楼宇自动化系统专业化与系统集成

一、简介

智能楼宇系统是楼宇自动化系统（BAS）、通信自动化系统（CAS）和办公自动化系统（OAS）的有机结合。楼宇自控系统是控制和管理建筑物内电力、照明、空调通风、给排水、防灾等电气设备的综合系统。它是智能建筑的重要组成部分。随着计算机控制技术、网络技术和信息技术的飞速发展，楼宇自动化领域的技术创新发展迅速。楼宇自控系统从一个独立的控制子系统发展到一个集中化、网络化、信息化的监控管理系统，实现数据采集、流程控制、流程优化、运营管理和信息化。GB/-2000《智能建筑设计标准》中也指出，智能建筑必须具备智能系统集成的功能，接口要标准化、标准化。也就是说，只有合理选择专业的楼宇自控设备和系统结构，才能真正实现楼宇自控系统的集成化和信息化。

二、楼宇自动化系统

传统楼宇自控系统实现楼宇空调监控系统、通风系统、配电系统、照明系统、供暖系统、电梯系统、给排水系统的控制、运行、监控、报警、记录、存储和报告等，管理等功能。随着科学技术的发展和对物业管理的需求不断增加，智能楼宇自动化系统包含了火灾报警系统、安防系统、车库管理系统等。

楼宇自动化系统的设计原则如下：

(1)分散控制，集中管理。根据各子系统的设备分布和控制要求，将控制器分布在各子系统的机房、楼层或设备之间，实现设备的分散控制。在智能楼宇中设置建立中央监控室，实现楼宇自控系统的集中、科学管理，为楼宇内的用户提供良好的环境，为楼宇管理人员提供便捷的管理手段。

(2)节能措施。控制方案和设备的选择应采用节能技术，充分体现节能效果，降低智能建筑能耗，降低管理成本。

(3) 可靠稳定。保障楼宇自控系统安全运行。

（4)适用性。满足和优化各子系统流程的运行管理。

(5) 操作维护方便。采用中文信息界面，结构简单合理，维护方便。

(6)兼容性和开放性。系统是软硬件一体化的，需要兼容性和良好的开放性。

（7) 性价比高。

三、专业化

并以最少的投资获得最大的收益。理想的。最好的设备选择方法是产品制造商越少越好，并且是一个成熟的系统产品，遵循相同的协议、相同的接口标准、相同的软件平台。

(2)联网。楼宇自控系统的网络包括设备层、控制层和管理层。网络拓扑结构应具有安全性和开放性。网络访问控制方法应具有快速、准确、可靠和安全的性能网络介质要求抗干扰能力强，性价比高，网络节点应具备灵活的扩展性和安全权限保护功能，根据智能建筑的规模和标准，合理的局域网及其与广域网的连接建设，充分利用互联网，通信协议（TCP/IP）和综合信息服务网络（ISDN）使整个网络具有多用户访问，多控制站点，对突发事件的快速响应，数据集中存储与控制、远程浏览、远程故障诊断与报警等功能。

目前楼宇自控系统的网络结构包括集中式结构、分层分布式结构和全分布式结构，并正在向分散式结构发展。集中式结构为单机系统，适用于小型系统，多采用单片机、工控机等，存在于一些已建成的建筑物中。分层分布式结构适用于大中型系统。各控制器与操作站通过控制网络进行通信，分散控制和集中管理，目前应用广泛。完全分布式的结构是现场总线控制系统（FCS）。系统中的传感器和执行器都是智能节点。智能节点可以访问控制器，网络处理器和应用处理器，不仅可以控制，还可以管理网络通信。开放性、互换性、全分散性是楼宇自控系统的发展趋势，目前应用广泛。

(3)数字化。数字化是指楼宇自控系统之间以及楼宇自控系统与其他信息系统之间的网络连接和图像、数据等信息的信息交换和共享。系统的硬件结构采用现场总线技术使传感器（如广泛应用于楼宇自控系统的温度、压力、流量等物理量传感器、电流、电压等功率传感器、红外探测器等）和执行器实现数字通讯、阀门等配置数字接口技术，这样每个传感器或执行器都是一个独立的网络节点，对应一个独立的IP地址，可以直接与控制器和操作站通信。

