楼宇自动化系统的基本概念

楼宇自动化32学时2学分,目录,第1章绪论第2章楼宇自动化控制技术基础第3章空调系统自动化原理第4章给排水自动化原理第5章配电、照明及电梯系统监控自动化第6章楼宇设备自动化系统设计实例第7章火灾自动报警系统和消防控制系统第8章安全技术防范系统第9章停车场管理系统第10章楼宇自动化系统集成第11章智能小区,绪论,2、楼宇自动化系统的基本概念,1、楼宇自动化与智能建筑的起源与发展,3、智能建筑的基本概念,教学基本要求：理解楼宇智能化技术的基本概念；了解智能楼宇的建设目标、主要特征及发展趋势；掌握楼宇智能化技术的主要内容。,建筑发展史：,北京的故宫、天坛和法国的卢浮宫（实用性、艺术性、观赏性）,西安半坡遗址（实用性：遮阳避热、防风御寒）,现代建筑（实用性、艺术性、观赏性、功能性、服务性）,（高效、舒适、快捷、安全）,1、楼宇自动化与智能建筑的起源与发展,楼宇自动化是随着建筑物的环境设备，尤其是暖通空调系统（HVAC&R）的发展而出现的。,第一阶段：气动控制系统。能源是压缩空气，用于控制供热、供冷管道上的调节阀和空气调节系统的空气输配管道调节阀。第二阶段：电气控制系统。减少能源损耗。第三阶段：计算机控制系统。（SCC-DDC-DCS）第四阶段：网络化楼宇系统（NBS），纳入企业管理系统。,“智能建筑”概念的形成于1984年1月美国康涅狄格州哈特福德市的都市大厦（CityPlace）的竣工。,美国有智能大厦几万幢。日本在许多大城市建设了“智能化街区”、“智能化群楼”。新加坡政府计划将新加坡建成“智能城市花园”。印度也于1995年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”。法国、瑞典、英国、泰国等国家也不断兴建智能建筑。中国香港相继出现了汇丰银行大厦、立法会大厦、中银大厦等一批智能化程度较高的智能建筑。中国大陆第一幢智能大厦是1989年建成的北京发展大厦，1992年中国进入了智能大厦的高速发展阶段。,2、楼宇自动化系统,楼宇自动化系统BAS，又称建筑设备自动化系统，是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。,现代建筑,建筑(construction),设备(equipment),建筑电气(bulidingpower),给排水(supplywateranddrainoffwater),暖通、空调(airconditioning),建筑供配电,建筑照明,接地与接零,建筑物防雷,消防系统,CATV系统,电梯,通讯技术,办公自动化系统,安防系统,强电,弱电,智能建筑,(综合布线系统),结构(structure),2.1楼宇自动化系统组成,2.2楼宇自动化系统的功能,自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态。自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态。监测并及时处理各种意外、突发事件。实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。能源管理：水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。,监控,服务,管理,3、智能建筑,3.1、智能建筑定义美国智能建筑学会：通过对建筑物的四个基本要素即结构、系统、服务和管理以及它们之间的内在相互联系的最优化的考虑，来提供一个投资合理又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。欧洲智能建筑组织、日本、新加坡不同的定义。,我国智能建筑设计标准（GB/T503142000）：智能建筑是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理和它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。其具体内涵是：以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，综合配置建筑内的各种功能子系统，全面实现对通信系统，办公自动化系统，建筑内各种设备（空调，供热，给排水，变配电，照明，电梯，消防，公共安全等）的综合管理。,3.2、基本功能通过结构、系统、服务和管理的最佳组合提供一种高效和经济的环境。能在上述环境下为管理者实现以最小代价提供最有效的资源管理。