低碳城市与智能建筑电气.doc

本文由kengrengui贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 综 述 低碳城市与智能建筑电气 程 大章 (同济大学, 上海 摘 200092) 要: 研究了低碳城市与 绿色建筑的形成背景, 分析了智能建筑电气与低碳城 市的关系, 并揭示了智能建筑 电气中 建筑 设备监 控以 节能为 中心、 息通信 以三 信 网融合与物联网应用为核心以及安全防范以智能处理为重心的三大特征。 关键词: 低碳城市; 绿色建筑; 智能建筑电气; 三网融合; 物联网 中图分类号: TU 855 文献标识码: B 文章编号: 1674 8417( 2010) 01 0001 03 程大章 ( 1951 ), 男, 教授 级 高 级 工 程 师, 研究方向 为智 能城 市 与智能建筑。 0 引 言 耗追求经济数量增长和 ! 先污染后治理 ?的传统 模式已不再适应当今和未来发展要求。 1987年, 世界环境与发展委员会在对世界重 大经济、 社会、 资源和环境进行系统调查和研究 的基础上, 编制了 #我们共同的未来 ?的报告, 提 出了可持续发展的定义, 并要求寻求一条人口、 经济、 社会、 环境和资源相互协调的, 既能满足当 代人的需求, 而又不对满足后代人需求的能力构 成危害的可持续发展道路。 2009年 12月, 在哥本哈根举行的联合国气候 变化大会将发展低碳经济列为会议的重要内容。 低碳经济是以低能耗、 低污染、 低排放为基础的经 济模式, 主要是能源高效利用、 清洁能源开发、 追求 绿色 GDP等, 核心是在于能源和减排技术创新、 产 业结构和制度创新与人类生存发展观念的转变。 低碳城市 ( L ow carbon C ity) 是指以低碳经济 为发展模式及方向, 民众以低碳生活为理念和行 为标准, 政府以低碳社会为建设目标的城市。低 碳城市已成为全世界的共同追求, 很多大城市都 加大建设发展低碳城市的力度, 关注和重视在经 济发展过程中 的环境代价最小化以及人与自然 的和谐相处。 2010年上海世界博览会即将举办, ! 城市, 让 生活更美好 ?的主题已深入人心。智能建筑电气 作为现代城市建设的重要技术支撑, 将如何步入 21世纪第二个 10年, 这是一个需要深思的问题。 1 低碳城市的概念 自从人类步入工业社会, 科学与技术发生了 革命性的发展, 机械化与电气化大大提高了生产 效率, 新技术与新发明层出不穷, 这些逐渐改变 着人们的生活方式。同时, 为了改善人类的生活 与工作环境, 这些先进的技术也不断地被应用于 各类建筑环境建设中。随着人类生活 条件的改 善, 世界人口在近 50年中高速增长, 维持人类的 生活水平需要更多的资源与能源, 这样势必会造 成对地球环境的大规模破 坏。从能源 消费量的 发展趋势来看, 地球现有的矿物能源、 资源的枯 竭已是时间问题, 而可再生能源的增量又是十分 有限的, 人口的增加与经济的发展则更加剧了能 源的危机。同时, 人们生活中排放出来的化学物 质对环境的污染更为严重, 工业排放的含硫烟气 与汽车排放的尾气形成了酸雨、 日常生活中使用 的塑料造成了全球不易降解的 ! 白色污染 ?。 在严峻的形势下, 人类不得不重新审视自己 的社会经济行为和走过的历程, 认识到通过高消 2 绿色建筑是低碳城市建设的重要组成 人类的建筑经历了掩蔽、 舒适建筑、 健康建 筑 3 个阶段。第一阶段是低能耗甚至无能耗的 1 综 阶段, 第二和第三阶段是高能耗的阶段。随着人 们对全球生态环境的关注 和可持续发展思想的 深入, 尤其是在低碳城市的建设过程中, 建筑物 开始走向第四阶段 ! 绿色建筑 ?阶段。 绿色建筑阶段的主要特征是大量 利用可再 生能源和未利用能源, 强调能源节约和建筑材料 资源的循环使用, 尽量减少建筑过程中对自然生 态环境的损害。绿色建 筑的概念作为 生态学和 建筑学的结合, 由美籍意大利建筑师保罗 索勒 瑞 ( Paola So leri) 在 20世纪 60年代首次提出。绿 色建筑可理解为在建筑的 ! 全寿命 ?周期内, 最大 限度地保护环境、 节约资源 ( 即节能、 节水、 节地、 节材 )和减少污染, 为人们提供健康、 适用和高效 的使用空间, 最终实现与自然共存的建筑物。 绿色建筑是一个有机的整体概念, 它贯穿于 建筑物的规划、 设计、 建设、 使用以及维护的全过 程, 覆盖建筑物的整个生命周期。绿色建筑注重 与周边资源的和谐, 包括对日光利用、 空气流通、 景观环境 等的综 合考虑, 为 使用居 住者提 供健 康、 舒适的空间, 并对周边环境形成积极的影响。 绿色建筑关注建筑材料与 能源的合理利用与节 约, 因而对建筑物建造与使用过程的每个环节都 应最大程度地节约能源与 材料。绿色 建筑将环 保技术、 节能技术、 信息技术、 网络技术渗透到人 们生活的各个方 面, 即用最新的理念、 最先进的 技术去解决生态节能与居住舒适度问题。总之, ! 绿色建筑 ?是自然环境的一部分, 与之共同构成 和谐的有机系统。 