简析楼宇自动化控制系统

摘要：本文主要从楼宇自动化系统的组成原理、系统配置和实现功能等方面进行了论述。

关键词：楼宇自动化自动化控制系统

中图分类号：TN830.1文献标识码： A 文章编号：

楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分，其任务是对建筑物内的电力、照明、空调、给排水、防灾、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，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。

一、楼宇自动化系统的组成

楼宇建筑通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统，楼宇自动化系统由以上系统的场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机和管理计算机通过数据通信网络被有机地结合起来，组成分级分布控制系统，它是运用计算机数据处理、自动测量及控制技术，对以上子系统的机电设备进行自动控制和统一管理。

二、楼宇自动化系统的原理

楼宇自动化系统采用的是分布式控制系统，它的特征是“集中管理，分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。

2.1分布式控制系统的数据通信网络

数据通信网络是分布式控制系统的支柱。整个分布式控制系统的结构，实质上是一个网络结构，现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机等都是这个网络上的“节点”，都含有CPU和网络接口，它们都有自己特定的网络地址，可以通过网络发送和接收数据，网络中的各节点处于平等地位，既能共享资源，又不相互依赖，形成既有统一指挥，又使危险分散的功能结构，网络的架构区具有极大的伸缩性，可扩性很强，可以满足分布式控制系统扩充与升级的需要，十分灵活、方便。

2.2分布式控制系统的进一步分散化

(1)LonWorks技术，LonWorks是一种完全分布式控制的局部操作网技术。LonWorks网络节点由神经元芯片、收发器、固件和I／O接口电路组成。神经元芯片是这种智能节点的核心，它由媒体访问控制处理器、网络处理器和应用处理器组成，这就使得节点既能管理网络通信，又具有控制功能。

(2)传统的分布式控制系统在现场控制站这一级依然是一个集中式结构，而现在的分布式控制系统是在原有分布式控制系统的基础上，采用LonWorks现场总线的建筑设备自动化系统发展起来的新系统，标准LAN为原有的分布式控制系统，使用BACnet协议，以利于实现多种供应商的不同类型的子系统之间的通信信息交换，把具有控制功能的各个岛连成一个整体。新增的LonWorks现场总线使用LonTalk协议，把控制功能进一步分散到现场级仪表，标准LAN与现场总线之间的路由器相联。这样BACnet和LonMark两项标准互相补充，互为依托，构成一个完全分散的、真正开放的建筑设备自动化系统。

三、楼宇自动化系统的硬件、软件的配置

1、楼宇自动化系统的硬件主要由下列几部分组成：

(1)建筑物监视系统：提供一个以windows环境下的人机交互界面，为工程师提供应用程序的编制平台，为操作人员提供直观和快捷的操作界面。中央管理机实现对个系统的集中监测、管理与最优控制。

(2)建筑物控制系统：对所需的模拟量输入/输出和数字量输入/输出进行现场监视和控制。

(3)建筑物防火及保安系统：实现出入控制，保安监视和控制，集成摄像控制，火灾报警等功能。

2、楼宇自动化系统软件的配置有：

(1)身份鉴别软件：只有操作员身份密码，才能行使操作员职责范围内的指令。

(2)常规记录软件：负责常规记录资料的处理、显示、打印。

(3)节能控制软件：根据室外的温度相对湿度，充分发挥自然潜力，控制空调系统的运行、节约能源。

(4)运行时间累计、维修记录软件：在设备累计运行时间超过设定值时，进行报警，这是供预防性维修保养用的。

(5)故障报告软件：负责设备的故障报警，以及故障的显示和打印记录。

(6)最大负荷限制软件：当实际负荷超过额定的极限值时，发出报警信号，同时切除预定可以切断的负荷，减少电费的开支。

四、楼宇自动化系统将实现如下主要功能：

1、中央空调系统的监控管理

(1)监视控制整个大厦的空调系统（包括：风机盘管控制、冷热水泵旁通控制、冷却水塔进水控制等；

(2)通过冷冻水的供/回水温度和流量测量、自动计算出空调系统的冷负荷，并在楼宇自动化系统的CRT上显示；

(3)根据实际的冷负荷通过空调冷冻水机组带的群控装置来决定冷冻水机组的启停数，以达到最佳的节能效果；

(4)测量并自动控制冷冻水系统供/回水总管的差压，维持系统要求的差压值。

2、给排水系统的监控管理

(1)楼宇自动化系统将监控给排水系统的所有水泵的运行状态；

(2)楼宇自动化系统将对给排水系统的设备运行时间、状态、水量、压力值进行记录；

(3)当水泵出现故障时，楼宇自动化系统会通过联锁控制备用泵自动投入运行；

(4)监控给排水系统的如下设备：生活给水泵、消防给水泵、自动喷淋泵、稳压水泵、排污泵、屋顶水池、地下水池、污水池、给排水监控系统。

3、供配电监控系统

变配电系统正常运行，可靠供电是智能大厦安全使用的保证。因此，智能大厦的控制中心要控制、监视、记录供电系统的运行情况，主要包括：

(1)高压系统：进线与蹭联络断路器状态控制监测、电压、电流、频率、有功功率、无功功率、变压器温度及故障状态显示与报警；

(2)低压系统：进线与联络断路器状态控制监测、电压、电流、功率因数、重要输出支路断路状态监控、故障情况显示、报警；

(3)直流系统：交流电源主进线断路器控制、直流输出、电压、电流及故障状态显示报警；

(4)发电机系统：发电机启动、供电、主断路器状态、电压、电流、频率、转速、油箱位高低、水温等显示、故障报警、断路器状态控制；

(5)照明系统：根据大厦内的使用功能、分成不同的区域照明，如办公室照明、走廊照明、大厦立面照明、航空障碍灯照明、室外环境照明等，按照时间顺序及使用需要，由中央监控系统控制开、关状态，故障显示。

4、保安自动化系统，楼宇自动化系统将监控保安系统的如下设备：门禁系统、闭路电视系统、防盗报警系统、巡更系统。

五、结语

楼宇自动化控制技术在我国还是一个新兴的技术领域，随着更多智能建筑的出现，将有更加先进的技术补充到这一领域中，使这一技术更加成熟、完善、安全、高效。