樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用與趨勢(shì)

黃傳鵬

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)及信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)生活、辦公環(huán)境安全性、舒適性的要求日漸增長(zhǎng)，智能建筑應(yīng)運(yùn)而生，智能化應(yīng)用也相對(duì)逐漸成熟。智能建筑系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的組成部分就是樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由此該文就樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：智能樓宇；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）29-0149-02

進(jìn)入 21 世紀(jì)，智能化樓宇的概念逐漸清晰，并正在建筑領(lǐng)域中產(chǎn)生著越來越大的影響。樓宇自控系統(tǒng)以它優(yōu)越的條件在智能建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。因此研究樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)是十分必要的。智能建筑通過樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑物（群）內(nèi)設(shè)備與建筑環(huán)境的全面監(jiān)控與管理，為建筑的使用者營(yíng)造一個(gè)舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、便捷的工作生活環(huán)境，并通過優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行與管理，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

1 智能樓宇的發(fā)展

什么樣的建筑才算是智能樓宇？智能樓宇是現(xiàn)代建筑技術(shù)與當(dāng)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。

從1984年在美國(guó)康涅狄格州哈特福德市中世界上第一個(gè)智能樓宇的產(chǎn)生，隨著中國(guó)上個(gè)世紀(jì)90年代房地產(chǎn)市場(chǎng)的繁榮，智能樓宇開始進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。從二十一世紀(jì)初發(fā)展至今，這十幾年是房地產(chǎn)業(yè)的黃金十幾年，也是智能樓宇飛速發(fā)展的十幾年。十幾年間，規(guī)劃更合理，建筑更智能，城市更宜居。行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，實(shí)現(xiàn)了立足建筑、面向城市，立足國(guó)內(nèi)、面向國(guó)際的跨越式發(fā)展。

2 樓宇自控系統(tǒng)的概念與特點(diǎn)

樓宇自控系統(tǒng)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制等多種技術(shù)對(duì)建筑中的機(jī)電設(shè)備如空調(diào)、通風(fēng)、照明、供配電、給排水以及電梯等設(shè)備進(jìn)行有效的自動(dòng)化控制，最終達(dá)到建筑設(shè)施更有利于人們居住的要求。

樓宇自控系統(tǒng)的特點(diǎn)：①節(jié)省能源。現(xiàn)代建筑物消耗能源非常大，建筑物的能耗占整個(gè)能耗的三分之一以上。樓宇自控系統(tǒng)充分利用了先進(jìn)的焓值最佳控制、自動(dòng)照度控制、最優(yōu)設(shè)備啟?？刂频扔行Ч?jié)能措施后，極大地減少了建筑物的能耗。②節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。樓宇自控系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)集中控制的，可以大大減少操作人員和設(shè)備維護(hù)人員數(shù)量，節(jié)省了大量的人力。通過一些節(jié)能管理方案，在滿足建筑環(huán)境舒適性的條件下，還可以進(jìn)一步降低日常營(yíng)運(yùn)支出，節(jié)約建筑的運(yùn)行成本，提高效益。③延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。樓宇自控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑設(shè)備的運(yùn)行狀況，通過程序控制實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的使用時(shí)間，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和定期提示維護(hù)、保養(yǎng)，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用，進(jìn)一步提高投資回報(bào)效果。

2 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)將各個(gè)控制子系統(tǒng)集成為一個(gè)綜合系統(tǒng)，其核心是集散控制系統(tǒng)，它是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人際接口技術(shù)相互發(fā)展?jié)B透而產(chǎn)生的。集散控制系統(tǒng)的核心是中央監(jiān)控與管理計(jì)算機(jī)，它通過信息通信網(wǎng)與各個(gè)子系統(tǒng)的控制器相連，組成分散控制、集中監(jiān)控和管理的功能模式，各子系統(tǒng)間也能通過通信網(wǎng)絡(luò)相互進(jìn)行信息交換和聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制管理，最終形成統(tǒng)一的由建筑自動(dòng)化運(yùn)作的整體。

采用視頻通話應(yīng)用系統(tǒng)，通過衛(wèi)星電視、有線數(shù)字電視、天線、閉合電路、電纜調(diào)試調(diào)解器對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，確保同種電纜的視頻信號(hào)傳遞效果。采用語(yǔ)音數(shù)據(jù)用戶服務(wù)插座控制系統(tǒng)，通過ISDN、VDSL技術(shù)將其連接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)漫游，提高無(wú)線通訊的實(shí)施信息載體。

設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，使其完成自身所具有的防災(zāi)和滅火的功能。通過建筑物內(nèi)不同位置的煙火控制裝置提供的信息進(jìn)行確認(rèn)后報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)火災(zāi)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，包括關(guān)閉空調(diào)、開啟排煙裝置、啟動(dòng)消防專用梯并且啟動(dòng)消防系統(tǒng)運(yùn)作、緊急廣播疏散人群，從而使得盡可能地減少生命、財(cái)產(chǎn)損失。

智能化自動(dòng)化局部配線系統(tǒng)，選用電子設(shè)備提供完善的家庭工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)用戶即插即用的方便效果。支持多種接入方式，例如電話、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步、傳真、寬帶、Internet接入網(wǎng)等等。采用有效的多方位數(shù)據(jù)家庭娛樂技術(shù)，提高有線電視、視屏點(diǎn)播技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物、遠(yuǎn)程教學(xué)等等多種音頻視頻設(shè)備的使用效果，避免出現(xiàn)反復(fù)投資的問題，及時(shí)通過視頻系統(tǒng)完成對(duì)老幼的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，同時(shí)監(jiān)控住宅內(nèi)外的情況，確保樓宇的安全。

