智能建筑关键技术与自动化系统

【摘要】智能建筑的优势主要有技术上的优势、效益上的优势和功能上的优势等。本文主要阐述了系统集成的要求目标和性能、系统集成的实现途径、系统集成的实现方式等智能建筑的关键技术，智能建筑的设计要求，建筑设备自动化系统等问题。

【关键词】智能建筑；关键技术；自动化系统

近些年来，智能建筑得到了蓬勃发展。美国、日本新建的办公大楼中已有70%左右是智能建筑，得、英、法、新加坡、马来西亚等国家的智能建筑发展迅速，智能建筑都集中在各国的现代化大都市。我国已建成4000多幢智能建筑，主要集中在上海、广州、北京等大城市。我国智能建筑已步入规范有序、健康的发展时期，智能建筑会成为我国建筑业的主流和方向，据预测，在21世纪，全世界智能大厦半数会建设在我国各大中心城市。智能建筑在功能上各有不同，而本质都是在建筑环境内运用智能化技术提高建筑物的服务能力，有利于我国经济社会的发展。

1 智能建筑的优势

增加功能、改善服务、提高效益、降低成本是建筑的发展趋势。智能建筑具有传统建筑不可比拟的优越性，能人本化地满足人们的各种需求，适应性较强，具有空间和时间上的可扩展性，能最大限度地节约能源。

1.1 技术上的优势。智能建筑与传统建筑最大的不同之处是它采用系统集成的方法，把智能建筑中分离的设备、子系统、功能、信息通过计算机网络集合成一个相互关联、统一协调的系统，实现信息、资源、任务的重组和共享，节省了空间和费用。

1.2 效益上的优势。

1.2.1 可节省成本。智能建筑中智能系统部分的投资回收期一般为三年左右，这远远少于建筑的其他部分回收期，运行费用和耗能一般比普通建筑低30%―45% , 而售房率和出租率比普通建筑高出25%左右。

1.2.2 可节能减排。建筑物的能耗约占总能耗的30%~40%，节能减排是智能建筑的重要目标，也是智能建筑高效和高回报率的体现。在满足用户对环境要求的条件下，智能建筑可通过智能化技术最大限度地减少能源消耗，例如，对建筑物实施不同标准的自动控制；利用自然光来调节室内环境；采用高效率机组和节能产品等。

1.2.3 可节省运行和维护的费用。与传统建筑相比，智能建筑通过管理的科学化、智能化，使建筑物内的各类机电设备的运行管理、保养维修自动化，降低了维护成本，因系统的高度集成，操作和管理也高度集中，人员安排合理，人工成本可降至最低。

1.3 功能上的优势。

1.3.1 智能建筑配有消防报警自动化系统和安全防范自动化系统，能确保人、财、物的安全，可对灾害和突发事件做出快速反应。

1.3.2 智能建筑能对温度、湿度、照度等环境因素自动调节，可提供多媒体音像、公共环境背景音乐等，可使用户心情舒畅，提高人们工作、学习和生活的质量。

1.3.3 智能建筑通过建筑内的电话、电视、计算机网络等现代化通信手段，能使用户通过国际电话、电子邮件、电视会议、卫星接收、信息检索与统计分析等手段，即时获得全球性金融、商业、科技等信息的最新动态，可随时与世界各地进行联系沟通，为人们提供高效便捷的工作、学习和生活环境。

智能建筑发展到现在，是采用高科技来实现的、解决人们的需求，改善和提高建筑环境的品质，可更好地为人们服务。随着科学技术的发展，会有更多的高新技术应用在智能建筑中，可使智能建筑的未来有更广阔的发展空间。

2 智能建筑的关键技术

智能建筑运用系统集成，就是通过楼宇中结构化的综合布线系统和计算机网络技术，使智能建筑的各个子系统具有开放式结构，协议和接口标准化和规范化。软硬件的连接方式、交换信息的内容和格式、子系统之间的互控和联动功能、各子系统的扩展方法等方面，都实现标准化和规范化，把各自分离的设备、功能和信息等集成到相互关联、统一协调的系统之中，实现资源充分共享，实现集中、便捷的管理。

2.1 系统集成的要求目标和性能

2.1.1 系统集成的基本要求，对使用者来说，智能建筑可提高工作效率、激发人员创造方便、安全、舒适的环境；对管理者来说，智能建筑有一套便于管理、控制、运行、维护的系统。

