智能楼宇监控技术在节能生态示范楼中的设计与应用.pdf

收稿日期 2010 智能楼宇监控技术在节能生态 示范楼中的设计与应用 孙玉泉 1 华京君 1 邓小波 1 赵贵勋 2 李红菊 1 1 250103山东省济南市山东省产品质量监督检验研究院 2 261500山东省潍坊市高密市产品质量监督检验所 摘要 本文详细介绍了智能建筑的概念 现状以及常规智能建筑系统的构成 并以国家质检中心 山东 节能生态示范楼为例 详 细介绍了楼宇智能监控技术的应用 主要包括太阳能热水系统监测 太阳能发电系统监测 屋内舒适度监控系统 示范楼安全保障 监控及智能家电控制系统等 关键词 智能楼宇监控技术 智能建筑 中图分类号 5 文献标志码 文章编号 10 3 1智能建筑的概念 智能建筑是通过配置建筑物内的各个子系统 以 综合布线为基础 以计算机网络为桥梁 全面实现对 通信系统 建筑物内各种设备 空调 共热 给排水 变 配电 照明 电梯 消防 公共安全等 的综合管理 美 国智能建学会 AIBI 定义 智能建筑 是将结构 系 统 服务 运营及其相互联系全面综合 并达到最佳组 合 所获得的高效率 高功能与舒适性的大楼 日本的 建筑学界强调智能建筑就是高功能大楼 是方便有效 地利用现代信息与通信设备 并利用楼宇自动化技 术 具有高度综合管理功能的大楼 国内普遍认为 智能建筑是以建筑为平台 利用系统集成方法 将智 能型计算机 通信及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的优化组合 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 便利和灵活更具人情化的建筑物 1 3 2智能建筑的发展 智能建筑最早起源于上世纪八十年代 真正形成 规模是九十年代以后 一些国际上的智能建筑公司和 产品先后进入国内市场 智能建筑得到了快速发展 智能建筑的发展史 是一个从监控到管理的发展过 程 也是楼宇设备监控的演变史 1984年 美国康涅 狄格州的哈特福市将一幢旧金融大厦进行了改造 从 此诞生了世界公认的第一座智能大厦 日本第一次 引进智能大楼的概念在1984年的夏天 近十年来建 成了野村证券大厦 安田大厦 KDD通信大厦 NEC 总公司大楼 ARK森大楼 本田青山大楼 日本是对 智能建筑进行全面的综合研究并提出有关理论和进 行实践的最具代表性的国家之一 1995年底日本还 成立了国家智能建筑专业委员会 据有关估测 美国 的智能大厦将超万幢 日本和泰国新建大厦中的 60 为智能大厦 中国的第一座智能大厦被认为是北 京的发展大厦 此后 相继建成了一批准智能大厦如 深圳的地王大厦 北京西客站等 国内目前智能建筑 工程的投资已占建筑工程总投资的5 10 全国每 年智能建筑总投资达上百亿元 4 6 智能建筑的发展也是 物联网 技术的发展 通过 计算机技术 将各类电器相互连接 形成物联网技术 2009年2月 IBM就提出 智慧地球 的构想 就是利 用IT技术 把铁路 公路 建筑 电网 供水系统 油气 管道乃至汽车 冰箱 电视等各种物体连接起来形成 一个 物联网 再通过计算机和其他方法将 物联网 整合起来 人类便可以通过互联网精确而又实时地管 控这些接入网络的设备 从而方便地从事生产 生活 世纪建筑材料 21stCENTURY BUILDING MATERIALS 2010年6月 June 2010 第2卷第3期 Vol 2No 3 世 纪 建 筑 材 料2010 的管理 并最终实现 智慧的地球 这一理想状态 2009年8月 温总理在视察无锡时提出 感知中国 的理念 标志着政府对物联网产业的关注和支持力度 已提升到国家战略层面 物联网 产业也首次在政府 工作报告中予以高度关注和政策支持 3常规智能建筑的系统构成 智能建筑通过大量采用信息技术及设备从而具 有了许多崭新功能 可提供3大方面的服务功能 即 安全性 舒适性和便利高效性 可满足人们在社会信 息化新形势下对建筑物提出的更高的功能需求 对应 安全性 舒适性和便利高效性的各类分项如下 7 表 表1智能化系统各分类分项 安全性功能舒适性功能便利高效性功能 火灾自动报警空调监控综合布线 自动喷淋灭火供热监控用户程控交换机 防盗报警给排水监控卫星通信 闭路电视监控供配电监控物联网 保安巡更卫星电视宽带接入 电梯运行监控背景音乐物业管理 出入控制装饰照明一卡通 