試析樓宇自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成與應(yīng)用

龐礴

摘 ?要：隨著樓宇自動化控制系統(tǒng)的推廣和普及，可以智能控制建筑空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和電梯控制系統(tǒng)，提升建筑使用和管理的效率，提高建筑使用者的舒適感。本文以南寧市某大廈為案例，深入分析樓宇自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成與應(yīng)用，闡明自動化控制系統(tǒng)在樓宇建筑中的運行方式以及給建筑帶來的具體改變，希望通過本文的研究，可以為相關(guān)人員提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：樓宇;智能建筑;自動化控制系統(tǒng)

前 ?言

在上個世紀 90年代開始，智能化技術(shù)開始廣泛的研究和展開，在生活領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越多。隨著智能技術(shù)以及信息技術(shù)在建筑領(lǐng)域當中的廣泛應(yīng)用，智能建筑系統(tǒng)隨之產(chǎn)生。而樓宇自控系統(tǒng)，具備對自身系統(tǒng)設(shè)備檢查和控制的監(jiān)控作用，在建筑工程中應(yīng)用也更受歡迎。

1 智能化建筑系統(tǒng)

1.1 智能建筑系統(tǒng)的概述

智能化建筑系統(tǒng)，是在技術(shù)發(fā)展的背景下形成的，在建筑技術(shù)、信息技術(shù)以及智能控制技術(shù)的發(fā)展和在建筑系統(tǒng)當中的應(yīng)用，使建筑物的功能更加全面，也更具有現(xiàn)代化，方便了人們的生活，也加強了建筑系統(tǒng)內(nèi)部的管理。傳統(tǒng)的智能建筑更多的應(yīng)用技術(shù)和設(shè)備為主，而目前的智能建筑系統(tǒng)更多的將各技術(shù)和設(shè)備系統(tǒng)化，更有效的發(fā)揮智能作用。

1.2 智能建筑系統(tǒng)的組成

1.2.1 樓宇自動化系統(tǒng)

樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑系統(tǒng)的重要組成部分，通過樓宇自動化系統(tǒng)的使用，可以對建筑物內(nèi)的機電設(shè)備進行有效的監(jiān)控。樓宇自控系統(tǒng)能夠?qū)ㄖ飪?nèi)的排風(fēng)系統(tǒng)、變電站以及電壓器、空調(diào)系統(tǒng)進行有效的管理，從而達到控制建筑物內(nèi)環(huán)境的目的[1]。

1.2.2 安防自動化系統(tǒng)

建筑物安防自動化系統(tǒng)，起到對建筑的安全問題防范工作。由門禁管理系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、防盜巡視系統(tǒng)等組成。為了保證建筑物內(nèi)居民的安全，安防自動化系統(tǒng)一般都是一天 24小時連續(xù)工作，并且反應(yīng)非常迅速。

1.2.3 信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是建筑物中信息技術(shù)應(yīng)用的體現(xiàn)，它是由計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)共同組成。通過該系統(tǒng)的有效應(yīng)用提升了建筑系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)資源共享功能。根據(jù)系統(tǒng)使用者的不同，將建筑物內(nèi)的信息網(wǎng)給系統(tǒng)分為供物業(yè)公司使用的內(nèi)部業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，以及供建筑內(nèi)商戶使用的外部處理系統(tǒng)。

1.2.4 建筑集成管理系統(tǒng)

建筑集成管理系統(tǒng)應(yīng)用了先進的集成技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過這一系統(tǒng)的應(yīng)用將建筑內(nèi)的其他系統(tǒng)有效的連接，實現(xiàn)了建筑系統(tǒng)的整體化， BMS 管理系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了建筑功能的優(yōu)化和升級。

2 樓宇自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成

得益于快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)與日益先進的計算機系統(tǒng)，樓宇自動化系統(tǒng)能夠收集樓宇內(nèi)的數(shù)據(jù)并進行處理，再根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)進行決策，進而實現(xiàn)樓宇內(nèi)各種設(shè)備的自動化控制。通過處理由傳感器收集而來的數(shù)據(jù)，樓宇自動化系統(tǒng)能夠控制樓宇內(nèi)的各種設(shè)備，使它們能夠安全運行，并且互相協(xié)調(diào)進行高效的工作。與此同時，樓宇自動化系統(tǒng)還會記錄各種設(shè)備的運行情況，分析它們是否出現(xiàn)問題，并在第一時間向有關(guān)工作人員進行匯報，對問題設(shè)備進行排查，防范事故發(fā)生[2]。

作為一個能夠執(zhí)行精細化工作的系統(tǒng)，樓宇自動化系統(tǒng)的組成十分復(fù)雜，而且還有諸多的子系統(tǒng)來控制樓宇內(nèi)部的不同設(shè)備。這些子系統(tǒng)包括：

