智能建筑概念

1、1.智能建筑概念智能建筑是指利用系統(tǒng)集成方法， 將智能型計算機技術、 通信技術、信息技術 與建筑藝術有機結合， 通過對設備的自動監(jiān)控， 對信息資源的管理和對使用者 的信 息效勞及其與建筑的優(yōu)化組合， 所獲得的投資合理、 適合信息社會知識經(jīng)濟 開展需 要，并且具有平安、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。根據(jù) GB/T50314-2000 的 定義，智能建筑 IB 是“以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO備、辦 公自動化及通信網(wǎng)絡系統(tǒng)， 集結構、系統(tǒng)、效勞、管理及它們之間的最優(yōu)化組合， 向人們提供一個平安、高效、 舒適、便利的環(huán)境。美國智能化建筑學會 (AIB Institute) 對智能建筑 IB 的定義

2、是： “ IB 是將結構、系統(tǒng)、效勞、運營及其 相互聯(lián)系全面綜合，到達最正確組合，獲得高效 率、高功能與高舒適性的建筑。 智能建筑組成按其根本功能可分為三大塊：樓宇自 動化系統(tǒng) BAS(BuildingAutomation System) 、辦公自動化系統(tǒng) OAS (Office Automation System) 和通信自動化系統(tǒng) CAS(Communication Automation System) ，即“ 3A' 系統(tǒng)。 其根本內涵是：以綜合布線系統(tǒng) SCS(Structure Cabling System) 為根底，以計算機網(wǎng) 絡系統(tǒng)為橋梁， 綜合配置建筑物內的各功能子系統(tǒng)

3、， 全面實現(xiàn)對通信 系統(tǒng)、辦公自 動化系統(tǒng)、大樓內各種設備 (空調、供熱、給排水、變配電、照明、 電梯、消防、公 共平安等 )的綜合管理。智能建筑優(yōu)勢集中表達在系統(tǒng)、管理以 及效勞等多個環(huán)節(jié)， 通過對以上環(huán)節(jié)的優(yōu)化，營造平安、便捷、舒適而且高效的 生活環(huán)境。智能建筑的基 礎是科學布線，計算機技術只是其實現(xiàn)科學布線的手段。 在計算機技術的應用下， 完 成多個系統(tǒng)的綜合性配置， 繼而對建筑內各個設備形 成全方位管理。2.1 IBMS 系統(tǒng)概念IBMS 集成管理系統(tǒng)利用建筑的信息網(wǎng)絡，采用一體化集成的手段，把構成 整個建 筑的弱電子系統(tǒng)的各自獨立別離的設備、 功能和信息集成為一個相互關聯(lián)、 完整和協(xié)

4、 調的綜合網(wǎng)絡系統(tǒng)， 并通過該系統(tǒng)把這些分散、 復雜而龐大的各類設備 和系統(tǒng)進行 充分的信息、 資源、任務共享， 從而方便地在統(tǒng)一的界面上實現(xiàn)對各 子系統(tǒng)全局的 監(jiān)視、控制和管理，這樣不僅能有效控制和降低管理營運本錢， 提高建筑管理的效 率和綜合效勞能力、對突發(fā)事件的控制和處理能力， 將災害損失減少到最低限度，還 能實現(xiàn)對整個建筑進行最優(yōu)化的控制和決策， 到達高效、經(jīng)濟、 節(jié)能、協(xié)調運行狀態(tài)，并最終與建筑藝術相結合，創(chuàng)造一個舒適、溫馨、安 全的工作 環(huán)境。作為智能建筑最為關鍵的管理系統(tǒng)，智能建筑的集成管理系統(tǒng) (IBMS 在物 理上集 成智能建筑的各個子系統(tǒng)， 并進行集中監(jiān)視和管理， 協(xié)調各個