应急照明视频点播办公自动化 上述功能性的保障 通常被综合为办公自动化系 统 建筑设备管理系统 通信网络系统 综合布线系统 和各系统集成五大块 4楼宇智能监控技术的应用 节能生态示范楼设有楼宇智能监控系统 强调人 机互动 除了必要的巡视外 尽量减少人员对各类设 备的运行控制 设有安全防护系统 设备管理系统 舒 适性监控系统 日常物业管理及办公便利系统等 其 中安全防护系统包括门禁 入室登记和电子监控设 施 设备管理系统包括空调系统 照明系统 太阳能发 电系统 舒适性监控系统包括房间温湿度 室内空气 质量监控 日常物业管理系统包括水电远程抄表 背 景音乐或通知 办公便利系统 包括互联网接入 智能 会议系统及流媒体播视系统等 4 1水电量远程抄表 示范楼内装有溶液式新风空调机组 对这三台机 组耗电量的统计将有助于评价其功耗 所得数据可以 和传统空调相对比 示范楼耗水主要集中于办公 生 活 太阳能一次水的使用 对太阳能的进水进行监控 可以得到人均热水量消耗和人们环境意识提高所带 来的变化 对其他用水点采用总耗水量监控 可以得 到示范楼耗水量 免除人员抄表所带来的许多麻烦 4 2太阳能热水系统监测 太阳能热水系统安装调试完毕后 对上水水量和 集热器循环温差进行统计 可以得到集热器的具体集 热能力 为计算太阳能热水系统真正节约的电量提供 依据 并且对楼面太阳能系统进行置换 还可以评价 不同形式太阳能集热器的集热能力对比数据 为太阳 能热水集热系统的改进提供有力的保障 集热能力 的评价以上水水量和温度为基准 回水水量和温度为 对照 相减得到的热量 就是一次回水循环所得的热 每次启动循环 都会得到一个热值 逐次累加得到月 度 年度的太阳能工作效果 如图1所示 图1楼面热水循环流量 温度远传计量表 4 3太阳能发电系统监测 太阳能发电系统包括路灯发电系统 光伏电站发 电系统 光电玻璃发电系统三个分支 路灯发电系统 根据路灯总功率和照明时间 确定路灯系统的理论电 力需求 通过测量路灯系统市电补充部分的电量消 耗 可以得到理论电力需求和实际电力供给的差值 得到相应路灯系统太阳能 含小部分风电 所供实际 电量 从而评价其实际使用效果 光伏电站和光电玻璃发电系统的监测 通过安装 远传计量表 监测其发电功率和发电量 与其标称的 功率进行对比 评价标称功率和实际功率的差异 通 过曲线 图形 周期对比来观察现有太阳能发电系统 的功能退化趋势 实际评价光伏发电的性能表征 如 果更换相应的太阳能发电系统 还可以对比不同厂商 间发电特性的差异 为太阳能发电系统的改进提供依 据 42 第2卷 第 期 4 4居室舒适度监控系统 图 示范楼居室舒适度控制系统包括对房间内温度 湿度 CO2 甲醛等进行监视和控制 保证使用人员在 一个舒适的空间生活和工作 冬季温度以20 为中 心点 相对湿度40 60 夏季温度以25 为中心 点 相对湿度45 65 和甲醛浓度要求符合国 家相应设计规范要求 以温度 风量为二元参数控制的变风量溶液式新 风机组 具备独立加湿的功能 常规控制模式是有 30 以下的新风补充量 因此 房间空调面板设定相 应的温度需求 通过变风量控制系统实现房间温度保 持在设定温度条件下 湿度采用独立启停模式 当湿 度 甲醛含量等其中有某项不满足要求时 可以 通过远程监控改变房间换气次数来使得室内空气质 量满足要求 图 居室舒适度监控系统页面 4 5示范楼安全保障监控 安全保障系统包括消防子系统 门禁管理 楼层 监控 消防子系统单独设置 因此没有和监控系统共 同对接 门禁系统采用智能卡管理 在监控室设定发 卡权限 并能识别报警 楼层监控采用半球摄像头 在 各出入口设置后 能做到无视觉死角 监控对运动物 体敏感 而在静止画面时 不保存相应监控图像 以节 省硬盘空间 4 6智能家电控制系统 示范楼会议室采用智能家电检测系统进行场景 控制 流媒体播出和会议服务 并能提供远程控制 现 场控制和无线控制功能 4 6 1场景控制 1 会议模式 按下 会议模式 窗帘缓缓合上 灯光调节到合适的亮度 投影幕徐徐升起 投影开始 2 电视模式 按下 电视模式 电视开启 灯光 切换到合适情景 DMA同时播放电脑内文件 3 离开模式 按下 离开模式 根据用户定义所 有正在工作的设备都会关闭 实现一键式操作 4 安全模式 在布防状态时 即按下 布防模 式 当安装在指定区域的安防模块被触发 室内机 就会自动发出警报警笛 