《建筑智能化技术》课件

第1章概述第1章概述1.1智能建筑的发展历史1.2智能建筑的概念1.3智能建筑的组成1.4智能建筑与传统建筑的区别1.5智能建筑的技术基础1.6智能建筑的发展前景返回第1章概述1.1智能建筑的发展历史智能建筑(IB—IntelligentBuilding)一般以美国于1984年1月在康涅狄格州哈特福德市(Hartford)建设的都市大厦(CityPalaceBuilding)为标志。这一诞生仅20年的新生事物，以其高效、安全、舒适和便利等优点，势不可挡地迅速成为现代高层建筑的主流，这一智能建筑也被誉为世纪性建筑。第1章概述智能建筑(以下简称IB)产业是综合性科技产业，涉及建筑、电力、电子、仪表、钢铁、机械、计算机、通信和环境等多种行业。随着信息化和新材料技术的发展，智能建筑也将成为21世纪世界建筑发展的主流。可以说，智能建筑的水平是一个国家综合国力和科技水平的具体体现。我国IB总数已达上千幢，其发展速度已名列世界前茅，如北京的京广中心、中华大厦，上海的金茂大厦、中远两湾小区等。在运用世界智能建筑主流技术方面或者说引导世界智能建筑主流技术方面，我国与世界发达国家相比，也相差无几。第1章概述建设部会同有关部门共同制定的《智能建筑设计标准》经有关部门会审，被批准为推荐性国家标准，编号为GB/T50314-2000，于2000年10月1日起施行。该标准规定，智能建筑中各智能化系统应根据使用功能、管理要求和建设投资等划分为甲、乙、丙三级(住宅除外)，且各级均有扩展性、开放性和灵活性。返回第1章概述1.2智能建筑的概念根据GB/T50314-2000的定义，IB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、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的环境。其基本内涵是：以综合布线系统为基础，以计算机网络系统为桥梁，综合配置建筑物内的各功能子系统，全面实现对通信系统、办公自动化系统、大楼内各种设备(空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、公共安全)等的综合管理。第1章概述美国智能化建筑学会(AIBInstitute)对IB的定义是：“IB是将结构、系统、服务、运营及其相互联系全面综合，达到最佳组合，获得高效率、高功能与高舒适性的建筑。”欧洲智能建筑界认为：“IB是能以最低的保养成本最有效地管理本身资源，从而让用户发挥最高效率的建筑。”它强调高效率地工作、环境的舒适及低资源浪费等方面。第1章概述新加坡要把全岛建成“智能花园”，其规定IB必须具备以下条件：一是具有一是具有先进的自动化控制系统，能够自动调节室温、湿度、灯光以及控制保安和消防等设备，创造舒适安全的环境；二是具有良好的通信网络设施，使信息能方便地在建筑内或与外界进行流通。注：本书中我们不区分“智能化楼宇”、“智能建筑”、“智能大厦”等名称的细微差别，有时也将“智能建筑”、“建筑物”统称为“建筑”。返回第1章概述1.3智能建筑的组成智能建筑系统的组成按其基本功能可分为三大块：楼宇自动化系统(BAS—BuildingAutomationSystem)、办公自动化系统(OAS—OfficeAutomationSystem)和通信自动化系统(CAS—CommunicationAutomationSystem)，即“3A”系统。智能建筑不是多种带有智能特征的系统产品的简单堆积或集合。智能建筑的核心(SIC—SystemIntegratedCenter)是系统集成。SIC借助综合布线系统第1章概述实现对BAS、OAS和CAS的有机整合，以一体化集成的方式实现对信息、资源和管理服务的共享。综合布线系统(PDS—PremisesDistributionSystem或者GCS—GenericCablingSystem)可形成标准化的强电和弱电接口，把BAS、OAS、CAS与SIC连接起来。这里，GCS更偏重于弱电布线。所以，SIC是“大脑”，PDS是“血管和神经”，BAS、OAS、CAS所属的各子系统是运行实体的功能模块。第1章概述目前，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(FAS—FireAutomationSystem)和保安自动化系统(SAS—SecurityAutomationSystem)，形成“5A”系统。后来又提出信息管理自动化系统(MAS—ManagementAutomationSystem)，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，本书根据国家标准认为IB一般由SIC、PDS和“3A”系统五部分组成。具体见图1.1。第1章概述图1.1SICBASCASOASPDS日常事务管理系统资源信息管理系统决策支持管理系统电话传真移动通信有线电视视频会议LANInternet有线通信卫星消防保安照明空调暖通电梯停车给排水配电返回第1章概述1.4智能建筑与传统建筑的区别IB是在传统建筑平台上为实现智能化而进行全方位改进的产物，从而使冷冰冰的混凝土建筑物成为温暖的、人性化的智慧型建筑。IB与传统建筑相比，不但功能更多、更强，而且更节约资源，适应性和灵活性更强。相对于传统建筑，IB一般具有以下特点：(1)工程规模和总建筑面积都比较大，如中、高层建筑，小区，广场，运输枢纽中心等。第1章概述(2)具有重要性质或特殊地位，如电视台，报社，政府、军队、公安的指挥中心，通信枢纽楼宇等。