1、,楼宇自动化,杭州电子科技大学 王瑞荣 第二实验楼南楼522室 Email: ,第一讲 概论,智能建筑的定义 智能建筑的发展 智能建筑的构成 楼宇自动化系统的设计 智能建筑的技术基础 开放的智能建筑系统 智能建筑的发展前景,1.1 智能建筑的定义,智能大厦 ,即Intelligent Buildings。美国计算机与信息科学专家麦里森教授在智能社区发展趋势一文中所下的定义:智能大厦,其内拥有居住、教育、医疗、娱乐等一切设施;大厦拥有内部电信系统,为大厦居住人员提供广泛的计算机和电信服务;大厦还拥有供暖、通风、照明、保安消防、电梯控制和进入大厦的监控等子系统,从而为大厦内的居住人员建立一个更加富
2、有创造性、更高的效率和更为安全舒适的环境。,我国对智能建筑的定义,2000年10月 智能建筑设计标准GB/T50314-2000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,管理以及它们之间优化组合,向人们提供一个高效,舒适,便利,安全的建筑环境。,不同国家和地区对智能楼宇的定义,美国智能建筑学会定义为:智能建筑是对建筑物的结构、系统、服务和管理这四个基本要素进行最优化组合,为用户提供一个高效率并具有经济效益的环境。 日本智能建筑研究会认为,智能建筑应提供包括商业支持功能、通信支持功能等在内的高度通信服务,并能通过高度自动化的大楼管理体系保证舒适的环境和安
3、全,以提高工作效率。,欧洲智能建筑集团认为,智能建筑是使其用户发挥最高效率,同时又以最低的保养成本、最有效地管理本身资源的建筑,能够提供一个反应快、效率高和有支持力的环境以使用户达到其业务目标。,不同国家和地区对智能楼宇的定义,新加坡政府的公共事业部门,在其“智能大厦手册”内规定,智能建筑必须具备两个条件:一是具有先进的自动化控制系统,能对大厦内的温度、湿度、灯光等进行自动调节,并具有保安、消防功能,为用户提供舒适、安全的环境。二是具有良好的通信网络设施,以保证数据在大厦内或与外界流通。,不同国家和地区对智能楼宇的定义,结构 系统 服务 管理,智能建筑的四个基本要素,智能建筑的基本功能,经过优
4、秀的结构、系统、服务和管理等设计,最终提供一个高效、经济的环境; 为管理者提供管理代价最小、管理效果最为显著的现代化管理方式; 为业主、管理者和住户提供一个投资合理、优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。,1.2 智能建筑的发展,1984年1月 美国康涅狄格(CONNETICUT)州哈德福特市(HARTFORD)建成了世界上第一座智能大厦City Place Building(都市办公大楼)1985年8月 日本东京青山大厦1985年 我国第一幢智能大厦北京发展大厦1986年 我国“七五”计划初期立项将“智能化办公楼可行 性研究”列入国家重点科技攻关项目1990年 我国的智能建筑行业开始发展和
5、兴起,1.3 智能建筑的构成,主控中心(SIC) 建筑设备自动化系统(BAS) 通信自动化系统(CAS) 办公自动化系统(OAS) 综合布线系统(PDS)即“3A”系统,主控中心,主控中心SIC (System Integrated Center)主控中心是以计算机为主体的智能大厦的最高层控制中心,通过综合布线系统将各子系统连为一体,对整个大厦实施统一管理和监控,同时为各子系统之间建立起一个标准的信息交换平台。,建筑设备自动化系统,建筑设备自动化系统BAS (Building Automation System) 利用现代电力电子技术、最新的传感技术、自动控制技术、计算机组态、网络集成、信息交