并且使用DDE技术可以集成火灾报警系统。、安防系统、数字影像系统、人员和资产定位系统等与传统意义上的楼宇自控系统集成在一起。

（5)信息化。楼宇自控系统的信息化一方面体现在中央操作站的信息化管理功能上，另一方面体现在与办公自动化的信息共享上智能楼宇中的网络和通讯网络，操作站使用PC机、打印机和楼宇自动化软件平台对整个系统进行管理和优化，在网络化和数字化的基础上实现智能楼宇管理系统（IBMS）的功能。将楼宇自动化系统的设备信息与火灾自动报警系统、安防系统、办公自动化系统、通信系统的信息进行整合，从而实现相关的物业管理，如备件管理、维修管理、能源管理等。成本预算管理、设备计划管理、自动抄表管理、成本计算管理、人力调度管理等。

(6)设备专业化。楼宇自控系统的硬件采用模块化设计，设备的专业化体现在功能模块上，如控制器、网络模块、电源模块、各种I/O模块等专用目前控制变电所的专业化是一种趋势，比如定风量控制器、空调控制器、通风控制器、变风量控制器等，安装方便，维护方便。

（7)进阶。楼宇自控系统的技术进步和成熟度是保证系统稳定可靠、易于扩展升级的前提。目前两种主流技术是和。

四、系统集成

智能建筑的本质是集成，即信息资源和任务的全面共享和全局一体化的综合管理，通过系统集成实现全面共享。集成技术的核心是在系统集成、功能集成、网络集成、软件接口集成等多种技术集成的基础上，以信息集成为目标的新技术。系统集成的目的是建立基于网络的监控管理平台，提供一套完整的系统软件，用于收集、处理和发布网络上的各种实时数据，实现系统信息、资源和管理的共享。服务。便捷的操作界面，

楼宇自动化系统的集成方式应与智能楼宇中的办公自动化系统和通信自动化系统相集成。

根据系统集成的目的和智能建筑的现状，推荐区域网络-子系统集成方法。系统结构由IBMS管理层、系统管理层和设备层组成。系统硬件采用通信网关，基于TCP/IP协议和NT操作系统实现与各子系统的通信连接。它是一种典型的分布式客户端/服务器（C/S）工作模式，如图2所示。这种集成方式的软件系统是集成信息管理，可以通过软件或硬件完成信息交换，传输的数据格式也是定制的，可以方便地进行智能楼宇综合管理自动化系统的二次开发。

五、项目示例

深圳大学城是深圳培养高层次创新人才的基地。它配备了现代建筑中的楼宇自动化技术。目前，清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学深圳研究生院已正式落户。

三个校区的楼宇自控系统相互独立，功能、系统结构和选型相同，但规模不同。以某校园为例，其楼宇自控系统由火灾自动报警系统、中央空调监控系统、照明控制系统、给排水控制系统、配电系统组成。其网络拓扑如图3所示。

5. 1 系统特点

深圳大学城楼宇自控系统各子系统具有以下功能：

(1)火灾自动报警系统。具有集中监控功能，实现对探测器输出值的实时监控，对各探测器的环境参数进行采集、传输、显示、记录，实现预警、报警、报警联动三级报警与控制，联动消防广播、警铃、排烟风机、正压风机、停止空调运行、自动喷水灭火、自动气体灭火。在紧急情况下可自动使用广播和背景音乐（如如火灾）。切换到紧急广播工作状态。

（2)中央空调监控系统。监控空调系统及其设备（包括新风机、空气处理器、风机盘管、新风机、排烟风机、正压风机和冷冻水流入）整个校园的控制器）等），并通过测量供回水温度和冷冻水流量来自动计算空调系统的冷负荷。

