建筑设备自动化(第一章)

建筑设备自动化第一章智能建筑概论§1.1概论§1.2建筑智能化系统的组成与结构科学技术对建筑影响的回顾外延规模扩张(摩天建筑Skyscraper)内涵品质深化(智能建筑IntelligentBuilding)原始建筑：简单材料+原始工艺古典建筑：石结构和木结构+复杂工艺现代建筑：钢铁、玻璃和混凝土+现代工艺§1.1概论1.智能建筑——20世纪末诞生于美国1）第一幢智能大约1984年在美国哈特福德（Hartford）市市政大楼（CityplaceBuilding）2）次年日本东京的一座智能大厦相继建成。3）中国智能建筑始于90年代，起步较晚，但以惊人的速度蓬勃发展。1990年北京发展大厦——我国智能建筑的锥形建筑设备自动化通信网络系统三个子系统办公自动化系统没有统一控制2.智能建筑的内涵和定义:智者见智，仁者见仁，没有统一的定义。①美国智能建筑学会结构、系统、服务和管理之间的最优化设计，投资合理的，高效、舒适、便利环境的建筑空间；②日本智能研究会具备信息通信、办公室自动化信息服务，楼宇自动化、便于进行智力活动需要的建筑物；③欧洲智能建筑集团最高效率，最低保养成本，最有效地管理其自身资源的建筑；④新加坡三个条件：1）保安、消防与环境控制的自动控制系统，调节温湿度灯光等的设备；2）通信网络设施良好；3）足够的对外通信设施与能力；⑤国内通信、办公、建筑设备自动化，系统结构、服务、管理的优化组合，高效、舒适、便利的建筑环境。主要内容：利用计算机技术、网络通信技术及自动化控制技术，经过系统综合开发，将楼宇设备自动化（BAS），通信自动化系统（CAS）、办公自动化系统（OAS）与建筑和结构有机地集成为一体，为人们提供理想的安全、舒适、节能高效的工作和生活空间。3.智能建筑的功能及特点：（一）服务功能三大功能：安全功能、舒适功能、便利高效1）安全性：火灾自动报警、自动灭火、防盗报警、保安巡更、闭路电视监控等2）舒适性：空调监控、供热监控、给排水监控、供配电监控、卫星电缆电视、背景音乐等3）便捷性：综合布线、程控交换机、办公自动化、一卡通等（二）特点：1）系统集成——将智能建筑中分离的设备、子系统、功能、信息通过计算机网络集成为一个相互关联的统一协调的系统，实现信息、资源、任务的重组和共享。2）降低人工成本通过科学化、智能化使建筑物内各类机电设备的运行管理、保养维修更趋自动化。降低机电设备维护成本、人员安排合理、操作和管理高度集中。3）安全、舒适和便捷的环境防盗(人财物安全),环境(温湿度,新风灯光等),电话电视,计算机网络等)4）节能——智能建筑的主要特点之一通过智能技术，尽可能利用自然光和自然冷（热）源来调节室内环境，以最大限度地减少能源消耗。4.智能建筑的核心技术——“3C”高新技术现代计算机技术、现代通信技术、现代控制技术1）现代计算机技术（Computr）——智能建筑的“大脑”（1）微处理器技术随着半导体集成电路制造工艺的飞速发展作为计算机“大脑”的中央处理器无论是从体积还是从功能上都有了难以置信的变化。微处理器30年的发展符合“摩尔定律”工作速度增加1倍/18月（成本降低1半/18月）（2）软件技术智能建筑中除采用微处理器为计算机硬件技术产品外，也采用了很多先进的软件技术。（3）多媒体技术基于计算机技术的综合技术，包括数字化信息处理技术、多媒体计算机系统技术、多媒体数据库技术、多媒体通信技术和多媒体人机界面技术。（4）信息安全技术密码技术反病毒技术保证计算机正常运行防火墙技术以及信息被授权合法使用。