楼宇自动化技术(绪论).ppt

楼宇智能化楼宇智能化技术技术TechnologyTechnology of of Intelligent Intelligent ArchitectureArchitecturehttp:/ Building)智能大厦智能大厦智能建筑智能建筑建筑智能化建筑智能化楼宇智能化楼宇智能化自我介绍董德发董德发大庆石油学院大庆石油学院电气信息工程学院，电子科学学院电气信息工程学院，电子科学学院TEL：6503303（H）E-Mail：DDF DDFA668163.COM DDFA668126.COM DDFA668Sina.COMQQ:459564267教学要求教学要求30学时学时必修课必修课教材教材:陈虹陈虹楼宇自动化技术与应用楼宇自动化技术与应用机械工业出版社机械工业出版社参考书参考书:章云章云建筑智能化系统建筑智能化系统 清华大学出版社清华大学出版社网络资源网络资源讲授与研讨相结合讲授与研讨相结合:要我学要我学 我要学我要学教材及参考书1 张振昭,许锦标,万频编.楼宇智能化技术.北京：机械工业出版 社,1999 (第2版 2003）2 程大章主编.智能建筑工程设计与实施.上海：同济大学出版 社,20013 倪群等编著.NOVELL网络规划安装与管理.北京：人民邮电出版社,19954 雷振明编著.下一代的电信交换 宽带交换.北京：人民邮电出版社,19965 李正福编著.综合业务数字网ISDN.北京：人民邮电出版社,19966 赵宗基等编著.通信网.北京：人民邮电出版社,19967 赵济安编著.现代建筑电子工程设计技术.上海：同济大学出版社,19958 龙惟定,程大章主编.智能化大楼的建筑设备.北京：中国建筑工业出版社,19979 陈一才编著.楼宇安全系统设计手册.北京：中国计划出版社,199710 中国建筑东西设计院主编.民用建筑电气设计规范.北京：中国计划出版社,1997教材及参考书11 华东建筑设计研究院编著.智能建筑设计技术.上海：同济大学出版社,199612 张端武编著.智能建筑的系统集成及其工程实施(上).北京：清华大学出版社,200013 电声词典编写组编.电声词典.北京：国防工业出版社,199314 王锡胜等编.有线电视技术.北京：电子工业出版社,199615 方学忠等编.卫星电视与有线电视技术.北京：中国物资出版社,199516 戴延年主编.建筑电气设计与应用.北京：水利电力出版社,198917 杨运年编著.VSAT卫星通信网.北京：人民邮电出版社,199718 吕海寰等编著.卫星通信系统.北京：人民邮电出版社,199619 殷琪编著.卫星通信系统测试.北京：人民邮电出版社,199720 李东明编著.建筑弱电工程安装调试手册.北京：中国物价出版社,1993教材及参考书21 区益善等编著.计算机网络与办公自动化.北京：电子工业出版社,199522 李林著.智能大厦系统工程.北京：电子工业出版社,199823 徐志强编著.建筑电气设计技术.广州：华南理工大学出版社,199424 徐良贤等译.计算机网络与互联网.北京：电子工业出版社,199825 刘贺湘等编著.Internet实用技术教程.北京：清华大学出版社,199826 邹旭楷主编.Intranet技术及其应用.西安：西安电子科技大学出版社,199827 刘有信编著.网联互联技术.北京：人民邮电出版社,199828 陈一才编著.大楼自动化系统设计手册.北京：中国建筑工业出版社,199429 戴有炜编著.Windows NT Server 4.0中文版实用指南.北京：清华大学出版社,199730 蔡皖东编著.Windows NT Server 4.0(中文版)组网技术.西安：西安电子科技大学出版社,1998教材及参考书31 石祥生译.客户/服务器实用技术指南.北京：电子工业出版社,199432 车敦仁等译.Sybase开发者指南.北京：清华大学出版社,199533 王行刚编著.计算机网组网技术.北京：科学出版社,199334 王常力等编.集散型控制系统的设计与应用.北京：清华大学出版社,199335 黄步余主编.集散控制系统在工业过程中的应用.北京：中国石化出版社,199436 刘国林主编.建筑物自动化系统.北京：机械工业出版社,200237 胡道元编著.智能建筑计算机网络工程.北京：清华大学出版社,200238 段培永,齐保良编著.智能建筑计算机网络.北京:人民交通出版社,200239 王波主编.智能建筑办公自动化系统.北京:人民交通出版社,200240 马海武,张继荣,任庆昌编著.智能建筑通信系统与网络.北京:人民交通出版社,2002 教材及参考书41 程大章主编.住宅小区智能化系统设计与工程实施.上海：同济大学出版社,200142 罗国杰编著.