能够帮助其业主、管理者和住户实现他们的造价、舒适、便捷、安全、长期的灵活性以及市场效应的目标。,3.3、技术基础现代计算机技术（computer）：应用此技术构成的建筑物管理控制网络系统具备了很强的集成性，同时又具备各种子系统的独立管理能力，极大地提高了建筑物的集中管理能力和系统的管理能力现代控制技术（control）：以此技术构成的建筑物控制系统应付建筑物中种类繁多的输入/输出控制，同时由于该控制系统具有很强的软件控制功能，可很容易地实现诸如逻辑控制、PID控制功能，以满足控制精度和实现控制功能。,现代通信技术（communication）：建立在通信技术和计算机网络技术相结合的基础上，主要体现在ISDN通信网络（综合业务数字网）的应用。该网络能在一个通信网上同时实现语言、数据和图像的通信，在智能建筑中通过一体化的综合布线系统实现该功能。现代图形显示技术（CRT）：由文字显示为主逐步变以图形显示为主。通过窗口技术实现简单方便的屏幕操作，即可以完成开关量或模拟量的控制；信息的状态和参数变化，甚至信息所处的地理位置都可以通过动态图形和图形符号显示，达到对信息的采集和监视的目的；以动态图形显示为基础的人机界面使得监视和操作更为形象直观，同时多媒体技术的应用也是管理中心的人机界面更为简单生动。,智能建筑与传统建筑的区别:,智能建筑是在传统建筑平台上为实现智能化而进行全方位改进的产物，从而使冷冰冰的混凝土建筑物成为温暖的、人性化的智慧型建筑。智能建筑与传统建筑相比，不但功能更多、更强，而且更节约资源，适应性和灵活性更强。相对于传统建筑，智能建筑一般具有以下特点：,(1)工程规模和总建筑面积都比较大，如中、高层建筑，小区，广场，运输枢纽中心等。(2)具有重要性质或特殊地位，如电视台，报社，政府、军队、公安的指挥中心，通信枢纽楼宇等。(3)应用系统配套齐全，如网络、安全、环境等服务功能完善。(4)资金和技术密集，是现代化的高科技产物，需要一个强大的工程部门来管理。(5)总体结构复杂，配合协调较多，是一个综合的集成系统。,3.4智能楼宇的构成,智能建筑的核心(SICSystemIntegratedCenter)是系统集成。,智能建筑内涵,建筑物与建筑群综合布线系统PDS：以商务环境和办公环境为主，为满足综合业务数字网的需要而特别设计的配线系统,是智能建筑系统集成的基本传输网络。以双绞线、同轴电缆和光纤为传输介质。,3.5智能建筑的建设目标,2舒适性,空调与供热系统,供电与照明控制系统,卫星及共用天线电视系统,背景音乐系统,多媒体音像系统,3便捷性,结构化综合布线系统,信息传输系统,通信网络系统,办公自动化系统,物业管理系统,二、建立先进科学的综合管理机制,早在20世纪70年代后期便开始推出办公自动化产品未能获得预期的成效，因此在工程实施中不能只重视智能楼宇的硬件设施，还要加强有关软件、管理和使用人员素质，并重视智能楼宇作为一种高度集成系统的系统技术的研究和应用软件的开发。在智能楼宇的工程实施以后，还需建立先进的综合管理机制，且系统与管理之间还存在着相辅相成的依赖关系，否则建成的智能楼宇也是不成功的。,三、节省能耗与降低人工成本,建成智能化楼宇，就有可能实现能源的科学与合理的利用，从而达到最大限度的节省能源的目的。同时，通过管理的科学化、智能化，使得楼宇的各类机电设备的运行管理、保养维修更趋自动化，从而节省能源与降低人工成本。,3.6楼宇智能化技术的主要内容,智能建筑体系参考模式,1层和2层属于建筑技术范畴；,37层统称其为“楼宇智能化”部分。,其中：,智能建筑体系的参考模式,一般建筑,建筑空间体量组合，建筑体型组合和立面处理，平面及空间布局，内部及外部装修等。,建筑结构，包括建筑物支撑承重、内外维护结构(基础、柱、梁、板、墙)及材料。,建筑机电设备及设施，它们为建筑物内人们生活和生产提供必需的环境，如照明、动力、采暖空调、给水排水、电话、电梯、煤气、消防、安全防范等设备及设施。,智能建筑环境,提供“楼宇智能化部分”的使用空间、建筑平面、空间布局，这与一般建筑有所不同。,使“楼宇智能化部分”镶嵌到建筑物中所需的特殊结构及材料。,保证“楼宇智能化部分”运行条件，并为住户提供更方便、更舒适的工作、生活环境。这将使建筑物在声、光、色、热、安全、交通、服务等方面有某些新特点。,（智能建筑环境指“楼宇智能化部分”所需的特殊空间和环境）,建筑物具有智能化意味着：(1)对环境和使用功能的变化具有感知能力，如室温、光照的感知等。(2)具有传递、处理感知信息的能力，如温控、闭路监控等。(3)具有综合分析、判断的能力，如根据用户授权提供不同的信息访问能力。(4)具有做出决定并且发出指令信息，提供动作响应的能力，如消防处理系统。