根据实际冷负荷，通过空调冷水机组的群控装置调节冷水机组的负荷变量，以达到最佳的节能效果。测量并自动控制新风风机和空气处理器过滤器的压差，以维持系统所需的压差值。检测和控制各种空气处理机组中的参数（如温度、湿度、压力、流量、液位、风量等）的自动控制和监控。

（3)照明监控系统。对大厅、公共走廊、楼梯、地下停车场、会议室等公共场所进行集中监控楼宇自控系统软件界面，对教室等其他区域进行本地控制。

（4)给排水控制系统。采用变频控制技术实现恒压供水，是一种就地控制方式。

（5)变配电系统。实现10kV进线、380V出线回路、备用柴油发电机三相电压、三相电流、功率因数、频率、过压检测。变压器温度报警监测，现场监测方法。

5. 2 专业分析

深圳大学城楼宇自控系统集成特点如下：

(1)选择不同厂家的产品。主控制器选用进口产品，其他设备选用国产设备。火灾自动报警系统选用

ÒCT11系统、中央空调及照明监控系统采用本公司Excel 500系列产品，给排水及变配电系统采用国产设备。

(2)通信协议不同。火灾自动报警系统控制器之间的通信总线是C总线()，火灾显示面板、火灾显示驱动器和输出模块与控制器之间的通信总线是总线、检测器和控制装置之间的通讯总线为D总线（/D），中央空调照明监控系统中的工作站、服务器和控制器之间的通讯采用以太网，通讯协议为DDC 控制器之间是 .

（3)网络结构独立。火灾自动报警系统由1个操作站和1个控制站组成环网，中央空调及照明监控系统由2台服务​​器（1主1待机）、4个工作站和DDC控制器组成一个控制网络，整个楼宇自控系统的网络分为两部分，相互独立。

（4)集中监控与就地控制相结合。根据校园实际情况，火灾自动报警系统和中央空调为集中监控，照明系统为集中监控与就地控制相结合，给排水、变配系统采用现场监测方式。

(5)系统网络与楼内其他自动化系统断开，楼宇自控系统独立于校园内的楼宇安防系统、楼宇办公自动化系统、楼宇通信系统，不存在资源共享.

(6)信息化管理程度低。系统仅实现火灾自动报警系统、中央空调监控系统、照明监控系统、运行、报警、历史趋势、历史记录、报表生成等管理功能以及其他管理功能。因为系统结构的原因是与校园办公自动化系统的信息平台没有链接，没有实现信息化管理。

(7)集成度低。仅实现了具有集中监控功能的火灾自动报警系统、中央空调监控系统、照明监控系统的设备集成和信号集成，与安防系统、电视监控系统、电梯等没有实现设备控制的一体化，没有建立统一的监控平台，也没有实现真正的一体化，即信息一体化。

(8)适用性强。系统结构简单，操作方便，功能适用。

六、楼宇自动化系统的主要问题

（1) 系统开放性差。由于楼宇自控产品厂家众多，不同厂家生产的控制器互联互通困难，兼容性不理想，开放性差仍然需要改进。

（2)系统设计不合理。由于设计人员对楼宇自控系统的内容和被控设备缺乏了解，与相关专业配合不当，楼宇自控系统的设计不合理，运行效果不好。

（3)系统集成度低。由于楼宇自控产品遵循多种通信协议，协议开放性差，难以实现系统集成。

（4)系统结构复杂，投资高。要实现各种楼宇自控功能，必须选择好几家不同厂家的产品，为了实现这些系统的通讯，系统结构是复杂，导致自控系统的投资，高设备的现象让投资者望而却步。

七、结束语

楼宇自控系统正在向全分布式结构的现场总线系统发展。这些分布式控制系统不仅相互独立，而且相互连接、集成和统一楼宇自控系统软件界面，它们的集成化和智能化也在向更高水平发展。楼宇自动化系统和工业自动化系统正在融合发展，工业自动化技术、工业自动化设备和软件也在不断地应用到楼宇自动化系统中。现代通信技术正在改变楼宇自动化系统，例如手机和楼宇自动化系统相互发送指令。在设计、建造和管理楼宇自控系统时，