智能建筑系统工程.北京：机械工业出版社,200043 胡崇岳主编.智能建筑自动化技术.北京：机械工业出版社,199944 王波主编.智能建筑基础教程.重庆:重庆大学出版社,200245 杨志,邓仁明,周齐国编著.建筑智能化系统及工程应用.北京：化学工业出版社,200246 陕西省广播电视局.现代广播电视网络技术及应用.西安：西安电子科技大学出版社,200147 刘修文.卫星数字电视接收机的使用与维修.北京:人民邮电出版社,200248 李学明.远程教育系统及实现.北京:人民邮电出版社,200249 黄孝健.有线电视交互式电视与多媒体接入.北京:人民邮电出版社,199950 朱秀昌.会议电视系统及应用技术.北京:人民邮电出版社,1999 相关网站：相关网站：http:/www.ib-中国智能建筑网中国智能建筑网http:/上海智能建筑网上海智能建筑网http:/中国智能建筑服务网中国智能建筑服务网http:/www.ib-中国智能建筑信息网中国智能建筑信息网http:/国际智能建筑国际智能建筑 绪 论第一第一节 楼宇智能化技楼宇智能化技术的基本概念的基本概念 第二第二节 建建设智能楼宇的目智能楼宇的目标 第三第三节 智能楼宇的主要特征智能楼宇的主要特征 第四第四节 楼宇智能化技楼宇智能化技术的主要内容的主要内容第一第一节 楼宇智能化技楼宇智能化技术的基本概念的基本概念一、智能楼宇与楼宇智能化技一、智能楼宇与楼宇智能化技术 二、智能楼宇的二、智能楼宇的发展展 一、智能楼宇与楼宇智能化技一、智能楼宇与楼宇智能化技术1)智能楼宇通智能楼宇通过其其结构、系构、系统、服、服务和管理的最佳和管理的最佳组合提供合提供一种高效和一种高效和经济的的环境。境。2)智能楼宇能在上述智能楼宇能在上述环境下境下为管理者管理者实现最小的代价提供最小的代价提供最有效的最有效的资源管理。源管理。3)智能楼宇能智能楼宇能够帮助其帮助其业主、管理者和住主、管理者和住户实现他他们的造的造价、舒适、便捷、安全、价、舒适、便捷、安全、长期的灵活性以及市期的灵活性以及市场效效应的目的目标。定义定义 目前，国内外对于智能建筑有着多目前，国内外对于智能建筑有着多种定义，尚未统一。种定义，尚未统一。尽管如此，从下面给出的几种国内尽管如此，从下面给出的几种国内外较有影响的定义是能够比较清晰地了外较有影响的定义是能够比较清晰地了解智能建筑概念的内涵的。解智能建筑概念的内涵的。l）美国智能建筑学会定义：美国智能建筑学会定义：智能建筑是通过对建筑物的智能建筑是通过对建筑物的4个基本要素，个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系进行最优化设计，从而提供一个投资内在联系进行最优化设计，从而提供一个投资合理、具有高效、舒适、便利环境的建筑空间。合理、具有高效、舒适、便利环境的建筑空间。2）日本智能大楼研究会定义：）日本智能大楼研究会定义：智能大楼是指具备信息通信、办公自动化智能大楼是指具备信息通信、办公自动化信息服务以及楼宇自动化各项功能的、满足进信息服务以及楼宇自动化各项功能的、满足进行智力活动需要的建筑物。行智力活动需要的建筑物。3）欧州智能建筑集团定义：）欧州智能建筑集团定义：智能化建筑是使用户发挥最高效率，同时智能化建筑是使用户发挥最高效率，同时又以最低的保养成本，最有效地管理其本身资又以最低的保养成本，最有效地管理其本身资源的建筑。源的建筑。4）新加坡定义：）新加坡定义：智能建筑必需具备智能建筑必需具备3个条件，一是具有保个条件，一是具有保安、消防与环境控制等自动化控制系统，以及安、消防与环境控制等自动化控制系统，以及自动调节大厦内的温度、湿度、灯光等参数的自动调节大厦内的温度、湿度、灯光等参数的各种设施，以创造舒适安全的环境；二是具有各种设施，以创造舒适安全的环境；二是具有良好的通信网络设施使数据能在大厦内流通；良好的通信网络设施使数据能在大厦内流通；三是能够提供足够的对外通信设施与能力。三是能够提供足够的对外通信设施与能力。5）国内定义）国内定义定义定义l：智能建筑是指利用系统集成方智能建筑是指利用系统集成方法将智能型计算机技术、通信技术、信息技法将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务控、对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。便利和灵活特点的建筑物。定义定义2：智能建筑是以建筑为平台，兼智能建筑是以建筑为平台，兼备通信、办公、建筑设备自动化等功能，集系备通信、办公、建筑设备自动化等功能，集系统结构、服务、管理及它们之间的优化组合，统结构、服务、管理及它们之间的优化组合，向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。