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1、楼宇自动化Building Automation System 主讲 李炎锋2009年9月 北京第一章 楼宇自动化系统概述1.1.1 智能建筑的定义我国智能建筑设计标准（GBT50134-2000）定义为：以建筑 为平台，兼顾建筑设备、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的组合，向人们提供一个 高效、舒适、便利、安全的建筑环境。 1.1.2 智能建筑的功能 智能建筑应当提供的功能有以下几点： （1）对建筑物内所有设备设施的综合性监控管一体化； （2）全方位安全（安防、消防、建筑安全等）监控一体化； （3）应具有对多种信息的获取、处理、传递及应用能力； （4）应
2、具有充分灵活性、适应性、可扩展性； （5）已具有的各种功能，应能随技术进步和社会发展需求而扩充 。12 智能建筑的构成与功能121 智能建筑的构成楼宇自动化楼宇自动化 监控管理系统监控管理系统 BASBAS办公自动化系统办公自动化系统 OASOAS通讯自动化通讯自动化 及网络系统及网络系统 CASCASIBMSIBMS计算机网络 程控电话 有线电视 远程会议 卫星通讯 视频点播 无线通信 综合布线事务办公 MIS系统 决策支持 商业管理 电子商务 电子会议 同声传译 物业管理 楼宇设备控制 消防系统 广播系统 出入控制 保安报警 闭路监控 无线巡更 智能IC卡 停车场管理 1.2.1.1建筑设
3、备自动化系统 （1）供配电系统； （2）照明系统； （3）暖通空调系统； （4）给排水系统； （5）交通运输系统（电梯、自 动扶梯等）； （6）安全防范系统； （7）火灾自动报警与消防联动 控制系统；l）建筑设备自动化系统的功能 设备监控与管理：能够对建筑物内的各种建筑 设备实现运行状态监视，起停、运行控制，并提 供设备运行管理，包括维护保养及事故诊断分析 ，调度及费用管理等。 节能控制：包括空调、供配电、照明、给排水 等设备的控制。它是在不降低舒适性的前提下达 到节能、降低运行费用的目的。3）BAS的自动监测与控制 自动测量、监视与控制是BAS的三大技术环节和 手段，通过它们可以正确掌握建筑
4、设备的运转 状态、事故状态、能耗、负荷的变动等情况， 从而适时采取相应处理措施，以达到智能建筑 正常运作和节能的目的。 （1）BAS的自动测量 选择测量 扫描测量 连续测量 （2）BAS的自动监视 是指对建筑物中的配电设备，空调、卫生、动力设备，火灾防 范设备，照明设备，应急广播设备，电梯设备等进行监视、控 制、测量、记录等。监视一般可以分为状态监视和故障、异常 监视两种。状态监视:状态监视和故障、异常监视两种装置并用的情 况较多，其目的是监视的起停、开关状态及切换状态 故障、异常监视：机电设备发生异常故障时，应分别采取 必要的紧急措施及紧急报警 火灾监视：在高层建筑中，应设有火灾自动报警系统
5、，该 系统由火灾探测器、火灾报警装置等组成 暖通、空调系统的监视：空调系统设备的监视包括：风机 、阀门、水泵、冷热源设备的运行状态监视；测量点的监视； 保护装置的监视；温度、湿度、压力、流量的监视等 （3）BAS的自动控制BAS的控制方式：BAS的控制方式有开环控制和闭环控制两种开环控制：开环控制是一种预定程序的控制方法，它根 据预先确定的控制步骤一步一步地实施控制，而被控过程的状 态并不直接影响控制程序的执行。如起停控制等。闭环控制：闭环控制则要根据被控过程的状态决定控制 的内容和实施控制的时机，控制用计算机需要不断检测被控过 程的实时状态（参数），并根据这些状态及控制算法得出控制 输出，对
6、被控过程实施控制。如空调系统的温湿度自动调节等 。BAS的系统结构：BAS的系统结构有集散控制系统和全 分布式控制系统两种 1.2.1.2 通信网络系统 智能建筑中的通信网络系统包括通信系统和计算机网络 系统两大部分。其中通信系统目前主要由两部分组成， 即用户程控交换系统和有线电视网。智能建筑中的计算 机网络系统包括计算机局域网及其互联网、接入网。 1.2.1.3 办公自动化系统 办公自动化系统（OAS）是智能建筑基本功能之一。办 公自动化系统提供的主要功能有文字处理、图形处理、 图像处理、情报检索、统计分析、决策支持、计算机辅 助设计、印刷排版、文档管理、电子商务、电子函件、 电子数据交换、
