探究智能建筑中的楼宇自动化设计及其应用

摘要：智能建筑是今后建筑发展的趋势，将会成为建筑的主流，而楼宇自动化作为其中的最基本的组成部分，有非常重要的地位。本文通过介绍智能建筑的发展，探讨了楼宇自动化的设计，并以排水系统为例说明楼宇自动化的应用。

关键词：智能建筑；楼宇自动化；设计；排水系统

在整个智能建筑中，楼宇自动化是多个自动化系统中最主要最基础的环节，系统的主要任务就是提供一个安全舒适高效的工作环境给住户，使其能够健康便捷的生活，同时还要保证系统的运行经济型以及管理科学性。

一、智能建筑及楼宇自动化

1、智能建筑涵义

智能建筑集中使用了计算机技术、建筑艺术、信息技术以及通信技术，这种新结构使得建筑物的性能有了大大的提高，为人们日常生活和商业的活动都提供了很有利的条件。

智能建筑拥有很高的商业价值，自身潜在价值非常大，甚至关系到社会经济发展的趋势。但是在中国，智能建筑的发展程度并不高，与发达国家存在很大差距。通过对比研究，我们能发现智能建筑的比重几乎成为了国家综合的经济实力的标准，影响全国的产业结构变化。

最早的智能建筑一般由建筑本身和三个自动化系统构成，分别是楼宇自动化BA、办公自动化OA以及通信自动化CA，这三个系统是整个智能建筑的主要核心，被统称为3A。后来智能建筑又增添了消防自动化FA以及保安自动化SA两个部分。

2、楼宇自动化在我国的发展

最早在我国香港开始出现智能建筑，当时的中银大厦、立法会大厦等智能建筑智能化的程度比较高。而在1989年竣工的北京发展大厦是大陆最早建成的一座智能大厦，其中运用了各种自动化设备包括楼宇自动化和办公自动化。而广州1993年建成的广东国际大厦是国内大陆首座商务大厦智能化，内部智能化系统已经较为完善了，并且融入了国际金融信息的高效网络。

3、楼宇自动化的设计原理

系统采用的是DCS分布式控制的系统，集中管理和分散控制是它的特征。该系统通过在现场各个被控设备出设立的微机控制设备来完成对设备的实时控制和检测。计算机的集中控制能使危险性也高度集中，其仪表控制也较为单一，而DCS系统能够突破这些不足和局限。中央控制室内设置的主机有显示、打印暑促、数字通信以及软件管理等功能，能完成各种操作，如报警、打印、控制等，避免了设备在分散后造成的人机联系困难化不易管理等情况的出现，保证分散的各个设备都能以最好的状态运行。

基于该原理，楼宇自动化已经进化了四代：一代是上世纪七十年代的中央监控系统，二代是上世界八十年代的集散控制系统，三代是上世纪九十年代的开放式的集散系统，四代是网络集成系统，是目前21世纪的产品。

二、楼宇自动化设计

1、系统设计

这个系统主要控制电力、空调和冷热源、照明、消防报警控制、给排水、环境监控、能源管理以及停车场及其周边的防护等内容，系统的功能就是要通过对外界环境变化、负载变化等情况的观察监控，自动调节各设备的运行，使其处于最佳状态；对火灾和停电等意外情况自动处理监控；实现电力、供水、供热等能源的自动调节、管理和使用。在建筑智能化的体系下，楼宇自动化含义是建筑物的管理和控制即BMC系统，根据其含义，BA应至少设计有三个子系统：

⑴环境能源管理

在这个系统中，又要细分为几个子系统：①电力照明：负责控制电力的需求，控制变压器的天数和发动机的符合，负责停电复电管理，负责昼光照明以及点灭调光等控制。②空调卫生：负责对新风取入和供冷的控制，负责控制冷热源的机器数、二氧化碳的浓度，负责预测冷热符合，负责各项热控制如隔热蓄热，保证最优控制预冷预热，负责太阳能的集热控制以及对蓄热槽、给排水的控制，还要控制节水管理。③运输：负责对电梯群及自动扶梯的管理、负责自动停车场、自动搬运机以及自动计量器的管理。