智能建筑的本质，简单说就是为人们提供智能建筑的本质，简单说就是为人们提供一个优越的工作与生活环境、这种环境具有安一个优越的工作与生活环境、这种环境具有安全、舒适、便利、高效与灵活的特点。全、舒适、便利、高效与灵活的特点。1990年，各国的智能建筑专家会聚在美国的年，各国的智能建筑专家会聚在美国的华盛顿，成立了第一个世界性的智能建筑协会，华盛顿，成立了第一个世界性的智能建筑协会，即即“世界智能建筑协会世界智能建筑协会”，提出了一个对智能建，提出了一个对智能建筑的综合性定义：筑的综合性定义：智能建筑是通过对建筑物的四个基本要素，智能建筑是通过对建筑物的四个基本要素，即结构、系统、服务、管理以及它们之间的内即结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，采用最先进的计算在联系，以最优化的设计，采用最先进的计算机技术、控制技术和通信技术，建立一计算机机技术、控制技术和通信技术，建立一计算机系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合理，拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度理，拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建筑能够帮助建筑物业安全的环境空间。智能建筑能够帮助建筑物业主和物业管理者在费用开支、生活舒适、商务主和物业管理者在费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。二、智能楼宇的二、智能楼宇的发展展 智能楼宇的智能楼宇的发展是科学技展是科学技术和和经济水平的水平的综合体合体现，它，它已成已成为一个国家、地区和城市一个国家、地区和城市现代化水平的重要代化水平的重要标志之一，志之一，智能楼宇的智能楼宇的发展将呈展将呈现以下以下趋势：1)智能楼宇正朝着健康和智能楼宇正朝着健康和规范化的方向范化的方向发展。展。3)正在迅速正在迅速发展成展成为一个新一个新兴的技的技术产业。4)智能楼宇的功能朝着多元化的方向智能楼宇的功能朝着多元化的方向发展。展。2)采用最新高科技成果，向系采用最新高科技成果，向系统集成化、集成化、综合化管理以及合化管理以及智能城市化和高智能人性化的方向智能城市化和高智能人性化的方向发展。展。发展史 发展的背景：1984年：美国联合技术公司（美国联合技术公司（UTCUnitedTechnologyCorp.)的子公司的子公司联合技术建筑系统公司联合技术建筑系统公司(UnitedTechnologyBuildingSystemCorp.),在康涅狄格（在康涅狄格（Connecticut）洲洲的哈特福德的哈特福德(Hartford)市改建完成了一座名为都市大厦市改建完成了一座名为都市大厦(CityPlace）的建筑的建筑,IntelligentBuilding首次出现在其首次出现在其宣传词中。宣传词中。国外智能建筑的发展：参见参见智能建筑基础教程智能建筑基础教程国内智能建筑的发展：参见参见智能建筑基础教程智能建筑基础教程发展史智能建筑的发展的趋势：智能建筑的发展的趋势：(参见参见智能建筑基础教程智能建筑基础教程）建筑智能化的外延在扩展建筑智能化的外延在扩展智能建筑范围在扩大智能建筑范围在扩大建筑智能化与绿色生态建筑建筑智能化与绿色生态建筑(环保、节能、可持续发展）的结合环保、节能、可持续发展）的结合智能建筑发展存在的问题及原因：智能建筑发展存在的问题及原因：（参见（参见智能建筑基础教程智能建筑基础教程）概念的原因概念的原因建筑师的原因建筑师的原因设计图的原因设计图的原因供货商的原因供货商的原因技术力量的原因技术力量的原因网络资源：网络资源：（参见资料部分）（参见资料部分）第二第二节 建建设智能楼宇的目智能楼宇的目标一、提供安全、舒适、快捷的一、提供安全、舒适、快捷的优质服服务 二、建立先二、建立先进科学的科学的综合管理机制合管理机制 三、三、节省能耗与降低人工成本省能耗与降低人工成本第三第三节 智能楼宇的主要特征智能楼宇的主要特征如如图表示智能楼宇的内涵表示智能楼宇的内涵 图中中：BAS（Building automation System）为建筑建筑设备自自动化系化系统；OAS（Office automation System）为办公自公自动化系化系统；CAS（Communication automation System）为通信自通信自动化系化系统；SCS （Structured Cabing System）为结构化构化综合布合布线 系系统，它包括，它包括综合布合布线系系统PDS （Premises Distribution System）。）