以上四种能力建立在“3A”有机结合、系统集成的基础上，系统集成程度的高低决定了建筑智能化程度的高低。“3A”各子系统的简单堆积不能实现高智能化的建筑，反而只会导致系统的复杂化和资源的浪费。,智能楼宇,建筑基体，包括一般建筑和智能建筑环境相结合而成的智能楼宇的建筑体,楼宇通信网，或称建筑物网、室内通信网,楼宇设备自动监控系统,楼宇运营管理系统,楼宇共用信息处理系统,用户专用信息处理系统,楼宇通信系统(CAS),楼宇共用办公自动化系统(OAS),楼宇自动化系统(BAS),楼宇智能化,楼宇通信,支持楼宇设备监控、楼宇运营管理、住户共用信息处理、住户专用信息处理等系统中设备之间的数据通信。,支持建筑物内部有线电话、有线电视、电信会议等话音和图像通信。,支持各种广域网连接，包括具有与公用电话网、公用数据网、用户电报网、智能用户电报网、移动通信网、视频通信网和各种计算机网的接口。,楼宇运营管理,面向住户的服务，包括楼宇内各种服务设施(如会议室、室内游泳池等)的预约、使用分配、调度、提供服务信息以及有关的财务管理。,面向楼宇管理者的服务，包括通常的管理信息系统的功能，诸如人事、工资、统计市场分析等。,楼宇设备自动监控:将建筑机电设备和设施作为自动控制和管理的对象，实现单机级、分系统级或系统级的自动控制、监视和管理。,电力供应与管理子系统(高压配电、变电、低压配电、应急发电),照明控制与管理子系统(工作、事故、艺术、障碍灯等特殊照明),环境控制与管理子系统(空调及冷热源、通风环境监测与控制、给水、排水、卫生设备、污水处理),消防报警与控制子系统(自动监测与报警、灭火、排烟、联动控制、紧急广播),安保监控子系统(防盗报警、电视监控、出入查证确认分析、电子巡更),交通运输子系统(电梯、停车场、车队),广播子系统(背景音乐、事故广播),楼宇共用信息处理,（出租型智能楼）,住户共用的办公自动化设施：支持楼宇住户共用的主计算机系统、电子会议室、电信会议室等设施,自用型智能建筑：指该单位的计算机中心或信息处理部门的计算机系统，以及公用的电子会议室、电信会议室等设施,用户专用信息处理大型智能楼宇中通常有多种多样的住户，各自处理不同的业务，智能楼宇应当为之提供适合于各用户建立各自的专用信息处理系统所需的建筑环境和设施。这些设备和设施是由各用户自备的，其功能也是由各用户自行设计的，但对建筑的要求必须在智能建筑之前提出。,智能建筑的发展前景：,智能建筑是现代高科技技术的结晶，它赋予了建筑物更强的生命力，提高了其使用价值。随着信息化社会进程的发展，智能建筑中所包含的智能化和自动化的水平将进一步提高。在国际上，智能建筑已经向“智能建筑群”和“智能城市”发展，如韩国的“智能半岛”计划，新加坡的“智能花园”计划，日本的“海上智能城”和美国的“月球智能城市”计划等等。,随着科学技术的发展，“3A”的重点发展方向可综述如下：(1)BAS：智能物业管理系统；事故监测控制系统；开放协议/面向对象技术；性能测量及查对控制系统；大范围的报警/监视系统；面貌识别系统。(2)OAS：办公公文结构；基于网络的办公系统；智能化专家系统；自然语言理解；多媒体数据库技术。(3)CAS：高带宽网络系统；语音识别与语音合成；智能通信服务；无线和私人通信系统。总之，智能建筑将不断地利用成熟的新技术实现人、自然、环境的和谐统一。智能化建筑具有广泛的使用前景，其发展是社会进步的必然。,我国智能建筑概况,我国智能建筑的发展（1）起始阶段1989年北京发展大厦建成第一栋智能大楼（2）普及阶段1992年前后形成规模的发展，在九十年代后期沿海一带新建的高层建筑几乎全都自称是智能建筑，并迅速向两部扩展。（3）发展阶段上世纪90年代末，形成全球最大最快的智能建筑市场。“节资、节能、环保、安全、舒适”主要趋势。,我国智能建筑基本状况“瘫痪型”(30%)：智能建筑系统无法开通，投资百万、千万的智能系统，操作完全由人工完成，瘫痪如一堆废铁。“弱智型”(50%)：系统即使开通也是部分开通，不健全的系统难以满足用户对建筑物的功能需求。“基本型”(15%)：虽然具备必需的子系统，开通情况良好，但系统集成度不够，在事件联动、全局处理、信息共享方面能力较弱。“先进型”(5%)：系统开通良好，有一定的系统集成度，系统的扩展和提升能力较强。,产生的原因智能建筑理论研究滞后：国内对智能建筑理论和相关技术的研究开发起步较晚，并停留在国外相关成果上，许多根据自己理解的“智能大厦”没有成熟的理论指导，不符合统一的设计规范。电气施工图设计不完善：智能建筑涉及到的OAS、CAS和BAS都是当前世界的先进技术，设计单位难以完全掌握，设计单位