樓宇自動化系統的現狀和發展

張源 李淑展

鄭州大學土木工程學院，河南鄭州，450001

樓宇自動化系統的現狀和發展

張源 李淑展

鄭州大學土木工程學院，河南鄭州，450001

樓宇自動化系統是智能建筑的重要組成部分，它是實現智能建筑“智能”的關鍵所在，樓宇自動化系統通過自動控制系統的集成能夠實現對建筑內相關電氣設備的遠程控制以及協調管理。本文主要介紹了樓宇自動化系統的作用與目的、組成、控制技術以及發展趨勢。

樓宇自動化；現場總線；發展趨勢

日新月異的科技發展，促進了建筑技術的進一步提升。與此同時，計算機技術與電子信息技術的高速發展，以及與其他技術的交叉融合，智能建筑在這樣的時代背景以及技術支持下應運而生。樓宇自動化系統是智能建筑的重要組成部分，它是實現智能建筑“智能”的關鍵所在，樓宇自動化系統通過自動控制系統的集成能夠實現對建筑內相關電氣設備的遠程控制以及協調管理。本文主要介紹了樓宇自動化系統的作用與目的、組成、控制原理以及技術。

1 樓宇自動化系統概述

1.1 樓宇自動化的作用與目的

設計樓宇自動化系統的主要目的在于將建筑內各種機電設備的信息進行分析、歸類、處理和判斷，采用最優化的控制手段，對各系統設備進行集中監控和管理，使各子系統設備始終處于有條不紊、協同一致和高效有序的狀態下運行，在創造出一個高效、舒適、安全的工作環境中，降低各系統造價，盡量節省能耗和日常管理的各項費用，保證系統充分運行，從而提高智能建筑高水平的現代化管理和服務，使投資能得到一個良好的回報。

1.2 樓宇自動化系統組成

一個典型的樓宇自動化系統通常包括給排水、照明、空調、電梯、消防、安全防范、供配電等子系統.

給排水系統：其主要功能是實現建筑物內的排水泵、給水泵以及潛污泵等給排水設備的實時監測，根據監測數據來進行對應的水泵開啟或者關閉的操作指令，確保建筑物內供水排水正常。

照明系統：主要是對公共空間的照明開啟、關閉，實現無人開燈和熄燈控制。

空調系統：主要是對建筑空間內的空調機組進行溫度控制和流量控制，以實現最節能的情況下保證建筑物內的最佳舒適度，并盡可能的降低設備消耗。

電梯系統：主要保證建筑物內的交通安全，實現對建筑物內的電梯與總控制之間的數據通信以及運行狀態監測，從而做出相關的有效控制。

消防系統：消防系統與樓宇自動化中其他的各個部分相對獨立，它的設置主要是為了突發自然災害、或者是特殊環境下保證建筑物短時間的運行正常，從而起到保護建筑物類居民的生命財產安全的作用。

目前，常用的浮選方案主要有兩種：浮選機分選和浮選柱分選工藝。考慮到公司選煤廠空間狹窄，旋流微泡浮選柱設備占地面積小，無運動部件，磨損小，維護工作量小，維護費用低，操作簡單，調整容易，并且精煤灰分調整幅度大，可根據煤質和市場生產灰分不同的精煤等因素，決定采用FCMC-4500型旋流微泡浮選柱工藝。

1.3 樓宇自動化系統技術

現階段樓宇自動化系統技術最為核心的技術為現場總線技術。目前我國樓宇自動化系統的結構可以簡單分為現場總線結構與集散式結構，集散式結構的主要特征在于集中管理、分散控制，一般具有2層網絡和3級控制設備，集散式結構是上個世紀我國智能化樓宇主要的結構形式。進入21世紀后，現場總線技術伴隨著高速發展的計算機技術、通信技術、自動控制技術得到了迅猛的發展，成為新時代最具有控制優勢的控制系統。它首先克服了集散式網絡的封閉性缺陷，采用了更加標準化的解決方法解決了專用網絡的局限問題，其次它改善了集散式控制系統中分散的分布式特點，而是形成了新興全分布結構，能夠將控制現場徹底的置入現場環境中。