。SCS3A5A系统系统BAS（Building automation System）建筑建筑设备自自动化系化系统；OAS（Office automation System）办公自公自动化系化系统；CAS（Communication automation System）通信自通信自动化系化系统；FASFAS（Fire Automation SystemFire Automation System）消防自动化系统消防自动化系统BAS SASSAS（Safety Automation SystemSafety Automation System）保安自动化系统保安自动化系统第四第四节 楼宇智能化技楼宇智能化技术的主要内容的主要内容一、楼宇通信自一、楼宇通信自动化系化系统 二、楼宇自二、楼宇自动化系化系统 三、楼宇共用三、楼宇共用办公自公自动化系化系统 四、智能楼宇的四、智能楼宇的结构化构化综合布合布线和系和系统集成集成“智能建筑体系智能建筑体系结构参考模式构参考模式”用用“智能建筑体系智能建筑体系结构参考模式构参考模式”(INTELLIGENT BUILDING ARCHITECTURE REFERENCE MODEL，即，即IBA-RM)来描述智能楼来描述智能楼宇的宇的逻辑构成，构成，IBA-RM采用采用层次次结构描述，从底向上分构描述，从底向上分为7个功能个功能层，如如图所示所示。一、楼宇通信自一、楼宇通信自动化系化系统适用于智能楼宇的适用于智能楼宇的CAS，目前主要有三种技目前主要有三种技术：(1)程控用程控用户交交换机机PABX(2)计算机局域网算机局域网络LAN(3)PABXLAN的的综合以及合以及综合合业务数字网数字网二、楼宇自二、楼宇自动化系化系统BAS的的实现技技术主要涉及到自主要涉及到自动控制、控制、计算机管理及其系算机管理及其系统集成技集成技术。楼宇楼宇设备空空调系系统 按其自按其自动化程度可以分化程度可以分为三种情况：三种情况：(1)单机自机自动化化 (2)分系分系统自自动化化 (3)综合自合自动化化 楼宇运楼宇运营管理系管理系统的功能可以分的功能可以分为：(1)柜台柜台业务处理理 包括各种房包括各种房间和和设施的施的预约、分配、分配、计费等面向客等面向客户的服的服务。(2)面向楼宇管理者的功能面向楼宇管理者的功能 楼宇管理机构的人事、楼宇管理机构的人事、财务、经营决策等一般管理信息系决策等一般管理信息系统的功能。的功能。(3)综合楼宇自合楼宇自动化系化系统 三、楼宇共用三、楼宇共用办公自公自动化系化系统（1）基于文字和数据的）基于文字和数据的办公自公自动化系化系统（2）基于声、像的）基于声、像的办公自公自动化系化系统 四、智能楼宇的四、智能楼宇的结构化构化综合布合布线和系和系统集成集成（1）结构化构化综合布合布线系系统 结构化构化综合布合布线系系统的特点是：的特点是：将所有的将所有的语音、数据、音、数据、视频信号等的布信号等的布线，经过统一的一的规划划设计，综合在一套合在一套标准的布准的布线系系统中，将智能楼宇的三大子中，将智能楼宇的三大子系系统BAS、CAS、OAS有机的有机的连接起来。接起来。结构化构化综合布合布线系系统为智能楼宇的系智能楼宇的系统集成提供了物理介集成提供了物理介质。（2）智能楼宇的系智能楼宇的系统集成集成 所所谓系系统集成，通俗地集成，通俗地讲通通过结构化的构化的综合布合布线系系统计算机网算机网络硬件和硬件和软件技件技术，把构成智，把构成智能楼宇的各个主要子系能楼宇的各个主要子系统(BAS、OAS和和CAS等等)从各个分离从各个分离的的设备、功能和信息等集成一个相互关、功能和信息等集成一个相互关联的、的、统一的和一的和协调的系的系统，使，使资源达到充分地共享，管理源达到充分地共享，管理实现集中、高效和便集中、高效和便利的目的。利的目的。（3）智能楼宇系智能楼宇系统集成的集成的实现 系系统集成是一个涉及多学科、集成是一个涉及多学科、多技多技术的的综合性合性应用用领域，它从域，它从设计到到实施是一个复施是一个复杂的的应用系用系统工程工程观点的全点的全过程。程。