绿色建筑不同于传统建筑, 其建设理念跨越 建筑物本体而追求人类生存目标的优化, 是一个 大系统、 多目标优化的 典型案例。同时, 绿色建 筑必须采用大量的智能系 统来保证建设目标的 实现。这一过程需要信息、 控制、 管理与决策, 智 能化、 信息化是不可缺少的技术手段。建设部仇 保兴副部 长在 ! 中国的 能源战 略与绿色 建筑前 景 ?一文中提出, ! 以智能化推进绿色建筑, 节约 能源, 降低资源消耗和浪费, 减少污染, 是建筑智 能化发展的方向和目的, 也是绿色建筑发展的必 由之路 ?。由于绿色建筑在我国刚刚 起步, 其中 大量的课题有待人们去探 索与解决。中国的建 筑智能化系统工程在智能 与绿色建筑的发展过 程中, 必然获得更大的市场, 并且技术水平将随 2 述 之上升到一个新的高度。 3 智能建筑电气发展特征 在推崇低碳城市生活方式与 绿色建筑营造 模式的今天, 智能建筑电气发展日益呈现出以建 筑设备监控以节能为中心、 信息通信以三网融合 与物联网应用 为核心以及安全防范以智能处理 为重心的三大特征。 3 1 建筑设备监控以节能为中心 . 在建筑电气工程中, 虽然高效与节能型用能 设备的选用已成为规范的技术措施, 但其实际效 果需要有运行数据的分析评价。因此, 无论是新 建建筑还是既有建筑, 通过能耗监测的实时与历 史数 据, 可以对建 筑物的设 备运行状 态进行诊 断, 对能耗水平进行评估, 从而调整设备的运行 参数, 变更用能方式, 杜绝能源浪费的漏洞, 进而 由能耗数据形 成对既有建筑及其设备系统改造 的方案, 不断提升建筑物的能效。 绿色建筑中的 ! 控制 ?包罗万象, 有区域热、 电、 冷三联供系统等的控制; 有利用峰谷电价差 的冰蓄冷系统的控制; 有采用最优控制技术, 充 分利用自然能量来采光、 通风, 进行照明控制与 室内通风空调控制, 实现低能耗建筑; 有可以随 环境温度、 湿度、 照度而自动调节的智能呼吸墙; 有应用变频调 速装置对所有泵类设备的最佳能 量控制; 有自动收集雨水、 处理污废水, 提供循环 使用的水处理设备控制系统。这些最优控制、 智 能控制等策略正在绿色建筑中得到广泛的应用。 将风力发电、 太阳能光伏发电、 太阳能光热发 电、 燃料电池等可再生能源与建筑物的供配电系 统乃至城市电网融为一体已是国内外业内人士努 力的方向。尽管规模化的发电系统是城市最有效 的能源, 但智能微电网试图将分布在城区建筑物 内小规模的可再生能源装置与规模化发电系统进 行融合, 以逐步提高城市电网的安全性与可再生 能源的使用比例。 总之, 在建筑物的电 气工程中, 智能监控的 主要 目标就是 节省用 能, 降 低不可再 生能源消 耗。每节省 1 k h电, 就是减少了 约 0. 8 kg 的 W CO2 排放量。 3 2 . 以三网融合与物联网应用为核心的信息服务 信息通信不仅支撑着社会与经济的发展, 更 综 述 范分析、 车辆牌照识别、 人流密度分析、 人物分离 分析、 人数统计等各类应用。 为了提升火灾自动报警系统 的性能与工作 效率, 传统的火灾探测器也进行了变革。一是改 变火灾探测器的机理, 如采用视频遥感、 光纤传 感等方式采集火灾信息; 二是在传统的火灾探测 器中植入 CPU, 增加智能识别 程序, 使之成为具 有智能的探测器, 从而提升火灾自动报警系统的 可靠性与效率。 建筑物和城市区域一般都设有消控中心, 设 置的火灾自动报警系统和安防系统传统方式都为 各自独立工作。随着信息技术的广泛应用和国家 对突发事件的应急处置要求的提高, 消控中心的 职能发生了跃迁, 即它在常态下协调消防、 安防、 物 业设施等各项业务, 进行正常运营; 在突发事件时 则自动构成应急指挥中心, 根据现场情况与应急 预案对各项业务资源进行 应急调度、 联动 控制。 于是, 综合运用信息交换平台、 多种通信手段的综 合通信平台、 信息集成管理平台、 综合显示平台等 应运产生, 构成了一个较为完整的应急指挥系统。 是节能减排的重要手段。发达的通信 改变着人 们的生活习惯, 形成新型的交流模式。如远程视 频会议系统可以使数以千 百计的人员在全世界 各地汇聚在一个系统中研讨共同关心的问题, 而 无须乘坐飞机、 火车、 汽车等交通工具, 耗费大量 的时间与石油燃料, 其工作效率的提高与对减排 的贡献是巨大的。 近年来, 通信网络技术发展迅速, IPV6以及 移动通信 3G 后的 LTE 都趋于普及应用, 与光通 信同步发展的 EPON 与 GPON 的 应用更推动了 电话网、 广播电视网与 互联网的融合。因 此, 移 动通信无所不至, 信息服务无所不能, 已经成为 强劲的发展方向。在一 些新建的建筑 物中甚至 以全光通信与无线通信的方式, 摒弃了传统的综 合布线系统。 同时, 以计算 机、 线通信、 ID 等 技术支 无 RF 撑的物联网, 正在渗入社会、 经济与日常生活, 以 分布式智能处理的形式改变着社会交流、 经营管 理与生活方式。由于物 联网把大量的 事务交由 人工智能自动处理, 人们的家电、 各类生活用品、 办公用品所在区域及建筑 物都需要密布物联网 的节点。 