（1）空調(diào)系統(tǒng)。作為通過調(diào)節(jié)樓宇內(nèi)部溫度來提高環(huán)境舒適度的設(shè)備，中央空調(diào)無疑是現(xiàn)代樓宇中十分重要的設(shè)備。再樓宇自動化系統(tǒng)中控制中央空調(diào)的子系統(tǒng)的任務(wù)就是使樓宇內(nèi)溫度與濕度處于一個令人舒適的狀態(tài)。該子系統(tǒng)控制空調(diào)的具體流程如下：首先通過傳感器感應(yīng)溫度以及濕度，并將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過對實際溫度與濕度和良好環(huán)境下的溫度與濕度比較，發(fā)出指令，調(diào)節(jié)中央空調(diào)，進而創(chuàng)造一個令人舒適的環(huán)境以供樓宇內(nèi)的人員生活和工作。另外，控制中央空調(diào)的子系統(tǒng)還能調(diào)節(jié)空調(diào)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速等，以此保證能夠保持樓宇內(nèi)環(huán)境的舒適。

（2）消防系統(tǒng)。作為樓宇安全保障之一的消防系統(tǒng)，其地位再樓宇自動化系統(tǒng)中不可謂不重要。消防系統(tǒng)連接著消防檢測系統(tǒng)以及消防設(shè)備，在日常工作中消防系統(tǒng)時刻保持運行狀態(tài)，防范隨時可能發(fā)生的火災(zāi)。而當消防檢測系統(tǒng)檢測到火災(zāi)的時候，消防系統(tǒng)便會調(diào)動火災(zāi)發(fā)生區(qū)域周邊的消防設(shè)施進行滅火，并協(xié)調(diào)其他子系統(tǒng)進行應(yīng)急處理，保障人員以及財物安全，將災(zāi)害帶來的損失降至最低。

（3）變配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過監(jiān)督和管理宇內(nèi)部各處的電力供應(yīng)與使用情況來保障樓宇內(nèi)各處的正常供電。除此之外，變配電系統(tǒng)還會測定樓宇內(nèi)電路回路的電壓、電流和功率因數(shù)等電力運行關(guān)鍵參數(shù)，并以這些參數(shù)作為基準來調(diào)節(jié)樓宇內(nèi)電力的變配電。與此同時，樓宇自動化系統(tǒng)還會通過傳感器來獲取變壓器與電纜等設(shè)備運行時的溫度等數(shù)據(jù)，經(jīng)過對照之后再判斷是否需要對配電系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。由于變配電系統(tǒng)再工作的時候產(chǎn)生的變化是瞬態(tài)的，所以在監(jiān)控變配電系統(tǒng)工作情況的時候需要進行大量的數(shù)據(jù)采集以及分析工作，進而把握關(guān)于配電設(shè)備運行狀況的信息，防范可能會發(fā)生的故障并做出相應(yīng)處理。由于樓宇自動化系統(tǒng)具有自動化控制的功能，當樓宇發(fā)生斷電時，樓宇自動化系統(tǒng)能夠通過變配電子系統(tǒng)來遠程操控配電開關(guān)，并自動進行順序控制，或者自動將樓宇內(nèi)部的應(yīng)急發(fā)電設(shè)備啟動來為樓宇內(nèi)部的各種設(shè)備進行緊急供電，保障樓宇內(nèi)人員的生命和財產(chǎn)的安全。此外，通過變配電系統(tǒng)，樓宇自動化系統(tǒng)還能掌握各用戶的具體用電情況，當用電高峰期來臨時，一旦所需電量超過電路能夠承擔(dān)的負載，樓宇自動化系統(tǒng)便會切斷樓內(nèi)的非主要回路，防范隨時可能發(fā)生的故障和事故，保證樓宇內(nèi)的用電安全。

（4）給排水系統(tǒng)。樓宇自動化系統(tǒng)中的給排水控制子系統(tǒng)能夠監(jiān)控和管理樓宇的給水泵、排水泵和污水泵等設(shè)備，保證樓宇內(nèi)水箱的水位保持在安全的閥值，確保樓內(nèi)用戶的用水情況。樓宇自動化系統(tǒng)還能通過對樓內(nèi)用水情況進行監(jiān)控，進而讓給排水子系統(tǒng)對建筑的給水壓力進行調(diào)節(jié)，盡量滿足所有用戶的用水需求。

（5）照明系統(tǒng)。樓宇自動化系統(tǒng)能夠智能化對樓內(nèi)照明進行管理，通過減少不必要的光照來減少樓宇電力的消耗。作為第二大耗能的部分，樓宇內(nèi)的日常照明所消耗的電力僅次于中央空調(diào)。而樓宇自動化系統(tǒng)能夠智能操控樓宇內(nèi)各處的燈光照明，減少了不必要的電力消耗，減輕了變配電系統(tǒng)的負擔(dān)。樓宇自動化系統(tǒng)對樓宇內(nèi)照明的管理時以分組控制的形式來完成的，當某一區(qū)域沒有人的時候?qū)h程關(guān)閉該區(qū)域的照明設(shè)備以減少不必要的電力消耗，而對電路符合較大的區(qū)域則會進行節(jié)能管控，減少電力消耗。

