1、現(xiàn)代智能建筑的發(fā)展

以往，人們常把高樓大廈視為城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一,但是隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其以現(xiàn)代代通信技術(shù)(Communication)和現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)(CRT),即所謂 4C 技術(shù)的歷史性突破和在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用,使過(guò)去的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了質(zhì)的變化。智能建筑的使用功能和技術(shù)性能較之傳統(tǒng)建筑發(fā)生了深刻變化，使這種綜合性高科技建筑物成為現(xiàn)代化城市的又一重要標(biāo)志。

1.1 智能建筑產(chǎn)生的背景

智能建筑是上世紀(jì) 80 年代中期出現(xiàn)的一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。當(dāng)時(shí)跨國(guó)公司為了提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，適應(yīng)信息時(shí)代的要求，紛紛興建或改建以高科技技術(shù)裝備的高科技大廈(Hi-Building)。1984年在美國(guó)康涅狄格洲哈福得市落成了全球第 座世界公認(rèn)的智能化大廈，次年日本的第一座智能大廈也相繼落成。此后，智能建筑蓬勃發(fā)展,形成了世界建筑業(yè)中一枝獨(dú)秀的局面。

智能建筑產(chǎn)生的背景主要源于以下幾點(diǎn):

①產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化的需要。當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)從工業(yè)社會(huì)發(fā)展到了信息社會(huì)，知識(shí)、信息已經(jīng)成為越來(lái)越重要的資源。因而人類(lèi)對(duì)其生產(chǎn)、生活的主要載體-建筑物的功能要求也發(fā)生了巨大的變化。

②電子信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。隨著數(shù)字技術(shù)、光導(dǎo)纖維通信技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)、圖像通信系統(tǒng)的快速發(fā)展以及在社會(huì)各應(yīng)用領(lǐng)域的滲透已達(dá)到了社會(huì)可以廣泛接受的商品化程度，使其成為諸多行業(yè)更新發(fā)展的基本依據(jù)和重要手段。而高等級(jí)信息高速公路網(wǎng)的“節(jié)點(diǎn)”--建筑物也必然要滿(mǎn)足其客觀要求

③生產(chǎn)生活的客觀要求。隨著建筑物的高效化和多功能化，人們對(duì)生產(chǎn)、生活場(chǎng)所的條件也越來(lái)越要求方便、舒適、高效和節(jié)能?，F(xiàn)代辦公樓、商住樓內(nèi)的辦公自動(dòng)化、通信自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等支撐技術(shù)和設(shè)備管理已非人工所能應(yīng)付,智能建筑也就應(yīng)運(yùn)而生。

1.2 智能建筑的基本概念

國(guó)際上的智能建筑物研究機(jī)構(gòu)把智能建筑定義為:通過(guò)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)在關(guān)聯(lián)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，為業(yè)主提供一個(gè)投資合理的、且又擁有高效率的優(yōu)雅舒適、便利快捷而又高度安全的環(huán)境空間。現(xiàn)代智能建筑的構(gòu)成是以建筑物為載體，以結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)(PDS)為信息傳輸平臺(tái)，由3大系統(tǒng)即樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BA)通信自動(dòng)化系統(tǒng)(CA)以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)構(gòu)成智能建筑的特點(diǎn)是通過(guò)完善的 3A 系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)系統(tǒng)將現(xiàn)代建筑中的各系統(tǒng)高度集成。使人們能夠通過(guò)信息管理平臺(tái)將建筑物內(nèi)的設(shè)備管理、數(shù)字語(yǔ)音通信、商業(yè)管理、辦公自動(dòng)化以及某些人工智能的IC 卡等諸多子系統(tǒng)集成為一體化的綜合計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)能全面實(shí)施對(duì)建筑物內(nèi)上述各子系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和自動(dòng)化管理。