⑵物业管理

这个系统分为以下两个子系统：①计算：负责对运行能量的计算，负责对租金的管理，操作运行数据采集和分析；负责对系统异常和节能状况的诊断，负责对报警信息的记录。②维护保养：管理机器的维护时间、负责对机器劣化程度和故障的诊断，负责生成数据，负责管理自动清扫机以及设备的更新计划。

⑶安保管理

该系统又包含以下3个子系统：①防灾：负责对火灾的联动控制，负责控制防排烟、引导等、消防以及停电时间的控制，负责防止漏电漏气。②防范：对人员入退楼管理、负责远距离监视，负责管理传感器的报警情况，负责管理时间表、闭路电视以及自动防范设备。③数据：负责对数据存储的控制、负责管理IC卡、指纹、声纹、暗号、暗证指令，负责空间传送。

2、系统的设置和分析：

⑴采用的控制策略

在设计系统时，其控制管理功能应仔细规划，使各功能分层次融合。由于智能建筑具备的各种功能非常完备，它所需要的各种设备繁多复杂，对这些设备的控制就显得尤其重要，BAS在控制检测上一般使用两种方法：①集中管控：这是一个非常典型的由计算机控制的系统，设备的监控点以及报警点都被连接到中央控制室，计算机的CPU会负责运算处理这些数据，得出结构后将其返回到执行器中。这个方式增加的系统的复杂性，维护起来非常困难。②集散控制系统：这个系统基于分布式控制的理论，系统下的通讯网络为总线型结构分级分布式。系统使设备分散，在运行时由末端的控制器通过完善的一个数学模型来操作分散了的系统内的设备。中央系统的主机集中管理来自现场的信息，回答或巡检干预。

⑵系统对设备的集中管控和协调

智能建筑下对设备的管控特性造成建筑物内部的子系统过多，而每个子系统都有各自的中心，因此必须都这些中心进行管控协调，使优化后的子系统协同运行，并且可观测可控制。为了达到最优优化，保持各个子系统之间的协同独立运行，可采取分站的形式将所有的子系统都归入BA系统中；也可以将各个中心连接到BA中心，使两者能够进行信息传递，共同享有状态监控的功能，遇到异常情况时可以依照约定设置将操作权转移。

三、楼宇自动化应用

以智能建筑内排水系统来说明楼宇自动化在其中的应用。

普通大楼中，排水系统都是由强电专业统一管理，在污水池中装有探测水位情况的液位计，根据情况它会发出信号，这时相关的配电盘能汽艇污水泵以控制排水。楼宇自动化应用到污水监控中之后，就可以实时监控污水泵运行的状态及参数，另外，监控系统还可以判断电机的短路及过载状况，这个功能是通过检测断路器以及热继电器中的辅助触点来实现的。安置液位传感器之后，就能通过该设备来管控排水设备的正常运行。另外，当系统内的设备发生故障，系统能及时发现故障部位并且向上汇报，通过对故障的分析找出其发生原因类型，控制设备自动排除故障，恢复运行。

排水系统在纳入楼宇自动化后，将具备以下的基本功能：①控制污水泵，对其手动自动状态、运行状态进行监控，收到故障信号之后及时报警。②负责就地和远程双控制。③负责污水泵的启停运行。④根据液位传感器判断水位并在水位超限时报警。⑤通信功能。⑥显示监控画面，记录各种状态数据参数及历史。

结束语：

智能建筑在我国的发展仍不突出，但顺应科技的发展，未来它一定会成为主流建筑，市场潜力巨大。作为其中最基础的重要组成部分，楼宇自动化技术也将会广泛的被应用到各个建筑中去，为广大居民带来安全经济便利的生活。

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