(3)应用系统配套齐全，如网络、安全、环境等服务功能完善。(4)资金和技术密集，是现代化的高科技产物，需要一个强大的工程部门来管理。(5)总体结构复杂，配合协调较多，是一个综合的集成系统。第1章概述建筑物具有智能化意味着：(1)对环境和使用功能的变化具有感知能力，如室温、光照的感知等。(2)具有传递、处理感知信息的能力，如温控、闭路监控等。(3)具有综合分析、判断的能力，如根据用户授权提供不同的信息访问能力。(4)具有做出决定并且发出指令信息，提供动作响应的能力，如消防处理系统。第1章概述以上四种能力建立在“3A”有机结合、系统集成的基础上，系统集成程度的高低决定了建筑智能化程度的高低。“3A”各子系统的简单堆积不能实现高智能化的建筑，反而只会导致系统的复杂化和资源的浪费。返回第1章概述1.5智能建筑的技术基础IB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IB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，有助于多第1章概述机合作重构，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(DCS—DistributionControlSystem)。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。第1章概述(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。返回第1章概述1.6智能建筑的发展前景IB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。IB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。第1章概述(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。第1章概述随着科学技术的发展，“3A”的重点发展方向可综述如下：(1)BAS：智能物业管理系统；事故监测控制系统；开放协议/面向对象技术；性能测量及查对控制系统；大范围的报警/监视系统；面貌识别系统。(2)OAS：办公公文结构；基于网络的办公系统；智能化专家系统；自然语言理解；多媒体数据库技术。第1章概述(3)CAS：高带宽网络系统；语音识别与语音合成；智能通信服务；无线和私人通信系统。总之，IB将不断地利用成熟的新技术实现人、自然、环境的和谐统一。智能化建筑具有广泛的使用前景，其发展是社会进步的必然。返回第1章概述第2章楼宇自动化2.1楼宇自动化控制技术基础2.2供配电监控系统2.3照明监控系统2.4暖通空调监控系统2.5给排水监控系统2.6电梯与停车场监控系统2.7防雷与接地系统2.8能源管理和控制系统(EMCS)返回第1章概述概述建筑设备自动化系统（BAS，BuildingAuotomationSystem)，是应用前端探测器或执行器，现场设备（DDC），网络通讯技术及计算机控制实现对建筑物内机电设备运行的监视、控制和管理的综合系统。探测器执行器DDC网络控制PC系统框图第1章概述概述建筑物中的机电设备具有多而散的特点。为方便监控和管理，按类别和功能划分为：暖通空调监控子系统，供配电设备监控子系统，照明监控子系统，给排水监控子系统，电梯监控子系统等。建筑设备自动化系统有广义BAS和狭义BAS之分，狭义BAS没有火灾自动报警系统和安全防范系统，包括电力、照明、空调、给排水等。在《智能建筑设计标准》（GB/T50314—2000）中，称广义的为建筑设备自动化系统，称狭义的为建筑设备监控系统。第1章概述概述详图请见DDC1接线图详图请见DDC2接线图祥图请见DDC3接线图LON总线系统集成系统图抄表系统电力监测系统空调系统消防系统第1章概述2.1楼宇自动化控制技术基础BAS楼宇自动化系统1.供配电系统2.照明系统3.给排水系统4.暖通与空调系统5.电梯停车场系统6.保安系统7.消防系统8.物业管理高/低压配电设备报警系统参数检测变压器工作状态应急供电设备功率因数自动补偿给水设备监控排水设备监控污水处理系统水位检测锅炉设备监控电梯运行监控停车场监控停车场收费系统设备联动控制紧急广播系统自动监测系统自动排烟系统自动灭火系统分区控制定时控制事故照明艺术照明自动照明空调机组监控冷热机组监控空气处理系统通排风监控环境检测防盗报警监控巡更对讲系统闭路电视门禁控制周界设防系统收费管理财务管理信息管理报表管理统计分析图2.1第1章概述假设控制中心是大脑，布线系统是血液神经系统，则建立在自动化控制技术基础之上的各类传感器和控制器就是手脚关节。通过这些自动化单元，可以获得被测对象有关物理、化学性质的信息，并根据这些信息对被测对象进行控制。如传感器、可编程序控制器(PLC)、变送器等。第1章概述2.1.1传感器概述在测量的过程中将物理量、化学量转变成电信号的装置叫传感器。而把传感器得到的电信号再转变成标准的电信号的装置叫变送器。传感器、变送器是工业自动化控制及信息检测技术中不可缺少的控制元件。它可以把诸如温度、压力、流量、液位、位置等模拟量或开关量转变成电信号，再由自动化控制仪表或计算机进行控制处理和调节。第1章概述借助于传感器和变送器，可以对智能建筑的各类参数进行测试和评定，并进行过程控制和调节，还可以进行远距离的传送和信号处理。当前，传感器、变送器总的发展趋势是朝着小型化、多功能化及智能化方向发展。特别是增加了数据处理功能、自诊断功能、软硬件相组合功能、人机对话功能、接口功能、显示和报