6、换技术等,对建筑内的环境及设备运转状况进行监控和管理,从而使建筑达到安全、舒适、高效、便利和灵活的目标,具体由照明控制、空调控制、门禁、给排水控制、冷热源控制、电力控制、消防、保安、电梯管理、车库管理等若干部分构成。,建筑设备自动化系统的组成,楼宇机电设备监控系统 火灾自动报警系统 安全防范系统 物业管理与服务系统,机电设备监控,楼宇机电设备监控涉及的对象: 空调系统:温度、湿度控制,冷热源机组、空调机组、新风机组监视与控制; 给水排水系统:水箱水位监视、水泵控制、节水控制; 供配电系统:变配电,自备发电设备; 照明与动力系统:昼光利用照明,功率因数改善; 电梯管理系统。,火灾自动报警与联动系
7、统,火灾自动报警及消防联动系统火灾自动检测、自动报警、自动消防系统,火灾自动定位、自动通风、自动排烟。 紧急广播与紧急电话系统火灾告警,消防电话系统。,安全防范系统,入侵报警系统 电视监控系统 出入口控制系统(门禁系统) 巡更系统 停车场管理系统,物业管理服务系统,交通运输设备(电梯、停车场)运行报表统计与分析、设备维护管理,通信自动化系统,通信自动化系统CAS (Communication Automation System)利用具有高度数字化能力的综合业务数字网,具体负责建立大厦内外各种图像、文字、语音及数据的信息交换和传输关系。主要包括:卫星通信、无线寻呼、会议电视、可视图文、传真、电话
8、、有线电视、数据通信等若干部分。,办公自动化系统,办公自动化系统OAS (Office Automation System)由计算机技术、通信技术、系统科学等高新技术所支撑的辅助办公的自动化手段,其主要包括:电子信箱、视听、电子显示屏、物业管理、文字处理、共用信息库、日常事务管理等若干部分。主要完成各类电子数据处理,对各类信息实施有效管理和辅助决策者做出正确迅速的决定之功能。,两类办公自动化系统,基于文字和数据的办公自动化系统由文字处理机、高档微机和办公室网络工作站组成,有办公自动化软件。 基于声、像的办公自动化系统由多媒体网络、网络服务器、能处理语音图像的终端设备组成,如电视电话会议系统等。
9、,综合布线系统,综合布线系统PDS (Premises Distribution System)是智能建筑所有信息的传输系统,利用双绞线或光缆来完成各类信息的传输,有别于传统的楼宇信息传输系统,它采用模块化设计,统一标准实施,以满足智能化建筑高效、可靠、灵活性等要求,一般包括建筑群子系统、设备间子系统、垂直子系统、水平子系统、管理子系统、工作区子系统等六部分。,智能楼宇布线系统是以楼宇环境控制及管理为主,它包括数据处理系统、数据通信系统、语音通信系统、图像传输系统和楼宇自动化系统。智能楼宇布线系统可以传送供热、通风、空调等的控制信号,也可以传输保安系统、消防系统、照明系统、时钟系统、传呼系统等
10、的传感器信号和控制信号,完成楼宇内的各种协调、控制和管理。,综合布线系统,目前,有些单位、部门为了宣传和突出某些功能,提出消防自动化系统(FASFire Automation System)和保安自动化系统(SASSecurity Automation System),形成“5A”系统。后来又提出信息管理自动化系统(MASManagement Automation System),出现了“6A”智能建筑。但按国际惯例,FAS和SAS均置于BAS中,而MAS也属于CAS的子系统,因此,根据国家标准,一般认为智能建筑由SIC、PDS和“3A”系统五部分组成。,1.4 楼宇自动化系统的设计,设计依据
11、国家标准智能建筑设计标准GB/T503142000 两点考虑因素: 采用集散型控制系统(DCS) 采用局域网技术,三种楼宇自动化系统,单机自动化配备自动检测、调节的单个设备,实现分散设备的优化控制和管理。 分系统自动化设备按功能划分成子系统,各子系统分别实现自动监控。 综合自动化各子系统组合为一个整体,实现全局的优化控制和管理。,1.5 智能建筑的技术基础,智能建筑是建立在建筑科学、行为科学、信息科学、环境科学、美学、社会工程学和系统工程学等多种学科相互渗透的基础上。“A+4C”是智能建筑的技术基础。“A”即现代建筑技术(Architecture)。下面分别介绍“4C”的含义。,(1) 现代计
