智能樓宇管控系統(tǒng)及其發(fā)展方向

摘 要：文章介紹智能樓宇管控系統(tǒng)的概念，分析多種網(wǎng)絡技術在智能樓宇管控系統(tǒng)應用中的優(yōu)勢與不足，展望智能樓宇管控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：智能樓宇管控系統(tǒng)；分布式控制系統(tǒng)（DCS）；現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）

1 智能樓宇管控系統(tǒng)概念

智能樓宇管控系統(tǒng)是現(xiàn)代化智慧性城市樓宇建筑中最基本、最重要的組成部分，它是利用計算機及其網(wǎng)絡技術、自動控制技術和通信技術構建的高度自動化的綜合管理和控制系統(tǒng)。

智能樓宇管控系統(tǒng)把樓宇建筑內部多種獨立運行的設備（主要包括：空調系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電梯自控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)）連接到一個控制網(wǎng)絡上，把設備的使用功能、信息傳輸組合到一個相互關聯(lián)的、統(tǒng)一的、協(xié)調的系統(tǒng)中，實現(xiàn)圖像、語音、數(shù)據(jù)等信息的傳輸、交換、處理和應用，實現(xiàn)了遠程、智能、綜合性管理與自動控制。為人們營造了舒適、安全的生活和辦公環(huán)境，同時實現(xiàn)了對建筑高效節(jié)能的更高層次的需求。

2 網(wǎng)絡技術在智能樓宇管控系統(tǒng)中的應用

2.1 分布式控制技術（DCS）

DCS是利用在先進計算機控制技術對生產(chǎn)過程進行遠程操作、集中監(jiān)控管理和分散控制的一種綜合控制技術，是模擬和數(shù)字混合的一種控制系統(tǒng)，在工業(yè)自動化控制中應用的范圍較廣，已逐步應用到智能樓宇管控中。缺點：

（1）采取一臺儀表和一對傳輸線連接的接線方式，在安裝過程中接線繁多，容易接錯線，延長施工周期，提高安裝費用，在使用過程中維護檢修困難；（2）采用模擬信號，數(shù)據(jù)傳輸精度低，抗干擾性差，數(shù)據(jù)可靠性較低；（3）各系統(tǒng)廠家的產(chǎn)品都自成一體，系統(tǒng)封閉不開放，不易實現(xiàn)各種產(chǎn)品之間數(shù)據(jù)的交換和操作，應用過程中難以形成更大范圍的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

2.2 現(xiàn)場總線控制技術（FCS）

FCS是純數(shù)字化的、分散的、開放的、可互操作、互連的新型控制系統(tǒng)。簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)應用中繁雜、技術含量低的綜合布線工作量，控制單元的分布和檢測也更加合理。具有數(shù)據(jù)傳輸可靠性高、安裝費用成本低、可維護檢修性好、實時性好等優(yōu)點，實現(xiàn)了管理和控制一體化。

LON技術

LON （Local 0penation Networks）技術，又稱Lonworks技術。在電力自動化、工業(yè)自動化、樓宇自控、消防監(jiān)控等領域應用廣泛。采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協(xié)議和面向對象的設計方法，通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置。

優(yōu)點：①開發(fā)工具完善；②可使用多種傳輸介質；③開發(fā)網(wǎng)絡節(jié)點時間短，易于維護；④網(wǎng)絡結構靈活、組網(wǎng)方便；⑤無主的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

缺點：①完全開放性不夠；②欠缺實時性、處理大量數(shù)據(jù)的能力。

2.3 FCS和DCS綜合技術

要實現(xiàn)對所有機電設備的全面綜合管理和控制，確保運行設備的安全、經(jīng)濟運行和科學管理，需要一種低成本、分散的、可實現(xiàn)交互操作的控制系統(tǒng)。DCS具有較高的集中監(jiān)控管理功能，F(xiàn)CS實現(xiàn)了信號串行雙向快速傳輸，抗干擾能力強大，有利于系統(tǒng)的組織與集成。FCS的出現(xiàn)與發(fā)展，彌補了DCS的缺點。現(xiàn)階段，將FCS與DCS結合應用是最推薦的一種做法，即在智能樓宇建筑中采用集散控制的體系結構，在現(xiàn)場執(zhí)行級采用現(xiàn)場總線控制技術。將FCS與DCS結合應用，集中了兩大系統(tǒng)的最大優(yōu)點，進一步完善了整個系統(tǒng)的決策、管理、控制功能，實現(xiàn)控制系統(tǒng)智能化。