尽管智能建筑电气行业在过去的 10 年已开 始面对以三网融合与物联网应用为核心的信息服 务, 但是今后这些技术与应用的发展将更为迅猛。 3 3 智能处理安全事务 . 在全球反恐的大气候下, 中国的安全防范工 作要求日益提高。公共建筑、 工业建筑与住宅建 筑中消防工程和安防工程 的实施已成为常规建 设内容。由于建筑物数量的不断增大, 在多功能 的综合性大型建筑物中, 大流量的人群集聚更增 大了安全风险, 因而提升消防与安防装备的技术 水平, 应对可能出现的各类突发事件是智能建筑 电气工作者面临的重大挑战。 传统的安防系统主要是应用视频 监控系统 与防盗报警系统。为了提升这些系统的性能, 就 必须采用智能传感技术, 如可在超低照度环境下 工作的 CCD, 采集生物特征的探测器及微量元素 探测器等。不仅如此, 由于大量乃至海量的探测 信息已不是靠人 工的视觉、 听觉可以处理, 于是 各类智能图像分析系统应 运而生。已 投运的有 移动人体分析、 面容比对分析、 街景分析、 区域防 4 结 语 中国政府对节能减排工作的高度重视, 为低 碳城市与绿色 建筑的发展创造了良好的社会环 境, 但是节能减排工作需要一项又一项具体工程 的实施, 而且是由工程技术人员来完成。作为智 能建筑电气专业人员, 应该明确自己的社会责任 与技术责任, 认真研究低碳城市与绿色建筑的基 础理论与不断创新的智能化应用技术, 积极地在 理念、 技术与工作模式上进行创新, 为地球与人 类的未来作出贡献。 1 2 世界 环境与发展委员会. 我们共同的未来 M . 王 之佳, 柯金良, 等译. 长春: 吉林人民出版社, 1997. 仇保兴. 中国 的能 源战 略与 绿色 建筑 前景 C / / 首届智能与绿色建筑 国际研 讨会 论文集. 北 京: 中 国建筑工业出版社, 2005: 27 30. 收稿日期: 2009 12 09 (下转第 23页 ) 3 智能家居 2 3 4 张东旭, 缪希 仁. DAL I系统 电 平 转 换电 路 的 实 现 J. 低压电器, 2006 ( 3 ): 29 32 . 徐超, 李斌, 刘鲁源. DAL I协议及 其在现 代照明 控 制中的应用 J. 低压电器, 2003 ( 1): 30 32 . 程文英. 数 字 可 寻 址 接 口 ( DAL I) 的 分 析 与 研 究 D. 昆 明: 昆明理工大学, 2004 . 6 5 张岳军. 智 能照明系统的研究与开发 D. 杭州: 浙 江大学, 2006 . 陈蓝志. 基于 DAL I协议的数字照 明控制 软件的 开 发 D. 广州: 广东工业大学, 2007 . 收稿日期: 2009 05 06 Application D esign of Infrared R e ote Controller in m DAL I Syste m LI L ingyu, X U J inbiao ( Schoo l o f Autom at io n Guangdong Un iv ersity o f T echnology, Guangzhou 510006 Ch in a) , , Abstrac t The inte lligent lighting control syste based on DA L I protoco l was introduced br ie fly A n infrared re : m . m ote sensing con tro ller w as designed to con tro l the syste by using the HT 6221 remo te contro ller ch ip, and the AT m m ega8515 ch ip w as used to realize the code transfor ation betw een the infrared code and the DAL I pro toco l% s code The m . hardwa re and so ftw are design of DAL I syste w ere expounded in deta i. F ina lly it w as po inted out that the syste had m l , m w ide application prospect . K ey word s DAL I protoco; in frared remote controller ATm ega8515 chip in te lligen t ligh ting system : l ; ; ( 上接第 3页 ) L ow carbon C ity and Intelligent Build ing E lectric CHENG Dazhang ( Tong jiU niversity Shangha i 200092 Ch in a) , , Abstrac t T he background infor atio