12、算机技术(Computer),其核心是并行的分布式计算机网络技术。并行使得同时处理多种数据成为可能;通过分布式操作系统,可以使不同系统分别处理不同事件,实现任务和负载的分担,有助于多机合作重构,减少冗余和提高容错能力,用较低的成本实现更高性能、更高可靠性的系统;网络把整个系统连成一个有机的整体,实现信息、资源的共享。,(2) 现代控制技术(Control),主要指集散型的监控系统(DCSDistribution Control System)。硬件采用标准化、模块化、系列化的设计;软件采用具有实时多任务、多用户分布式操作系统(可能是嵌入式);系统具有配置灵活、通用性强、控制功能完善、数据处理方
13、便、显示操作集中、人机界面友好、安装调试方便、维护简单、实时性强、可靠性高等特点。,(3) 现代通信技术(Communication),通过无线、有线通信技术,实现数据、语音、视频的快速传递。 (4) 现代图像显示技术(CRT),能在计算机上快速实现开关量、模拟量的形象化显示,通过CRT图像化显示实时参数,实现临场感很强的实时控制。,1.6 开放的智能建筑系统,楼宇自控系统的发展趋势是互操作集成,即组成不同建筑物系统的设备的集成网络实现互操作。,开放的系统(计算机系统的演化),开放的系统(控制系统的演化),先前的楼宇自动化的特点,结果:BAS 系统不能一起工作,并且彼此被独立安装和实现功能。,
14、互操作集成的楼宇自控系统,组成建筑物不同系统的设备的集成网络实现互操作。 LightingSecurityHVACFire AlarmCCTVetc,互操作集成的楼宇自控系统,单一网络管理架构管理所有子系统 统一的布线系统 分布智能化 BACnet LonWorks,互操作集成的楼宇自控系统的技术基础,什么是开放、智能的建筑系统?,前端和系统集成? 通讯协议? 不同建筑系统设备的集成:Lighting SecurityHVACFire AlarmCCTV.?,智能化的建筑,一个建筑系统能给业主,实施管理者和住户提供监控、灵活、舒适、面向最终用户的服务。 基于标准 互操作性 可获得多种选择 面向
15、未来 低成本 这就是开放系统(Open Systems)。,开放系统,开放系统采用多个销售商的产品和系统建成,最终能提供更大的灵活性,更方便地管理,更高规模程度的规模可变性和更低的工作周期成本。,开放系统的价值,开放系统应该提供 多提供(供货)商选择 增加建筑物业主和住户的满意程度 增加商业机会 新的服务和应用机会 增加利润,楼宇自动化使用的技术,楼宇自动化的传统网络,楼宇自动化的开放网络,最终用户的需要 融合技术(IT,网络技术等) 市场现状与前景,今天和未来的智能建筑将发生什么?,1.7 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
16、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。,智能建筑的发展将追求以下目标:(1) 提供安全、舒适、快捷、高效的优质服务和良好的工作、生活环境。(2) 建立技术先进、管理科学和综合集成的高度智能化管理体制。 (3) 节省能源消耗,减少资源浪费,降低日常运行成本。,在国际上,智能建筑已经从单一地建造发展到成群的规划和设计,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。,本课程讲述的内容,计算机网络 控制网络 设备监控系统 安全防范系统 火灾自动报警系统 通信网络 综合布线系统 Lonworks网络集成 EIP实验箱,教材 王娜等,智能建筑概论。人民交通出版社,2004年。参考书 曲丽萍等,楼宇自动化系统。中国电力出版社,2004年。 王再英等,楼宇自动化系统原理与应用。电子工业出版社,2005年。,