智能樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

祝錚

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能建筑也在不斷地發(fā)展，智能建筑通常由五個(gè)系統(tǒng)組成，其中樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)則是智能建筑設(shè)計(jì)的核心和重點(diǎn)。該文主要就智能樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用作了相關(guān)的研究，以供大家交流探討。

關(guān)鍵詞：智能建筑；自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）04-0231-02

如今，建筑智能化系統(tǒng)在建筑中的重要程度日益明顯。而其中的樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)由于其節(jié)能高效、安全可靠，方便快捷，得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為了十分重要的一個(gè)系統(tǒng)，促進(jìn)了智能建筑的進(jìn)一步發(fā)展。

1 樓宇自動(dòng)化概述

樓宇自控系統(tǒng)，也被稱為建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)建筑內(nèi)的環(huán)境、安全設(shè)備、能源使用情況、交通的監(jiān)測(cè)與控制，給人們提供了一個(gè)舒適方便的空間，達(dá)到了安全、節(jié)能的目的。

樓宇自動(dòng)化功能：1）自動(dòng)監(jiān)視并控制各種機(jī)電設(shè)備的起、停，顯示或打印當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。2）自動(dòng)檢測(cè)、顯示、打印各種機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及其變化趨勢(shì)或歷史數(shù)據(jù)。3）根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)各種設(shè)備，使之始終運(yùn)行于最佳狀態(tài)。4）對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)并及時(shí)處理。5）建筑內(nèi)的機(jī)電設(shè)備可以得到統(tǒng)一的管理與控制。6）實(shí)現(xiàn)能源管理的自動(dòng)化。7）設(shè)備管理：包括設(shè)備檔案、設(shè)備運(yùn)行報(bào)表和設(shè)備維修管理等。

樓宇自動(dòng)化原理：樓控系統(tǒng)采用的是基于現(xiàn)代控制理論的集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)（distributed control systems，簡(jiǎn)稱DCS）。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備處的微型計(jì)算機(jī)控制裝置（DDC）完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制任務(wù)，克服了計(jì)算機(jī)集中控制帶來(lái)的危險(xiǎn)性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計(jì)算機(jī)具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強(qiáng)的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報(bào)警、打印與優(yōu)化控制等任務(wù)，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機(jī)聯(lián)系困難、無(wú)法統(tǒng)一管理的缺點(diǎn)，保證設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

2 樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要意義

2.1 建筑的節(jié)能效率得到了不斷的提高

建筑內(nèi)的設(shè)備可以通過(guò)樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控，電力系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)都可以得到協(xié)調(diào)的配置與使用，各種設(shè)備的用電負(fù)荷得到了有效的分配與優(yōu)化，電能得到了進(jìn)一步的節(jié)約，減少了沒(méi)有必要的浪費(fèi)情況的出現(xiàn)。

如今，樓宇自控系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的使用，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，擁有自動(dòng)控制系統(tǒng)的建筑一般可以節(jié)約將近五分之一的電能，通常情況下，一般的建筑，如果只通過(guò)簡(jiǎn)單的人力是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。

2.2 建筑設(shè)備的使用期限得到了進(jìn)一步的提升

由于建筑內(nèi)裝有自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以對(duì)建筑內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行不間斷的監(jiān)控和記錄，設(shè)備的工作狀態(tài)得到了有效的控制，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，并進(jìn)行相關(guān)的記錄，使得設(shè)備的管理更加科學(xué)規(guī)范，設(shè)備的使用期限得到了提升，建筑的運(yùn)營(yíng)成本得到了進(jìn)一步的降低。

2.3 合理控制了人力成本

在普通的建筑中，由于未設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，所以往往要非常多的人員對(duì)各種型號(hào)的設(shè)備進(jìn)行日常的控制。樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)則是一種智能的控制系統(tǒng)，基本不需要人員進(jìn)行維護(hù)和管理，所以，節(jié)省了很多的人力成本，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)節(jié)省了將近60%的運(yùn)行維護(hù)人員。