5、子系統(tǒng)的運 行。智能 建筑的集成管理系統(tǒng)不僅要能夠解決多個子系統(tǒng)之間的相互關聯(lián)協(xié)作， 并且應具有較 好的接入性和開放性。 但是目前國外的系統(tǒng)大多結合自身的硬件產(chǎn) 品進行設計實現(xiàn)， 并且基于傳統(tǒng)的 C/S 模式進行開發(fā)，因此接入能力和開放性較 差，且不易于擴展和維 護。 我國目前使用的智能建筑集成管理系統(tǒng)大多借用國外 的系統(tǒng)并在此根底上進行了 適當?shù)臄U展， 但是由于受到軟件平臺的制約， 只能實 現(xiàn)有限的幾個功能， 許多重要 的功能無法實現(xiàn)， 無法滿足用戶復雜的要求因此需 要在借鑒學習國內外先進技術的基 礎上， 結合智能建筑的實際情況進行設計和研 發(fā)，將智能建筑中各個子系統(tǒng)集成到統(tǒng) 一平臺進行綜合

6、管理， 提高智能建筑的管 理效率。IBMS 常見的設計方案有集中式監(jiān)控系統(tǒng)、集散式監(jiān)控系統(tǒng)、基于現(xiàn)場總線 的分散 控制系統(tǒng)三種。在 BMS 相關技術的根底上 ，主要采用以下幾種技術。 采用 Intranet 技術。采用 Intranet 網(wǎng)絡和 Web 技術進行智能大廈系統(tǒng) 信息集 成 , 使建筑物內的設備監(jiān)控自動化和管理的實時監(jiān)控信息經(jīng)建筑物內的局 域網(wǎng)和電信 部門的公眾寬帶網(wǎng)傳輸。 如美國花旗銀行芝加哥銀行大廈智能化系統(tǒng) 已經(jīng)采用了 Intranet 系統(tǒng)集成方式。(2) 采用 Web 技術。采用 IBMS(I ntegrated In tellige ntIn ternet Buildi

7、 ngMan ageme nt Systems) 系統(tǒng)集成方案即選用 Microsoft 的 In ternet 技術解決方 案。目 前進入 IBMS 集成系統(tǒng)的有 BAS SMS FAS CCTV 閉路電視系統(tǒng) )、SCS 綜 合智能卡系 統(tǒng))和 CPS 停車場管理系統(tǒng) )等監(jiān)控子系統(tǒng)的監(jiān)視與運行信息 ,實現(xiàn) 與辦公自動化、 物 業(yè)管理、 酒店管理等系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的互連。 互聯(lián)網(wǎng)上的綜合信息 和數(shù)據(jù)都可以在同一 個 Intra net 平臺窗口上顯示和進行信息查詢。 再加上優(yōu)化 策略和歷史記錄功能 , 可以 到達優(yōu)化監(jiān)控和管理的目的。(3) 采用開發(fā)系統(tǒng)集成協(xié)議轉換網(wǎng)關。智能建筑的消防報警系統(tǒng)可

8、以作為獨立的系統(tǒng) ,也允許其他子系統(tǒng)單獨設置、修改設備配置和擴充系統(tǒng)功能。IBMS 的信息系統(tǒng)集成需要在 FAS 子系統(tǒng)提供 RS-485/RS-422/RS-232 工業(yè)串行數(shù)據(jù)接 口及其通信協(xié)議。如果能提供以太網(wǎng)形式的接口和 TCP/IP 協(xié)議那么更好2.2. 現(xiàn)代 IBMS 系統(tǒng)的建設目標 1系統(tǒng)高度集成 從技術角度看，智能建筑與傳統(tǒng)建筑最大的區(qū)別就是智能建筑 各智能化系統(tǒng) 的高度集成。智能建筑系統(tǒng)集成，就是將智能建筑中別離的設備、子系統(tǒng)、功能、信息， 通過 計算機網(wǎng)絡集成為一個相互關聯(lián)的統(tǒng)一協(xié)調的系統(tǒng)， 實現(xiàn)信息、 資源、任務 的重組 和共享。智能建筑平安、舒適、便利、節(jié)能、節(jié)省人工費

