楼宇自控系统在现代智能建筑中的应用

楼宇自控系统在现代智能建筑中的应用Application of Building Automation System in Intellectual Building

摘要:上世纪 90 年代以后 ,智能建筑正在我国的建筑行业中受到广泛重视并以不可阻挡的势头迅速发展。所谓智能建筑 ,是将楼宇自控系统 (BAS) 、通信自动化系统(CAS) 以及办公自动化系统 (OAS) 完全融入现代建筑物(或建筑群) 中。而在这 3A 系统中 , BAS 是最重要的一个子系统 ,其自动化程度的高低直接关系到整个智能建筑物运行的好坏、环境的舒适度以及营造大厦的经济回报。

关键词 :智能建筑 ;楼宇自动化系统 ;3A 系统 ;结构化布线(PDS)

中图分类号 :TU18

文献标识码 :A

Abstract :After 1990 ,the extensive attention has been made in domestic building industry for the intellectual buildings , which is developing with extremely high speed. The so2called “Intellectual Building" is a system that integrates three sub2 systems completely into the modern building (on building groups) . The three subsystems are : building automation sys2 tem(BAS) ,communication automation system (CAS) and of2 fice automation system (OAS) ,among which the BAS is the most important subsystem. The automation degree of BAS has a direct relation with the operation of the whole intellectual building ,the comfort degree and the economic return of the building cost.

Key words :intellectual building ; building automation sys2 tem ;3A system ;PDS 1

一、现代智能建筑的发展

以往 ,人们常把高楼大厦视为城市现代化的重要标志之一 ,但是随着科学

技术的飞速发展 ,尤其以现代控制技术 (Control) 、现代计算机技术(Computer) 、现代通信技术(Communication) 和现代图形显示技术(CRT),即所谓4C技术的历史性突破和在现代建筑中的应用,使过去的传统观念发生了质的变化。智能建筑的使用功能和技术性能较之传统建筑发生了深刻变化 ,使这种综合性高科技建筑物成为现代化城市的又一重要标志。

1. 1 智能建筑产生的背景

智能建筑是上世纪 80 年代中期出现的一项新兴产业。当时跨国公司为了提高国际竞争能力 ,适应信息时代的要求 ,纷纷兴建或改建以高科技技术装备的高科技大厦 ( Hi2Building) 。1984年在美国康涅狄格洲哈福得市落成了全球第一座世界上公认的智能化大厦 ,次年日本的第一座智能大厦也相继落成。此后 ,智能建筑蓬勃发展 ,形成了世界建筑业中一枝独秀的局面。智能建筑产生的背景主要源于以下几点 :

①产业结构变化的需要。当今社会已经从工业社会发展到了信息社会 ,知识、信息已经成为越来越重要的资源。因而人类对其生产、生活的主要载体———建筑物的功能要求也发生了巨大的变化。

②电子信息技术发展的必然结果。随着数字技术、光导纤维通信技术、超大规模集成电路技术、图像通信系统的快速发展以及在社会各应用领域的渗透 , 已达到了社会可以广泛接受的商品化程度 ,使其成为诸多行业更新发展的基本依据和重要手段。而高等级信息高速公路网的“节点”———建筑物也必然要满足其客观要求。

③生产、生活的客观要求。随着建筑物的高效化和多功能化 ,人们对生产、生活场所的条件也越来越要求方便、舒适、高效和节能。现代办公楼、商住楼内的办公自动化、通信自动化、楼宇自动化等支撑技术和设备管理已非人工所能应付 ,智能建筑也就应运而生。

1.2 智能建筑的基本概念

国际上的智能建筑物研究机构把智能建筑定义为 :通过对建筑物的4个基本要素即结构、系统、服务和管理以及它们之间的内在关联的最优化设计 ,为业主提供一个投资合理的、且又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷而又高度安全的环境空间。现代智能建筑的构成是以建筑物为载体 ,以结构化布线 (PDS)为信息传输平台 ,由3大系统即楼宇自动化系统 (BA) 、通信自动化系统(CA)以及办公自动化系统(OA)构成。智能建筑的特点是通过完善的 3A 系统和结构化布线系统将现代建筑中的各系统高度集成。使人们能够通过信息管理平台将建筑物内的设备管理、数字语音通信、商业管理、办公自动化以及某些人工智能的 IC卡等诸多子系统集成为一体化的综合计算机管理系统。该系统应能全面实施对建筑物内上述各子系统进行检测、控制、调节、监视和自动化管理。

