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1、摘要智能化建筑是信息时代的必然产物，是高科技与现代建筑的巧妙集成，是建筑现代化的重要发展方向。楼宇自动化系统是智能化建筑的一个重要组成部分，是建筑智能化的根基。楼宇自动化系统及其集成技术是将建筑物内不同功能的自动化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起，以实现信息综合、资源共享，使楼宇自动化系统的功能与性能产生质的提高，为智能建筑的使用提供了高度的舒适性、高效性、便捷性、开放性、安全性、先进性和经济性，因而楼宇自动化系统及其集成技术具有重要意义和巨大的实用价值。本文首先介绍了智能建筑及楼宇自动化系统的基本概念和发展状况，接着对楼宇自动化系统控制总线技术、楼宇自动化系统的控制原理、控制网络进行
2、了深入的讨论和分析，其中重点研究了BACnet协议及其在楼宇自动化系统中的应用。然后分析了楼宇自动化系统的集成要求，重点介绍了楼宇自动化系统集成模式和常用的几种集成技术，并对我国应用最广泛的基于BAS的建筑物管理系统BMS集成进行了详细研究。最后在前面的研究基础上，采用开放式的BACnet通讯协议，基于TCPIP(&BACnet)网络架构，结合OPC集成技术，并采用艾顿(Alenon)公司的BACtalk系统完成了大连软件园国际信息服务中心1号楼的楼宇自动化系统集成设计。关键词：智能建筑；系统集成；删S；BAcnet；0PC1 绪论11智能建筑概述111智能建筑的定义智能建筑是信息时代的必然产
3、物，建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。智能化建筑起源于80年代初期的美国，当时跨国公司为提高国际竞争力，适应信息时代的要求，纷纷改造或兴建以高科技装备的大楼(HBuilding)。1984年1月美国建成了世界上第一座智能大厦，它是由一座旧金融大厦改建而成，被定名为都市大厦(C蛔PlaceBuilding)。国内外对智能建筑尚未有统一的定义，主要原因就是智能建筑的含义是随着科技的发展而不断完善的，以下是关于智能建筑的一些典型的定义【l，2l：(1)美国智能建筑研究机构(America Imelligent Building Institute，AIBI)把智能建筑定义为：智能建筑是指通
4、过将建筑物的结构、系统、服务和管理四项基本要求以及它们之间的内在关系进行最优化，来提供一个投资合理的、具有高效、舒适、便利的环境的建筑物。(2)欧洲智能建筑联盟(111e Eupeall Intelligent Building觚up)把智能建筑定义为：智能建筑是使用户发挥最高效率，同时又以最低的保养成本，最有效地管理其本身资源的建筑。(3)日本智能建筑研究会把智能建筑定义为：智能建筑是指具备信息通信、办公自动化信息服务，以及楼宇自动化各项功能的、便于进行智力活动需要的建筑物。(4)国际智能工程学会对智能建筑的定义为：可提供相应的功能以及适应用户对建筑用途、信息技术要求变动的灵活性建筑。建筑物
5、应具有安全、舒适、节能、系统综合等很强的功能，能满足用户实现高效率的需要。(5)我国对智能建筑的认识是：智能建筑以建筑为平台，兼备通信、办公、建筑设备自动化，集系统机构、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。112智能建筑具有的基本特征(1)智能建筑充分体现“以人为本的思想。智能建筑的最终受益者应该是在其中生活、工作的人。一幢大厦的智能化程度，主要取决于使用者的需求功能，而不是其所装设备器材的先进程度，发达国家的智能建筑采用高科技来实现人的需求，改善和提高人工环境的品质，更好地为使用者服务。(2)智能建筑的发展，要从可持续发展的战略高度出发，注重促进生态平
6、衡，保护环境，合理利用资源和节约能源，这是智能建筑发展的永恒主题，也是绿色发展的需要。(3)智能建筑要与节能环保以及业主的经济效益紧密相联。建筑物的节约能源和保护环境，己成为智能建筑发展必须考虑的首要前提和最重要的条件。智能建筑的功能必须与用户或业主的经济效益紧密相关。(4)智能建筑是信息产品升级换代和业主自身需求的结合。发达国家智能建筑的发展完全是一种市场行为及业主行为的结果。政府只是对建筑物的节能和环保提出要求，而业主完全是根据市场和自身的需求来投资适用的智能建筑，不会盲目攀比。(5)智能建筑已经通过网络将各个子系统连接起来，具有最初级的智能，但基本上还不具有人类智能的特点，不具备推理、自
7、学习、自适应等能力，当前的智能建筑还属于“智而不能”的状态13J。113智能建筑的基本组成智能建筑与传统建筑的主要区别在于其具有“智能化，为了实现智能建筑的高度智能化，在建筑工程中配备了完备的建筑智能化子系统，来达到建筑开发商、物业管理公司和业主节省费用、舒适方便、安全、有长期发展灵活性和市场价值的目标。其基本系统组成如图11所示【4】o安防自动化系统SAS楼宇自动化系统BAS图11智能建筑系统示意图Fig11 The sketch map of iIltelligent bmlding消防自动化系统FAS(1)楼宇自动化系统楼宇自动化系统(BAS，Building Automation Sy
8、stem)，是采用现代传感技术、计算机、通信和自动控制技术，对建筑物中的机电设备进行自动化监控管理的中央监控系统。主要包括：电力监控系统、照明监控系统、环境(空调与冷热源、给排水)监控系统、交通运输(电梯、停车场管理)监控系统等，广义的楼宇自动化系统BAS还包含安防自动化系统(SAS，Securi够Automation System)和消防自动化系统(FAS，Firefi出ing AutomationSystem)。(2)办公自动化系统办公自动化系统(oAS，O珩ce Automation System)，就是利用计算机技术、通信技术、系统科学、行为科学等先进技术，不断使人们的部分办公业务借助
