11.建筑自动化系统

1目录第1章绪论恒温水箱通断控制实验第2章恒温水箱通断控制第1次讨论课：恒温水箱通断控制第3章整体式恒温恒湿机组的控制第2次讨论课：整体式恒温恒湿机组的控制第4章散热器实验台的控制1、2第3次讨论课：散热器实验台的控制第5章空调系统的控制调节1、2第4次讨论课：空调系统的控制调节第6章冷热源与水系统的控制1、2第7章通信网络技术第8章建筑自动化系统第5次讨论课：动手操作第8章建筑自动化系统3主要内容建筑物的信息系统（弱电系统）建筑自动化系统建筑自动化系统的实现方法建筑自动化系统的设计实例智能建筑的发展趋势41.建筑物的信息系统（弱电系统）也称作建筑智能化系统，利用计算机技术，通信技术和其它信息技术：提升建筑物的运行功能：建筑设备、消防的自动运行提升对建筑使用者的信息服务功能：语音、视频、通信提升建筑管理者对建筑的管理功能：安防、停车、空间管理建筑更高效率运行，更舒适的室内环境，使用者更高的工作效率系统集成：服务同一对象的各系统集成运行、管理、优化51.建筑物的信息系统（弱电系统）提升建筑运行功能建筑自动化系统BAS(BuildingAutomationSystem)建筑室内环境的调控建筑物内水平和垂直交通的正常运行建筑物供电供水系统的正常运行节约能源、节约用水、降低建筑物运行成本61.建筑物的信息系统（弱电系统）提升建筑运行功能消防自动化系统FAS(FireAutomationSystem)火灾的探测与报警自动灭火与排烟自动疏导和对设备的自动安全保护71.建筑物的信息系统（弱电系统）实现科学管理安防自动化SAS(SecurityAutomationSystem)门禁系统：建筑入口通过各种装置监测和控制进入建筑的人员电子围栏系统：监测和警示从各个非正常通道的进入红外探测器：探测移动物体摄像装置：获取并存储一些关键位置的动态图象81.建筑物的信息系统（弱电系统）实现科学管理停车场管理系统(ParkingAutomationSystem)停车场门禁系统停车计时收费系统停车位有无车辆的监测各个路口的智能引导系统91.建筑物的信息系统（弱电系统）实现科学管理建筑办公自动化系统(OfficeAutomation)宾馆客房管理系统门锁系统的管理旅客登记系统收费办公自动化系统财务人事档案101.建筑物的信息系统（弱电系统）提供信息服务宽带通信服务(CommunicationAutomationSystem)电话服务内部交换机移动电话的楼内接入楼内局域的无线电话广播电视服务有线视频节目广播背景音乐会议系统11主要内容建筑物的信息系统（弱电系统）建筑自动化系统建筑自动化系统的实现方法建筑自动化系统的设计实例智能建筑的发展趋势122.建筑自动化系统输配电系统各主要回路的开关状态各回路电流的实时监测和记录各路用电设备的用电量的测量与记录主回路电缆温度，变压器温度照明系统各回路的开关状态对各照明回路进行控制：场景照明、时间表控制节能调控：根据室内照度调光、人走关灯132.