智能大廈樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

智能建筑的概念和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介，并列舉了當(dāng)今幾大樓宇自控生產(chǎn)廠商的自控系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介和實(shí)際運(yùn)用。

智能建筑的概念，在20世紀(jì)末誕生于美國。第一幢智能大廈于1984年在美國哈特福德市(Hartford)建成。中國于90年代才起步，但迅猛發(fā)展勢(shì)頭令世人矚目。

智能建筑是信息時(shí)代的必然產(chǎn)物，建筑物智能化程度隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步提高。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志是4C技術(shù)(即Computer計(jì)算機(jī)技術(shù)、Control控制技術(shù)、Communication通信技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù))。將4C技術(shù)綜合應(yīng)用于建筑物之中，在建筑物內(nèi)建立一個(gè)計(jì)算機(jī)綜合網(wǎng)絡(luò)，使建筑物智能化。4C技術(shù)僅僅是智能建筑的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化。

智能建筑應(yīng)當(dāng)是:

"通過對(duì)建筑物的4個(gè)基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，以最優(yōu)化的設(shè)計(jì)， 提供一個(gè)投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間。智能建筑物能夠幫助大廈的主人，財(cái)產(chǎn)的管理者和擁有者等意識(shí)到，他們?cè)谥T如費(fèi)用開支、生活舒適、商務(wù)活動(dòng)和人身安全等方面得到最大利益的回報(bào)。"

建筑智能化結(jié)構(gòu)是由三大系統(tǒng)組成:樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS)和通信自動(dòng)化系統(tǒng)(CAS)。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)也叫建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(Building Automation System，BAS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任務(wù)是對(duì)建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制等，以提供一個(gè)既安全可靠，又節(jié)約能源，而且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。

建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)通常包括暖通空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)。根據(jù)中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，BAS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BAS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BAS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。

建筑設(shè)備自動(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。

樓控系統(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)(Distributed control systems，DCS)。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。安裝于中央控制室的中央管理計(jì)算機(jī)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。

樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)到目前為止已經(jīng)歷了四代產(chǎn)品:

第一代:CCMS中央監(jiān)控系統(tǒng)(20世紀(jì)70年代產(chǎn)品)

BAS從儀表系統(tǒng)發(fā)展成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)鍵盤和CRT構(gòu)成中央站，打印機(jī)代替了記錄儀表，散設(shè)于建筑物各處的信息采集站DGP(連接著傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備)通過總線與中央站連接在一起組成中央監(jiān)控型自動(dòng)化系統(tǒng)。DGP分站的功能只是上傳現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息，下達(dá)中央站的控制命令。一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)操縱著整個(gè)系統(tǒng)的工作。中央站采集各分站信息，作出決策，完成全部設(shè)備的控制，中央站根據(jù)采集的信息和能量計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)完成節(jié)能控制和調(diào)節(jié)。

第二代:DCS集散控制系統(tǒng)(20世紀(jì)80年代產(chǎn)品)

隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展和成本降低，DGP分站安裝了CPU，發(fā)展成直接數(shù)字控制器DDC。配有微處理機(jī)芯片的DDC分站，可以獨(dú)立完成所有控制工作，具有完善的控制、顯示功能，進(jìn)行節(jié)能管理，可以連接打印機(jī)、安裝人機(jī)接口等。BAS由4級(jí)組成，分別是現(xiàn)場(chǎng)、分站、中央站、管理系統(tǒng)。集散系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是只有中央站和分站兩類接點(diǎn)，中央站完成監(jiān)視，分站完成控制，分站完全自治，與中央站無關(guān)，保證了系統(tǒng)的可靠性。

第三代:開放式集散系統(tǒng)(20世紀(jì)90年代產(chǎn)品)

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，DDC分站連接傳感器、執(zhí)行器的輸入輸出模塊，應(yīng)用LON現(xiàn)場(chǎng)總線，從分站內(nèi)部走向設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，形成分布式輸入輸出現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層，從而使系統(tǒng)的配置更加靈活，由于LonWorks技術(shù)的開放性，也使分站具有了一定程度的開放規(guī)模。BAS控制網(wǎng)絡(luò)就形成了3層結(jié)構(gòu)，分別是管理層(中央站)、自動(dòng)化層(DDC分站)和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層(ON)。

第四代:網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)(21世紀(jì)產(chǎn)品)

隨著企業(yè)網(wǎng)Intranet建立，建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)必然采用Web技術(shù)，并力求在企業(yè)網(wǎng)中占據(jù)重要位置，BAS中央站嵌入Web服務(wù)器，融合Web功能，以網(wǎng)頁形式為工作模式，使BAS與Intranet成為一體系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)(EDI)是采用Web技術(shù)的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，它有一組包含保安系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)和防火系統(tǒng)的管理軟件。

EBI系統(tǒng)從不同層次的需要出發(fā)提供各種完善的開放技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)層次的集成，從現(xiàn)場(chǎng)層、自動(dòng)化層到管理層。EBI系統(tǒng)完成了管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的一體化。

目前，規(guī)模和影響較大的樓宇設(shè)備供應(yīng)公司有美國霍尼韋爾公司、江森公司、KMC公司、德國西門子公司等。

樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)在中國還是一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，隨著更多智能建筑的出現(xiàn)，將有更加先進(jìn)的技術(shù)補(bǔ)充到這一領(lǐng)域中，使這一技術(shù)更加成熟、完善。

Honeywell(霍尼韋爾)，Johnson(江森)，SIEMENS(西門子)，美國KMC，施耐德TAC ，Hysine(和欣)等

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)對(duì)整個(gè)建筑的所有公用機(jī)電設(shè)備，包括建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)，進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)和遙控來提高建筑的管理水平，降低設(shè)備故障率，減少維護(hù)及營運(yùn)成本。