浅谈建筑智能化系统集成

王世国

摘要：随着通信技术的发展以及建筑物内部控制对象功能的不断提高，智能建筑各子系统内部、各子系统之间以及建筑物对外的信息量大大增加，系统集成应用而生。通信自动化、建筑设备自动化和办公自动化三个系统组成了智能建筑的系统集成，其使原来建筑物从单纯弱电系统上升到一个更高的层次。建筑智能化系统（BuildingAutomationSystem，BAS）就是其中比较重要的组成部分。文章就以实际建筑工程为例，对于建筑智能化系统集成的相关技术进行了分析和研究，并针对系统集成中出现的问题进行了探讨，以供参考。

关键词：建筑智能化；系统集成

1项目概况

上海日立电器有限公司位于浦东宁桥路888号，新建科技大楼建筑面积约25000m2，主楼18层，地下一层。科技大楼项目是日立电器股份有限公司1000万台空调压缩机配套项目，大楼内建有国家级“机械制冷研发中心实验室”。是一座集楼宇自控、消防自控、安全防范及诸多子系统于一体的智能化大楼。BAS作为智能大楼重要组成部分，是大楼智能化设计的主要设计工作之一。

1.1控制系统厂商和产品选择

控制系统厂商和产品的选择需要考虑产品先进的控制模式、灵活的DDC配置方式和主流成熟的技术应用。当然，厂商的国际知名度是产品质量和售后服务水平的选择依据。

国际知名控制系统供应商Honeyell公司拥有先进的全系列的楼宇控制产品。EXCEL5000系列通用型和专用型现场控制器全部经过LonMark认证，通过多样的软件卡可灵活的构建出LonWorks和C-BUS现场总线结构的网络控制结构。

HoneyellSymmetrE楼宇管理系统可以提供对暖通空调（包括热交换、排风、空调机）等设备的监测及控制。HoneyellSymmetrE提供强大的图形化用户界面和高效率用户接口；采用最前沿的数据管理技术，使传统的控制系统结构有了质的飞跃。

HoneyellSymmetrE应用独特的技术融合了各项开放标准的先进特性，包括：LonMark，支持LonWorks技术，让不同供应商的设备通过网络互联操作；BACnet，符号ASHRAE标准，提供BACnet客户端和BACnet服务器；Modbus，是许多不同类型的控制器最通用的通讯协议；OPC，支持OLE是Windows下应用程序和过程控制器之间的连接桥梁；AdvanceDDE，用于大量的第三方设备间的数据交换；ODBC，一个工业标准的数据库操纵接口，也包括EXCEL500控制系统；CS/BS技术使得配置灵活，浏览方便。

Excel500/600适用于所有的HVAC控制应用软件和楼宇自动化功能的EXCEL5000DDC控制器。控制器可应用于独立运行，拨号和网络系统中。可用CARE软件自由进行编程，也可用标准的Modal软件模块进行编程。

Excel500Smart可编程通用型HVAC控制器控制器可应用于独立运行，拨号和网络系统中。可用CARE软件自由进行编程，也可用标准的Modal软件模块进行编程。输入/输出模块可以通过LonWorks（R）总线连接件连接到DDC-控制器。

XL50应用软件卡和多种应用软件卡扩展了控制器不同应用而不造成资源的浪费。

1.2本大楼的BAS对象和环境

上海日立电器公司科技大楼中的建筑机电设备和设施按照功能可划分为环境控制系统（包括空调、冷热源、给排水、通风等）、照明系统（包括普通照明、泛光照明、事故照明等）、垂直运输系统（包括电梯、自动扶梯等）和电力系统（高低压配电、UPS等）。

（1）环境控制的监控对象：空调机组状态检测与运行参数测量；空调机组最佳启/停时间控制；室内/外空气温、湿度，CO2浓度检测；新风机组状态检测与运行参数测量；新风机组最佳启/停时间控制；空调机组/新风机组预定程序控制与温湿度控制；送排风机组的状态检测和控制；给水系统（水箱、给水泵等）各参数检测和控制；排水系统集水井、排水泵各参数的检测和控制；冷热源设备（热泵机组）运行状态参数检测与控制；冷热水温度压力检测和控制。

（2）照明系统监控对象：各楼层电梯厅、公共走道照明定时开关控制及状态检测；一层阶段大厅照明的定时开关控制及状态检测；地下车库照明的动态控制；航空障碍灯的状态及故障检测；泛光照明的定时控制及状态检测。

（3）垂直运输系统监控对象：载客电梯运行状态、楼层状态、故障状态检测；消防电梯运行状态、楼层状态、故障状态检测；自动扶梯运行状态、故障状态检测。

（4）电力系统监控对象：高低压开关柜主断路器运行状态及故障报警状态检测：变压器温度报警、运行状态等参数检测：应急电源各参数检测。

（5）本大楼的建筑机电设备：BAS工程设计的基础是建筑设备控制工艺及其技术要求，BAS系统按照建筑设备的运行的工艺要求和设备状态改变的措施，以自动控制和监视的方式实现设备工艺的要求。科技大楼设计的首要工作是理清大楼机电设计的建筑设备及其技术工艺要求。