（6）電梯控制系統(tǒng)。樓宇自動化系統(tǒng)與電梯控制系統(tǒng)是直接相連的，因此在正常運行中電梯的各項參數(shù)都能夠?qū)崟r被樓宇自動化系統(tǒng)獲取，進而掌握電梯的運行狀況，可見電梯的自動化控制是樓宇自動化系統(tǒng)中的重點。當發(fā)生事故的時候，樓宇自動化系統(tǒng)能夠遠程操控電梯，將其鎖死或者監(jiān)控，減少突發(fā)事故帶來的人員傷亡和經(jīng)濟損失。

3 樓宇自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

樓宇自控系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑物當中使用非常廣泛的智能系統(tǒng)，本文以南寧市某大廈為例，對樓宇系統(tǒng)的應(yīng)用做了具體的分析和總結(jié)。該大廈采用美國的樓宇自控系統(tǒng)，樓宇自控系統(tǒng)設(shè)備主要包括現(xiàn)場控制器 DDC、操作子站、傳感器、監(jiān)測裝置等[3]。該樓宇控制系統(tǒng)采用分散式三級控制方式，在樓宇系統(tǒng)部分功能出現(xiàn)故障的情況下也不影響其他功能的具體使用，以下是對該自控系統(tǒng)的具體運用：

3.1 操作子站

本建筑的操作子站，設(shè)置在大廈的監(jiān)控中心，操作子站有 BAS 計算機系統(tǒng)以及打印機組成。并且系統(tǒng)內(nèi)使用現(xiàn)代新型的圖形監(jiān)控軟件。樓宇自控系統(tǒng)建設(shè)中，使用通訊線將操作子站與 DDC 現(xiàn)場控制器互相連接，這樣可以加強操作子站與控制器和系統(tǒng)設(shè)備的相互聯(lián)系。操作子站利用圖形監(jiān)控軟件的監(jiān)控功能，對建筑物內(nèi)樓宇系統(tǒng)設(shè)備的運行情況進行管控，收集設(shè)備運行過程當中的數(shù)據(jù)。并可以通過該軟件對設(shè)備運行發(fā)出操作命令。利用操作子站對各系統(tǒng)和設(shè)備進行具體的管理。

3.2 網(wǎng)絡(luò)控制器

在樓宇自控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)控制器是非常重要的組成部分，對系統(tǒng)運行起到了關(guān)鍵的作用。建筑系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)控制器之間的相互連接，加強了大廈內(nèi)樓宇自控系統(tǒng)的整體功能，并且網(wǎng)絡(luò)控制器也具有一定的儲存信息的功能，自控系統(tǒng)內(nèi)部的整體信息都存放在網(wǎng)絡(luò)控制器當中，方便控制器對系統(tǒng)各設(shè)備發(fā)出指令，如機電設(shè)備的時間系統(tǒng)。

3.3 現(xiàn)場控制器

現(xiàn)場控制器是樓宇自控系統(tǒng)的第三級別設(shè)備?，F(xiàn)場控制器具有獨立的監(jiān)控和管理功能。其組成部分包括系統(tǒng)控制電源（24V）、CPU 處理裝置以及儲存裝置以及通訊線。現(xiàn)場控制器的使用是通過傳感器和檢測器來實現(xiàn)的，現(xiàn)場控制器在工作中要對傳感器和檢測器發(fā)出的信號進行處理，經(jīng)過現(xiàn)場控制器的信息儲存裝置，并由儲存裝置中的數(shù)據(jù)與設(shè)備數(shù)據(jù)進行對比，通過對比自動分析設(shè)備運行的狀態(tài)。從而對設(shè)備運行進行有效的監(jiān)控，保證設(shè)備運行穩(wěn)定。

本建筑工程的樓宇自控系統(tǒng)中總機應(yīng)用的現(xiàn)場控制器達到了 15臺，其中 XL100型號共有 12臺，其余均使用 XL500型號?？刂破鬏斎攵丝诳傆?24個，輸出端口則為 12個。該建筑內(nèi)所有現(xiàn)場控制器共同發(fā)出指令，則最多可發(fā)出 12條。通過現(xiàn)場控制器的應(yīng)用對建筑內(nèi)的照明系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)進行了有效的監(jiān)控和管理。

3.4 傳感器以及檢測器

傳感器和檢測器也是建筑樓宇自控系統(tǒng)中重要的工作環(huán)節(jié)，傳感器安置在整個建筑的各個機電設(shè)備與系統(tǒng)中，是與機電設(shè)備最近的監(jiān)控系統(tǒng)，也是機電設(shè)備運行狀態(tài)的主要反映源[4]?，F(xiàn)場控制器的工作主要是通過傳感器發(fā)回的數(shù)據(jù)來進行操作處理的。傳感器和檢測器的應(yīng)用，是實現(xiàn)監(jiān)控功能的關(guān)鍵，可以將它比喻成“監(jiān)控系統(tǒng)當中的攝像頭”，而傳感器也可以分為溫度傳感器、壓力傳感器等。

結(jié) ?語

綜上所述，樓宇自動化控制系統(tǒng)是現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，將其應(yīng)用到建筑中，有利于建筑物內(nèi)各系統(tǒng)的運行和有效連接，也能夠極大的改善對建筑物內(nèi)設(shè)備的維修和控制工作，對現(xiàn)代建筑領(lǐng)域來說非常重要。

參考文獻

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