2.4 以太網(wǎng)技術（Ethernet）

以太網(wǎng)技術具有全開放性、帶寬高、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、傳輸數(shù)據(jù)可靠性高、安裝成本低、應用范圍廣、資源全共享等優(yōu)點。以太網(wǎng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術，可以給每臺設備分配一個IP地址，將現(xiàn)場設備通過各種途徑連接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過網(wǎng)絡互相傳遞信息和數(shù)據(jù)，具備了遠程維護功能，并能從Internet獲取信息。在智能樓宇管控系統(tǒng)中，以太網(wǎng)把基于現(xiàn)場總線的樓宇管控系統(tǒng)集成到建筑控制管理網(wǎng)絡上，即Ethernet總線技術。在一些新開發(fā)的樓宇管控系統(tǒng)中，以太網(wǎng)直接進入了控制層。

優(yōu)點：①統(tǒng)一和兼容從管理層到現(xiàn)場設備控制層的通信協(xié)議，系統(tǒng)擴展比較容易實現(xiàn)；②與智能建筑中其它系統(tǒng)（通信和辦公自動化系統(tǒng)）集成更加容易。

缺點：①深開發(fā)難度較大，開發(fā)費用和成本較高；②以太網(wǎng)的實時性、可靠性有待進一步完善。

3 智能樓宇管控系統(tǒng)發(fā)展趨勢

智能樓宇管控系統(tǒng)的應用主要集中在建筑公共資源中，隨著以太網(wǎng)技術研究不斷深入、設備的以太網(wǎng)絡接口技術的成熟，由于其全開放、成本低、帶寬高、穩(wěn)定性和可靠性高、應用廣泛、共享資源豐富等優(yōu)點將成為樓宇管控系統(tǒng)研究應用的熱點。各種接口技術的成熟將推動家用電器的網(wǎng)絡化，使家居自動化成為樓宇管控系統(tǒng)集成的一個子系統(tǒng)。

伴隨現(xiàn)場總線技術標準統(tǒng)一，樓宇管控系統(tǒng)中的現(xiàn)場總線通信協(xié)議也必然趨于統(tǒng)一。BACnet，采用了Ethernet、ARCNET、MS/TP、PTP、LonTalk五種網(wǎng)絡技術進行通信。相對其它現(xiàn)場總線，BACnet標準最大的優(yōu)點是可以與Ethernet、LonWorks等網(wǎng)絡進行無縫集成。BACnet將以先進的技術、完善的體系結構、開放的理念成為建筑智能化系統(tǒng)領域中的唯一ISO標準到廣泛應用。

能源危機已經(jīng)成為急需解決的問題，也是當前研究的熱點。高效節(jié)能將是樓宇管控系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，包括新技術的使用和新能源的利用。照明節(jié)能控制系統(tǒng)作為子系統(tǒng)納入樓宇自控系統(tǒng)統(tǒng)一管理：熒光燈調光技術既能節(jié)約能源，又能延長光源壽命；根據(jù)經(jīng)緯度坐標確定的天文時鐘能精確計算太陽每日的日出和日落時間，自動調節(jié)照度，滿足人眼的照度需求；根據(jù)人眼晝夜節(jié)律的光譜敏感度和明視覺、暗視覺光譜光視效率，自動設定同一區(qū)域晝夜照度；能自動“學習”各個區(qū)域的使用習慣，統(tǒng)計各個區(qū)域的使用時段，對不合理的現(xiàn)象自動報警，提醒用戶檢查。太陽能光伏建筑：如何在智能建筑中利用光伏電能將是智能樓宇自動化系統(tǒng)研究和發(fā)展的一個方向。無線網(wǎng)絡可以節(jié)省布線，節(jié)約資源，有較大的研究和應用價值。

參考文獻

[1]張瑞武.智能建筑的系統(tǒng)集成及其工程實施[M].北京：清華大學出版社.

[2]金久 .樓宇自控系統(tǒng)中國建筑工業(yè)出版社.