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

智能建筑是通過對建筑物的四個基本要素：結構、系統(tǒng)、服務和管理以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系進行最優(yōu)化設計，從而提供一個投資合理的，具有高效、舒適、便利環(huán)境的建筑空間。其中結構指的是建筑環(huán)境結構，它涵蓋了建筑物的結構、裝飾、建材、空間劃分等；系統(tǒng)指的是實現(xiàn)建筑物功能所安裝運行的光機電設備系統(tǒng)，如空調(diào)、電梯、照明、通信、綜合布線、一卡通、業(yè)務辦公等智能化系統(tǒng)；服務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，提供安全、舒適、高效、便利的生活、學習與工作環(huán)境，并降低建筑設備系統(tǒng)的運行維護費用；管理指的是對人、財、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和發(fā)展兩個階段，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年進入了系統(tǒng)集成階段，主要是以樓宇自動化管理系統(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)正在進行中，發(fā)展較慢。

1996年以來，我國的智能建筑行業(yè)進入發(fā)展階段，在全國范圍內(nèi)得到了推廣應用，經(jīng)過實踐的鍛煉，我國智能化系統(tǒng)的技術隊伍趨于成熟，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水平仍然有很長一段路要走。近年來我國智能建筑也得到了迅速發(fā)展，呈現(xiàn)出巨大的市場潛力，并經(jīng)過多年的發(fā)展，如今己進入全面發(fā)展階段。

1.2 智能建筑的層次結構

建筑智能化系統(tǒng)的結構由上層的智能建筑綜合管理系統(tǒng)和第二層的3個智能化子系統(tǒng)構成：建筑設備管理系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)。BMS，CNS 和OAS 三個子系統(tǒng)通過綜合布線系統(tǒng)連接成一個完整的智能化系統(tǒng)，由IBMS 統(tǒng)一監(jiān)管。BMS 包括建筑設備自動化系統(tǒng)、消防自動化系統(tǒng)、安全防范自動化系統(tǒng)。整個建筑智能化系統(tǒng)是建立在建筑(環(huán)境)這個平臺(或基礎)之上的。

智能建筑的靈魂是智能化系統(tǒng)，各級子系統(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，提高了商用、民用等各種建筑的智能水平，滿足了公眾對信息日益增長的需求。

2 智能建筑中的樓宇自控系統(tǒng)

2.1 樓宇自控系統(tǒng)的構成及基本功能

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

智能建筑樓宇設備自動化系統(tǒng)中包括下列實時監(jiān)控子系統(tǒng)：樓宇機電設備監(jiān)控系統(tǒng)；保安系統(tǒng)；消防報警系統(tǒng)；廣播音響系統(tǒng)；停車場管理系統(tǒng)。樓宇自動化系統(tǒng)的基本功能如下：

2.1.1 實時監(jiān)控各子系統(tǒng)的關鍵設備和關鍵點。樓宇自動化系統(tǒng)將獨立分散的子系統(tǒng)集成起來，提供一個集中監(jiān)控的方式，并以圖形、文字、動畫的方式顯示出來。

2.1.2 執(zhí)行上層下達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命令，控制任何一個設備的運行。

