浅析智能建筑中的楼宇自动化控制-自动化论文发表

浅析智能建筑中的楼宇自动化控制
宋汝峰
摘要：智能建筑是信息技术在建筑领域应用的必然结果，近年来得到了迅速的发展和普及，也日益得到社会广泛的认同和重视。建筑智能化已经成为现代高档建筑的主要特征。楼宇自动化系统(BuildingAutomationSystem简称BAS)是智能建筑的主要组成部分之一。智能建筑通过楼宇自动化系统实现建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。楼宇自动化系统涉及建筑的电力、照明、空调、通风、给排水、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统，是智能建筑中涉及面最广、设计任务和工程施工量最大的子系统，它的设计水平和工程建设质量对智能建筑功能的实现有直接的影响。
关键词：楼宇自动化系统智能建筑基本功能原理发展趋势
1．引言
智能建筑（Intellingent Building）起源于1984年的美国，它是信息时代的产物，是随着社会信息化和经济全球化应运而生的现代高科技的结晶。近十余年来智能建筑在我国得到了蓬勃发展。在我国颁布的国家标准《智能建筑设计标准》中对智能建筑有了一个明确的定义：智能建筑是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。

楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统，是智能建筑不可缺少的一部分，其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。
2 .楼宇自动化系统的组成
建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准，BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下，应将消防与安全防范子系统一同纳入BAS考虑，如要独立设置，也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。
2．1楼宇自控系统由以下部分组成：　 2.1.1建筑设备运行管理的监控,包括　　1) 暖通空调系统的监控(HVAC);　　2) 给排水系统监控; 　　3) 供配电与照明系统监控
2.1.2火灾报警与消防联动控制、电梯运行管制　 2.1.3公共安全技术防范,包括:　　1）电视监控系统；　　　2）防盗报警系统；　　　3）出入口控制及门禁系统；　　4）安保人员巡查系统；　　　　5）汽车库综合管理系统；　　6）各类重要仓库防范设施；　　7）安全广播信息系统。　　诸多的机电设备之间有着内在的相互联系，于是就需要完善的自动化管理。建立机电设备管理系统，达到对机电设备进行综合管理、调度、监视、操作和控制。
3 .楼宇自动化系统的基本功能
楼宇设备自控系统是建筑智能化系统的一个重要的组成部分。智能建筑通过建筑设备自动化系统实现以下几个方面的功能：
3.1、采用先进的管理手段，实现设备的高效管理和安全可靠运行
BA系统使用先进的网络技术、计算机技术和现代控制技术，对建筑物内各类楼宇设备进行集中监视、自动化控制，实现建筑物内各类楼宇设备的高效管理和安全可靠运行。
3.2、实现最优控制和节能管理，节省能耗
楼宇设备自控系统通过对大楼设备进行监视和控制，实现最优控制和节能管理。特别是对空调系统的用电和公共照明用电等楼宇设备的进行节能控制实现节省大楼的能耗。
3.3、减少管理维护人员，降低管理费用
通过先进的自动化监控，可以大量减少各类楼宇设备和系统的运行操作人员和维护人员，降低管理费用。
3.4、延长设备的使用寿命
楼宇设备自控系统可以：实时反映设备和系统运行情况，及时发现系统存在的问题并能及时处理；定期打印出维护、保养通知单，这样可以保证维护人员不超前、不误时地进行设备保养；实现使用和备用设备的定期互换工作。从而实现延长设备的使用寿命，也就降低了建筑的运行费用。
3.5、提供舒适的办公环境
楼宇设备自控系统对环境空气质量、温湿度、照度等进行检测和有效的控制，为大楼创造一个舒适的环境。
4.楼宇自动化系统工作原理
楼宇自动化系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统(Distributedcontrol systems简称DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。楼宇自动化系统工作主要包括以下方面：
4.1、冷冻机房设备监控空调系统中的冷源一般由冷冻系统提供，整个冷源系统由多台制冷机、冷冻水和冷却塔、补水箱和膨胀水箱等设备组成。
4.1.1对供水和回水总管之间的压差监测，并根据设定压差调节旁通阀开度； 4.1.2监测水泵的运行状态，控制水泵的启停，并在故障发生时报警； 4.1.3监测机组的运行状态，控制机组的启停，并在故障发生时报警； 4.1.4冷冻/却水隔离阀控制
4.2、送排风系统的设备监控本系统对楼内的对分布于大楼各处的风机的运行状态进行监控，对风机运行过程中出现的故障及时报警并可以控制风机的启/停。具体监控对象如下监测其运行状态、手自动状态，控制其启停。
4.3、给排水系统的设备监控
本系统的给排水设备包括生活给水系统，楼宇自控系统能实现以下功能： 4.3.1生活水泵运行状态监视，手自动状态，控制其启停； 4.3.2生活水箱液位超高检测
4.4、电梯系统的监测
4.4.1按程序设定的运行表启动／停止电梯并监视其运行状态、故障及紧情况的报警
4.4.2对多台电梯的群控管理
4.4.3对火灾的应对处理
4.4.配合安全防范系统协同工作
4.5、照明系统的监视与控制
4.5.1根据季节的变化，对各城区的照明设备进行开／停的顺序控制
4.5.2正常照明供电出现故障时，自动将故障区域的应急照明投入运行
4.5.3发生火灾时，关闭火灾区域的照明设备，并启动应急照明
4.5.4保安系统报警时，将报警区域的照明打开
4.6、空调系统的监测 4.6.1检测风机手自动状态当机组处于楼宇自控系统控制时，可控制风机的启停。 4.6.2监测送风机压差状态、表冷气防冻报警在送风风管内设置温/湿度传感器监测送风温/湿度。 4 6.3启动顺序：开新风阀→启动风机→调节水阀开度。 4.6.4停机顺序：停止风机运行→关闭新风门→关闭调节水阀。新/回风门控制、水阀控制、启停控制、手/自动状态

