吳棟 葛寶榮

（嘉興市中房智能科技有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 智能建筑

智能建筑是通過對(duì)建筑物的四個(gè)基本要素：結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提供一個(gè)投資合理的，具有高效、舒適、便利環(huán)境的建筑空間。其中結(jié)構(gòu)指的是建筑環(huán)境結(jié)構(gòu)，它涵蓋了建筑物的結(jié)構(gòu)、裝飾、建材、空間劃分等；系統(tǒng)指的是實(shí)現(xiàn)建筑物功能所安裝運(yùn)行的光機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)，如空調(diào)、電梯、照明、通信、綜合布線、一卡通、業(yè)務(wù)辦公等智能化系統(tǒng)；服務(wù)是指為建筑物的使用者和管理者提供高效、優(yōu)質(zhì)的全方位服務(wù)，提供安全、舒適、高效、便利的生活、學(xué)習(xí)與工作環(huán)境，并降低建筑設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；管理指的是對(duì)人、財(cái)、物、信息及智能化系統(tǒng)的全面管理。

1.1 智能建筑的現(xiàn)狀及發(fā)展

智能建筑在我國的起步比較晚，從整體上看分為初級(jí)和發(fā)展兩個(gè)階段，1990年～1995年為初始階段，是從單一功能專用系統(tǒng)開始，并有多功能系統(tǒng)綜合出現(xiàn)。1995年～2000年進(jìn)入了系統(tǒng)集成階段，主要是以樓宇自動(dòng)化管理系統(tǒng)為中心的集成，并已見成效，發(fā)展較快。2000年到目前為止是一體化集成管理系統(tǒng)，現(xiàn)正在進(jìn)行中，發(fā)展較慢。

1996年以來，我國的智能建筑行業(yè)進(jìn)入發(fā)展階段，在全國范圍內(nèi)得到了推廣應(yīng)用，經(jīng)過實(shí)踐的鍛煉，我國智能化系統(tǒng)的技術(shù)隊(duì)伍趨于成熟，縮小了我國智能建筑行業(yè)與國際水平的差距。但我國的智能建筑行業(yè)如果要趕上國外的先進(jìn)水平仍然有很長(zhǎng)一段路要走。近年來我國智能建筑也得到了迅速發(fā)展，呈現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)潛力，并經(jīng)過多年的發(fā)展，如今己進(jìn)入全面發(fā)展階段。

1.2 智能建筑的層次結(jié)構(gòu)

建筑智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由上層的智能建筑綜合管理系統(tǒng)和第二層的3個(gè)智能化子系統(tǒng)構(gòu)成：建筑設(shè)備管理系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。BMS，CNS 和OAS 三個(gè)子系統(tǒng)通過綜合布線系統(tǒng)連接成一個(gè)完整的智能化系統(tǒng)，由IBMS 統(tǒng)一監(jiān)管。BMS 包括建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、消防自動(dòng)化系統(tǒng)、安全防范自動(dòng)化系統(tǒng)。整個(gè)建筑智能化系統(tǒng)是建立在建筑(環(huán)境)這個(gè)平臺(tái)(或基礎(chǔ))之上的。

智能建筑的靈魂是智能化系統(tǒng)，各級(jí)子系統(tǒng)集成在一起，共同作用，才支撐起智能建筑。智能化系統(tǒng)提供方便、快捷的服務(wù)，提高了商用、民用等各種建筑的智能水平，滿足了公眾對(duì)信息日益增長(zhǎng)的需求。

2 智能建筑中的樓宇自控系統(tǒng)

2.1 樓宇自控系統(tǒng)的構(gòu)成及基本功能

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是整個(gè)智能大廈智能化系統(tǒng)中，內(nèi)容最為豐富、設(shè)備最多、控制管理最復(fù)雜、控制范圍最廣的建筑智能化系統(tǒng)，是整個(gè)智能大廈建筑智能系統(tǒng)最重要的組成部分之一。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，包括了狹義的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)BAS、消防報(bào)警自動(dòng)化系統(tǒng)FAS 和安全防范自動(dòng)化系統(tǒng)SAS 三大子系統(tǒng)。

智能建筑樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)中包括下列實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)：樓宇機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；保安系統(tǒng)；消防報(bào)警系統(tǒng)；廣播音響系統(tǒng)；停車場(chǎng)管理系統(tǒng)。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能如下：

2.1.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控各子系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵點(diǎn)。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)將獨(dú)立分散的子系統(tǒng)集成起來，提供一個(gè)集中監(jiān)控的方式，并以圖形、文字、動(dòng)畫的方式顯示出來。

2.1.2 執(zhí)行上層下達(dá)的管理方面的控制指令。根據(jù)需要，系統(tǒng)管理人員可以直接下達(dá)命令，控制任何一個(gè)設(shè)備的運(yùn)行。

