樓宇自控系統(tǒng)在建筑的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)及前景展望

1、    樓宇自控系統(tǒng)在建筑的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)及前景展望    莊志敏摘要：本文對(duì)樓宇自控系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，分析了樓宇自控系統(tǒng)的需求，提出了樓宇自控系統(tǒng)達(dá)到的目標(biāo)，探討了樓宇自控系統(tǒng)的選擇，闡述了樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍，從而推廣樓宇自控系統(tǒng)在建筑物中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：樓宇；自控系統(tǒng)；建筑；應(yīng)用abstract: this paper introduces the building automatic control system, this paper analyzes the building automation systems demand, puts fo

2、rward the system to achieve the goal of building automation, discusses the choice of building automation systems, this paper expounds the building automation systems design range, which promote building automation systems in buildings in the application.keywords: building; automatic control system;

3、architecture; application：tu2：a：1.樓宇自控系統(tǒng)智能化樓宇自控系統(tǒng)，特別是具有集成能力的樓宇自控系統(tǒng)的概念提出不久。因此在進(jìn)行系統(tǒng)選型時(shí)如何考慮，依據(jù)什么樣的標(biāo)準(zhǔn)一直是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。智能化的樓宇自控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，因此計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最新發(fā)展的技術(shù)成果必然在樓宇自控系統(tǒng)上有最直接的反映。如果僅僅將樓宇管理自控系統(tǒng)停留在滿足對(duì)暖通空調(diào)設(shè)備的監(jiān)控的基本要求上已經(jīng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。2.智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)智能建筑中通信及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)是構(gòu)成建筑智能化的關(guān)鍵，而樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)化布線則是建筑智能化的基礎(chǔ)。要真正實(shí)現(xiàn)智能

4、建筑的高度集成，使智能建筑具備以下4個(gè)基本要素：辦公設(shè)備智能化、通信技術(shù)高性能化、建筑結(jié)構(gòu)柔性化、設(shè)備管理和服務(wù)自動(dòng)化、全方位化，則必須在智能建筑物內(nèi)納入結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)(pds)。這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化布線是實(shí)現(xiàn)上述理想的信息傳輸通道，也可以說(shuō)是使建筑智能化的神經(jīng)系統(tǒng)。它正逐步地將建筑設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、供電照明設(shè)備的監(jiān)控、防災(zāi)、防盜及保安監(jiān)控、通信和辦公自動(dòng)化等系統(tǒng)綜合起來(lái)，使信息平臺(tái)在滿足通信需求的基礎(chǔ)上適應(yīng)智能建筑的發(fā)展趨勢(shì)，向綜合化、寬帶化、智能化、數(shù)字化和個(gè)人化方向發(fā)展，使之具備寬帶、高速、大容量和多媒體為特征的信息傳送能力。2.1樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成現(xiàn)代智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，或稱建筑物自

5、動(dòng)化系統(tǒng)(bas，building automation system)是將建筑物內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、防災(zāi)、保安、廣播等設(shè)備以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構(gòu)成的一個(gè)綜合系統(tǒng)。根據(jù)我國(guó)有關(guān)部門制定的設(shè)計(jì)規(guī)范，智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)開(kāi)放的“集散型計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)”，通俗地講就是該系統(tǒng)對(duì)受控設(shè)備和對(duì)象應(yīng)能夠進(jìn)行分散式控制，集中式管理。樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1樓宇自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖2.2bas的功能bas的主要功能是通過(guò)對(duì)智能大廈內(nèi)的各種不同類型的設(shè)備子系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，使整個(gè)大廈的運(yùn)行更加可靠、擴(kuò)展方便靈活、投資大大降低、收效顯著增加；為生活在大廈