建筑自动化系统电梯扶梯电梯扶梯运行状态：升/降/停状态，电流，各种故障报警信号根据需求，设定某台电梯扶梯的启停状态突发灾害时，根据疏散的需要，控制电梯扶梯运行通过与电梯扶梯自带控制器的数据通信，获取其运行状态，并送发升/降/停的控制命令给排水系统监测污水水池水位，并控制污水泵的启停、高位报警监测给水管压力，控制水泵的启停或转速，维持供水压力监测给水水箱水位，控制补水，维持水箱水位根据消防需要，对消防水泵进行控制监测用水量142.建筑自动化系统通风排风系统厨房送排风卫生间排风车库送排风房间正压、负压的控制自然通风的控制采暖空调系统末端系统的运行统一的排风热回收系统冷热源系统空调冷热源系统生活热水系统152.建筑自动化系统围护结构自动控制的外窗（智能窗）自动控制的遮阳百叶双层皮外窗系统(Double-skinfaçade)窗帘及内遮阳的调节建筑物内部的通风窗/通风百叶16主要内容建筑物的信息系统（弱电系统）建筑自动化系统建筑自动化系统的实现方法建筑自动化系统的设计实例智能建筑的发展趋势173.建筑自动化系统的实现方法建筑自动化系统的设计过程与方法功能分析与设计测控点的确定，信息点的定义与信息流分析硬件平台设计中央管理功能的设计183.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：分析被控制管理的各个分系统，确定控制系统的功能需求明确定义自动化系统所要控制管理的对象根据功能需求确定控制系统方案对于每个子系统，分别从监测，保护，远动，自动启停，自动调节的各个角度对自动化系统功能的做出清晰定义监测功能：信息点安装位置采样方式数据显示方式记录方式周期性采样等精度采样类型取值范围精度状态说明显示位置允许延时记录周期记录时长Room1_T房间1温度传感器1分钟--连续量0~40℃0.3℃--房间1内界面10s中央控制室界面10sFCU1_ON/OFF风机盘管通断阀门--每次变化通断量{0,1}--0关；1开房间1内界面10s中央控制室界面10sRoom1_T_set房间1风盘控制器--每次变化连续量0~40℃0.3℃--房间1内界面1s193.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：安全保护功能（报警与联锁）远动操作功能安全保护内容安装位置采样方式触发阈值动作允许延时记录时长周期性采样等精度采样水泵电机超温报警冷冻泵--每次变化1关闭水泵1s1年中控室显示报警5s现场显示报警5s被控设备操作位置记录时长允许延时冷冻水泵Function_Pump_control2年1s中控室界面5s现场控制界面5s203.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计自动调节功能信息点表信息点定义安装（设定）位置数据类型取值范围精度说明输入信息总供水压差设定值中控界面连续量0~1.0MPa1kPa--总供水压头测量值分集水器连续量0~1.0MPa1lPa--输出信息水泵电机频率变频器连续量0~50Hz0.5Hz--中间变量------------213.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计自动调节功能控制策略控制算法名称冷冻水泵转速控制

