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1、第八章 智能建筑电气技术,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,8.1 智能建筑概述 8.2 现场总线技术 8.3 综合布线系统 8.4 共用天线电视(CATV)系统 8.5 安全防范系统 8.6 火灾自动报警与消防联动控制系统 8.7 办公自动化系统 8.8 电话通信系统 8.9 智能建筑系统集成,本章小结,8.1 智能建筑概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,世界上第一幢智能建筑是1984年在美国康涅狄格州哈特福德(Connecticut Hartford)市建成的。我国的智能建筑始建于90年代，但发展迅速。智能建筑融合了建材、钢铁、机械、电力、电子、仪表、计算机
2、和通讯等多门学科，将建筑、通信、计算机和设备监控等方面的先进技术相互融合，集成为最优化的整体，它的出现满足了现代社会对建筑物的功能要求。随着科学技术的不断发展，智能建筑的智能化程度也得到逐步提高。,8.1 智能建筑概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,8.1.1智能建筑的现状与发展,8.1.2智能建筑的组成及功能,8.1.1智能建筑的现状与发展,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,智能建筑是信息时代的必然产物，是高科技与现代建筑的巧妙结合，它已成为综合国力的具体表征。上世纪末，日本曾计划使65%的建筑实现智能化，新加坡也想把全岛建成“智能花园”，韩国也声称在2000
3、年已经建成“智能半岛”。我国在各大城市及沿海发达地区也陆续兴建了一些不同智能标准的新型智能建筑。尤其是进入20世纪90年代以来，智能建筑在我国像雨后春笋般拔地而起，具有代表意义的有上海金茂大厦和深圳赛格广场等。,8.1.1智能建筑的现状与发展,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,跨入新世纪，我国将在2008年奥运会开幕前完成对所有举办城市的改造工作，其中改善居民生活环境和市容市貌将是重中之重。今后5年间，我国将进行大规模城市改造工作，预计总投资将超过300亿美元，其中用于居民住房改造工程的总资金占32%，商业楼宇占38%，其余用于环境保护以及水资源的综合开发和再利用工作，这必将带动
4、城建事业的蓬勃发展。当今是迈向信息化的时代，能否抓住机遇在建设领域提高信息化水平直接关系到城建事业的兴衰成败。因此，将智能化和信息化与城市建设更加紧密地结合起来是大势所趋，相信智能建筑将成为21世纪建筑发展的主流。,8.1.2智能建筑的组成及功能,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,智能建筑主要由楼宇自动化(BA，Building Automation)、通信自动化(CA，Communication Automation)和办公自动化(OA，Office Automation)构成。这3个自动化简称为“3A”，是智能化建筑必须具备的功能。目前有些开发商为了突出智能大厦某项功能或增加
5、卖点，又提出防火自动化(FA，Fire Automation)和信息管理自动化(MA，Management Automation)，形成“5A”智能化建筑。甚至有的又提出保安自动化(SA，Security Automation)，出现“6A”智能建筑。但从国际惯例来看，FA和SA均放在楼宇自动化系统(BA)中，而MA也包含在办公自动化(OA)中。因此，在本章中我们采用“3A”智能建筑的提法。,8.1.2智能建筑的组成及功能,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.楼宇自动化(BA) 楼宇自动化是以中央监控系统为核心，对建筑物内设置的各种设备进行监控和管理，从而提供一个良好的生活和工
6、作环境。 楼宇自动化系统主要包括电力供应系统、照明系统、空调与通风监控系统、交通设备系统、给排水系统、消防系统、保安监控系统及物业管理系统等。,8.1.2智能建筑的组成及功能,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.通信自动化(CA) 通信自动化系统由计算机局域网及以程控数字交换机为中心的通信网组成，能在智能建筑内对语音、图文及数据进行传输与处理，并能与外部通信设施相连，交流信息。 通信自动化系统包括语音通信系统、图文通信系统、数据通信系统及卫星通信系统等。,8.1.2智能建筑的组成及功能,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,3.办公自动化(OA) 办公自动化系统是以计
7、算机为中心，并利用电话机、传真机、复印机、打印机等一系列先进的信息处理设备，广泛地收集和处理文字信息、数据信息及多媒体信息等，提高办公业务的规范化程度、复杂程度和提高对信息资源的利用效率。 办公自动化系统按业务性质来分，主要有电子数据处理系统、信息管理系统和决策支持管理系统三部分。,8.2 现场总线技术,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,8.2.1 现场总线技术概述,8.2.2 现场总线技术在现代建筑中的应用,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,70年代以前，控制系统采用的是模拟量对传输及控制信号进行转换、传递。由于精度差、受干扰信号影响
8、大等原因，整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。70年代，随着大规模集成电路的出现，微处理器技术得到很大发展。把微处理器通用于控制系统中，控制效果得到提高，但仍属于集中式控制系统。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,70年代后期，随着计算机技术融入到自动控制领域，出现了集散控制系统(Distributed Control System，简称为DCS)，把分散的、单回路的测控系统采用计算机进行统一管理，用各种I/O模板代替控制室的仪表，利用计算机的强大功能，对被控系统集中进行实时监测、控制、参数调节、告警显示及存贮历史数据等操作。DCS极大地推动了