例例1 1例例2 2例例3 3例例4 4自动化技术自动化技术的应用的应用自动化技术的应用自动化技术的应用自动控制自动控制计算机控制计算机控制DCSFCS楼宇自动化系统的类型楼宇自动化系统的类型楼宇自动化系统设计依据楼宇自动化系统设计依据楼宇自动化系统设计考虑楼宇自动化系统设计考虑综合布线系统支持综合布线系统支持计算机控制系统计算机控制系统高位水槽液位控制系统高位水槽液位控制系统控制目标控制目标：稳定液位：稳定液位控制方案控制方案：人工控制：人工控制 自动控制自动控制 仪表仪表 计算机计算机引引例例：眼手液位人工控制人工控制信息流图信息流图眼（观察）眼（观察）手（操纵）手（操纵）脑（决策）脑（决策）SP：设定值设定值PV：过程变量过程变量SPPV自动控制自动控制 在没有人直接参在没有人直接参与的情况下，利用自与的情况下，利用自动化装置，使系统按动化装置，使系统按照预先设定的规律自照预先设定的规律自动地进行。动地进行。液位信息流图信息流图仪表控制仪表控制液位信息流图信息流图计算机控制计算机控制液位信息流图信息流图电脑是对人脑的解放，电脑是对人脑的解放，计算机的作用相当一台仪表。计算机的作用相当一台仪表。计算机控制绝对不神秘！计算机控制绝对不神秘！反馈反馈负反馈负反馈开开环环闭环闭环计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成计算机系统计算机系统控制对象控制对象I/O接口电路接口电路数字量开关量计算机控制计算机控制 系统示例系统示例注意注意：A/D D/A 信息信息信息信息输入输入存储存储处理处理输出输出反馈反馈v实时实时数据采集数据采集（信息输入）（信息输入）v实时决策实时决策 （信息处理）（信息处理）v实时控制实时控制 （信息输出）（信息输出）计算机控制系统信息流图计算机控制系统信息流图计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类n巡检系统巡检系统nDDC (Direct Digital Control)nSCC (Supervisory Computer Control)nDCS (Distributed Control System)按按计算机参与控制的方式分为：计算机参与控制的方式分为：巡检系统巡检系统特点：特点：开环指导系统开环指导系统强大的信息强大的信息 处理功能处理功能科研和经济科研和经济 核算核算数字量开关量DDC (Direct Digital Control)特点：特点：计算机代替计算机代替 控制仪表控制仪表给定值给定值 人为设定人为设定SCC (Supervisory Computer Control)特点特点：分为两级分为两级上位机上位机 优化计算优化计算 下位机控制下位机控制给定值由给定值由 上位机给出上位机给出 DCSDCSDCSDCS(D Distributedistributed C Controlontrol S System)ystem)设计思想设计思想集集：操作：操作,管理集中管理集中散散:控制控制,危险分散危险分散多层分级多层分级,合作自治的结构形式合作自治的结构形式4C技术技术ComputerControlCommunicationCRTFCSFCS(FieldbusControlSystem)现场总线现场总线(Fieldbus)定义定义(IEC)：安装在制造：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总数字式、串行、多点通信的数据总线。线。现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCS）是采用现场总线作）是采用现场总线作为通信系统的分布式控制系统。为通信系统的分布式控制系统。现场总线控制系统实现了真正的分散控制 现场总线控制系统将使控制得到最终的分散，在FCS中各种现场设备有足够的自主性，它们彼此之间互相通信，完全可以把各种控制功能分散到各种现场设备中，实现真正的分散控制。从而使DCS系统中原有的操作管理站发挥上位机的功能，执行对整个系统的优化、信息管理和调度工作。PCSProgrammable Controler SystemPLC(Programmable Logic Controler)楼宇自动化系统楼宇自动化系统楼宇自动化系统的类型楼宇自动化系统的类型1.基本型楼宇自动化控制系统基本型楼宇自动化控制系统2.综合型楼宇自动化控制系统综合型楼宇自动化控制系统3.开放型楼宇自动化控制系统开放型楼宇自动化控制系统楼宇自动化系统设计依据楼宇自动化系统设计依据 参见教材参见教材P1014P1014楼宇自动化系统设计考虑：楼宇自动化系统设计考虑：1.BAS规模。规模。2.局域网。局域网。3.子系统组成方案、功能及技术要求。子系统组成方案、功能及技术要求。4.子系统间关联。子系统间关联。5.接口。接口。6.子系统部件。子系统部件。楼宇自动化系统结构：楼宇自动化系统结构：1.中央控制站中央控制站2.区域控制器区域控制器3.现场设备现场设备4.通信网络通信网络综合布线系统支持综合布线系统支持 参见教材参见教材P1014P1014