2.1.2 系统集成的目标是能提供高度共享的信息资源；确保提高工作效率和舒适的工作环境；高效节能，节约管理费用，减少物业人员；各种系统设备使用管理方便、安全可靠；适应管理工作的发展需要；投资合理，实现短期投资长期受益目的。

2.1.3 系统集成的性能是安全性、舒适性、便捷性和可用性。智能大厦建设布线系统先进、信息系统全面、自动化系统周全、安全保障系统灵敏。

2.2 系统集成的实现途径

系统集成要根据需要采用功能集成、网络集成、软件界面集成等不同集成技术。它的实现关键在于解决系统之间的互连和互操作问题，需要解决不同设备之间及子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等问题，还有与建筑环境、施工配合、组织管理、人员配备等所有面向集成的问题，系统集成是实现资源共享。完成系统集成方案、不同系统之间的接口选择与连接、应用软件开发等技术工作。

2.3 系统集成的实现方式

智能建筑的系统集成有两个层面，就是中央集成和子系统集成。因此，在形成智能建筑管理系统、通信自动化系统、办公自动化系统这三个独立子系统后，对各个子系统作中央集成，这是以提高效率为目标的高层次集成。

智能建筑的中央管理机系统是复杂的计算机网络系统，各个子系统与该网络的接口方式，即两者之间的硬件连接，主要分为直接与主网接口方式，如OAS 子系统中的工作站等；子系统本身有自己的监控主机，而且其主机可与主网直接接口，如BA 子系统等；子系统本身虽然有自己的监控主机，但因其主机没有与主网直接接口的功能，需要通过网络接口设备与主网相连，如低档巡更系统、出入口控制系统等；子系统本身没有自己的监控主机，只能将其通过智能网络接口设备与主网相连，如有线电视系统等。

3 智能建筑系统工程设计要求与设备自动化

3.1 智能建筑的设计要求

智能建筑的设计，要从建筑物使用功能的实际出发，不要脱离实际追求高标准集成。它的设计应通过可行性论证、系统设计、深化设计，应做到功能适用、技术先进、经济合理、维修方便，还应留有可扩充余地，符合可持续发展方向的要求。安全、舒适、快捷的服务是智能建筑的目标，可以分别由各个子系统实现。

智能建筑的设计要与智能化系统设计相协调、同步进行，贯彻在设计的全过程。从整体到细部均要设计好智能化系统的布置、安装与运行的需要，还考虑人们工作与生活方式的变化对建筑设计的影响。智能建筑的设计要具有足够的应变能力，以满足用户变动、技术升级等需要。

智能建筑系统设计的核心技术方法是系统集成。要在同一计算机网络支持平台上、统一操作界面运行环境下，把各个子系统集成为统一的整体，选用符合标准的定型产品，构成开放性的系统。

3.2 建筑设备自动化系统

建筑设备自动化系统是研究的重点内容，其设计流程为：

3.2.1 探讨控制方案，确定控制功能和网络结构，了解给排水、暖通空调、安防、消防、供配电户照明、电梯等专业对控制系统的要求，要考虑节能、设备保养与维护、减少故障、防灾、保安等方面要求，确定系统网络结构。

3.2.2 确定中央控制室的位置、面积，确定竖井数量、位置、面积、布线方式等。

3.2.3 根据BAS 的网络拓扑结构和现场建筑设备的具体布置，画出控制网络图。

3.2.4 完成配线设备二次回路设计和各种仪表选择、调节阀计算，确定现场传感器、执行器的规格、尺寸和安装方式。

3.2.5 画出各子系统的控制系统图及各层管线敷设平面图，作出各个直接数字控制器的监控表。

3.2.6 采用建筑物总体接地方式，系统单独设置接地极时，要采用一点接地方式，接地电阻要小于4n，接地极与建筑物防雷接地极之间的距离应大于20m。

参考文献：

[1]王可崇：智能建筑自动化系统，北京，中国电力出版社，2008.5

[2]张瑞武：智能建筑，北京，清华大学出版社，1996.8

[3]陈志新、李英姿：现代建筑电气技术与应用，北京，机械工业出版社，2001.9

[4]齐维贵，等：智能建筑设备自动化系统，北京，机械工业出版社，2010.3