楼宇自动化系统的现状和发展

楼宇自动化系统的现状和发展

作者：张源李淑展

来源：《工业设计》2016年第03期

摘要：楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分，它是实现智能建筑“智能”的关键所在，楼宇自动化系统通过自动控制系统的集成能够实现对建筑内相关电气设备的远程控制以及协调管理。本文主要介绍了楼宇自动化系统的作用与目的、组成、控制技术以及发展趋势。

关键词：楼宇自动化；现场总线；发展趋势

日新月异的科技发展，促进了建筑技术的进一步提升。与此同时，计算机技术与电子信息技术的高速发展，以及与其他技术的交叉融合，智能建筑在这样的时代背景以及技术支持下应运而生。楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分，它是实现智能建筑“智能”的关键所在，楼宇自动化系统通过自动控制系统的集成能够实现对建筑内相关电气设备的远程控制以及协调管理。本文主要介绍了楼宇自动化系统的作用与目的、组成、控制原理以及技术。

1楼宇自动化系统概述

1.1 楼宇自动化的作用与目的

楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分，它涉及到建筑物内部多个设备与系统，主要包括有空调系统、给排水系统、照明系统、安全管理系统等，楼宇自动化的作用是为了实现对这些设备与系统的集中监控，实现高度自动以及智能的建筑功能管理，以提供给建筑物用户一个稳定、安全、舒适的工作生活环境，同时通过高度智能化的集中控制，有利于提升建筑物内部管理效率，降低设备故障率，降低建筑物后期的运营、维护成本。

设计楼宇自动化系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理和判断，采用最优化的控制手段，对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效有序的状态下运行，在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，从而提高智能建筑高水平的现代化管理和服务，使投资能得到一个良好的回报。

1.2 楼宇自动化系统组成

一个典型的楼宇自动化系统通常包括给排水、照明、空调、电梯、消防、安全防范、供配电等子系统.

给排水系统：其主要功能是实现建筑物内的排水泵、给水泵以及潜污泵等给排水设备的实时监测，根据监测数据来进行对应的水泵开启或者关闭的操作指令，确保建筑物内供水排水正常。

照明系统：主要是对公共空间的照明开启、关闭，实现无人开灯和熄灯控制。

空调系统：主要是对建筑空间内的空调机组进行温度控制和流量控制，以实现最节能的情况下保证建筑物内的最佳舒适度，并尽可能的降低设备消耗。

电梯系统：主要保证建筑物内的交通安全，实现对建筑物内的电梯与总控制之间的数据通信以及运行状态监测，从而做出相关的有效控制。

消防系统：消防系统与楼宇自动化中其他的各个部分相对独立，它的设置主要是为了突发自然灾害、或者是特殊环境下保证建筑物短时间的运行正常，从而起到保护建筑物类居民的生命财产安全的作用。

1.3 楼宇自动化系统技术

现阶段楼宇自动化系统技术最为核心的技术为现场总线技术。目前我国楼宇自动化系统的结构可以简单分为现场总线结构与集散式结构，集散式结构的主要特征在于集中管理、分散控制，一般具有2层网络和3级控制设备，集散式结构是上个世纪我国智能化楼宇主要的结构形式。进入21世纪后，现场总线技术伴随着高速发展的计算机技术、通信技术、自动控制技术得到了迅猛的发展，成为新时代最具有控制优势的控制系统。它首先克服了集散式网络的封闭性缺陷，采用了更加标准化的解决方法解决了专用网络的局限问题，其次它改善了集散式控制系统中分散的分布式特点，而是形成了新兴全分布结构，能够将控制现场彻底的置入现场环境中。

与集散式分布技术相比，现场总线技术不仅有效提升了自动控制的智能化操作水平，增加了控制系统的公开性和开放性，实现了系统结构的高度分散性，同时还有效的节约了硬件使用数量、安装费用以及维护开销，并提升了测量与控制的准确度和可靠性。

2 我国楼宇自动化系统的应用现状与前景

2.1 我国楼宇自动化系统的应用现状

从我国楼宇自动化系统建设和应用的现状来看，我国智能建筑发展仍处于初始阶段，与国外相比，其应用水平相当低，系统的控制性能还没有得到优化，各系统接口处的系统还没有实现自动化操作，一些偏远地区，甚至还没有实现楼宇自动化系统的接通。主要表现在以下几个方面：

首先，楼宇自动化系统的本土自主开发程度存在一定的局限性，目前，我国智能建筑工程大部分选择了国外的楼宇化自动化控制品牌。一方面，我国自主研发的相关系统存在一定的硬件缺陷，另一方面，我国楼宇自动化学术理论研究起步较晚，许多研究方面的深度达不到国外的前瞻性发展。

第二，智能建筑对于楼宇自动化控制系统技术的应用层次较低，从理论上来讲，楼宇自动化系统的具体应用并不局限于对建筑内的相关电气设备的智能化监测和控制，而更深层次的作用是为了进一步降低相关设备的运营损耗、节约能源以及运行成本。目前，我国对于楼宇自动化系统的研究大多停留在如何去保证实现对建筑物内的各项功能达到标准，满足人们对建筑物安全、舒适的功能性需求，而没有进行更层次的研究和探讨。

第三，现阶段楼宇自动化控制精度存在较为明显的缺陷，相关控制性能并没有达到最优。例如，我国楼宇自动化系统的控制精度只能达到±2%，且阀门极易反复振荡。阀门反复振荡不仅会增加流体的阻力，增加能耗，而且会造成执行机构与阀门的磨损，增加了设备维护的成本。除此之外我国楼宇自控系统中至少有 10% 或更多的传感器准确性不高。另外，部分传感器安装位置有偏差，使得测量精度降低。

第四，楼宇自动化系统对于建筑物内部的自动控制存在盲区，不能够实现对所有运行设备的监控与检测，其检测手段存在不足现象。例如热源检测、锅炉用气检测、楼层空调能耗计量、冷却塔运行消耗计量等都不能够达成，这些潜在的因子实际上是会造成智能建筑物内部存在一定的管理盲区，在进行控制管理中无法消除这些因素的影响，因此，其控制和管理的决策存在一定的片面性，无法达到全面性。

2.2 我国楼宇自动化系统的发展前景

随着我国城乡二元结构的愈演愈烈，城市土地资源极为紧张的实际背景下，开发高层建筑以及超高层建筑已经成为极为平常的事情。为了进一步实现高层建筑的智能化控制，楼宇自动化系统必然成为现阶段高层建筑的主流选择之一，将会拥有极为广阔的发展空间。但随着国家发展观念以及相关技术的发展，楼宇自动化系统的发展趋势主要体现在以下几个方面：

低碳节能化发展：目前情况下，尽管每个建筑楼控系统的投标书上都有节能管理的措施，但在实际运行中，没有一栋楼将节能管理措施落到实处。低碳节能化发展是坚持科学发展观楼宇自动化系统的发展前景。一方面，在学术研究领域，应该加强人才培养，应积极借鉴外国的优秀经验，自主研发更加低碳环保节能的控制技术，另一方面，应该进一步的提升楼宇化自动控制系统的控制全面性。

智能化发展：计算机技术、通信技术、电子技术以及网路技术、信息网络技术、无线局域网技术、智能卡技术、可视化技术、控制网络技术、家庭智能化技术、流动办公技术、数据卫星通讯技术、双向电视传输技术等都将会被广泛地应用于智能建筑领域内。以上这些都给楼宇