2）现代通信技术——智能建筑及信息社会的“神经系统”与计算机技术紧密结合，大大加快通信的发展速度，并使现代通信技术形成了许多分支如：卫星通信、光纤通信、数据通信、移动通信3）现代控制技术新的控制系统不断出现。如：模糊控制、自适应控制、专家控制、神经网络控制、遗传算法。5我国智能建筑设计标准(GB/T50314-2000)将建筑物或建筑群的电力、照明、空调、给排水、防火、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，构成综合系统§1.2建筑智能化系统的组成与结构1.组成IBMS：智能建筑管理系统BMS：建筑设备管理系统BAS：建筑设备自动化系统FAS：消防自动化系统SAS：安防自动化系统GCS：综合布线系统CNS：通信网络系统连接成一个完整的OAS：办公自动化系统智能化系统IBMSCNS局域网接入网电话电视SASFASBASBMS专用OAS通用OASOAS建筑智能化系统的层次结构六、IB基本构成智能建筑系统(IBS)通信网络系统(CNS)建筑设备自动化系统(BAS)办公自动化系统(OAS)有线电视及电视卫星系统有线广播及音响扩声系统会议电视系统移动通信系统程控电话系统计算机网络及接入网络系统火灾自动报警系统安全防范管理系统建筑设备监控系统空调热源监控系统空调处理机组监控系统空调新风量机组监控系统给水排水设施监控系统高配电设施监控系统照明系统监控系统电梯监控系统视频监控系统入侵报警系统停车管理系统出入口控制系统巡更系统自动、手动报警系统紧急广播系统联动控制系统空调冷源监控系统低配电设施监控系统通风机组监控系统事务办公系统管理办公系统决策办公系统服务管理系统智能卡管理系统2.综合布线系统（GCS）1）GCS——建筑物或建筑群内部之间传输网络。2）作用：使建筑物或建筑群内部的电话、电视、计算机、办公自动化设备、通信网络设备、各种测控设备以及信息家电等设备之间彼此相连，并能接入外部公共通信网络。目前国内实际工程中：（考虑技术复杂性、成本、可靠性等因素)通常使用GCS传输数据，语音信号电视信号、监控信号分别单独布线3）组成：（1）建筑群主干布线子系统多个建筑群之间的布线系统传输介质——光纤（2）建筑物主干布线子系统贯穿建筑物上下各楼层的布线系统。传输：光纤5类以上非屏蔽电缆（UTP）（3）水平布线系统以楼层配线架到各信息插座的信息插口。（4）工作区布线子系统水平布线系统的信息插座延伸到工作站终端设备处的连接线缆及适配器等器件。3.通信网络系统（CNS）1）智能建筑CNS①保证楼内的语音、数据、图像传输②与外部通信网相通③与世界各地互通信息2）组成①电话通信系统采用用户程控交换机PABX电话线路基于综合布线系统GCS作用：a.提供传统的语音通信方式b.满足用户对数据通信、计算机局域网网互互连，N-ISDN通信的要求②电缆电视系统（CATV：CableTelevision）智能建筑CATV要求:电视图像信号的双向传输③视频会议系统利用图像压缩编码和处理技术、电视技术、计算机网络通信技术、相关设备、线路实现点对点（多点间）图像、语音、数据信号实时交互式通信。④广播电视卫星系统通过架设在房顶的卫星地面站直接接收广播电视的卫星信号。作用：单向、双向传输数据、语音、图像及其他综合电信及电信业务。适用：用户分散、业务量不大的专用或公用通信网⑤同声传译系统⑥公共/应急广播系统包括：服务性广播、应急广播、音乐广播⑦计算机局域网⑧用户接入网：解决智能建筑内部与外部世界的信息沟通。4.