智能建筑智能化系統(tǒng)樓宇自控施工技術(shù)探究

谷少剛，陳賢波，孫海洋，王健

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

1 引言

傳統(tǒng)制造業(yè)與高新科技產(chǎn)業(yè)的完美結(jié)合造就了智能建筑。為了使建筑可以實(shí)現(xiàn)高效舒適便捷的辦公及居住功能，利用建筑、電子、控制、通信等各種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑自動化功能的同時，也要時刻牢記綠色生態(tài)建筑的中心主旨。這也給智能化建筑系統(tǒng)指出了新的發(fā)展目標(biāo)和規(guī)劃，向著以民為本、綠色環(huán)保、綠色節(jié)能、環(huán)境安全等方面持續(xù)發(fā)展。

2 智能建筑解析

熱源自動化系統(tǒng)、給水排水自動化系統(tǒng)、照明自動化系統(tǒng)、空調(diào)自動化系統(tǒng)、電梯管理系統(tǒng)等形成了完善的建筑設(shè)備管理系統(tǒng)。智能建筑的“智能化”通過建筑設(shè)備管理系統(tǒng)得到了有效保障，安全的辦公環(huán)境通過信息安全系統(tǒng)為客戶提供了更好的使用體驗(yàn)，智能建筑存有的基礎(chǔ)則是建筑設(shè)備管理系統(tǒng)。為了高效的發(fā)揮智能建筑的功效和作用，一定要結(jié)合各個子系統(tǒng)的信息，打破系統(tǒng)集成化各系統(tǒng)之間的信息壁壘。根據(jù)《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50314-2015能夠總結(jié)出，現(xiàn)階段智能化建筑還處在發(fā)展階段，子系統(tǒng)也仍需不斷的完善，因此，上述智能建筑子系統(tǒng)的劃分并不會固定不變，通過不斷結(jié)合高新科技，如信息技術(shù)、人工智能等，能夠使智能化建筑不斷發(fā)展進(jìn)步。

3 智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)介紹及用途

3.1 智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)

建筑技術(shù)、自動控制技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，形成了房屋自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)（BAS），使整個樓宇具備了智能建筑的特點(diǎn)。房屋自動控制系統(tǒng)是酒店智能化系統(tǒng)中最重要的系統(tǒng)，主要功能是監(jiān)控并管理工程項(xiàng)目中有關(guān)制造冷氣、供熱、通風(fēng)排氣、空調(diào)系統(tǒng)、上下水系統(tǒng)、高低壓配電系統(tǒng)、扶梯電梯系統(tǒng)等主要運(yùn)營模塊，致力于打造出一個效率高、低能耗、綠色環(huán)保、高性價比、溫馨而安全的辦公環(huán)境，以提升管理能力，做到節(jié)約資源、節(jié)省人力成本的目的。

3.2 樓宇自動控制系統(tǒng)的用途

3.2.1 智能化運(yùn)行的中心系統(tǒng)

由于一般樓宇占地面積非常大，且功能齊全，如空調(diào)控制系統(tǒng)中就涉及到冷、熱水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)，它們的成功執(zhí)行和運(yùn)作是確保工程建筑環(huán)境的前提，是智能化系統(tǒng)的核心。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管理的核心系統(tǒng)

由于樓宇通過房屋自動控制系統(tǒng)監(jiān)管的機(jī)械設(shè)備多，且功能十分復(fù)雜，如果系統(tǒng)不能平穩(wěn)持續(xù)運(yùn)行，將馬上影響到樓宇的內(nèi)部環(huán)境、酒店的能耗，并降低控制效率、浪費(fèi)管理以及酒店的相關(guān)成本。

3.2.3 體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的成熟應(yīng)用

房屋自動控制系統(tǒng)于上世紀(jì)八十年代逐漸進(jìn)入我國視野，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，開發(fā)商漸漸認(rèn)識到它的重要性。而智能化系統(tǒng)本身也從最開始的基地式氣動式儀表盤、液壓儀表盤、電動式模塊組合儀表，逐漸發(fā)展到今日的集散式和接口式，并使用全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與全新的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，打造開放可持續(xù)發(fā)展的綜合管理系統(tǒng)。

4 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)及具體功能

4.1 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)構(gòu)成

智能建筑樓宇自控系統(tǒng)由設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)（BMS）、信息管理系統(tǒng)（IBMS）、辦公系統(tǒng)（OAS）以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)（CNS）四大部分組成[1]。設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的作用是對建筑內(nèi)的安全系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)進(jìn)行管理，是建筑工程有序開展的重要保證；信息管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)為其余三個系統(tǒng)下達(dá)工作指令，并對其工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督，避免系統(tǒng)出現(xiàn)故障而影響施工進(jìn)度；辦公系統(tǒng)負(fù)責(zé)對建筑內(nèi)的辦公設(shè)備進(jìn)行管理，創(chuàng)造良好的施工環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑內(nèi)通信設(shè)備的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，其中，不僅包括建筑內(nèi)部的通信，還包括建筑內(nèi)與外部的通信，保證建筑的平穩(wěn)運(yùn)行。

目前，樓宇自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更傾向于以系統(tǒng)總線為主導(dǎo)，在這種模式下，系統(tǒng)總線包括以下三部分：

①將互聯(lián)網(wǎng)作為整個系統(tǒng)主要網(wǎng)絡(luò)，切實(shí)實(shí)現(xiàn)各樓間的通信不受影響；

②通過區(qū)域內(nèi)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對各系統(tǒng)的有效控制；