2.4建筑的安全管理水準(zhǔn)得到了進(jìn)一步的提升

通過(guò)對(duì)停車(chē)管理，安全監(jiān)控管理的有效統(tǒng)籌，同時(shí)與消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，使得各個(gè)系統(tǒng)的管理更加協(xié)調(diào)統(tǒng)一，建筑的安全得到了有效的保證，樓宇的管理水準(zhǔn)得到了不斷的提升。

3 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

這個(gè)系統(tǒng)主要控制電力、空調(diào)和冷熱源、照明、消防報(bào)警控制、給排水、環(huán)境監(jiān)控、能源管理以及停車(chē)場(chǎng)及其周邊的防護(hù)等內(nèi)容，系統(tǒng)的功能就是要通過(guò)對(duì)外界環(huán)境變化、負(fù)載變化等情況的觀察監(jiān)控，自動(dòng)調(diào)節(jié)各設(shè)備的運(yùn)行，使其處于最佳狀態(tài)；對(duì)火災(zāi)和停電等意外情況自動(dòng)處理監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)電力、供水、供熱等能源的自動(dòng)調(diào)節(jié)、管理和使用。在建筑智能化的體系下，樓宇自動(dòng)化含義是建筑物的管理和控制即BMC系統(tǒng)，根據(jù)其含義，BA應(yīng)至少設(shè)計(jì)有三個(gè)子系統(tǒng)：

1）環(huán)境能源管理

在這個(gè)系統(tǒng)中，又要細(xì)分為幾個(gè)子系統(tǒng)：①電力照明：負(fù)責(zé)控制電力的需求，控制變壓器的天數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的符合，負(fù)責(zé)停電復(fù)電管理，負(fù)責(zé)晝光照明以及點(diǎn)滅調(diào)光等控制。②空調(diào)衛(wèi)生：負(fù)責(zé)對(duì)新風(fēng)取入和供冷的控制，負(fù)責(zé)控制冷熱源的機(jī)器數(shù)、二氧化碳的濃度，負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)冷熱符合，負(fù)責(zé)各項(xiàng)熱控制如隔熱蓄熱，保證最優(yōu)控制預(yù)冷預(yù)熱，負(fù)責(zé)太陽(yáng)能的集熱控制以及對(duì)蓄熱槽、給排水的控制，還要控制節(jié)水管理。③運(yùn)輸：負(fù)責(zé)對(duì)電梯群及自動(dòng)扶梯的管理、負(fù)責(zé)自動(dòng)停車(chē)場(chǎng)、自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)以及自動(dòng)計(jì)量器的管理。

2）物業(yè)管理

這個(gè)系統(tǒng)分為以下兩個(gè)子系統(tǒng)：①計(jì)算：負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)行能量的計(jì)算，負(fù)責(zé)對(duì)租金的管理，操作運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和分析；負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)異常和節(jié)能狀況的診斷，負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)警信息的記錄。②維護(hù)保養(yǎng)：管理機(jī)器的維護(hù)時(shí)間、負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)器劣化程度和故障的診斷，負(fù)責(zé)生成數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)管理自動(dòng)清掃機(jī)以及設(shè)備的更新計(jì)劃。

3）安保管理

該系統(tǒng)又包含以下3個(gè)子系統(tǒng)：①防災(zāi)：負(fù)責(zé)對(duì)火災(zāi)的聯(lián)動(dòng)控制，負(fù)責(zé)控制防排煙、引導(dǎo)等、消防以及停電時(shí)間的控制，負(fù)責(zé)防止漏電漏氣。②防范：對(duì)人員入退樓管理、負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離監(jiān)視，負(fù)責(zé)管理傳感器的報(bào)警情況，負(fù)責(zé)管理時(shí)間表、閉路電視以及自動(dòng)防范設(shè)備。③數(shù)據(jù)：負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的控制、負(fù)責(zé)管理IC卡、指紋、聲紋、暗號(hào)、暗證指令，負(fù)責(zé)空間傳送。