来提示主人及时对警情进 行处理 4 6 2设备控制 1 可实现灯光开关和窗帘的集中控制 并且通 过集中控制来实现各种情景模式 2 通过DMA可以共享电脑内的高清影片 同 时不会影响电脑的正常使用 工作娱乐两不误 4 6 3会议服务功能 1 可通过局域网 互联网等对设备进行远程网 络控制 并且可以实时监控冰吧的工作情况 2 可通过短信对设备实现远程控制 设备的工 作情况同时会反馈到手机上 3 各种设备出现故障还可以通过网络进行自动 报警 报警信息会通过短信等方式及时反馈到用户的 手机上 4 按下小门口机呼叫按键 智能终端铃声提示 有客来访 主人可通过智能终端看到来访者图像 确 认来访者身份 同时可以进行通话 为客人开门 5 手持终端则实现在局域网范围内 添加设备 集中控制 5小结 智能建筑实现了本网内设备的物理互联 是信息 时代的必然产物 是高科学技术和现代建筑的结合 体 是体现综合国力发展水平的具体表现 也是引导 建筑行业进入现代化的标志之一 本文详细地介绍 了智能建筑的概念及发展历史 同时又以国家质检 中心 山东 节能生态示范楼为例 介绍了各种智能 技术在现代化建筑中的应用 体现了智能技术在现代 化检测中和生活中的重要应用 参考文献 1 朱存兵 浅谈智能建筑的发展 J 山西建筑 2009 5 13 47 48 2 WONG J K L H WANG S W Intelligent building research a review J Automation in construction 2005 14 143 159 3 HARIS D D P L P Intelligent building energy management system using rule sets J Building and nvironment 2007 下转第 页 孙玉泉 等 智能楼宇监控技术在节能生态示范楼中的设计与应用 43 世 纪 建 筑 材 料2010 42 3562 3569 4 ALWAER H CLEMENTS CROOME D J Key performance indicators and priority setting in using the multi attribute approach for assessing sustainable intelligent buildings J Building and nvironment 2010 45 799 807 5 JOHNNY K W Heng L Application of the analytic hierarchy process in multi criteria analysis of the selection of intelli鄄 gent building systems J Building and nvironment 2008 43 108 729 6 A H P M Evaluating intelligent buildings ac鄄 cording to level of service systems integration 7 丛大鸣 节能生态技术在建筑中的应用及实例分析 M 济 南 山东大学出版社 2009 作者简介孙玉泉 男 1973 高级工程师 主要研究方向 为建筑材料防火安全 环保及节能等方面 联系方式jinxi鄄 uchuan 解者 生态水池能够模拟自然水生态系统 形成一个 封闭的循环体系 由于人工水池构建了与自然生态 系统相似的生态环境 因而也可用于研究污染物在水 环境中的迁移转化 研究抗生素 兽用激素等对水生 动物的影响及富集转化规律 通过水生生物模拟食品 添加剂对人类的影响 研究其环境激素效应等 图11生态水池现场照片 图12生态水池模拟图 为了评价农药残留对食品安全的威胁及对人类 监控的影响 选择在我国使用量最大 污染最为严重 食品中检出率最高的4种菊酯类农药 氯氰菊酯 氰 戊菊酯 溴氰菊酯和甲氰菊酯 利用生态水池研究了 其环境雌激素活性 试验结果发现 这4种农药都能 诱导雄性金鱼分析卵黄原蛋白 都能抑制精巢的发育 图 图134种农药对雄性金鱼生殖腺指数的影响 以上试验表明 这4种农药均能诱导雄性金鱼分 泌卵黄原蛋白 具有环境雌激素的活性 可能存在扰 乱人类内分泌系统 影响人体激素的分泌水平 诱发 乳腺癌 导致精子数量的减少的作用 因此应