空调机组监控原理图 4.7变配电系统的设备监视为保证变配电设备的运行正常，本系统采用智能化电力仪表可对以下综合参数监测： 4.7.1变压器风机状态 4.7.2高压进线的电压、电流 4.7.3低压回路的主开关电压、电流、功率因数 4.7.4低压母联状态检测
5. 楼宇自动化系统的集成
5.1、系统组成
Continuum系统由网络控制器(包括PSU电源模块，Continuum NCU及I/O模块)、B4920系统控制器、各类独立数字控制器（简称DDC，包括楼控和安保控制器）、纯BACnet独立数字控制器,工作站和可以支持多个工作站的文件服务器等组成。Continuum系统将提供控制、报警检测、日程表控制、报告和信息管理等，网络结构为局域网(LAN)和广域网(WAN), 采用ODBC兼容的数据库。Continuum楼宇自动化系统结构如下图：
5.2、第一层网络
第一层网络是系统的主干网，采用以太网LAN/WAN，支持TCP/IP和BACnet/IP。所有网络控制器、B4920系统控制器、BACnet路由器、工作站、数据库文件服务器可直接连接到这层网上，并不需要任何网关设备。
5.3、第二层网络
第二层网络通过网络控制器由一条或多条现场总线组成，现场总线有以下两种：RS485的Infinet现场总线和采用RS485方式的BACnet MS/TP现场总线。
采用RS485的Infinet现场总线，最多可支持254个独立数字控制器，可控制HVAC设备、照明系统、给排水系统、安防系统等；采用RS485或FTT-10方式的I/O的现场总线，最多可支持32个输入／输出模块(包括门禁模块)，输入／输出模块可与网络控制器一起装在统一控制箱内，也可通过屏蔽双绞线安装在控制现场。
采用RS485方式的BACnet MS/TP现场总线,最多可以支持127个纯BACnet控制器。
5.4、标准网络支持
所有的网络控制器，工作站和文件服务器可直接连接到建筑物的以太网（TCP/IP，LAN/WAN）而不需网关。此外，网络控制器、工作站和文件服务器可连接路由器、交换机、HUB和结构化布线系统，并通过信息系统标准的 TCP/IP来对 LAN/WAN进行维护。
5.5、远程通讯
根据上述的LAN/WAN系统结构，工作站软件能够通过标准的拨号上网方式管理远程的系统。
综上所述，楼宇自动化控制技术在我国还是一个新兴的技术领域，随着更多智能建筑的出现，将有更加先进的技术补充到这一领域中，使这一技术更加成熟、完善。
参考文献：
1.谈工业以太网及其与智能建筑领域的应用 .方甲松 .《智能建筑》2004年第5期
2.关于智能建筑的思考. 马克•马冲 .《建筑智能化》 2000年10月
3.低压电气装置的设计安装和检验 .王厚余 .中国电力出版社
4.智能建筑：楼宇自动化系统原理与应用. 王再英韩养社高虎贤. 电子工业出版社