2、智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

智能建筑中通信及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)是構(gòu)成建筑智能化的關(guān)鍵,而樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)則是建筑智能化的基礎(chǔ)。要真正實(shí)現(xiàn)智能建筑的高度集成使智能建筑具備以下4 個(gè)基本要素:辦公設(shè)備智能化通信技術(shù)高性能化、建筑結(jié)構(gòu)柔性化、設(shè)備管理和服務(wù)白動(dòng)化、全方位化,則必須在智能建筑物內(nèi)納入結(jié)構(gòu)化布線(xiàn)系統(tǒng)(PDS)。這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化布線(xiàn)是實(shí)現(xiàn)上述理想的信息傳輸通道，也可以說(shuō)是使建筑智能化的神經(jīng)系統(tǒng)。它正逐步地將建筑設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、供電照明設(shè)備的監(jiān)控、防災(zāi)、防盜及保安監(jiān)控、通信和辦公自動(dòng)化等系統(tǒng)綜合起米，使信息平臺(tái)在滿(mǎn)足通信需求的基礎(chǔ)上:適應(yīng)智能建筑的發(fā)展趨勢(shì)，向綜合化、寬帶化、智能化、數(shù)字化和個(gè)人化方向發(fā)展,使之具備寬帶、高速、大容量和多媒體為特征的信息傳送能力。

在上述智能建筑的 3A 系統(tǒng)中,樓宇白動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)是最為重用的一部分，它也是智能建筑的所有子系統(tǒng)中最顯效益的一個(gè)子系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)控制和監(jiān)測(cè)的對(duì)象涉及到智能建筑中的幾乎所有運(yùn)行設(shè)備所以其自動(dòng)化程度的高低直接關(guān)系到整個(gè)智能大廈運(yùn)行的好壞以及業(yè)主對(duì)該系統(tǒng)前期所做的投資能否在短期內(nèi)迅速得到回報(bào)的關(guān)鍵所在。

2.1 樓宇白動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成

現(xiàn)代智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，或稱(chēng)建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS,building automation system)是將建筑物內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、防災(zāi)、保安、廣播等設(shè)備以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構(gòu)成的一個(gè)綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)能夠在中高層、超高層以及中大型建筑完成多種設(shè)備控制、監(jiān)測(cè)和管理功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)站(可有多個(gè)工作站)、直接連接在同一個(gè)通信線(xiàn)路上的若干個(gè)分布在所屬受控對(duì)象附近的現(xiàn)場(chǎng)直接數(shù)字式控制器(DDC)以及傳感器、變送器、執(zhí)行器等監(jiān)測(cè)、執(zhí)行元件和設(shè)備所組成。根據(jù)我國(guó)有關(guān)部門(mén)制定的設(shè)計(jì)規(guī)范，智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)開(kāi)放的“集散型計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)”,通俗地講就是該系統(tǒng)對(duì)受控設(shè)備和對(duì)象應(yīng)能夠進(jìn)行分散式控制，集中式管理。

樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖所示

2.2 BAS的功能

BAS的主要功能是通過(guò)對(duì)智能大廈內(nèi)的各種不同類(lèi)型的設(shè)備了系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，使整個(gè)大廈的運(yùn)行更加可靠、擴(kuò)展方便靈活、投資大大降低收效顯著增加;為生活在大廈內(nèi)的人員提供一個(gè)既舒適溫馨,又安全可靠的生活、工作環(huán)境。

要實(shí)現(xiàn)上述 BA系統(tǒng)的智能化控制和管理，則必須應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),將建筑物由過(guò)去一個(gè)默無(wú)生機(jī)的土木結(jié)構(gòu)變?yōu)閭€(gè)其有自動(dòng)調(diào)節(jié)其內(nèi)部環(huán)境、自動(dòng)防衛(wèi)智能化供給的有機(jī)體。其體地講,就是以各種傳感器變送器作為智能大廈的神經(jīng)元觸點(diǎn)，以數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)和各級(jí)中繼器作為數(shù)據(jù)流的傳輸通道，以現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、現(xiàn)場(chǎng)控制器、區(qū)域控制器以及集中控制器作為數(shù)據(jù)的加工處理單元，以現(xiàn)場(chǎng)繼電器輸出模塊控制設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，以中央顯示終端作為工作人員監(jiān)視和控制的處理終端。

一個(gè)完善的智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的各組成部分的功能簡(jiǎn)述如下:

(1)中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是人機(jī)對(duì)話(huà)的主要橋梁，操作人員可通過(guò)計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件直接監(jiān)控和管理設(shè)備的所有輸入/輸出的狀態(tài)。它應(yīng)具備以下功能:

