建筑物自动控制系统.

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1、建筑物自动控制系统 第一章 绪论 第一章 绪论 l人类最早的建筑物只用于遮阳避雨、防风御寒，对自然环 境的改善和控制极其有限，后来出现的壁炉或火炕可以说 是对建筑内环境进行改善和控制的原始设备。因为它们对 建筑内环境的控制也是简单和原始的，根本不需要自控系 统。 l随着人类社会的不断发展，建筑物在人类的生活与工作中 的地位越来越重要。一方面，人们对建筑物的内外环境要 求越来越高；另一方面，科学技术和生产力的迅速发展， 为改善建筑物内外环境条件和提高建筑物内外环境质量提 供了有效的技术手段和广泛的可能性，结果是附加于传统 建筑意义之上的环境、安全等设备的数量及功能要求越来 越多，技术水平越来越高

2、，系统越来越复杂，投资、运行 能耗和维护费用也越来越高。 第一章 绪论 l为了充分、有效地发挥设备潜力，提高系统的整 体效能，。降低设备运行能耗和系统运行、维护 费用，实现建筑物设备自动控制的楼宇自动化系 统（BAS，Building Automaton System，又译为 ：建筑设备自动化系统）成为建筑技术不断发展 的必然要求和自动化技术在建筑领域应用的必然 结果。 l进而发展到智能建筑（IB，Intelligent Building） 则能更好地满足人们对建筑环境安全、舒适、便 捷、高效等要求。 1.1 楼宇自动化与智能建筑的起源与发 展 l楼宇自动化是随着建筑物的环境设备，尤其是暖 通

3、空调系统即：供热、通风、空气调节与制冷（ HVACR，Heating Ventilation Air Condition and Refrigeration）系统的发展而出现的。 l20世纪50年代后期引入我国，但发展缓慢。 l计算机技术和自动化技术等IT技术的高速发展， 使楼宇自动化技术在科技与应用两个方面都得到 了前所未有的迅猛发展。 1.1 楼宇自动化与智能建筑的起源与发 展 l最早的楼宇自控系统是气动系统，气动控制系统 的能源是压缩空气，主要用于控制供热、供冷管 道上的调节阀和空气调节系统的空气输配管道调 节阀。 l随后，电气控制系统逐渐代替气动控制系统，并 成为楼宇控制系统的主要控制

4、形式。 l20世纪80年代早期，计算机技术和微处理器有了 突破性的发展，产生了直接数字控制（DDC， Direct Digital Control）技术。随后在计算机网络 技术的带动下，产生了各种以 DDC技术为基础的 分布式控制系统（DCS，Distributed Control System）。 1.1 楼宇自动化与智能建筑的起源与发 展 l早期的楼宇自动化系统通常只有楼宇设备 自控系统。随着计算机技术、数字通信技 术、控制技术以及微电子技术的发展，其 他楼宇设备的自动控制系统也逐渐地被集 成到楼宇自动化系统中，如火灾自动报警 与消防灭火设备自动控制系统、智能卡设 备自控系统等。现代智能建

5、筑的楼宇自动 化系统是一个高度集成、和谐互动、具有 统一操作接口和界面的“高智商”的自动化系 统。 1.1 楼宇自动化与智能建筑的起源与发 展 l信息技术的飞速发展使楼宇自动化系统发生了本质的变革。在以往的 智能建筑中，楼宇自动化系统通常与IT系统是分离的。随着企业级管 理（Enterprisewide Management）的日益流行，开放系统技术（ Open Systems Technology）以及Internet技术的发展，单纯的物业 管理Facility Management）必将会纳入企业管理之中；专有通信协议 的自动化系统将被开放通信协议的自动化系统所取代，并在整个楼宇 自动化系

