高層樓宇住宅建筑綜合自動化系統(tǒng)研究

中圖分類號：G356.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-925X(2011)07-0059-02

摘要：對智能建筑樓宇綜合自動化系統(tǒng)的基本功能組成進行簡單概述后，對基于Lonworks技術(shù)的樓宇自動化系統(tǒng)的設(shè)計方案和功能特性進行了詳細分析研究。

關(guān)鍵詞：高層樓宇住宅 樓宇自動化系統(tǒng)（BAS） Lonworks技術(shù)

隨著自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等在建筑行業(yè)中應(yīng)用的不斷成熟，我國樓宇住宅不斷像數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方向快速發(fā)展。作為提高樓宇住宅舒適性、可靠性、節(jié)能經(jīng)濟性的樓宇自動化控制系統(tǒng)（Bui1dingAutomaticSystem，簡稱BAS）在智能樓宇建筑中發(fā)揮出非常重要的作用。樓宇自動化控制系統(tǒng)是一個集計算機及集成網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、以及通信技術(shù)等為一體的高度集成自動化綜合運行管理和節(jié)能控制系統(tǒng)，其將整個樓宇建筑內(nèi)部供配電系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯拖拽系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等機電設(shè)備全部整合在一個分散分布式集成控制網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)對所有機電設(shè)備進行集中監(jiān)測和遠程控制操作，通過集中系統(tǒng)的控制管理，有效提高樓宇建筑綜合自動化管理水平，降低機電設(shè)備系統(tǒng)故障率，達到減少系統(tǒng)運行維護費用和節(jié)能降耗的目的，為用戶提供一個既操作維護方便、安全可靠、節(jié)約能源，又舒適宜人的工作學(xué)習(xí)和起居住宅環(huán)境。據(jù)一些統(tǒng)計資料表明，使用樓宇綜合自動化管理系統(tǒng)的運行經(jīng)濟效益與不使用相比，系統(tǒng)運行維修保養(yǎng)人員數(shù)可以減少約30%，同時可以達到35%-50%的節(jié)能效果。因此，對高層樓宇住宅建筑綜合自動化系統(tǒng)的研究具有非常大的工程實際意義，也是建筑節(jié)能研究的一個重要課題[1]。

1 智能建筑樓宇綜合自動化系統(tǒng)

智能建筑是建筑技術(shù)與計算機信息通信技術(shù)相互交融的優(yōu)良產(chǎn)物，同時也是樓宇建筑發(fā)展的必然方向。智能建筑主要包括樓宇自動化控制系統(tǒng)(BAS)、數(shù)據(jù)通信自動化系統(tǒng) (CAS)、以及智能樓宇辦公自動化系統(tǒng) (OAS)三大功能子系統(tǒng)。BAS樓宇自動化控制系統(tǒng)是智能建筑實現(xiàn)智能網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的基礎(chǔ)系統(tǒng)，是智能建筑內(nèi)部機電設(shè)備安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟高效運行的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)。設(shè)計智能建筑樓宇自動化控制系統(tǒng)的主要目的，是將分散在樓宇建筑內(nèi)部的各種機電設(shè)備的運行特性信息進行集中分類管理，并結(jié)合相應(yīng)的優(yōu)化控制技術(shù)手段，實現(xiàn)對各種機電設(shè)備系統(tǒng)的集中監(jiān)測和統(tǒng)一管理維護，即按照計算機邏輯程序使樓宇建筑內(nèi)部各機電子系統(tǒng)能夠按照最優(yōu)控制要求，進行有條不紊、協(xié)同配合的高效穩(wěn)定運行，在為用戶創(chuàng)造出一個安全可靠、舒適便捷、節(jié)能經(jīng)濟的工作學(xué)習(xí)和起居環(huán)境的同時，通過控制優(yōu)化手段降低各子系統(tǒng)綜合造價投資，盡量節(jié)省子系統(tǒng)在運行過程中的能耗和日常維護管理的各項費用，降低用戶的日常開支，從而有效提高智能樓宇建筑的綜合自動化水平和現(xiàn)代人性化服務(wù)管理水平。智能建筑樓宇綜合自動化系統(tǒng)中需要控制管理的機電設(shè)備十分多，其對整個控制管理系統(tǒng)自動化水平也要求比較高，如:需要設(shè)計根據(jù)環(huán)境舒適度自動調(diào)節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、以及給排水系統(tǒng)等。由于智能建筑內(nèi)部機電設(shè)備種類較多，且這些設(shè)備分散在樓層的各個地點或角落。如果采用分散就地控制管理模式，其監(jiān)視和測控工作量將難以想象。為了提高建筑物內(nèi)部機電設(shè)備系統(tǒng)綜合自動化管理水平，達到各種機電設(shè)備發(fā)揮出最優(yōu)工況特性、節(jié)省降耗等目的，構(gòu)筑樓宇建筑綜合自動化系統(tǒng)是智能建筑設(shè)計研究的一個重要內(nèi)容[2]。