①按預(yù)先編制的工作程序?qū)嵭凶詣?dòng)監(jiān)測(cè)和控制；

②對(duì)各監(jiān)控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)、高低峰值和實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,以表格、圖形等顯示:日；

③隨時(shí)實(shí)施人機(jī)對(duì)話(huà)功能，按指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；

④當(dāng)受控設(shè)備工作參數(shù)超限或發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)警，并分析、記錄乃至實(shí)行遠(yuǎn)程控制處理:

⑤對(duì)現(xiàn)場(chǎng)直接控制器(如 DDC)進(jìn)行集中管理，具備完善的系統(tǒng)自診斷和故障處理能力，同時(shí)可以防止非受權(quán)人員的非法侵入;

⑥具有優(yōu)化控制計(jì)算能力以及與其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的能力。

(2)直接數(shù)字控制器(DDC)

DDC 是現(xiàn)場(chǎng)控制器。它自帶微處理器和時(shí)鐘，可根據(jù)用戶(hù)要求進(jìn)行編程和預(yù)設(shè)編程以適應(yīng)控制的要求。它接收各種傳感器及設(shè)備發(fā)送來(lái)的信號(hào)，并按設(shè)定程序控制執(zhí)行器,實(shí)現(xiàn)特定的功能，同時(shí)它可實(shí)現(xiàn)與中央計(jì)算機(jī)之間的雙向通信以及 DDC與DDC 之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(point to point)的通信，共享信息資源，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)策略。DDC 具有自治性和獨(dú)立性，在與計(jì)算機(jī)脫機(jī)的情況下,仍能獨(dú)立工作。這就是有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中提到的“分散控制,集中管理”

(3)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及執(zhí)行元器件主要是通過(guò)各種傳感器和測(cè)量?jī)x表(如溫度、度、感光、感煙、氣體濃度、水位、液位、流量、電流、電壓、壓力、計(jì)時(shí)等)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸信道傳送給現(xiàn)場(chǎng)控制器。執(zhí)行器則根據(jù)控制器發(fā)出的控制指令,完成對(duì)不同設(shè)備的控制(如各種閥門(mén)或風(fēng)門(mén)的開(kāi)閉與調(diào)節(jié):用電量或熱管網(wǎng)熱量及用水量的計(jì)量和費(fèi);節(jié)日照明、泛光照明以及夜間照明的開(kāi)閉控制等)。

2.3 BA系統(tǒng)監(jiān)控和管理內(nèi)容

樓字白動(dòng)化系統(tǒng)主要對(duì)以下系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)控和管:

①中央空調(diào)冷凍水白控系統(tǒng):

②空氣處理機(jī)組新風(fēng)處機(jī)組自控系統(tǒng):

③給、排水自控系統(tǒng);

④送、排風(fēng)自控系統(tǒng);

⑤變配電及自備發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);

⑥照明控制系統(tǒng);

⑦電梯、扶梯監(jiān)測(cè)系統(tǒng);

⑧其他設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)對(duì)以上各子系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控和管理，將會(huì)直接或間接地為投資者、業(yè)主帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，智能建筑及樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是上世紀(jì)90 年代后發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新興的綜合性高科技產(chǎn)業(yè)，它的出現(xiàn)不僅大大提高了建筑領(lǐng)域的技術(shù)水平和技術(shù)含量，還將會(huì)大大推動(dòng)化工、機(jī)械、電子、冶金等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品的升級(jí)換代，并使其技術(shù)和產(chǎn)品得到實(shí)際應(yīng)用可以確信，進(jìn)入21 世紀(jì)，智能建筑將成為我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展的主流，其技術(shù)和產(chǎn)品必將形成一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)同時(shí)，智能建筑作為全球信息高速公路的“節(jié)點(diǎn)”,它對(duì)21 世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到不可估量的作用。

在新時(shí)期雙碳目標(biāo)下，康沃思物聯(lián)將用創(chuàng)新技術(shù)和服務(wù)，為智慧建筑、智慧城市及行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)釋放更多技術(shù)動(dòng)能。

標(biāo)簽：樓宇自控系統(tǒng)