6、统内实现完全互操作，Inenet将会成为企业级的基础网络设 施（Infrastructure）。这些发展趋势必将导致楼宇自动化系统建立在 企业管理系统的基础设施之上，形成网络化的楼宇系统（NBS， Networked Building Systems），真正成为企业级信息系统的一个子 系统。网络化楼宇系统使楼宇自动化系统不仅具有统一的操作界面（ 如Web测览器，这种技术在控制系统中的应用已趋成熟），而且使包 含物业管理在内的企业管理更加高效。 1.1 楼宇自动化与智能建筑的起源与发 展 l随着社会与科技的进步与发展，只有楼宇 自动化系统所提供的建筑环境己无法适应 信息技术的飞速发展和满足人们对

7、建筑环 境信息化、智能化的需求。 l1984年1月在美国康涅狄格州Hartford竣工 的City Place 大楼的宣传材料中，第一次出 现“智能建筑（IB，Intelligent Building）”一 词，标志着“智能建筑”概念的形成。 1.2 楼宇自动化系统 l楼宇自动化系统（BAS），或称建筑设备自动化系统，是 将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾 、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管 理为目的而构成的综合系统。楼宇自动化系统通过对建筑 （群）的各种设备实施综合自动化监控与管理，为业主和 用户提供安全、舒适、便捷高效的工作与生活环境，并使 整个系统和其中的

8、各种设备处在最佳的工作状态，从而保 证系统运行的经济性和管理的现代化、信息化和智能化。 由于楼宇自动化系统在建筑环境舒适与安全、设备经济运 行、设备状态监控等方面的重要性，除了作为建筑智能化 系统的主要子系统之外，作为建筑设备的自动控制系统， 也在重要的非智能建筑中得到广泛应用。 1.2.1 楼宇自动化系统的组成 l狭义的楼宇自动化系统主要包括的内容有：变配电子系统 、照明子系统、空调与冷热源子系统、电梯子系统、环境 保护与给排水子系统、停车场管理与门禁子系统等。 l“广义的楼宇自动化系统”应该还包括：火灾自动检测与报 警系统（FAS，Fire Automation System）和安全防范系

9、 统（SAS，Security Automation System）两部分。本书 遵循国家智能建筑设计标准（GB/T 50314-2000）中 对于楼宇自动化系统（也称建筑设备自动化系统）的定义 ，也就是广义的楼宇自动化系统。广义的楼宇自动化系统 其涵盖的监控与管理范围如图1.1所示。 1.2.2 楼宇自动化系统的功能 l楼宇自动化系统在智能建筑系统工程中的主要功能如下： l 自动监视和控制智能建筑各种电气与机械设备的启停动作， 并可以根据需要显示或打印系统的当前运转状态。 l 自动记录系统各种参数（温度、湿度、电流、电压等）数据和 其变化趋势，并自动进行越限报警。 l 能源管理：自动进行对水

10、、电、燃气、热力等的计量与收费， 实现智能建筑中的能源管理自动化。BAS系统还可以自动提供最佳能 源控制方案，以达到合理、经济地使用能源，进而实现节约能源的目 的。 l 设备管理：BAS系统对智能建筑中的各项自动控制设备，提供 技术和计算机管理的支持，实现设备运行状态的实时监控和参数显示 ，以及设备档案与维修管理等。 l 意外灾害紧急处理：BAS系统通过自身的软件系统，在智能建 筑出现意外事故时，能自动发出指令（包括切断电源等措施），以保 证设备及人员的安全。 1.2.2 楼宇自动化系统的功能 l 楼宇自动化系统可选择的基本功能可细化 为监控、管理与服务等几个方面。 l具体请见书本。 1.2.