触发方式冷冻水泵启动

条件动作目标

供回水压差＞压差设定值降低水泵转速

供回水压差降低，趋近设定值

供回水压差＜压差设定值增大水泵转速

供回水压差升高，趋近设定值

223.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例末端风机盘管监测功能：风机、阀门启停状态保护功能：故障报警手动操作功能：用户控制三档风速中央监控室远程启停自动控制功能：本地控制器根据室温控制水阀开关233.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例末端新风机组监测功能：风机运行状态冷/热水阀状态过滤器压差报警开关状态新风入口防冻阀状态送风温度室外温度243.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例末端新风机组保护功能：冬季当室外温度低于－5℃，或出口水温温度低于8℃，或送风温度低于5℃，关闭风机、新风入口。当循环水为热水，室外温度低于0℃时，风机停止后，热水水阀不关。其它情况下停止风机运转时，同时关闭水阀253.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例末端新风机组手动操作功能：中央管理计算机处人工操作启停在现场切换为手动控制时，停止远程启停控制263.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例末端新风机组自动控制功能：可以根据预定的时间表启停。为了确定阀门调节动作与温度偏差的关系，测试循环水供水温度，以确定调节方向。根据预先设定的送风温度设定值，调节冷却/加热水阀，实现对送风温度的调节。送风温度的设定值在中央管理室通过人工设定。273.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例风冷热泵机组监测功能：启停状态水侧水流开关状态水侧电动阀门状态机组的出口水温各台机组的压机启停状态制冷/制热转换四通阀的状态供水温度设定值蒸发温度冷凝温度风机运行状态各种故障报警信号283.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例风冷热泵机组保护功能：检测水流开关，只有当水流开关表明有水流流动时，才能开启热泵机组当接收到从机组控制器通过通信传输的各种报警与故障信息时，应立即进行报警显示。293.建筑自动化系统的实现方法自动化系统的功能分析与设计：案例风冷热泵机组手动操作功能：各台风冷热泵发出出口水温设定值及供冷或供热运行模式。自动控制功能：根据预先确定的时间表启停热泵机组。根据台数控制策略，进行机组启动台数控制每台机组的启停，按启停顺序，控制相应辅机的启停。机组自带控制器调节压缩机的运转303.建筑自动化系统的实现方法信息点的确定与信息流的设计根据系统的功能需求，就要设计整个控制管理系统所涉及和管理的所有信息的信息点一览表传感器测量的物理参数执行器动作的位置参数各类设定值各类报警信号系统中所需要的各类中间参数。313.建筑自动化系统的实现方法信息点表的内容信息点识别名：该信息在控制系统中的唯一命名数据来源：某个传感器测量得到；是某个控制器内经控制算法计算得到；或者是使用人员通过某处的人－机接口界面设定得到数据的性质：连续量，通断量，或多值参数开机时初值：可以保留上次停机时的数值，也可以是固定的设定值可能的使用者：某个执行器；某个控制算法；某个人－机接口界面；或某个中央管理机制数据的管理要求：数据保存时长、连续记录、数变记录323.建筑自动化系统的实现方法选择传感器连续变化的物理量：如温度，湿度，压力，流量等传感器量程，使传感器工作范围涵盖参数的实际变化范围，但又不过大，保证实际测量有足够的精度选择合适的传感器安装位置，保证测量的可靠通断两个状态的物理：空气过滤器的压差开关，水流开关，水位开关，手动/自动转换开关的触头，行程开关有源信号、无源信号触头“闭合”与“断开”状态的定义333.建筑自动化系统的实现方法选择执行器交流接触器：控制电机，电加热器等的通断通断状态的反馈可连续调节的电动执行器：电动阀门、电动窗、电动百叶阀门流通能力、控制性能执行器推力等工艺需求执行器状态的反馈电子调节设备：变频器，调压器等状态的反馈343.建筑自动化系统的实现方法设计和选择硬件平台连接各个传感器，执行器实施各个控制算法实现人－机接口的平台，监测各需要的参数，送出运行人员发出的命令；实现管理功能和数据库功能确定信息传输方案，选择合适的通信方式，使信息传输要求能够及时可靠进行。353.建筑自动化系统的实现方法常见硬件平台基于控制器的平台控制器通过DI、DO、AI、AO接口，连接相关的各个传感器，执行器。