2 基于Lonworks技術(shù)的樓宇自動化系統(tǒng)設(shè)計

Lonworks局部操作網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是建筑樓宇自動化系統(tǒng)使用較為廣泛的分散集成控制技術(shù)，通常稱為LON網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。在LON局部操作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，大批安裝在設(shè)備現(xiàn)地的一次元件元件(傳感器、執(zhí)行器等)，與LON網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點進行相互配合，并結(jié)合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約LonTalk協(xié)議，完成控制系統(tǒng)與現(xiàn)地設(shè)備間數(shù)據(jù)信息的實時動態(tài)通信互相。LonTalk協(xié)議被固化在樓宇自動化控制系統(tǒng)中的一個電路芯片中，作為整個Lonworks智能局部操作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各一次元件設(shè)備數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計、存儲、以及遠程操作命令生成等功能的核心部件。LonTalk通信協(xié)議通過多種傳輸媒體實現(xiàn)現(xiàn)地分散機電設(shè)備節(jié)點間數(shù)據(jù)信息的實時通信。利用節(jié)點控制模式便于整個基于Lonworks技術(shù)的分布式集中智能樓宇自動化控制系統(tǒng)能夠靈活實現(xiàn)機電設(shè)備的增加和刪除，使整個自動化控制系統(tǒng)組合方式十分靈活多樣。Lonworks技術(shù)具備低層實時通信功能，它能完全支持OSI的七層協(xié)議，是一個直接面向控制對象的集成控制系統(tǒng)。Lonworks技術(shù)不僅可以優(yōu)化智能建筑內(nèi)部機電設(shè)備間的互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通信共享性能，同時在數(shù)據(jù)傳輸過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)不同機電設(shè)備間數(shù)據(jù)信息安全、可靠、點對點直接通信功能，使各機電設(shè)備系統(tǒng)完全智能分散化，實現(xiàn)整個樓宇自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)架和邏輯架構(gòu)的分離集成控制管理功能。基于Lonworks技術(shù)的樓宇自動化系統(tǒng)，主要對智能建筑供配電子系統(tǒng)、給排水控制子系統(tǒng)、照明自動調(diào)節(jié)控制子系統(tǒng)、暖通空調(diào)控制系統(tǒng)、電梯拖拽控制子系統(tǒng)、遠程集中抄表子系統(tǒng)、安防控制子系統(tǒng)的運行參數(shù)進行動態(tài)監(jiān)測、分析運算、以及控制和科學(xué)管理，從而為用戶構(gòu)筑一個舒適便捷、安全可靠、高效節(jié)能的綜合自動化服務(wù)管理系統(tǒng)，降低各機電設(shè)備系統(tǒng)綜合運行能耗和管理費用，延長其綜合使用壽命。基于Lonworks技術(shù)的樓宇自動化系統(tǒng)其控制網(wǎng)絡(luò)主要由系統(tǒng)監(jiān)控計算機、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、以及現(xiàn)場機電設(shè)備智能控制節(jié)點3大部分共同組成。

基于Lonworks技術(shù)的樓宇自動化系統(tǒng)能對智能建筑內(nèi)部各機電設(shè)備系統(tǒng)運行狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測和控制，并對各機電子系統(tǒng)實時運行數(shù)據(jù)信息進行實時分析運算，對報警信息數(shù)據(jù)進行顯示和存儲紀(jì)錄，從而實現(xiàn)與智能建筑信息集成數(shù)據(jù)庫間的相互備份和交互。智能建筑樓宇自動化除了對各機電設(shè)備運行工況進行動態(tài)監(jiān)測和控制外，還具有實時處理報警信息、聯(lián)動遠程視頻報警圖像記錄、以及火災(zāi)消防報警、照明節(jié)能、空調(diào)最優(yōu)調(diào)節(jié)、音響設(shè)備聯(lián)動等動態(tài)優(yōu)化控制功能，同時通過局域網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將自動化系統(tǒng)中出現(xiàn)的報警信息實時遠傳到智能建筑物業(yè)及設(shè)施集中管理中心，便于相關(guān)工作人員及時了解建筑綜合安防水平，為整個智能建筑提供一個安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟、舒適便捷的工作學(xué)習(xí)和起居環(huán)境。

參考文獻

[1] 董春橋，袁昌立，傅海軍等．建筑設(shè)備自動化[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006．

[2] 周洪，張世榮，郭愛文.智能建筑控制系統(tǒng)概論[M].北京:中國電力出版社，2004.