6、內(nèi)的人員提供一個(gè)既舒適溫馨，又安全可靠的生活、工作環(huán)境。2.2.1bas系統(tǒng)的智能化要實(shí)現(xiàn)上述bas系統(tǒng)的智能化控制和管理，則必須應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，將建筑物由過(guò)去一個(gè)默無(wú)生機(jī)的土木結(jié)構(gòu)變?yōu)橐粋€(gè)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)其內(nèi)部環(huán)境、自動(dòng)防衛(wèi)、智能化供給的有機(jī)體。具體地講，就是以各種傳感器、變送器作為智能大廈的神經(jīng)元觸點(diǎn)，以數(shù)據(jù)傳輸線和各級(jí)中繼器作為數(shù)據(jù)流的傳輸通道，以現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊、現(xiàn)場(chǎng)控制器、區(qū)域控制器以及集中控制器作為數(shù)據(jù)的加工處理單元，以現(xiàn)場(chǎng)繼電器輸出模塊控制設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，以中央顯示終端作為工作人員監(jiān)視和控制的處理終端。2.2.2直接數(shù)字控制器(ddc)ddc是現(xiàn)場(chǎng)控制器。

7、它自帶微處理器和時(shí)鐘，可根據(jù)用戶要求進(jìn)行編程和預(yù)設(shè)編程，以適應(yīng)控制的要求。它接收各種傳感器及設(shè)備發(fā)送來(lái)的信號(hào)，并按設(shè)定程序控制執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)特定的功能，同時(shí)它可實(shí)現(xiàn)與中央計(jì)算機(jī)之間的雙向通信以及ddc與ddc之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(point to point)的通信，共享信息資源，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)策略。ddc具有自治性和獨(dú)立性，在與計(jì)算機(jī)脫機(jī)的情況下，仍能獨(dú)立工作。這就是有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中提到的“分散控制，集中管理”。2.2.3現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及執(zhí)行元器件主要是通過(guò)各種傳感器和測(cè)量?jī)x表(如溫度、濕度、感光、感煙、氣體濃度、水位、液位、流量、電流、電壓、壓力、計(jì)時(shí)等)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸信道傳送給現(xiàn)場(chǎng)控制器。執(zhí)行器則

8、根據(jù)控制器發(fā)出的控制指令，完成對(duì)不同設(shè)備的控制(如各種閥門或風(fēng)門的開(kāi)閉與調(diào)節(jié)；用電量或熱管網(wǎng)熱量及用水量的計(jì)量和計(jì)費(fèi)；節(jié)日照明、泛光照明以及夜間照明的開(kāi)閉控制等)。3.樓宇自控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)bacnet協(xié)議3.1bacnet協(xié)議的應(yīng)用現(xiàn)狀bacnet是一種為樓宇自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)所制定的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。在智能建筑中，bacnet協(xié)議的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛。在國(guó)外bacnet技術(shù)相對(duì)成熟，在智能建筑中的主要控制系統(tǒng)中(如空調(diào)、給排水、照明、報(bào)警等)都有廣泛的應(yīng)用，支持bacnet協(xié)議的控制設(shè)備的種類也很多。在我國(guó)bcanet技術(shù)起步較晚，經(jīng)過(guò)近幾年的研究和努力， bacnet技術(shù)在智能建筑中已經(jīng)有所應(yīng)用，

9、并取得了一定的成果，但在照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相對(duì)較少。3.2發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)有的bacnet/ip協(xié)議已實(shí)現(xiàn)了與ipv4網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，但僅限于bacnet工作站等復(fù)雜的設(shè)備類型，更廣泛意義上的傳感器節(jié)點(diǎn)仍未解決與ip網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問(wèn)題，就此意義上說(shuō)，基于bacnet協(xié)議的智能建筑控制系統(tǒng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上智能。ipv6(internet protocol version 6)是ietf設(shè)計(jì)的用來(lái)替代現(xiàn)行ipv4版本的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，pv6的大規(guī)模使用以及物聯(lián)網(wǎng)的興起都使得ipv6逐漸成為現(xiàn)實(shí)而不僅僅是一個(gè)概念。3.2.1 bacnet設(shè)計(jì)思想bacnet是要建立一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，整合設(shè)備的控制功能與設(shè)備

