應(yīng)與樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控中心建立通信聯(lián)系以便災(zāi)情發(fā)生時(shí)，能夠按照約定實(shí)現(xiàn)操作權(quán)轉(zhuǎn)移，進(jìn)行一體化的協(xié)調(diào)控制。

2.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能可以歸納如下：

（1）自動(dòng)監(jiān)視并控制各種機(jī)電設(shè)備的起、停，顯示或打印當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

（2）自動(dòng)檢測(cè)、顯示、打印各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及其變化趨勢(shì)或歷史數(shù)據(jù)。

（3）根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)各種設(shè)備，使之始終運(yùn)行于最佳狀態(tài)。

（4）監(jiān)測(cè)并及時(shí)處理各種意外、突發(fā)事件。

（5）實(shí)現(xiàn)對(duì)大樓內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備的統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)控制。

（6）能源管理：水、電、氣等的計(jì)量收費(fèi)、實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化。

（7）設(shè)備管理：包括設(shè)備檔案、設(shè)備運(yùn)行報(bào)表和設(shè)備維修管理等。

3.樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的原理

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)采用的是基于現(xiàn)代控制理論的集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 也稱分布式控制系統(tǒng)（Distributedcontrol Systems）。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備處的微型計(jì)算機(jī)控制裝置（DDC），完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制任務(wù)，克服了計(jì)算機(jī)集中控制帶來的危險(xiǎn)性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。通過安裝于中央控制室的中央管理計(jì)算機(jī)上的管理軟件，系統(tǒng)地管理相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備，發(fā)揮設(shè)備整體的優(yōu)勢(shì)和潛力，提高設(shè)備利用率，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低能源消耗，降低維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工時(shí)數(shù)量。安裝于中央控制室的中央管理計(jì)算機(jī)還具有CRT 顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強(qiáng)的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報(bào)警、打印與優(yōu)化控制等任務(wù)，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機(jī)聯(lián)系困難、無法統(tǒng)一管理的缺點(diǎn)，保證設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，最終降低了設(shè)備的運(yùn)行成本。

四、結(jié)語

正由于樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)上述的現(xiàn)狀和高額的投資，業(yè)主常常會(huì)問樓控系統(tǒng)到底還有無必要。答案是非常肯定的，樓宇自控系統(tǒng)完全有必要。即使樓控系統(tǒng)運(yùn)行在最低層次，即接通狀態(tài)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，和手動(dòng)相比它仍然能節(jié)能10% 以上。假設(shè)建筑物的生命周期是六十年，而設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用（包括能耗費(fèi)用和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用）可能達(dá)到初期投資的三倍以上。因此對(duì)本系統(tǒng)的投資和對(duì)節(jié)能的改造，無論從什么方面看都是極為值得的。可以說，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化和改造直接關(guān)系到建筑物的可持續(xù)發(fā)展，甚至可以說，和我們國(guó)家的命運(yùn)緊密相連。

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