控制器中运行控制算法控制器通过通信网与其它控制器或上一级中央管理机通信遵循统一的通信协议每台控制器单独编程日后功能改变和扩充时的修改的工作量大363.建筑自动化系统的实现方法常见硬件平台控制器+远程IO的平台控制器通过串行或并行的方式，连接若干台IO末端，再通过这些IO连接传感器，执行器。控制器实现控制算法，远程IO实现信息采集及执行控制器的工作相对单一，编程，调度要相对简单系统的维护，扩充，及更改和完善功能等任务也较好实现控制器控制管理范围大，系统复杂373.建筑自动化系统的实现方法常见硬件平台完全基于通信的平台传感器，执行器，人－机接口，中央管理机都独立作为通信平台上的一个通信点、级别相同。传感器，执行器嵌入CPU(智能传感器，智能执行器)组态，调试，维护，扩充，以及更改和完善上就具有很大的灵活性更容易实现产品的通用化和硬件与软件的深度结合383.建筑自动化系统的实现方法控制的优先级问题高一级命令源发出的命令可以更改低一级以前发出的命令，但低一级的控制源不能更改高一级命令源以前发出的命令优先级实现机制控制权撤出机制：可以放弃控制权时，及时撤销的控制权。“后到优先”机制：各个命令源无高低级别之分，设备执行最后一个命令所要求的状态393.建筑自动化系统的实现方法控制的优先级问题以风机为例，由高到低的优先级顺序消防控制：楼内出现火灾时，由消防系统控制。本地控制：在调试和检修时实现就地控制。中央控制管理机人—机接口控制：管理员指令中央控制管理机内部逻辑：根据全楼风平衡控制算法控制器人—机接口：控制器内部逻辑403.建筑自动化系统的实现方法中央控制管理功能数据库：记录和管理系统的运行状况数据人—机接口界面：用来向操作者提供系统运行状况中央控制功能：分析系统状况，确定一些关键参数和运行策略管理功能系统的能耗分析：控制累加误差故障诊断：传感器、执行器、机械设备、过滤器设备管理：设备布置图、设备参数、维修计划及记录413.建筑自动化系统的实现方法系统安全性：避免非法进入系统、进行非法操作授权管理：不同级别的用户有不同的操作权限操作记录：记录用户进行了哪些操作授权方式密码方式电子身份证方式：IC卡生物体认证：指纹、静脉、瞳孔、人脸42主要内容建筑物的信息系统（弱电系统）建筑自动化系统建筑自动化系统的实现方法建筑自动化系统的设计实例智能建筑的发展趋势434.建筑自动化系统的设计实例杭州绿色建筑科技馆占地面积1348m2;总建筑面积4679m2，建筑高度18.5m，地上4层，地下设半地下室主要功能：绿色建筑技术展示、科研办公、试验及配套等功能444.建筑自动化系统的设计实例图纸目录454.建筑自动化系统的设计实例（图纸内容）设计说明464.建筑自动化系统的设计实例（图纸内容）设备清单、点位表：474.建筑自动化系统的设计实例（图纸内容）系统图：网络、环境控制、安防、电视、会议、配电484.建筑自动化系统的设计实例（图纸内容）平面图：分楼层、分系统494.建筑自动化系统的设计实例（图纸内容）控制原理图：分子系统504.建筑自动化系统的设计实例（图纸内容）安装大样图：51扩展阅读智能建筑与楼宇自动化，王盛卫著，中国建工出版社，2010智能建筑网络、通信空调末端、冷源的优化控制照明及安防建筑智能化系统，章云、徐锦标主编，清华大学出版社，2007智能化网络、综合布线设备、安防、消防、语音、视频等自控及系统集成智能建筑环境与设备概论，白莉、苏曙、连香姣主编，人民交通出版社，2000供暖、空调、给排水、消防、安防、电梯、停车系统52主要内容建筑物的信息系统（弱电系统）建筑自动化系统建筑自动化系统的实现方法建筑自动化系统的设计实例智能建筑的发展趋势535.智能建筑的发展趋势[1]建筑能源管理触“云”。“云”是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。[1]Bloom,BobGohn,SmartBuildings:TenTrendstoWatchin2012andBeyond,PikeResearchReport,2012545.智能建筑的发展趋势建筑工业领域的竞合（Coopetition）上升。建筑能源管理的需求，包括最新电力需求响应、能源获得等最新功能会推动各商家创建联盟，寻找方法相互加强。555.智能建筑的发展趋势末端到末端的有偿能源服务增加。建筑能源管理的需求，包括最新电力需求响应、能源获得等最新功能会推动各商家创建联盟，寻找方法相互加强。565.智能建筑的发展趋势亚太地区对智能建筑产品的需求激增。亚太地区的建筑总量占世界建筑的40%，并且以每年24亿平方米的速度增长，其中大部分发生在中国。亚太地区在智能建筑市场占有的份额并不大，只占楼宇自控市场的25%、建筑能源管理市场的