监控点数表是把各类建筑设备要求监控的内容按照模拟量输入（AI）、模拟量输出（AO）、数字量输入（DI）数字量输出（DO）分类，逐一列写的表格。这一表格应能够准确的反映建筑设备控制工艺的要求和设备设备可能配置的传感器与执行器。按照监控点数表，可以确定某一功能区域或者自然分隔区域内的建筑设备需要监控的内容和数量，进而可以配置和选择现场控制器的型号、规格和数量。根据经验，选择DDC时，其输入/输出点应比监控点表数多10%～15%的量，以备将来扩展使用。

2智能化BAS涉及的技术应用

2.1楼宇自控系统的控制模式

离散控制系统诞生于20世纪70年代，主要在石油、化工、钢铁等工业领域得到普遍的应用。在经历了集中式控制和半分散控制的发展历程后，“分散控制，集中管理，独立工作”的控制理念是目前工业控制系统所遵循的基础，采用三层结构形式的离散控制模式。楼宇控制系统移植了工业控制系统的控制理念，分为由计算机和中央监控管理系统软件及相应的通讯设备组成的中央监控管理层、现场直接数字控制器（DDC）以及由现场传感器、变送器和执行器等组成的第三层系统。

2.3LonWorks技术在BAS系统设计中的应用

LonWorks技术是美国Echelon公司开发的完全分散控制技术，已经逐渐成为楼宇控制现场总线技术的主流。LonWorks技术由以下三个核心部分组成：MC143150或MC143120NEURON（神经元）芯片；LonTalk协议，执行ISO/OSI参考模型和提供全部七层服务；网络开发工具（Lonbuild）和节点开发工具（Nodebuilder）。

目前，大多数LonWorks自控系统都是采用将Neuron神经元芯片3150/3120直接做成DDC控制器。为克服Neuron芯片3150/3120的8位处理器处理能力弱，内存较小、网络变量小的缺点，被控设备的专用控制器由此诞生。如根据楼宇自控的受控设备（如：空气处理机组，新风机组，送排风机等）的控制模型，设计对应的专用控制器等。目前，大多数LonWorks自控系统都是采用这种方式，并得到了广泛的应用。

3BAS监控在智能化建筑中的优化设计

BAS控制系统主要由检测变送装置、控制装置、执行机构组成。只有进行合理有效的监控和管理才能确保BAS系统达到理想的控制效果，达到降低能耗，安全运行，获得轻松舒适的工作和生活环境。

BAS系统对空调系统的控制针对空调系统的运行特点和人们使用要求，采用人工智能的方式，测算回风和新风的热焓值，协调空调系统各种设备和谐的间歇运行，使空调系统达到在最经济的条件下的运行。目前情况下，主要工艺手段有采用间歇工作、焓值控制、最佳启停时间控制、夜间净化、夜间循环、零能带/负荷再设定方式等。

在商业大楼中，照明消耗的电力是相当可观的，具统计年均约有45%的电力消耗在照明上。特别是公共照明，由于管理上的不便，是造成的电力浪费的主要部分。BAS系统可以根据商业设施的工作作息时间，采取时间控制的方式，定时开启或者关闭公共区域的照明灯具，以避免不必要的能源浪费。优化的控制方式还可以根据室外照度的变化，结合时间控制的方式，在特殊环境下启动照明，达到舒适环境下的节能目的。

给排水设备的监控也是BAS系统的任务之一。无论用户用水量如何变化或者供水管网出现压力波动，BAS系统要确保大楼的供水水压恒定，协调泵房设备最佳运行。排水泵需要根据集水井或者集水池内水位变化，及时启停泵机，防止溢水事故的发生。同时水泵自身的故障状况也是BAS系统监控的范围。

电力系统一般自成体系，供电部门建立的电力监控系统可以监控到高压柜和变压器（10KV以上）的故障状况和主要参数。BAS系统主要是提供本大厦供电状况的相公信息和参数，便于物业管理的工程技术人员及时调.度大厦的用电负荷，确保电力系统安全。当然，如果有计量计费要求，BAS系统也应该满足。

一般情况下，国际知名BAS系统供应商，包括Honeyell公司的产品，没有限制所控设备的型号、品牌、功能，但这也不代表着BAS系统对设备没有任何要求。对拟购的受控电气设备二次控制回路进行说明，就是机电设计单位和机电设备供应商技术人员需要做到的，配备符合标准图集的控制箱设备。如果是采用通讯接口进行监控的设备要考虑接口协议是否符合要求，是否需要协议转换，配备相应的接口设备。否则BAS系统无法进行有效控制。

4结束语

智能化BAS系统是随着科技的发展以及人们对源环境和信息化要求的不断提高而产生的，它综合了多种学科，要求设计者将数据采集系统、数据传输网络、计算机自动控制系统和分离的设备、功能、信息等综合集成到一个相互关联、统一、协调的系统中，充分发挥现有先进技术和设备的作用和潜力。因此，相关的技术人员一定要对智能化BAS系统进行充分的了解，对其技术措施进行熟练的掌握，这对于BAS系统在未来的性价比、稳定性、运行效率以及维护等方面的拓展和提高都有着重要的意义。

参考文献

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