2.1.3 綜合各個設備監(jiān)控子系統(tǒng)的狀態(tài)信息，提供相關報告。

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)絡結構

我國的智能建筑起步較晚，集成化的樓宇自動化系統(tǒng)國內(nèi)還沒有，國內(nèi)市場幾乎被外國產(chǎn)品覆蓋。目前國外可實現(xiàn)全面實時監(jiān)控管理的樓宇自動化系統(tǒng)基本上是分層結構模式，系統(tǒng)功能一般是從空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)展起來的，端點控制設備均為可編程模塊化控制器。一般來說，樓宇自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構都采用現(xiàn)場總線結構形式。簡單來說，可以分成三層，最上層是信息域的干線，按照國家標準采用總線拓撲結構的以太網(wǎng)作為樓宇自動化系統(tǒng)的干線，以實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的共享以及各個中央站點之間的通信。第二層為控制域的干線，即完成控制的各分站點總線，一般采用RS485 總線網(wǎng)絡，作用是以不小于9.8 kbit/s 的通信速度把各分站點連接起來，處理各種信息，同時，在分站點總線上還必須設有與其他廠商設備連接的接口，以便實現(xiàn)與其他設備的通信聯(lián)網(wǎng)。第三層為子站點總線，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)場設備監(jiān)控到的信息傳輸?shù)街醒牍ぷ髡具M行處理，并從上級網(wǎng)絡獲得信息的處理結果。

2.3 樓宇自控系統(tǒng)的系統(tǒng)結構

樓宇自動化系統(tǒng)經(jīng)過20多年的發(fā)展，現(xiàn)在主要有集散結構形式和現(xiàn)場總線結構形式兩種系統(tǒng)結構形式。

2.3.1 集散式結構(DCS)形式

集散結構形式，即集散控制系統(tǒng)的結構形式(DCS：Distributed Control System)是20世紀70年代后，隨著計算機技術與數(shù)字通信技術的發(fā)展而誕生的一種先進而有效的控制方法，是目前使用最多的一種BAS 系統(tǒng)結構，特征是集中管理、分散控制。一般有二層網(wǎng)絡和三級控制設備，如圖1所示：

現(xiàn)場控制器實現(xiàn)對現(xiàn)場設備信號的采集、處理、控制、輸出等執(zhí)行過程。操作站由工業(yè)計算機(或PC機)和操作控制臺組成。中央監(jiān)控站可對集散控制系統(tǒng)進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)視、控制和維護。當中央監(jiān)控站或操作站出現(xiàn)故障時，其下層控制設備仍能獨立實施控制，保證系統(tǒng)的可靠性。集散結構形式，是目前使用最多的一種BAS 系統(tǒng)結構，但隨著現(xiàn)場總線結構形式的快速發(fā)展，己逐步被現(xiàn)場總線結構形式所取代。

2.3.2 現(xiàn)場總線結構(FCS)形式

現(xiàn)場總線結構形式，即是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結構形式?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System,FCS)，一般由現(xiàn)場智能設備(儀表)、現(xiàn)場總線、監(jiān)控組態(tài)計算機三部分構成。其核心是現(xiàn)場總線技術。

相比于DCS 系統(tǒng)來說，現(xiàn)場總線技術的實時、可靠、低成本、使用方便等特點使其在被控現(xiàn)場層得到了廣泛應用，也很好地解決DCS 控制系統(tǒng)中遺留的問題，從信號標準、通信標準到系統(tǒng)標準，從體系結構、設計方法、安裝調(diào)試到產(chǎn)品結構都有革命性的變化。它實際上是控制技術、儀表工業(yè)技術和網(wǎng)絡技術三者結合的產(chǎn)物。換句話說，當制造和過程控制有分立設備發(fā)展到共享設備、工業(yè)儀表由簡單電子儀表進化到智能儀表、計算機網(wǎng)絡延伸到傳感器和執(zhí)行器時，它即成為這幾大技術分支結合的歷史必然。以現(xiàn)場總線為核心的現(xiàn)場總線控制系統(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構。目前，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)結構形式己得到了認可和發(fā)展，樓宇自動化系統(tǒng)中一般都采用這種結構形式，它是未來樓宇自動化系統(tǒng)發(fā)展和應用的主流方向。

3 結束語

樓宇自控系統(tǒng)集成是一門綜合性很強的新興技術，它涉及到計算機、信息工程、自動控制、系統(tǒng)工程、通信工程、管理工程、價值工程以及與特定應用場合相關的眾多學科。各個學科都有自己的知識體系，必須協(xié)調(diào)這些學科的相互關系，才能進行有效系統(tǒng)集成。

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