10、的數(shù)據(jù)通信功能，使得設(shè)備之間可以交互操作(interoperability)。值得注意的是bacnet協(xié)議只是規(guī)定了設(shè)備之間通信的規(guī)則，并不涉及實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而給予開(kāi)發(fā)者最大的自由。bacnet協(xié)議認(rèn)為可以將建筑智能設(shè)備視作由若干具有基本功能的抽象單元所組成的集合，定義這些單元為一組具有屬性的對(duì)象(object)來(lái)表示建筑物設(shè)備的功能，且用屬性(property)的值來(lái)描述對(duì)象的特征信息。bacnet協(xié)議規(guī)定一個(gè)bacnet設(shè)備只能由一個(gè)device(設(shè)備)對(duì)象和任意數(shù)量的其它bacnet標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象組成。3.2.2bacsvccodec子層整個(gè)bacnet協(xié)議的實(shí)現(xiàn)由上下兩層共同配合完成。其中上層

11、svc子層，即bacsvccodecc模塊，它向結(jié)點(diǎn)或路由的主控程序提供bacsvccodeci接口以滿足其具體服務(wù)請(qǐng)求，并使用下層pdu子層，即bacpducodecc模塊，所提供的bacpducodeci接口；而bacpducodecc模塊則進(jìn)一步調(diào)用blip協(xié)議棧泛型配置udpsocketc所提供的udp接口。以溫度傳感器結(jié)點(diǎn)為例，在svc子層，文中定義了需要得到支持的如下4種服務(wù):(1)讀屬性(read property sp)。(2)寫屬性(write property)。(3)訂閱定期報(bào)告(subscribe periodic report)。(4)收發(fā)定期報(bào)告(periodic

12、report)。每一種服務(wù)都需要服務(wù)發(fā)起方與服務(wù)應(yīng)答方二者配合完成，服務(wù)發(fā)起方有權(quán)調(diào)用(call)發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求命令(command send req)，同時(shí)必須在其模塊中完成接收服務(wù)響應(yīng)事件(event recv rsp)的細(xì)節(jié)；服務(wù)應(yīng)答方必須在其模塊中完成接收服務(wù)請(qǐng)求事件(event recv req)的細(xì)節(jié)并隨即觸發(fā)發(fā)送服務(wù)響應(yīng)命令(command send rsp)。讀屬性、寫屬性、訂閱定期報(bào)告這3種服務(wù)中，router為服務(wù)發(fā)起方，senosor為服務(wù)應(yīng)答方；發(fā)送定期報(bào)告服務(wù)中，senosor為服務(wù)發(fā)起方，router為服務(wù)應(yīng)答方。3.2.3bacpducodec子層svc子層需要發(fā)送

13、的信息都需要下送pdu子層，由pdu子層編碼再遞交給blip提供的傳輸層；同樣，svc子層需要接收來(lái)自pdu子層的信息。svc子層轉(zhuǎn)交pdu子層的是一個(gè)指向成員已包括o_id、p_id以及可能的value的svc層專有結(jié)構(gòu)體類型的指針。在pdu這一子層構(gòu)建了若干種指令(command)來(lái)支持svc子層，通過(guò)附加pdu指令類型m_type、時(shí)序標(biāo)識(shí)m_invokeid、svc子層服務(wù)種類m_svcid等組成部分，pdu子層將其封裝為協(xié)議數(shù)據(jù)單元(protocol data unit，簡(jiǎn)稱pdu)，上述指令被打包在bacpducodeci接口之中向svc層開(kāi)放。類似于tcp/ip協(xié)議的tcp與udp，bacnet協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)把bacnet服務(wù)劃分為需要確認(rèn)(confirmed)的服務(wù)與無(wú)需確認(rèn)(unconfirmed)的服務(wù)。需要確認(rèn)的服務(wù)提供面向連接、可靠的通信機(jī)制；無(wú)需確認(rèn)的服務(wù)面向無(wú)連接，不能確保通信的可靠，但由于機(jī)制簡(jiǎn)單，節(jié)省系統(tǒng)資源，適用于不需要通信過(guò)程嚴(yán)格可靠的情形。總結(jié)樓宇自控系統(tǒng)既拓展了監(jiān)管人員的視野，又幫助監(jiān)管人員敏銳、準(zhǔn)確地了解大樓內(nèi)機(jī)電設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，使監(jiān)管人員能夠及時(shí)知道何時(shí)何地出現(xiàn)何種故障，使事故消除在萌芽狀