智能建筑中楼宇自动化系统的分析与研究

一、智能建筑的相关概念

所谓的智能建筑就是在建筑中设置的通讯设备和计算机相关技术的应用和集合，实现对建筑内部和外部的自动监控，对建筑所产生的信息进行分类和管理，实现为楼宇客户服务的基本诉求。楼宇中的自动化系统的应用主要目的就是要建立起高效、人性化、便利、安全的设备运行环境，以达到人们对居住环境高效、舒适、安全以及人性化的需求。

二、楼宇自动化系统的基本组成、基本功能和原理。

建筑智能化结构是由三大系统组成：楼宇自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）和通信自动化系统（CAS）。这里我们主要涉及到的是楼宇自动化系统（BAS）。

楼宇自动化系统（BAS，Building Automation System）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。

2.1.楼宇自动化系统的基本功能

2.1.1自动监控功能

自动监控主要是指楼宇自动化系统可以有效监控楼宇内外的各种用电设备的运行起止、并能精确显示用电设备的运行状态。

2.1.2自动调节功能

自动调节功能主要是指通过相关自动化控制原件的应用感应和控制运行中的电气设备，对环境、温度、荷载的变化进行自动控制和调节、实现电气设备的效率化运行。

2.1.3数据整理保存功能

对正在运行中的设备的运行过程用数据进行有效记录，并自动生成运行记录予以保存，方便对于设备的数据查询和管理。

2.1.4能效管理

对于楼宇内消耗能源的设备进行自动化管理，通过声控、触控、以及时间控制等多种方式实现电气设备的能效管理。

2.1.5维修管理

通过相关数据的记录和管理实现对设备的后勤保障维修与管理。

2.2楼宇自动化控制系统的原理

楼宇自动化控制系统的发展是基于集散型远程计算机控制系统发展而发展起来的。也可以称为分布式控制系统（Distributed control Systems）。该系统的最大特点就是集中管理分散控制。能够有效实现分散控制得益于分散在楼宇各处的数字微机控制系统（DDC），分散在楼宇各处的数字微机控制系统（DDC）受控于中央控制室的中央控制计算机，中央控制计算机对系统进行系统的管理和控制，有效发挥在各处数字微机控制系统的有效功能，实现对设备运行有效管理，从而降低设备的运行能耗，提高设备的使用效率。

三、楼宇自动化控制系统

3.1数字微机控制系统Direct Digital Control简称DDC），数字微机控制系统通过有效的开关输入（DI）通道以及数字微机的输入通道（AI）有效应用实现对于系统数据信息的及时采集，对于采集到的数据进行计算机的运算从而发出下一个指令，指令的发出主要通过开关量通道和模拟量通道两个控制过程进行，数字微机控制系统是一个封闭的循环控制过程，每次实现命令都需要经历上述过程，但是伴随着现代自动化控制系统设备升级和改造，DDC系统控制设备一直呈现出运行稳定，适应性好可靠性高等诸多优点，被很多自动化控制系统所采用。

3.2分布式控制系统

分布式控制系统（DistributedControlSystems简称 DCS）可追溯到上世纪的70年代，由于将控制技术、信息通信技术、计算机技术以及图形显示等技术集成在一起，可以对很多分散的体系和结构设备进行良好的控制和管理，收到了广泛的认可，并迅速发展起来。DCS系统克服了传统系统由于界面不友好人机交互困难，集中控制和管理分散等多种不足。在现代的多种行业之中如计算机监控、数据采集站、现场控制站以及工程师站等多行业得到了广泛应用。

3.3传感器

传感器是楼宇实现自动化控制过程中最为重要的电气元件之一，由于传感器主要作用就是监测对象发生的相关变化，并用数据的形式把变化进行传输处理，对于传感器一般有三个重要的指标要求：在监测过程中要保持监测过程的稳定、准确和灵敏。

3.4执行器

执行器的作用原理是通过对输出装备的输出信号的接受，把信号有效转换为角位移或者直线位移，执行器通过改变自身的调节阀位置实现对于物料和能量的有效控制从而实现电气元件的自动化控制。

五、智能建筑的发展趋势

楼宇设自动化系统到目前为止已经历了四代产品：

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设备）通过总线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。DGP分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。一台中央计算机操纵着整个系统的工作。中央站采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制，中央站根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。

第二代：DCS集散控制系统（20世纪80年代产品）

随着微处理机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。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，进行节能管理，可以连接打印机、安装人机接口等。BAS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统。集散系统的主要特点是只有中央站和分站两类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治，与中央站无关，保证了系统的可靠性。

第三代：开放式集散系统（20世纪90年代产品）

随着现场总线技术的发展，DDC分站连接传感器、执行器的输人输出模块，应用ON现场总线，从分内部走向设备现场，形成分布式输入输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活，由于onWorks技术的开放性，也使分站具有了一定程度的开放规模。BAS控制网络就形成了3层结构，分别是管理层（中央站）、自动化层（DDC分站）和现场网络层（ON）。

第四代：网络集成系统（21世纪产品）

随着企业网Intranet建立，建筑设备自动化系统必然采用Web技术，并力求在企业网中占据重要位置，BAS中央站嵌入Web服务器，融合Web功能，以网页形式为工作模式，使BAS与Intranet成为一体系统。

网络集成系统（EDI）是采用Web技术的建筑设备自动化系统，它有一组包含保安系统、机电设备系统和防火系统的管理软件。

EBI系统从不同层次的需要出发提供各种完善的开放技术，实现各个层次的集成，从现场层、自动化层到管理层。EBI系统完成了管理系统和控制系统的一体化。

目前，规模和影响较大的楼宇设备供应公司有美国霍尼维尔公司、江森公司、KMC公司、德国西门子公司等。

六、结论

人类历史的进程中，对于美好生活的追求一直没有停止过，随着网络技术的发展和互联网的应用和普及，信息的传递、技术的共享速度也越来越快，不同生产厂家所生产的产品可以通过互联网进行操作、系统更新以及相互之间的沟通是广大用户现阶段更为迫切的需求，我们也应该利用好智能建筑在我国快速发展的大好时机，加大科研投入，缩小和世界发达国家智能建筑界的差距。