智能建筑系统集成设计实例

智能建筑系统集成设计实例

ZY1206102 朱忠良

1、引言

智能建筑属大系统工程范畴，一般来说，大系统的特点在于：多目标、高维数、关联性、分散性、不确定性和主动性。其中不确定性包括随机性、模糊性与发展性等；主动性则表现在因人参与后导致系统特征的变化。智能楼宇是采用系统集成方法将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合在一起，通过对建筑设备的自动监控、对建筑内信息资源的管理和对使用者的信息服务，以及将设备监控技术、资源管理和信息服务与建筑要求优化组合，建立一个投资合理、适应信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利与灵活特点的建筑物。本文将介绍一种将智能建筑中的中央空调、排水、照明等子系统集成的框架。

2、系统架构

2.1系统组成

整个控制系统由就地计算机控制系统、中央操作站和现场显示触摸屏三个部分构成，其中就地计算机控制系统称为下位机，中央操作站称和现场显示触摸屏为上位机。下位机采用直接数字控制器（DDC），上位机采用基于windows操作系统。就地计算机控制系统和中央操作站一起组成了完善的DCS集散控制系统。整个系统包括9个子系统，分别是：中央

2.1.1就地计算机控制系统

就地计算机控制系统控制现场设备，同时完成对各种接入传感器的数据采集，然后通过通讯口向上位机传输所采集的模拟量、设备运行状态等重要运行数据。另外，当设备运行出现异常时，DDC负责记录报警信息，包括报警对象、报警时间、报警点的值、恢复正常的时间等，并向上位机传送报警信息。概括的说，就地计算机是整个控制系统中真正对设备直接控制的关键部分。

2.1.2中央操作站

中央操作站通过专门的工业通讯网络与就地计算机一起构成完整的集散控制系统（DCS），一方面，它接收来自DDC发送的实时数据，利用自身的计算处理能力，对采集来的数据进行统计处理，形成完善的历史曲线、报警记录等统计数据，并提供诸如报表打印等一系列管理功能；另一方面，通过上位机可以完成所有下位机系统的远程参数整定（RemoteSetting）、控制功能选择、设备远程操作（RemoteOperate）等工作，起到一个总管理者的作用。

中央操作站用完全图形化的界面直观地显示各下位机全部运行参数，并在此基础上加以处理、记录。系统软件建立在可靠操作系统平台上。

在中央操作站可对现场控制器（DDC）进行远程监控，它们之间利用符合工业标准的现场总线网络系统进行数据交换，具有高速、可靠、可扩充性好的特点。

2.2数据通信

在中央操作站和DDC通讯时，使用主从方式，中央操作站作为Master发送指令给DDC，DDC作为Slave处于被动状态，被传送的一组数据成为“帧”。采用TCP/TP协议。

数据在通信线路上传输有方向性，按照数据在某一时间传输的方向，线路通信方式可以分为单工通信、半双工和全双工通信方式。系统采用485总线通信，因此线路通信方式为半双工方式。传输速率是指单位时间内传输的信息量，它是衡量系统传输的主要指标。调制速率是脉冲信号在经过调制后的传输速率。信号在调制过程中，单位时间内调制信号波形变化次数，也就是单位时间内能调制的调制次数，其单位是波特（Baud）。调制速率和数据信号速率在传输的调制信号是二态串行传输时，两者的速率在数值上是相同的，否则就不一样。

3、子系统设计

整个系统分为12个子系统，分别是：中央空调、给水系统、排水系统、照明、高压配电、低压配电、火灾自动报警及消防联动控制系统、巡更安防、通风系统。各系统的构成及功用如下所示：

4、集成系统的操作平台

集成系统的操作平台是为完成智能建筑领域的控制集成和信息集成而开发设计的系统集成产品，通过系统内嵌的数据平台与应用集成平台，达到所有子系统间高效、可靠的信息交换，从而为智能大厦与智能小区提供灵活的解决方案，解决当前智能建筑系统集成过程中广泛存在的问题。系统内部建有智能建筑各常用弱电子系统的标准控制模板，调试人员可根据工程项目的实际需要，灵活方便的裁剪出满足设计要求的各子系统操作界面，完成对智能建筑功能子系统的集成，使现场调试人员无需编程，便可完成工程组态和调试，最终呈现给用户满意的功能和界面。系统主要特点如下：

（1）采用Internet时代的B/S三层体系架构；

（2）支持局域网和广域网的远程监控和维护；

（3）内嵌实时数据库保障子系统间数据交互；

（4）灵活的用户权限管理，完善的安全保障机制，提供多级权限管理；

（5）综合各个控制子系统的历史和当前状态信息，提供相关报告；

（6）系统内优化和联动控制，提供实时的系统间联动功能；

（7）支持已开发工程及子系统的直接复用；

（8）支持LONWORKS现场总线；

（9）能够支持第三方应用系统的集成，同时能够被第三方系统集成。

5、总结

集成后的系统往往很庞大，这个庞大的系统的复杂性并不是其组成的各个子系统的复杂程度的简单代数和，往往是各个子系统复杂程度之和的几十倍甚至数百倍，而我们常常面临着这样的大系统中的组织管理、协调、规划、预测和控制等重大决策问题。这些问题的特点表现在层次结构上越来越复杂，空间活动的规模上越来越大，时间尺度上越来越快，后果和影响上越来越广泛和深远。系统的复杂性和因素的模糊性，给系统带来了新的问题，如：知识获取的不完全性、推理规则的过于经验化、约束指标的不确定性等。

作为建筑智能化系统集成的应用实例，该系统构建了综合局域网络及现场控制总线网络，通过智能建筑专用软件平台，良好的实现了各相关功能子系统的互连、信息交换及资源共享，并为日常管理提供了先进的智能化管理手段。