9、于办公设备，并由这些办公设备与办公人员构成服务于某种办公目标的人机信息系统。主要包括：信息管理系统(MIS，Management Infomation System)、电子商务EC(Elec臼0nic Co删nerce)、决策支持系统DSS(Decision Support SyStem)与数据信息处理系统等。(3)通信自动化系统通信自动化系统(CAS，Commullication Automation System)，是智能建筑的“中枢神经系统，它同时与外部通信网相联，具备对来自智能建筑内外的各种信息的收集、处理、存储显示、检索和提供决策支持的能力，以满足智能建筑办公自动化、建筑内外通信的需
10、要，提供最有效的服务。主要包括：电话传真系统、有线电视系统、卫星通信系统、电视会议系统、光缆传输系统等。(4)综合布线系统为了可以把楼宇自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统综合管理起来，需要有一种新的布线系统，即开放型综合布线系统(PDS，Premises Distribution SyStem)。在信息意义上兼容语音信号、数据信号、控制信号、数字图像信号，甚至是模拟图像信号，可连接电话、程控交换机、电传、影像、计算机等设备。综合布线是一种开发系统，所谓“开放”有三层含义【5J，即能支持多家厂商的不同产品；能提供面向用户的设计方式；安装布线系统时并不要求对系统连接的有源设备本身有深刻的了
11、解，所以开放性的布线系统消除了非兼容布线可能带来的麻烦，如网络性能低于标准，不能支持新技术发展等。(5)智能建筑综合管理系统智能建筑综合管理系统(IBMS，Imelligent Building Mallagement System)是在建筑物内组建的计算机管理的一体化集成系统。它将智能建筑内不同功能的子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起，以实现信息综合与资源共享【6】。mMS由前述各部分集成构建而成，可实现对BAS、OAS、CAS的监控与实时管理，是智能建筑控制和管理的核心。12智能建筑楼宇自动化系统121楼宇自动化系统的组成及功能楼宇自动化系统是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调通风
12、、给排水、车库管理系统等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成综合系统，广义楼宇自动化系统BAS还包含安全自动化系统SAS、消防自动化系统FAS，但由于SAS和FAS系统的特殊性，大多数做法是把它们独立设置，同时与BAS监控中心建立通信联系，以便灾情发生时能够按照约定执行操作权转移，进行一体化的协调控制。BAS的主要功能是调节、控制建筑内的各种设施，检测、显示其运行参数，监视、控制其运行状态，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；自动监测并处理诸如停电、火灾等意外事件：自动实现对电力、供热、供水等能源的使用、调节与管理，从而保障工作或居住环境既安
13、全可靠，又节约能源，而且舒适宜人楼宇自动化系统作为智能建筑中的一个重要的组成部分，它的智能化程度很大程度上决定了智能建筑的智能化程度。智能建筑特别是BAS与研究高层建筑节能有着极为密切的关系，检测建筑物各项能耗的各类传感器和仪表是BAS的组成部分，建立能量使用数据库是研究节能的基础，是BAS核心软件的组成部分。集散控制系统是完成BAS各子系统控制功能的主要手段，更是实旌节能的媒介。良好的管理可减小高层建筑能耗10，通过优化设备的运行可节能10，而这二者都可由BAS的软件来实施。楼宇自动化系统的核心是HVAC(供热、通风、空气调节)系统，此部分投资比重大，能源消耗占建筑总能源消耗的50以上，因此
14、智能建筑中实现节电节能，重在HVAC系统节电节能。发达国家的HVAC系统节能率一般可达30左右【7】，这J下是业主投资建筑智能化所期待的主要回报内容之一。所以，HVAC系统智能化既可以实现环境控制也可以取得直接经济效益。然而，目前国内在智能建筑中，真正能做到这一点并不多，其主要原因是市场管理和技术管理方面的问题。现在发达国家的智能建筑系统大都是按照建筑物使用功能进行设置，尽管没有刻意把智能化放在建设目标上，但是智能化系统的装备技术是先进的，系统的设置是完备的，系统的工程设计是合理的，因而系统能够在良好状态下运行，较好地实现其功能。122楼宇自动化系统的发展历程20世纪以来，随着电子技术和计算机
15、技术的发展，楼宇自动化系统经历了表11所述的几个进程瞵，j。楼宇自动化系统结构变迁如下所述：(1)第一代CCMS中央监控系统(20世纪70年代产品)BAS从仪表系统发展成计算机控制系统。采用计算机、键盘和CRT构成中央站，打印机代替了记录仪表，散设于建筑物各处的信息采集站DGP(连接着传感器和执行器等现场设备)通过总线与中央站连接在一起，组成中央监控型建筑物自动化系统。(2)第二代DCS集散控制系统(20世纪80年代产品)随着微处理器技术的发展和成本降低，DGP分站安装了CPU，发展成直接数字控制器DDC，在工业控制领域中发明的集散控制系统，在80年代引入到楼宇自动化系统中，逐渐成为楼宇自动化系统的主流技术，集散系统是“一种多机组成的、逻辑上具有分级管理和控制功能的分级分布式系统，由一个中央展和若干个分站组成。配有微处理机芯片的DDC分站，可以独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能和节能管理、时间程序，可以连接打印机、安装人机接口等等，所以，集散系统加强了中央监控系统的可靠性，分站工作与中央站能否正常工作无关了，楼宇自动化系统BAS从此具有
