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建筑自动化系统(BAS)在智能建筑中的应用

  时间:2012-11-14  

1 智能建筑的概念及特点

1.1智能建筑的概念

   “智能建筑”的概念,诞生于20世纪80年代初,它是信息时代的必然产物。随着智能建筑(亦称智能大厦)中智能化技术的不断应用和发展,已很难给“智能建筑”下一个准确的定义。

    美国智能建筑学会(AIBI,American Intelligent Building Institute)定义“智能建筑”是将结构、系统、服务、运营及相互联系全面综合,并达到最佳组合,所获得的高效率、高功能与高舒适性的大楼。该定义的特点是较概括与抽象。

    从发展的角度来看,应强调智能大厦是多学科、多技术系统集成的特点,即智能建筑是指利用系统集成的方法,将智能计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑物优化组合,所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。

推荐的“智能建筑“定义图示

BAS(Building Automation System)建筑自动化系统

OAS(Office Automation System)办公自动化系统

CAS (Communication Automation System)通信自动化系统

SCS (Structured Cabling System)为结构化布线系统、它包括综合布线系统PDS(Promise Distribution System)

智能建筑又称3A建筑。

1.2智能建筑的优点

(1)创造了安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的办公环境。

    在发达国家,人们把引致居住者头痛、精神萎靡不振,甚至频繁生病的大楼称之为“患有楼宇综合症”(Sick Building Sydrome)的大厦。而智能建筑首先确保安全和健康,其防火与保安系统均已智能化;其空调系统能监测出空气中的有害污染物含量,并能自动消毒,使之成为“安全健康大厦”。智能大厦对温度、湿度、照明度均加以自动调节,甚至控制色彩、背景噪声与味道,使人们像在家里一样心情舒畅,从而能大大提高工作效率。

(2)节能

    以现代化的商厦为例,其空调与照明系统的能耗很大,约占大厦总能耗70%。在满足使用者对环境要求的前提下,智能大厦应通过其“智慧”,尽可能利用自然光和大气冷量(或热量)来调节室内的环境,以最大限度减少能源消耗。按事先在日历上确定的程序,区分“工作”与“非工作”时间,对室内的环境实施不同标准的自动控制,下班后自动降低室内的照度与温湿度控制标准,已成为智能大厦的基本功能。利用空调与控制等行业的最新技术,最大限度地节省能源是智能建筑的主要特点之一,其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重要原因。

(3)能满足多种用户对不同环境功能的要求

    智能建筑要求其建筑设计必须具有智能功能,除支持3A(或5A)功能的实现外,必须是开放式、大跨度框架结构,允许用户迅速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。室内办公所必需的通信与电力供应也具有极大的灵活性,通过结构化综合布线系统,在室内分布着多种标准化的弱电与强电插座,只要改变跳接线,就可以快速改变插座的功能,如变程控电话为计算机接口等,在有些环境中还有无线解决方案作为强有力的补充。

(4)现代化的通信手段与办公条件。

     在信息时代,时间就是金钱。在智能建筑中,用户通过国际直拨电话、可视电话、电子邮件、电视会议、信息检索与统计分析等多种手段,可及时获得全球性金融商业情报、科技情报及各种数据系统中的最新信息;通过国际计算机通信网络,可以随时与世界各地的企业或机构进行商贸等各种业务工作。空前的高速度,大大的有利于决策与竞争,这就是现代化公司或机构竞相租有或购买智能大厦的原因。

1.3智能建筑的适用范围

    在国外,智能建筑已获得巨大发展,开始人们只认识到大型公共建筑智能化的必要性,故出现智能型写字楼、办公楼与综合楼等,并广泛用于商业、工业、交通业、科研、政府办公与医院等场合。今日智能建筑以其强劲的生命力与突出的经济效率,迅速向纵横发展。在发达国家。俞来俞多的单身贵族与职业妇女置身竞争而无暇处理家务,为适应这种社会发展的需要,智能住宅应运而生。其主要特点是:

    通过自动防火、门禁与防盗系统保证安全性;通过中央监控系统保证家庭环境的健康与舒适;通过计算机通信网络宽带技术,使通信、咨询与社会服务实现智能化;应用多媒体等高技术,提供了学习、娱乐与工作的良好环境并实现了自动管理家务。家务劳动完全自动化,自动烹调、水电煤气自动节能运行与自动计费、商品咨询与购物不出门。学习电脑,医护也靠电脑,自我空气对流、日照、气味、风雨声与鸟鸣,使人如置身于大自然中。

2 建筑自动化系统(BAS)的应用

2.1 建筑自动化系统(BAS)的构成

建筑自动化(BA)又称楼宇自动化或称楼宇自控。广泛的BA定义,应包含消防自动化(FA)与保安自动化(SA),如图子系统包括如下:

(1) 电力系统

(2) 照明系统

(3) 空调与冷热源系统

(4) 环境监测与给排水系统

(5) 电梯系统

(6) 停车场管理系统

2.2 建筑自动化系统(BAS)的监控范围

2.3 楼宇自动化系统的功能

 ※ 制定系统的管理、调度、操作和控制的策略;

 ※ 存取有关数据与控制的参数;

 ※ 管理、调度、监视与控制系统的运行;

 ※ 显示系统运行的数据、图象和曲线;


 ※ 打印各类报表;

 ※ 进行系统运行的历史记录及趋势分析;