9、用的特點必須依 賴集成化的 建筑智能化系統(tǒng)才能得以實現(xiàn)。2節(jié)省運行維護的人工費用根據(jù)美國大樓協(xié)會統(tǒng)計， 一座大廈的生命周期為 60 年，啟用后 60 年內的維 護 及運行費用約為建造本錢的 3 倍。在依據(jù)日本的統(tǒng)計，大廈的管理費、水電費、 煤氣 費、機械設備及升降梯的維護費，占整個大廈營運費用支出的 60% 左右；且 其費用還將以每年 4%的速度增加。所以依賴智能化系統(tǒng)的智能化管理功能，可 發(fā)揮其 作用來降低機電設備的維護本錢， 同時由于系統(tǒng)的高度集成， 人員安排更 合理，使 得人工本錢降到最低。 3以人為本，營造全、舒適和便捷的環(huán)境 智能建筑首先確保人、 財、物的高 度平安以及具有對災害和突

10、發(fā)事件的快速 反響能力。 智能建筑提供室內適宜的溫度、 濕度和新風以及多媒體音像系統(tǒng)、 裝 飾照明，公共環(huán)境背景音樂等，可大大提高人們 的工作、學習和生活質量。智能 建筑通過以建筑內外四通八達的 、 電視、 計算 機局域網(wǎng)、 因特網(wǎng)等現(xiàn)代通信 手段和各種基于網(wǎng)絡的業(yè)務辦公自動化系統(tǒng)，為人們提 供一個高效便捷的工作、 學習和生活環(huán)境。4節(jié)能環(huán)保以現(xiàn)代化商廈為例， 其空調與照明系統(tǒng)的能耗很大， 約占大廈總能耗的 70%， 在 滿足使用者對環(huán)境要求的前提下， 智能大廈應通過其“智能， 盡可能利用自 然光 和大氣冷量或熱量來調節(jié)室內環(huán)境，以最大限度地減少能源消耗。按事 先在日歷 上確定的程序， 區(qū)分“

11、工作與“非工作時間， 對室內環(huán)境實施不同 標準的自動 控制， 下班后自動降低室內照度與溫濕度控制標準， 已成為智能大廈 的根本功能。 利 用空調與控制等行業(yè)的最新技術， 最大限度地節(jié)省能源是智能建 筑的主要特點之一， 其經(jīng)濟性也是該類建筑得以迅速推廣的重要原因3.IBMS 中幾種關鍵技術3.1 系統(tǒng)集成在智能建筑中的應用系統(tǒng)集成 (IIS)intelligented integration system 在?智能建筑設計標準? 定義是“將 智能建筑內不同功能的智能化子系統(tǒng)在物理上、 邏輯上和功能上連接 在一起，以實現(xiàn) 信息綜合、資源共享。由于樓宇智能化工程中面對的復雜局面， 比方樓宇智能化工

12、程中存在許多異構系統(tǒng)， 樓宇智能化工程中存在許多不同廠家 的產(chǎn)品所構建的應用系 統(tǒng)， 樓宇智能化工程中存在許多為適應不同建筑使用功 能的專業(yè) (私有)化應用系統(tǒng)以 及樓宇智能化工程中存在許多協(xié)議并存等問題。 導致系統(tǒng)集成技術成為實現(xiàn)建筑的 “智能化功能 的唯一技術手段 ，系統(tǒng)集 成技術在智能建筑中的功能有以下幾點內 容： 能實現(xiàn)許多的聯(lián)動功能； 實現(xiàn)許多 的測控管一體化的功能。 系統(tǒng)集成技術能實 現(xiàn)集中管理的功能，提高了效率同 時系統(tǒng)集成技術能夠在軟件層面上進行功能開發(fā)， 不但可能新增功能，也可以 “硬件軟化， 優(yōu)化系統(tǒng)。 智能建筑系統(tǒng)總體功能通常 劃分為三個層次： 設備級 集成、系統(tǒng)級集成和

