智能建筑設備系統集成技術應用研究

摘 要：介紹了智能樓宇設備系統的組成，總結了智能建筑設備系統集成的設計方案、組成和實現。介紹的系統采用標準開放的交互操作系統，控制并集成了空調、冷凍站、換熱站、照明、給排水、消防、高低壓配電、車庫、巡更門禁等智能樓宇系統。

關鍵詞：智能樓宇設備；控制；系統集成

中圖分類號：T017文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）02-0272-01

1 引言

智能建筑屬大系統工程范疇，一般來說，大系統的特點在于：多目標、高維數、關聯性、分散性、不確定性和主動性。其中不確定性包括隨機性、模糊性與發展性等；主動性則表現在因人參與后導致系統特征的變化。智能樓宇是采用系統集成方法將計算機技術、通信技術、信息技術與建筑藝術有機結合在一起，通過對建筑設備的自動監控、對建筑內信息資源的管理和對使用者的信息服務，以及將設備監控技術、資源管理和信息服務與建筑要求優化組合，建立一個投資合理、適應信息社會需要并且具有安全、高效、舒適、便利與靈活特點的建筑物。

2 系統總體設計思想

系統集成大體上可以歸納為兩個方面的內容：設備的集成和信息的集成。所謂設備集成是指通過相似或兼容的技術實現不同系統在同一技術平臺上實現，從而達到減少設備投入，簡化施工，減少維護的目的，比如綜合布線、LONWORKS現場總線、BACnet等技術均可實現多個系統共用一個通訊平臺。所謂信息集成是指不同系統之間往往需要交換信息，或需要綜合多個系統提供的信息做出判斷，這就要求不同系統之間的信息能夠共享。

整個控制系統由就地計算機控制系統、中央操作站和現場顯示觸摸屏三個部分構成，其中就地計算機控制系統稱為下位機，中央操作站稱和現場顯示觸摸屏為上位機。下位機采用直接數字控制器（DDC），上位機采用基于Windows2000Pro操作系統。就地計算機控制系統和中央操作站一起組成了完善的DCS集散控制系統。整個系統包括12個子系統，分別是：中央空調、冷站、換熱站、給水系統、排水系統、照明、高壓配電、低壓配電、消防、巡更安防、車庫通風、可燃氣體防護。

（1）就地計算機控制系統。就地計算機控制系統控制現場設備，同時完成對各種接入傳感器的數據采集，然后通過通訊口向上位機傳輸所采集的模擬量、設備運行狀態等重要運行數據。另外，當設備運行出現異常時，DDC負責記錄報警信息，包括報警對象、報警時間、報警點的值、恢復正常的時間等，并向上位機傳送報警信息。概括的說，就地計算機是整個控制系統中真正對設備直接控制的關鍵部分。

（2）中央操作站。中央操作站通過專門的工業通訊網絡與就地計算機一起構成完整的集散控制系統（DCS），一方面，它接收來自DDC發送的實時數據，利用自身的計算處理能力，對采集來的數據進行統計處理，形成完善的歷史曲線、報警記錄等統計數據，并提供諸如報表打印等一系列管理功能；另一方面，通過上位機可以完成所有下位機系統的遠程參數整定（Remote Setting)、控制功能選擇、設備遠程操作（Remote Operate）等工作，起到一個總管理者的作用。

中央操作站用完全圖形化的界面直觀地顯示各下位機全部運行參數，如圖1所示，在此基礎上加以處理、記錄。本系統軟件建立在可靠的Windows2000Pro中文平臺上，且內核完全中文化，非常易于學習使用。在中央操作站可對現場控制器（DDC）進行遠程監控，它們之間利用符合工業標準的現場總線網絡系統進行數據交換，具有高速、可靠、可擴充性好的特點。

（3）數據交換的實現。在中央操作站和DDC通訊時，使用主從方式，中央操作站作為Master發送指令給DDC，DDC作為Slave處于被動狀態，被傳送的一組數據成為“幀”。

本協議每一個數據都是以無符號的8位數據傳送，每次只能傳送0~255之間的數，如果大于255就要將其分解

傳送，先傳送低位，再傳送高位，傳送結束后再還原；如果是字符，則傳送字符的ASCII碼的值。其中，'@'作為通訊的起始符，表示傳送一組數據的開始；LenL表示傳送數據長度的低8位，LenH是高8位。NodeNum是節點號，當中央操作站和多個DDC相聯時，用來標識DDC；CodeNum表示命令碼，用來判斷是向DDC讀或寫數據；Data是要傳送的數據；ChkSum是校驗和，計算方法是從NodeNum開始累加到ChkSum前一個字節為止，在累加過程中，如果溢出將溢出部分丟棄。'$'是通訊的終止符，表示傳送一組數據結束。

其中，ChkSum（校驗和）是為了提高通訊的可靠性而設置的，它被安排在終止符的前面，以檢查傳送的數據是否正確。每次接收到一幀，計算校驗和，若與幀中的校驗和不相等，就認為本次幀傳送錯誤，數據舍棄不用。

（4）通信方式。

數據在通信線路上傳輸有方向性，按照數據在某一時間傳輸的方向，線路通信方式可以分為單工通信、半雙工和全雙工通信方式。系統采用485總線通信，因此線路通信方式為半雙工方式。傳輸速率是指單位時間內傳輸的信息量，它是衡量系統傳輸的主要指標。調制速率是脈沖信號在經過調制后的傳輸速率。信號在調制過程中，單位時間內調制信號波形變化次數，也就是單位時間內能調制的調制次數，其單位是波特（Baud）。調制速率和數據信號速率在傳輸的調制信號是二態串行傳輸時，兩者的速率在數值上是相同的，否則就不一樣。

3 系統集成中決策支持系統需要解決的問題

集成后的系統往往很龐大，這個龐大的系統的復雜性并不是其組成的各個子系統的復雜程度的簡單代數和，往往是各個子系統復雜程度之和的幾十倍甚至數百倍，而我們常常面臨著這樣的大系統中的組織管理、協調、規劃、預測和控制等重大決策問題。這些問題的特點表現在層次結構上越來越復雜，空間活動的規模上越來越大，時間尺度上越來越快，后果和影響上越來越廣泛和深遠。

系統的復雜性和因素的模糊性，給系統帶來了新的問題。

3.1 知識獲取的不完全性

由于受認知過程的復雜性和認識水平的制約，此時人們獲得的數據往往是不精確的，即有所了解，但不全面；有所掌握，但不肯定；有所估計，但不確切。

3.2 推理規則的過于經驗化

此時，決策所需的規則往往是經驗式的。規則的前件或后件所包含的概念外延不清晰。用精確數學模型已經不能較好的描述這些大量存在的模糊概念了。

3.3 約束指標的不確定性

決策約束指標可能不是定量的指標，往往是類似如“較大”、“很高”、“非?？臁钡茸匀幻枋稣Z言。

4 結束語

作為建筑智能化系統集成的應用實例，該系統構建了綜合局域網絡及現場控制總線網絡，通過智能建筑專用軟件平臺，良好的實現了各相關功能子系統的互連、信息交換及資源共享，并為日常管理提供了先進的智能化管理手段。

參考文獻

［1］胡崇岳主編.智能建筑自動化技術［M］.北京：機械工業出版社，1999.

［2］徐應聲.智能建筑系統集成化技術［J］. 建筑學寶，1992.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。