③利用子系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)各個機(jī)電設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并實(shí)時將信息傳輸?shù)娇傁到y(tǒng)，由接收總系統(tǒng)下達(dá)運(yùn)行指令，以控制子系統(tǒng)及各個機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

4.2 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)功能

一套體系完善的智能建筑樓宇自控系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)以下功能：

①在保證每個設(shè)備都可以良好運(yùn)作的前提下，精確控制設(shè)備運(yùn)行的主要參數(shù)；

②自動化控制系統(tǒng)可以對建筑內(nèi)的全部設(shè)備進(jìn)行檢測、統(tǒng)一控制及管理，可以對大多數(shù)緊急狀況作出及時的處理，迅速處理建筑內(nèi)的突發(fā)狀況和設(shè)備故障；

③實(shí)現(xiàn)各類能源分配，通過智能樓宇自控系統(tǒng)智能化分配技術(shù)，分配供水、供電等資源，對建筑用電量以及用水量進(jìn)行分析，對能源分配方案進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到減少建筑能源消耗的目的；

④可以根據(jù)戶外環(huán)境的變化調(diào)節(jié)建筑內(nèi)正在運(yùn)行的設(shè)備，例如，可以依據(jù)戶外溫度濕度、戶外陽光照射等主要參數(shù)，判定是否需要運(yùn)行照明系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)，或者根據(jù)屋內(nèi)人員的作息時間，調(diào)節(jié)設(shè)備是否開啟或關(guān)閉，并且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行反饋和調(diào)整；

⑤在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，對其運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行收集，并儲存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)與歷史數(shù)據(jù)的對比分析，達(dá)到對設(shè)備工作能力的精確定位[3]。

5 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)應(yīng)用及技術(shù)性關(guān)鍵問題

5.1 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)應(yīng)用

對當(dāng)代智能建筑來講，樓宇自控系統(tǒng)包括了建筑、自動化等幾個專業(yè)，是一個技術(shù)組成比較復(fù)雜的項(xiàng)目，對施工技術(shù)的要求較高，且系統(tǒng)調(diào)節(jié)所需的周期較長[4]，因此，早期的規(guī)劃設(shè)計工作是及其必要的。所以，在樓宇自控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中，操控等相關(guān)事宜必須符合實(shí)際項(xiàng)目要求。以山東德州市某重要項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目為辦公樓，建筑面積28000m2，建筑密度34m，建筑構(gòu)造為混凝土結(jié)構(gòu)，電力能源系統(tǒng)包括了太陽能、地源熱泵、太陽能熱水系統(tǒng)等環(huán)保能源，對電力能源進(jìn)行精細(xì)化管理是項(xiàng)目自動化控制系統(tǒng)的重中之重，更是節(jié)能環(huán)保的基本要求。

在本項(xiàng)目中，結(jié)合預(yù)設(shè)的建筑過程控制方案，對空調(diào)系統(tǒng)和供水系統(tǒng)進(jìn)行了動態(tài)控制和調(diào)節(jié)，并適當(dāng)設(shè)置修正偏差，提高了本項(xiàng)目的節(jié)能性能。項(xiàng)目自動控制系統(tǒng)采用集散性控制系統(tǒng)，即利用DCS技術(shù)進(jìn)行控制。集散型控制系統(tǒng)在工作中，始終遵循信息共享原則以及集中監(jiān)控和分散控制原則，對于現(xiàn)場數(shù)字控制設(shè)備來講，通常由邏輯器件以及性能較高的單片機(jī)兩大部分組成，實(shí)現(xiàn)不同的軟硬件配置，并分散在樓體的各個區(qū)域中，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的直接控制，在終端顯示器上顯示出所有設(shè)備的運(yùn)行情況，并在此基礎(chǔ)上建立與控制系統(tǒng)之間的通信聯(lián)系[5]。

5.2 關(guān)鍵技術(shù)問題

建筑施工水平的高低能夠直接影響建筑物自動化系統(tǒng)是否可持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)代建筑物的自動化技術(shù)非常復(fù)雜，就樓宇自控施工技術(shù)來說，控制室設(shè)備安裝是特別重要的。控制室的設(shè)備包括了多個顯示器、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、外圍設(shè)備、打印機(jī)設(shè)備等，在選擇控制室位置時，要與電磁干擾區(qū)域保持一定距離，因?yàn)榭刂剖以O(shè)備對環(huán)境有相當(dāng)高的要求，需要保護(hù)控制中心不被靜電干擾。同時，也需要將控制室搭建在濕度較低的環(huán)境中，因?yàn)榭刂剖倚枰３指稍铮⒃诳刂破髦車舫鱿鄳?yīng)的距離，以便為設(shè)備維護(hù)帶來便利。另外，各個相關(guān)設(shè)備之間要確保連接線路通暢準(zhǔn)確，以保證各設(shè)備的正常運(yùn)行[6]。

6 結(jié)語

智能系統(tǒng)是智能建筑的組成部分，在智能建筑中占有舉足輕重的地位。在構(gòu)建智能系統(tǒng)時，自動化控制計劃的實(shí)施應(yīng)側(cè)重于智能系統(tǒng)的集成，重點(diǎn)關(guān)注不同子系統(tǒng)之間的單元集成和通信，以達(dá)到共享資源與降低成本的目的，創(chuàng)建安全、可靠、舒適的生活環(huán)境。