 ※ 统计设备的运行时间、进行设备维护、保养管理等。

2.4如何实现系统集成

    如何将楼宇自动控制系统的各个子系统进行有效、合理的集成呢?这就迫切需要有一个各厂商均认可并共同遵守的同一开放的通信协议。目前,在楼宇自动控制方面,被各厂商普遍认同并渐显主流成熟的标准有两个:


(1)BACnet 和LONMARK 标准。BACnet标准是信息管理域方面为实现不同的系统互联而制定的,上层通过以太网主干线,采用标准国际网协议,提供系统高速通信,用于解决数据传输量较大的系统间的集成。LONMARK 标准是1991年由美国Echelon公司以 LonWorks技术为基础推出的,LonWorks网络控制技术使得分散控制技术更趋成熟,用于解决数据传输量较小的现场控制器之间的集成。BACnet和LONMARK是两项标准,它们既有重叠的地方,又有不同的地方,在智能大厦楼宇自控系统中,两项标准互相补充,互为依托,一个理想的系统应同时兼容上述两个标准。

(2)集散型楼宇自动化系统的构成(实现)目前,技术上较成熟,同时兼容上述两项标准的集散型楼宇自动化系统的制造公司较多,比较著名的有美国Honeywell (EXCEL5000系统)、美国江森 (METASYS系统)和美国希比公司 (I/A系统)等。

    在智能大厦中,采用开放的技术标准规划楼宇自动控制系统,既符合国际上的主流趋势,又较适合中国的国情,所以在国内的建筑市场中有着强大的生命力,它的发展为今后更大力度的推动智能大厦技术向更深层次的发展打下坚实的基础,同时,我们也殷切希望能尽早地看到属于我们民族的智能大厦产业技术的萌芽。

2.5楼宇自动化系统(BAS)的开放式标准

    目前,智能大厦实现系统的设备集成和互操作,追求真正的开放性。所谓开放式标准即建筑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,因而不同的厂商的产品,可以组合从而实现互操作。它有两个特点:

 ※ 系统的技术规范是所有厂商共同遵守的;

 ※ 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。这两种标准也得到我国有关部门(标准制定管理)的推荐,如江苏省地方标准“建筑智能化系统工程设计标准”DB32/181-1998中建筑设备自动化系统(BAS)规定采用《BACnet》标准。下面分别介绍这两种标准。

(1)LONMARK标准

(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年代开发推出。LonWorks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。它方便地实现现场的传感器、执行器、仪表等联网。

●LonWorks技术支持多种通讯介质。包括双绞线、电力线、同轴电缆、光纤、无线射频、红外线等,甚至多种介质能在同一网络中混合使用;

    LONMARK协议分有暖通空调组、家用设备组、照明组、工业组、安全组、网络管理组、石油组、冷冻技术组、出入控制组。每个组都在制定一系列LONMARK标准,称为功能概述Functional Profile,详细地描述了应用层接口。包括网络变量、组态特点、缺省值以及网络节点、加电状态等,把产品功能标准化。

    LonWorks技术的通讯协议LonTalk协议1995年被美国国家标准ANSI/ASHRAE135- 1995 BACnet采纳为建筑物自动化中的传感器、执行器和控制器之间的网络化操作奠定了基础。LONMARK标准是在实时控制领域(简称控制域)中的一个开放系统标准。

(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,由ASHRAE学会综合几个局域网LAN(注意!不是工控网)的协议而制定的,他们尽可能采用了LAN网络不同时期成熟的技术而制定的。因此厂家可以按照BACnet标准开发与BACnet兼容的控制器或接口,可在这一标准协议下实现相互交换数据的目的。BACnet比LONMARK有更为量大的数据通讯,运作高级复杂的大信息量,是可以实现不同厂家的楼宇自动化系统之间互连的通讯技术。BACnet和LONMARK是两项标准,这两个标准既有重叠的地方,又有不同的地方。两项标准互相补充,互为依托。BACnet用于多个供应商不同系统之间的集成。LONMARK是解决真正的开放的分布式控制的一种有效的方法

(3)两种标准之间的关系

    这两个标准均是开发性标准,两者互相渗透,交叉实时控制域的LONMARK标准和信息管理域的BACnet标准尽管目标不尽一致,但两套标准有重叠的地方。编写BACnet标准中的许多成员也是编写LONMARK标准的成员。所以,他们正在把两者重叠的部分想办法理顺和统一起来。

    在实时控制域方面,尤其在设备级适于采用LONMARK标准,而在信息管理域方面、在上层网之间互联适用BACnet标准,这二者之间不是竞争而是互补。

3 智能建筑发展的趋势

    智能建筑的发展是科学技术和经济水平的综合体现,它已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。在我国步入信息社会和国内外在加速建筑信息高速公路的今天,智能建筑变成为城市中的“信息岛”或“信息单元”,它是信息社会最重要的基本设施之一。

    在我国,目前各级政府亦高度重视,在科研、资金和政策等方面积极地进行支持和引导,使智能建筑的发展朝着系统集成化、综合化管理以及智能城市化方向,健康而规范化的方向发展。

    1996年1月在上海,建设部召开的我国历史上第一次智能建筑设计研讨会,对我国智能建筑的发展起到了积极的推动作用。


附录述语(缩写):
IBMS
---智能建筑物智能管理系统
IOS---智能分站
PID---微积分,节控制
HVAC---暖风空调(自动控制系统)

上一条: 智能建筑群的发展趋势

下一条: 智能建筑楼宇管理系统基本概念与发展方向