11、3 楼宇自动化系统的结构 1.3 智能建筑概述 l美国智能建筑学会（AIBI，American Intelligent Building Institute）的定义：“智能建筑通过对建 筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务和管 理以及它们之间内在关联的最优化考虑，提供一 个投资合理、高效率、舒适、温馨、便利环境的 建筑环境，并帮助建筑业主。物业管理人员和租 用人员达到在费用、舒适、便利和安全等方面的 目标，当然还要考虑长远的系统灵活性及市场能 力。” l 该定义将智能建筑的目标具体化，强调了智能 建筑以人为本的思想；并给出了实现智能建筑的 方法，即通过系统集成实现最优化。 1.3 智能建筑概

12、述 l欧洲智能建筑组织（The European Intelligent Buildillg Group）把智能建筑定义为：“使其用户发挥最高效率， 同时又以最低的保养成本，最有效率管理本身资源的建筑 。”智能建筑应提供“反应快，效率高和有支持力的环境， 使用户能达到其业务目标”。 l 日本关于智能建筑是从以下四个方面来定义的： l 作为收发信息和辅助管理效率的轨迹； l 确保在建筑里工作的人们满意和便利； l 建筑管理合理化，以便用低廉的成本，提供更周到 的管理服务； l 针对变化的社会环境、复杂多样化的办公，以及主 动的经营策略，作出快速灵活和经济的响应。 1.3 智能建筑概述 l新加坡规

13、定智能建筑必须具备三个条件： l 具有先进的自动化控制系统，能对建 筑内的温度、湿度、灯光等进行自动调节 ，并具有消防、保安功能，以保证舒适、 安全的环境； l 具有良好的通信网络设施，保证数据 在建筑内流通； l 提供足够的对外通信设施与能力。 1.3 智能建筑概述 l2000年 7月我国建设部正式颁布了智能建筑国家 标准智能建筑设计标准（GB/T50314一2000 ），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。其具 体内涵是：以综合布线为基础，以计算机网络为 桥梁，

14、综合配置建筑内的各种功能子系统，全面 实现对通信系统，办公自动化系统，建筑内各种 设备（空调，供热，给排水、变配电、照明、电 梯、消防、公共安全等）的综合管理。 1.3 智能建筑概述 l尽管智能建筑的定义在国际上至今尚无一致的认 同。但究其实质，所谓智能建筑，是以建筑环境 为平台，运用系统工程、系统集成等先进的科学 方法和技术，通过对建筑的结构（建筑环境结构 ）、系统（各应用系统）、服务（用户需求服务 ）、管理（物业管理等）以及它们之间的内在联 系进行最优化设计，而获得的一个投资合理、幽 雅舒适、便利快捷、高度安全的建筑（环境空间 ）。其智能化的实质是信息、资源和服务的综合 共享与全局一体化管

15、理。 1.3.1 智能建筑的基本构成 l关于智能建筑的基本构成和于系统的划分并没有 明确的标准。因此，我们可能会见到将智能建筑 称为“ 3A建筑”或“ 5A建筑”，甚至“ 7A建筑”的现象 。本书采用将智能建筑划分为三个子系统的观点 ，即：智能建筑是由基于建筑物环境平台基础之 上的三大基本子系统的有机集成所构成的智能化 系统，为用户提供舒适、安全、便捷高效的工作 与生活环境。三个基本子系统是楼宇自动化系统 （BAS，Building Automation System，又称 建筑设备自动化系统）、通信网络系统（CNS， Communication Network System）和办公自 动化系

16、统（OAS，Office Automation System ）。 1.3.1 智能建筑的基本构成 l l楼宇自动化系统（BAS） l楼宇自动化系统实现建筑物（群）内的各种机电 设备的自动控制，包括供暖、通风、空气调节、 给排水、供配电、照明、电梯、消防、保安、车 库管理等。通过信息网络组成分散控制、集中监 视与管理的监控管理一体化系统，实时检测、显 示设备运行参数；监视、控制设备运行状态。根 据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节 各种设备，使其始终运行于最佳状态：自动实现 对电力、供热、供水等能源的调节与管理；提供 一个安全、舒适、高效而且节能的工作环境。 1.3.1 智能建筑的基本构成 l2通信网络系统（CNS） l 通信网络系统用来保证建筑物（群）内、外各种通信联 系畅通无阻，并提供网络支持能力。实现对话音、数据、 文本、图像、电视及控制信号的收集、传输、控制、