與集散式分布技術相比，現場總線技術不僅有效提升了自動控制的智能化操作水平，增加了控制系統的公開性和開放性，實現了系統結構的高度分散性，同時還有效的節約了硬件使用數量、安裝費用以及維護開銷，并提升了測量與控制的準確度和可靠性。

2 我國樓宇自動化系統的應用現狀與前景

2.1 我國樓宇自動化系統的應用現狀

從我國樓宇自動化系統建設和應用的現狀來看 ，我國智能建筑發展仍處于初始階段 ，與國外相比 ，其應用水平相當低 ，系統的控制性能還沒有得到優化 ，各系統接口處的系統還沒有實現自動化操作，一些偏遠地區 ，甚至還沒有實現樓宇自動化系統的接通。主要表現在以下幾個方面：

首先，樓宇自動化系統的本土自主開發程度存在一定的局限性，目前，我國智能建筑工程大部分選擇了國外的樓宇化自動化控制品牌。一方面，我國自主研發的相關系統存在一定的硬件缺陷，另一方面，我國樓宇自動化學術理論研究起步較晚，許多研究方面的深度達不到國外的前瞻性發展。

第二，智能建筑對于樓宇自動化控制系統技術的應用層次較低，從理論上來講，樓宇自動化系統的具體應用并不局限于對建筑內的相關電氣設備的智能化監測和控制，而更深層次的作用是為了進一步降低相關設備的運營損耗、節約能源以及運行成本。目前，我國對于樓宇自動化系統的研究大多停留在如何去保證實現對建筑物內的各項功能達到標準，滿足人們對建筑物安全、舒適的功能性需求，而沒有進行更層次的研究和探討。

第三，現階段樓宇自動化控制精度存在較為明顯的缺陷，相關控制性能并沒有達到最優。例如，我國樓宇自動化系統的控制精度只能達到±2%，且閥門極易反復振蕩。閥門反復振蕩不僅會增加流體的阻力 ，增加能耗 ，而且會造成執行機構與閥門的磨損，增加了設備維護的成本。除此之外 我國樓宇自控系統中至少有 10% 或更多的傳感器準確性不高。另外，部分傳感器安裝位置有偏差 ，使得測量精度降低。

第四，樓宇自動化系統對于建筑物內部的自動控制存在盲區，不能夠實現對所有運行設備的監控與檢測，其檢測手段存在不足現象。例如熱源檢測、鍋爐用氣檢測、樓層空調能耗計量、冷卻塔運行消耗計量等都不能夠達成，這些潛在的因子實際上是會造成智能建筑物內部存在一定的管理盲區，在進行控制管理中無法消除這些因素的影響，因此，其控制和管理的決策存在一定的片面性，無法達到全面性。

2.2 我國樓宇自動化系統的發展前景

隨著我國城鄉二元結構的愈演愈烈，城市土地資源極為緊張的實際背景下，開發高層建筑以及超高層建筑已經成為極為平常的事情。為了進一步實現高層建筑的智能化控制，樓宇自動化系統必然成為現階段高層建筑的主流選擇之一，將會擁有極為廣闊的發展空間。但隨著國家發展觀念以及相關技術的發展，樓宇自動化系統的發展趨勢主要體現在以下幾個方面：

低碳節能化發展：目前情況下，盡管每個建筑樓控系統的投標書上都有節能管理的措施 ，但在實際運行中 ，沒有一棟樓將節能管理措施落到實處。低碳節能化發展是堅持科學發展觀樓宇自動化系統的發展前景。一方面，在學術研究領域，應該加強人才培養，應積極借鑒外國的優秀經驗，自主研發更加低碳環保節能的控制技術，另一方面，應該進一步的提升樓宇化自動控制系統的控制全面性。

智能化發展：計算機技術、通信技術、電子技術以及網路技術、信息網絡技術、無線局域網技術、智能卡技術、可視化技術、控制網絡技術、家庭智能化技術、流動辦公技術、數據衛星通訊技術、雙向電視傳輸技術等都將會被廣泛地應用于智能建筑領域內。以上這些都給樓宇自動化系統帶來了良好的發展機遇 ，樓宇自動化的內涵也必將隨著技術的發展而不斷變化 ，可以說 ，智能建筑中的樓宇自動化系統技術應用前景廣闊。

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張源/1995年生/男/河南駐馬店人/本科/研究方向為建筑環境與能源應用工程