二、智能建筑中的楼宇自动化系统

智能建筑中通信及办公自动化系统是构成建筑智能化的关键 ,而楼宇自动

化系统和结构化布线则是建筑智能化的基础。要真正实现智能建筑的高度集成 , 使智能建筑具备以下4个基本要素 :办公设备智能化、通信技术高性能化、建

筑结构柔性化、设备管理和服务自动化、全方位化 ,则必须在智能建筑物内纳入结构化布线系统(PDS) 。这是因为结构化布线是实现上述理想的信息传输通道 ,也可以说是使建筑智能化的神经系统。它正逐步地将建筑设备、空调设备、供电照明设备的监控、防灾、防盗及保安监控、通信和办公自动化等系统综合起来 ,使信息平台在满足通信需求的基础上适应智能建筑的发展趋势 ,向综合化、宽带化、智能化、数字化和个人化方向发展 ,使之具备宽带、高速、大容量和多媒体为特征的信息传送能力。

在上述智能建筑的3A系统中 ,楼宇自动化系统 (BAS)是最为重用的一分 ,

它也是智能建筑的所有子系统中最显效益的一个子系统。由于该系统控制和监测的对象涉及到智能建筑中的几乎所有运行设备 , 所以其自动化程度的高低直接关系到整个智能大厦运行的好坏以及业主对该系统前期所做的投资能否在短

期内迅速得到回报的关键所在。

2.1 楼宇自动化系统的构成

现代智能建筑中的楼宇自动化系统 ,或称建筑物自动化系(BAS ,building automation system) 是将建筑物内的电力、照明、空调、防灾、保安、广播等设备以集中监视、控制和管理为目的而构成的一个综合系统。该系统应当是一个能够在中高层、超高层以及中大型建筑完成多种设备控制、监测和管理功能的网络系统。该系统主要由中央计算机站 (可有多个工作站) 、直接连接在同一个通信线路上的若干个分布在所属受控对象附近的现场直接数字式控制器(DDC) 以及传感器、变送器、执行器等监测、执行元件和设备所组成。根据我国有关部门制定的设计规范 ,智能建筑中的楼宇自动化系统应该是一个开放的“集散型

计算机过程控制系统”,通俗地讲就是该系统对受控设备和对象应能够进行分

散式控制 ,集中式管理。目前国际上最先进的 BA 系统 ,如美国 Honeywell 的EXCEL5000 系统、英国 Satchwell 的 BAS2800 系统、瑞士 LANDIS&STAEFA 的

S600 系统以及美国JOHNSON 的 METASYS 等系统均采用上述的集散型控制以

实现楼宇自动控制的功能。楼宇自动控制系统网络结构示意图如图 1 所示。

2.2 BAS 的功能

BAS的主要功能是通过对智能大厦内的各种不同类型的设备子系统进行有效的监控和管理 ,使整个大厦的运行更加可靠、扩展方便灵活、投资大大降低、收效显著增加 ;为生活在大厦内的人员提供一个既舒适温馨 ,又安全可靠的生活、工作环境。要实现上述 BA 系统的智能化控制和管理 ,则必须应用现代控制技术、计算机技术和网络数据传输技术 ,将建筑物由过去一个默无生机的土木结构变为一个具有自动调节其内部环境、自动防卫、智能化供给的有机体。具体地讲 ,就是以各种传感器、变送器作为智能大厦的神经元触点 ,以数据传输线和各级中继器作为数据流的传输通道 ,以现场数据采集模块、现场控制器、区域控制器以及集中控制器作为数据的加工处理单元 ,以现场继电器输出模块控制设备的联动 ,以中央显示终端作为工作人员监视和控制的处理终端。