13、經(jīng)營管理級集成。設備級集成完成系統(tǒng)的硬件資源連接， 實現(xiàn)最底層設備的聯(lián)動和各種根本控 制功 能等；系統(tǒng)級集成完成各分、 子系統(tǒng)內部的集成及各分、 子系統(tǒng)間的互聯(lián)， 實現(xiàn)系 統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通信和資源共享， 同時在互聯(lián)的根底上完善它們之間功能上的 協(xié)調控制。 經(jīng)營管理級集成是面向用戶的高層次功能集成，是在實現(xiàn)系統(tǒng)根本 功能的根底上，滿 足建筑物綜合效勞管理的需要，使系統(tǒng)的樓宇設備控制管理、 信息通信和信息管理等 根本功能與建筑物的經(jīng)營管理有機地融合為一體， 最終實 現(xiàn)智能建筑的最優(yōu)化目標。 在系統(tǒng)集成的工程實施中有兩個并行的內容：一個 是工程技術， 另一個是工程技術的 控制過程。 工程技術的控制過程包

14、括： 系統(tǒng)立 項、系統(tǒng)規(guī)劃與組織、 工程進度與質 量的控制， 以及前后期對方案的分析、 比擬、 決策和評價，統(tǒng)稱為管理決策。管理 決策在系統(tǒng)集成中表達了綜合管理的作用， 對目標系統(tǒng)的按期保質完成有著十分重要 的意義。通信的集成是智能建筑系統(tǒng)集成的根底， 通信的集成目標是實現(xiàn)多種設備業(yè) 務相 互能交換數(shù)據(jù)， 有通路而不能通信就談不上數(shù)據(jù)的共享和子系統(tǒng)之間的聯(lián)動。控制的集成目標是希望將所有的監(jiān)控單元納入一個系統(tǒng)框架內， 要解決子系統(tǒng)之 間的 互通互連。管理信息的集成目標是在實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)共享的根底上構建智能建 筑的信息 管理系統(tǒng)和信息發(fā)布系統(tǒng)，最終實現(xiàn)數(shù)字城市，數(shù)字國家，數(shù)字地球。3.2 現(xiàn)場總線在

15、智能建筑中的應用現(xiàn)場總線是現(xiàn)場儀表與控制室系統(tǒng)之間的一種開放的、 全數(shù)字化、 雙向、多 站 的通信系統(tǒng)， 主要用于工廠低層設備 傳感器及傳動裝置等 的數(shù)據(jù)通信。隨著 計 算機、控制與通信技術的飛速開展， 特別是近年來房地產(chǎn)業(yè)的持續(xù)升溫， 樓宇 自動 化系統(tǒng) BAS 技術也在不斷改善、更新。樓宇自動化管理著建筑物內大量分散的機電設備，使大樓變得更加平安、經(jīng)濟與舒適。智能建筑的特點是測控點分散， 幾乎普及建筑物各個角落， 而且被控設備種 類 多，包括暖通空調、電梯、給排水、安防、照明、變配電等，這些設備往往本 身配有 控制系統(tǒng)， 將這些控制子系統(tǒng)融合為一個綜合的 BAS 就需要用到通信協(xié) 議或現(xiàn)場

16、總線。 智能建筑中廣泛使用的主要有兩種： BACnet 和 LonWorks 。1BACnet : 1987 年，美國暖通空調工程師協(xié)會 ASHRAE 組織成立SPC135開發(fā)；目前已成為美國和歐洲標準， 并有 20 多家公司推出了 60 余種不 同類 型的 BACnet ； 舊金山的金門大廈改造工程被認為是 BACnet 的標準 應用范例。 BACnet 從設計初衷上就是要集成現(xiàn)有的幾乎所有的標準和技 術，實現(xiàn)各種技 術在 BAS 上的系統(tǒng)集成，作用于系統(tǒng)一級。 BACnet 的 協(xié)議不涉及底層的實 現(xiàn)細節(jié)， 它完全采用面向對象的技術來解決子系統(tǒng)功 能的集成， 規(guī)劃的是高 層的集成。 BAC