7、来访接待、电子黑板、会议电视、同声 传译等。另外，先进的办公自动化系统还可以提供从低 级到高级的为领导办公服务的决策（或辅助决策）支持 系统。13楼宇自动化系统的网络结构 131 计算机网络的基本知识 1311 计算机网络 计算机网络是计算机设备的互联集合体，它利用通信设 备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机或计 算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通 信协议，信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中 资源共享和信息传递。 1312 计算机网络的分类 计算机网络按照网络的规模及联网计算机所处位置的远 近不同分为局域网（LAN）、广域网（WAN）和城域网（ MAN）。1314
8、计算机网络拓扑 计算机网络拓扑即计算机网络的结构，它是指网络中各 站点相互连接的方法和形式。常见的网络拓扑形式有星 形拓扑、总线拓扑、环形拓扑，树形拓扑及星环形拓扑 。星形拓扑 环形拓扑总线拓扑树形拓扑 星环形拓扑 132 计算机网络的标准化计算机网络需要连接许多台计算机设各，并实现这些设备 之间的通信。但是，个网络中需要连接的计算机设各不可能 是出自同一厂家的同一产品，而不同的厂家，甚至同一厂家生 产的不同机种采用的数据交换方式都不尽相同。要把不同厂家 、不同型号的计算机设各连接起来，就需要有一套国际性的标 准来统一这些格式。网络标准能确保不同的设备厂家的产品通 用，这意味着顾客可以选择各种
9、网络产品来设计最合适的网络 ，而不必局限于某一厂家的产品。最著名的国际标准有两种： 一、国际标准化组织（ISO）提出了开放系统互连模型OSI。 二、美国电气与电子工程师协会的IEEE802参考模型。1.3.3楼宇自控系统的网络架构 1. 楼宇自控系统网络架构的发展楼宇自控系统的网络架构（BAS network configuration） 是整个楼宇自控系统（BAS Building Automation System ）中的重要的组成部分。一般而言的BAS网络架构包含两方 面的含义。第一，是BAS网络的物理介质。这包括构建网络 时应用的电缆、交换机、网关、控制器与执行器等具体设 备。以及网络
10、的拓扑结构等。第二，是BAS网络的软件体系 ，包括BAS网络传输协议等。从某种意义上来讲，网络传输 协议较之BAS的物理网络而言更加重要，因为传输协议是实 现BAS网络互联的核心所在。BAS的发展基本上经历了四个阶段 :n 气动式仪表集中系统n直接数字控制系统n集散式控制系统n现场总线控制系统14 建筑设备自动化系统中的开放式标准所谓开放系统即建筑设备自动化系统的所有部件均以公认的 工业标准技术制造。系统符合公认的工业结构，因而不同厂 商的产品，可以组合从而实现互操作。它有两个特点： n 系统的技术规范是所有厂商共同遵守的； n 同样功能的部件虽由不同厂家生产，但可以互相替换， 可以互操作；目
11、前国际上有两种开放式标准：一种是LONMARK标准，另一种是 BACnet标准。 1.4.1 LONMARK标准LONMARK标准是以LonWorks技术为基础的一套标准。LonWorks技 术由美国Echelon公司90年开发推出。LONWORK技术实际上是一 种测控网技术，或者更确切一点说是一种工控网技术，也叫现 场总线技术。uLonworks技术是一套开放式技术，其通讯协议LonTalk协议也 是开放的。uLonworks技术的关键芯片Neuron Chip（神经元芯片）有很高 的集成度，内部有3个8位CPU（CPU1，CPU2，CPU3）。 uLonworks技术支持多种通讯介质。1.4.2 BACnet 标准 BACnet网络通讯协议是由ASHRAE（美国暖通空调制 冷工程师学会）发起制定并得到ANSI（美国国家标 准局）的批准，由楼宇自动化系统的生产商、用户 参与制定的一个开放性标准。BACnet一共有四层协 议，包括应用层、网络层、链路层、物理层 。 OSIBACnet应应用层层BACnet应应用层层网络层络层BACnet网络层络层数据链链路层层ISO88022 （IEEE802.2）MS/TPPTPLONTALK物理层层ISO88023 （IEEE802.3）ARCnetEIA485EIA232BACnet 的四层结构