办公自动化系统（OAS）1）发展第一代——以数据处理为中心的传统的MIS系统第二代——以工作流为中心的办公自动化系统第三代——以知识管理为核心的新一代办公自动化系统2）OAS的类型a.通用办公自动化系统建筑物的物业管理营运信息电子财务电子邮件信息发布信息检索电子会议b.专用办公自动化系统针对各个不同用户的办公业务需求而开发的，如：证券交易系统、银行业务系统、商场POS系统。3）OAS的硬件①办公设备——辅助办公人员完成办公活动的各种专用装置。可分为：输入设备、输出设备、处理设备、存储设备、复制设备、通信设备、销毁设备②网络设备网络互连设备，包括网卡、中继器、集成器（Hub）、交换机、路由器等。4）OAS的软件①系统软件——管理计算机而提供的软件主要是操作系统，如Unix,Windows等。②支撑软件——通用的用于开发办公自动化系统应用软件的工具软件。如各种数据库管理系统通用数据库应用程序开发工具压缩/解压软件浏览器软件等③应用软件根据具体用户的需求而研制的5.建筑设备自动化系统（BAS）1）建筑设备自动系统的功能①设备监控与管理对各种建筑设备实现运行状态监视、起停、运行控制，并提供设备运行管理。②节能控制对空调、供配电、照明、给排水等设备的控制，在保证舒适性的前提下，达到节能、降低运行费用的目的。2）BAS的范围及内容①电力系统安全、可靠的供电是智能建筑正常运行的先决条件。----实现全面能量管理②照明系统照明系统的能耗很大，仅次于空调系统，智能照明控制应十分重视节能。③暧通空调与冷热源系统这块耗能最大，应尽量降低能耗是BAS重点内容④给排水系统实现智能建筑给排水设备的可靠、节能进行运行具有积极意义。⑤电梯系统:实现群控,达到舒适,快速,安全,节能.3）BAS的自动监测与控制①BAS的自动测量a选择测量b扫描测量c连续测量②BAS的自动监视i)状态监视：起停状态、开关状态、切换状态ii)故障、异常监视iii)火灾监视iv)暖通、空调系统的监视③BAS的自动控制i)控制方式:开环控制——一种预定程序的控制方法，根据预确定的控制一步一步地实施控制。闭环控制负反馈控制ii)BAS的系统结构:集散控制系统：三级：现场控制级监控级管理级全分布式控制系统：采用现场总线技术6)建筑设备管理系统（BMS）BMS采用计算机及网络技术、自动控制技术、通信技术组成高度自动化的管理系统包括：建筑设备自动化系统BAS、消防自动化系统FAS、安防自动化系统SASBMS在一个统一的图形操作界面上对上述建筑设备进行全监视、控制和管理。7）智能建筑综合管理系统（IBMS）位于建筑智能化系统层次结构的最高层，是一个具有高生产力、低营运成本和高安全性的智能化的综合管理系统。总结:智能建筑是指这样一类的“绿色建筑”：（1）具有控制网络和信息网络基础设施；（2）在控制网络和信息网络集成系统的基础上，具有获取、处理、理解、再生和运用建筑内外信息的“人工智能”；（3）提供一个投资合理、高效率、舒适、温馨、便利的生活、娱乐和工作环境；（4）具有可持续发展和生态平衡的能力建筑设备自动化基础理论工程技术特有理论计算机自动控制计算机网络建筑设备自控网络通信标准系统集成智能建筑智能小区计算机自控系统组成原理建筑设备测控传感器(系统输入)建筑设备控制执行器(系统输出)建筑设备常用控制规律和算法计算机网络基本概念网络综合布线BACnet,LonWorks,EIB等基础建筑设备自控网络基本概念和特点系统集成基本概念和功能系统集成理论与主流技术以HVAC系统、给排水系统、供配电系统的控制系统和火灾报警系统等为主要内容以安防系统、一卡通系统和停车场监控系统等为主要内容运行和维护物业管理基本概念建筑设备自动化的理论体系