3.2 系統(tǒng)的設(shè)置和分析

1）采用的控制策略

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，其控制管理功能應(yīng)仔細(xì)規(guī)劃，使各功能分層次融合。由于智能建筑具備的各種功能非常完備，它所需要的各種設(shè)備繁多復(fù)雜，對(duì)這些設(shè)備的控制就顯得尤其重要，BAS在控制檢測(cè)上一般使用兩種方法：①集中管控：這是一個(gè)非常典型的由計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)，設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)以及報(bào)警點(diǎn)都被連接到中央控制室，計(jì)算機(jī)的CPU會(huì)負(fù)責(zé)運(yùn)算處理這些數(shù)據(jù)，得出結(jié)構(gòu)后將其返回到執(zhí)行器中。這個(gè)方式增加的系統(tǒng)的復(fù)雜性，維護(hù)起來(lái)非常困難。②集散控制系統(tǒng)：這個(gè)系統(tǒng)基于分布式控制的理論，系統(tǒng)下的通訊網(wǎng)絡(luò)為總線型結(jié)構(gòu)分級(jí)分布式。系統(tǒng)使設(shè)備分散，在運(yùn)行時(shí)由末端的控制器通過(guò)完善的一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)操作分散了的系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備。中央系統(tǒng)的主機(jī)集中管理來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的信息，回答或巡檢干預(yù)。

2）系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的集中管控和協(xié)調(diào)

智能建筑下對(duì)設(shè)備的管控特性造成建筑物內(nèi)部的子系統(tǒng)過(guò)多，而每個(gè)子系統(tǒng)都有各自的中心，因此必須都這些中心進(jìn)行管控協(xié)調(diào)，使優(yōu)化后的子系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，并且可觀測(cè)可控制。為了達(dá)到最優(yōu)優(yōu)化，保持各個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)同獨(dú)立運(yùn)行，可采取分站的形式將所有的子系統(tǒng)都?xì)w入BA系統(tǒng)中；也可以將各個(gè)中心連接到BA中心，使兩者能夠進(jìn)行信息傳遞，共同享有狀態(tài)監(jiān)控的功能，遇到異常情況時(shí)可以依照約定設(shè)置將操作權(quán)轉(zhuǎn)移。

4 樓宇自動(dòng)化應(yīng)用分析

以智能建筑內(nèi)排水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明樓宇自動(dòng)化在其中的應(yīng)用。

普通大樓中，排水系統(tǒng)都是由強(qiáng)電專業(yè)統(tǒng)一管理，在污水池中裝有探測(cè)水位情況的液位計(jì)，根據(jù)情況它會(huì)發(fā)出信號(hào)，這時(shí)相關(guān)的配電盤(pán)能汽艇污水泵以控制排水。樓宇自動(dòng)化應(yīng)用到污水監(jiān)控中之后，就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控污水泵運(yùn)行的狀態(tài)及參數(shù)，另外，監(jiān)控系統(tǒng)還可以判斷電機(jī)的短路及過(guò)載狀況，這個(gè)功能是通過(guò)檢測(cè)斷路器以及熱繼電器中的輔助觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。安置液位傳感器之后，就能通過(guò)該設(shè)備來(lái)管控排水設(shè)備的正常運(yùn)行。另外，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備發(fā)生故障，系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障部位并且向上匯報(bào)，通過(guò)對(duì)故障的分析找出其發(fā)生原因類型，控制設(shè)備自動(dòng)排除故障，恢復(fù)運(yùn)行。

排水系統(tǒng)在納入樓宇自動(dòng)化后，將具備以下的基本功能：1）控制污水泵，對(duì)其手動(dòng)自動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，收到故障信號(hào)之后及時(shí)報(bào)警。2）負(fù)責(zé)就地和遠(yuǎn)程雙控制。3）負(fù)責(zé)污水泵的啟停運(yùn)行。4）根據(jù)液位傳感器判斷水位并在水位超限時(shí)報(bào)警。5）通信功能。6）顯示監(jiān)控畫(huà)面，記錄各種狀態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)及歷史。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)科技的不斷發(fā)展與生產(chǎn)水平的提高，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛、深入，我們對(duì)于此的認(rèn)知也會(huì)越來(lái)越明確，在未來(lái)的發(fā)展道路上，科技、高端、服務(wù)的觀念會(huì)深入人心。智能建筑的普及的時(shí)代即將來(lái)臨。

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