3 我國(guó)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的方向及建議

節(jié)能是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的主要功能及目的，也是未來發(fā)展的主要方向。在各類智能建筑設(shè)備能耗比例中，照明和空調(diào)設(shè)備占據(jù)了主要位置，因此做好照明和空調(diào)設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)是提高樓宇自控系統(tǒng)節(jié)能效果的關(guān)鍵。

1）照明系統(tǒng)

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能用節(jié)能燈代替高能耗的白熾燈，熒光燈等。根據(jù)室內(nèi)照明、公共區(qū)域照明和泛光照明三大類型設(shè)計(jì)的不同照明策略，比如：室內(nèi)照明和公共區(qū)域照明可以根據(jù)人員活動(dòng)情況進(jìn)行開關(guān)燈智能管理，做到人走燈滅，按需開燈；一些公共區(qū)域如走道等需要某時(shí)間段固定開燈的，可以設(shè)計(jì)按時(shí)間段開關(guān)燈，按場(chǎng)景狀況開燈，保證亮度需求的同時(shí)嚴(yán)格控制開關(guān)燈的數(shù)量來達(dá)到節(jié)能；而在泛光照明和部分照度受外界影響明顯的區(qū)域，可以加入自動(dòng)調(diào)光技術(shù)，在保證亮度的情況下全自動(dòng)調(diào)光，降低燈具能耗；還可以結(jié)合一些控光設(shè)備如百葉窗之類，充分利用室外自然光補(bǔ)充室內(nèi)亮度，配合自動(dòng)調(diào)光控制達(dá)到減少燈源耗能的目的。

2）空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)是建筑的另一個(gè)耗能超級(jí)大戶。目前，在大型建筑中一般多采用分層和分區(qū)的全空氣集中式空調(diào)系統(tǒng)。一個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)主要由末端空氣處理設(shè)備如新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、變風(fēng)量控制（VAV）以及冷熱源系統(tǒng)組成。當(dāng)前流行的新風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，一般在室外焓值小于室內(nèi)焓值（制熱方式）、室外焓值高于室內(nèi)焓值（制冷方式）時(shí)，根據(jù) CO2濃度值控制風(fēng)閥，其他情況下完全依靠室外和室內(nèi)的焓值差來控制風(fēng)閥，采用夜間掃風(fēng)，間歇性控制策略等。這種設(shè)計(jì)充分考慮了建筑物所處的外部環(huán)境氣候因素以及內(nèi)部實(shí)際用風(fēng)量，是目前最有效的節(jié)能手段。這樣可以在保證環(huán)境舒適度的情況下，縮不必要的空調(diào)啟停時(shí)間，達(dá)到變風(fēng)量控制（VAV）是一種新型的空調(diào)方式，它被證明與傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)相比可節(jié)能 40% 左右。變風(fēng)量控制的基本思路是，動(dòng)態(tài)控制，按需提供風(fēng)量，目前有變靜壓控制、總風(fēng)量控制、定靜壓控制三種。

3）樓宇自控系統(tǒng)IP化

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)未來發(fā)展的另一個(gè)重點(diǎn)是BA系統(tǒng)的IP化。一直以來，以太網(wǎng)都是信息網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)，BA系統(tǒng)采用以太網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)從管理層到控制層的“一網(wǎng)到底”，使 BA 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到

實(shí)質(zhì)性的簡(jiǎn)化，也能解決目前 BA 系統(tǒng)中控制網(wǎng)絡(luò)多種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)并存、彼此兼容性差的問題。使用透明以太網(wǎng)，可使 BA 系統(tǒng)非常方便地以有線或無(wú)線方式介入 Internet。雖然Lonworks網(wǎng)、MS/TP 總線等控制網(wǎng)絡(luò)也能實(shí)現(xiàn)與 Internet互聯(lián)，但必須經(jīng)過第三方網(wǎng)關(guān)或中間部件才能實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程也復(fù)雜得多。未來 BA 系統(tǒng)可采用基于 Web 的 BS 架構(gòu)，通過 Internet 對(duì)分布在現(xiàn)場(chǎng)的 I/O 進(jìn)行訪問，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的檢測(cè)和控制。參考當(dāng)下新興的智能家居市場(chǎng)發(fā)展方向，未來的 BA 系統(tǒng)也必將是可以通過移動(dòng)智能設(shè)備來監(jiān)控的新型樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，可以說誰(shuí)最先擁有完善的 BA 系統(tǒng) IP 化技術(shù)，解決使用 Internet 網(wǎng)絡(luò)所存在的安全、可靠及實(shí)時(shí)性問題，誰(shuí)就能在未來的樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)中占導(dǎo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來，智能樓宇已經(jīng)從寫字樓發(fā)展到了智能社區(qū)，隨著中國(guó)智能樓宇市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局的打開，跨行業(yè)的合作更加廣泛，一批批新技術(shù)新產(chǎn)品進(jìn)入建筑智能化領(lǐng)域，無(wú)線技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)產(chǎn)品被廣泛采用，使智能建筑的實(shí)用價(jià)值得到了廣泛提升，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)也將朝著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、集成化、生態(tài)化方向發(fā)展。

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