17、net 標準是信息管理領域為實現(xiàn)不 同的系統(tǒng)互連而制定的標準。 較之 LonTalk ， BACnet 有更強大的過程處 理、組織管理能力，能適應與多個 不同制造廠的設備接口。 BACnet 提出 的網(wǎng)絡通信技術， 在保護現(xiàn)有不同廠 家的技術與產(chǎn)品的同時， 可逐漸實現(xiàn) 所有樓宇自動化產(chǎn)品的開放性與兼容性。2LonWorks: 1991 年，美國 Echelon 公司推出的技術，該協(xié)議完全支持國 際標 準化組織 ISO 定義的 OSI 七層模型。 由于其具有高可靠性、 開放性 和低成 本的優(yōu)點， 全世界數(shù)以千記的制造廠商在其控制網(wǎng)絡方案中紛紛采 用。 LonWorks 技術的核心是同時具有通信和

18、控制功能的神經(jīng)元 Neuron 芯片中 有 3 個 8 位的 CPU， 其中 2 個中央處理器用于執(zhí)行通信協(xié)議， 而另一個處 理器用于執(zhí)行節(jié)點的監(jiān)控功能。 LonWorks 現(xiàn)場總線技術推出 后，在樓宇自動 化方面的應用特別廣泛， 這也是國家建設部在樓宇自動化 方面選擇 LonWorks 技術重點推廣的原因所在。 LonWorks 最大的優(yōu)點是 開放性、分散性和互換性。 一個具有 LonMark 標志的節(jié)點 Node 可以互 操作。由于 LonWorks 是低速 現(xiàn)場總線 最大傳輸速率為 1.25Mb/s ，對 現(xiàn)場儀表和設備的計算能力以及信 息處理能力相對較弱， 主要用于數(shù)據(jù)采 集和控制信號

19、的輸出， 因此 LonWorks 適合于子系統(tǒng)級的遠距離現(xiàn)場數(shù)據(jù) 的采集和實時控制。 在智能建筑中， 主要 應用于建筑物自控系統(tǒng)中傳感器 與執(zhí)行器之間的網(wǎng)絡化、 互操作性，實現(xiàn)一種 本錢低、 對分散設備可以實 現(xiàn)互操作的測控系統(tǒng)， 如平安防范子系統(tǒng)、 智能 消防子系統(tǒng)、 智能抄表子 系統(tǒng)、暖通空調子系統(tǒng)、給排水子系統(tǒng)等。3.3 物聯(lián)網(wǎng)在智能建筑中的應用 物聯(lián)網(wǎng)技術在智能建筑中的應用主要表達 在監(jiān)控管理、 智能安防、 節(jié)能減 排和智能家居等方面。 監(jiān)控管理物聯(lián)網(wǎng)感知層上的 傳感器數(shù)目繁多， 功能齊全， 光纖光柵傳感網(wǎng)絡和無線傳感器網(wǎng)絡是用于智能建筑監(jiān) 控管理上的兩個關鍵 技術。將光纖光柵傳感器固化在建筑材料中， 可準確測量各種材 料的參數(shù)和性 能；智能建筑的電力系統(tǒng)工作在高溫高壓狀態(tài)， 光纖光柵傳感器安裝在 電力系 統(tǒng)的終端及接頭部位等要害位置， 對電力系統(tǒng)實時監(jiān)測， 可防止電流過大， 電 壓溫度過高，防止故障； 在高層和超高層智能建筑中， 光纖光柵傳感器可用于 對建 筑物結構進行健康監(jiān)測， 監(jiān)測結果通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到系統(tǒng)終端。 智能建筑 中無線傳 感器網(wǎng)絡的特點是無須布線， 智能化程度較高， 無線傳感器節(jié)點較少， 網(wǎng)絡規(guī)模小。 無線傳感器應用場合靈活多樣， 尤其是在對建筑物火災火情監(jiān)控 中發(fā)揮重