9、工控技术的发展，但是处于现场的控制级和检测级仍采用420mA模拟量通信方式。在DCS中，现场采集设备所占的比例最大，数量也最多，这就使得一对一的布线方式相当繁杂、安装费用高、维护量大。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,20世纪80年代，随着微处理器与计算机功能的不断增强及价格的急剧降低，计算机与计算机网络系统得到了迅速发展，信息沟通联络的范围不断扩大。而DCS这种封闭式的集散系统，因为难以实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，严重制约了其本身的发展。要实现企业的信息集成，实现综合自动化，就必须设计出一种能在现场环境运行的，可靠性高、实时性强、造
10、价低廉的通信系统形成底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及系统与外界的信息交换。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,现场总线在这种实际需求的驱动下应运而生。由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化的发展方向，它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。该项技术的开发，带动了整个工业控制、楼宇自动化、仪表制造、工业控制、计算机软硬件等行业的技术、产品的更新换代。进入20世纪90年代以后，随着网络与通信技术的发展，现场总线（Field Bus）技术逐渐成熟与发展起来。,8.2.1 现场总
11、线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.现场总线的定义 所谓现场总线，按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，是指连接在智能现场设备之间以及智能现场设备与控制室内的自动控制设备之间的数字式、双向串行和多点通信的数据总线，它也被称为现场底层设备控制网络(INFRANET)。它是计算机技术、通信技术和控制技术发展的产物，即通常人们所称的3C(Computer，Communication，Control)技术。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,现场总线技术的基本内容包括：以串行通信方式取代传统的420mA的模拟信号；一条现场总
12、线可为众多的可寻址现场设备实现多点连接；支持底层的现场智能设备与高层的系统通过公用传输介质交换信息。现场总线的核心是它的通信协议，这些协议必须根据国际标准化组织ISO的计算机网络开放系统互连的OSI参考模型来制定。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,2.现场总线的类型 在现场总线技术早期的发展过程中，不同的国家和公司制定了各自的现场总线标准。其中较有影响的主要有基金会现场总线FF(Foundation Field Bus)、Lon W- -orks(Local Operating Network)现场总线、CAN(Controller Area Ne
13、twork)现场总线、过程现场总线PROFIBUS(Process Field Bus)和HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,（1）FF现场总线： FF现场总线是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、SIEMENS等80多家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地150多家公司制定的World FIP协议，1994年两大集团合并成
14、立FF基金会。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,FF现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的通信速率31.25Kbps，通信距离1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。H2通信速率分为1Mbps和1.5Mbps两种，通信距离分别为500m和750m。目前，FF现场总线的应用领域以过程自动化为主。如化工、电厂实验系统、废水处理、油田等行业。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,（2）Lon Works现场总线： 它是一种有强劲实力的现场总线技术，由美国Echelon公司推出并与摩托罗拉、东芝公司
15、共同倡导，于1990年正式公布。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通讯协议，采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通讯速率从300bps至 15Mbps不等，直接通信距离可达到2700m(78kbps，双绞线 ),支持双绞线、同轴电缆、光缆、红外线等多种通信介质，并开发了相应的安全防爆产品，被誉为通用控制网络。被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。国内主要应用于楼宇自动化。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,美国消费电子制造商协会已经通过决议，以Lon Works技术为
16、基础制定了EIA-709标准。 （3） CAN现场总线： CAN现场总线最早由德国Bosch公司推出，广泛应用于离散控制领域，其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持。CAN协议是建立在ISO/OSI模型基础上的，不过进行了优化，采用了其中的物理层、数据链路层、应用层，提高了实时性。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能。当节点严重错误时，可以切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。其节点有优先级设定，支持点对点、一点对多点和广播模式通信，各节点可随时发送消息。传输介质为双绞线，通信速率与总线长度有关。 CAN主要产品应用于汽车制造、公共交通车辆、机器人、液压系统、分散型I/O。另外在电梯、医疗器械、机床、楼宇自动化等场合也有所应用。,8.2.1 现场总线技术概述,主要内容,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,（4）PROFIBUS现场