2.1.3 綜合各個(gè)設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)的狀態(tài)信息，提供相關(guān)報(bào)告。

2.1.4 記錄歷史數(shù)據(jù)，提供綜合信息管理功能。

2.2 樓宇自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

我國的智能建筑起步較晚，集成化的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)國內(nèi)還沒有，國內(nèi)市場(chǎng)幾乎被外國產(chǎn)品覆蓋。目前國外可實(shí)現(xiàn)全面實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)基本上是分層結(jié)構(gòu)模式，系統(tǒng)功能一般是從空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)展起來的，端點(diǎn)控制設(shè)備均為可編程模塊化控制器。一般來說，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都采用現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)形式。簡(jiǎn)單來說，可以分成三層，最上層是信息域的干線，按照國家標(biāo)準(zhǔn)采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)作為樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的干線，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享以及各個(gè)中央站點(diǎn)之間的通信。第二層為控制域的干線，即完成控制的各分站點(diǎn)總線，一般采用RS485 總線網(wǎng)絡(luò)，作用是以不小于9.8 kbit/s 的通信速度把各分站點(diǎn)連接起來，處理各種信息，同時(shí)，在分站點(diǎn)總線上還必須設(shè)有與其他廠商設(shè)備連接的接口，以便實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的通信聯(lián)網(wǎng)。第三層為子站點(diǎn)總線，它是由分散的控制器相互連接使用，子站總線通過子站連接器與分站總線連接，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控到的信息傳輸?shù)街醒牍ぷ髡具M(jìn)行處理，并從上級(jí)網(wǎng)絡(luò)獲得信息的處理結(jié)果。

2.3 樓宇自控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過20多年的發(fā)展，現(xiàn)在主要有集散結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)形式兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。

2.3.1 集散式結(jié)構(gòu)(DCS)形式

集散結(jié)構(gòu)形式，即集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式(DCS：Distributed Control System)是20世紀(jì)70年代后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展而誕生的一種先進(jìn)而有效的控制方法，是目前使用最多的一種BAS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特征是集中管理、分散控制。一般有二層網(wǎng)絡(luò)和三級(jí)控制設(shè)備，如圖1所示：

現(xiàn)場(chǎng)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)的采集、處理、控制、輸出等執(zhí)行過程。操作站由工業(yè)計(jì)算機(jī)(或PC機(jī))和操作控制臺(tái)組成。中央監(jiān)控站可對(duì)集散控制系統(tǒng)進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)視、控制和維護(hù)。當(dāng)中央監(jiān)控站或操作站出現(xiàn)故障時(shí)，其下層控制設(shè)備仍能獨(dú)立實(shí)施控制，保證系統(tǒng)的可靠性。集散結(jié)構(gòu)形式，是目前使用最多的一種BAS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但隨著現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)形式的快速發(fā)展，己逐步被現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)形式所取代。

2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)(FCS)形式

現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)形式，即是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System,FCS)，一般由現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備(儀表)、現(xiàn)場(chǎng)總線、監(jiān)控組態(tài)計(jì)算機(jī)三部分構(gòu)成。其核心是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

相比于DCS 系統(tǒng)來說，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的實(shí)時(shí)、可靠、低成本、使用方便等特點(diǎn)使其在被控現(xiàn)場(chǎng)層得到了廣泛應(yīng)用，也很好地解決DCS 控制系統(tǒng)中遺留的問題，從信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)到系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，從體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、安裝調(diào)試到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都有革命性的變化。它實(shí)際上是控制技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三者結(jié)合的產(chǎn)物。換句話說，當(dāng)制造和過程控制有分立設(shè)備發(fā)展到共享設(shè)備、工業(yè)儀表由簡(jiǎn)單電子儀表進(jìn)化到智能儀表、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)延伸到傳感器和執(zhí)行器時(shí)，它即成為這幾大技術(shù)分支結(jié)合的歷史必然。以現(xiàn)場(chǎng)總線為核心的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)必將成為未來工業(yè)生產(chǎn)重要的組成部分，必將取代傳統(tǒng)的DCS 系統(tǒng)，成為第五代過程控制體系結(jié)構(gòu)。目前，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式己得到了認(rèn)可和發(fā)展，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中一般都采用這種結(jié)構(gòu)形式，它是未來樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展和應(yīng)用的主流方向。

3 結(jié)束語

樓宇自控系統(tǒng)集成是一門綜合性很強(qiáng)的新興技術(shù)，它涉及到計(jì)算機(jī)、信息工程、自動(dòng)控制、系統(tǒng)工程、通信工程、管理工程、價(jià)值工程以及與特定應(yīng)用場(chǎng)合相關(guān)的眾多學(xué)科。各個(gè)學(xué)科都有自己的知識(shí)體系，必須協(xié)調(diào)這些學(xué)科的相互關(guān)系，才能進(jìn)行有效系統(tǒng)集成。

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