全套課件·《建筑智能化技術(shù)》1

1、第1章 概 述 1.1 智能建筑的發(fā)展歷史1.2 智能建筑的概念 1.3 智能建筑的組成 1.4 智能建筑與傳統(tǒng)建筑的區(qū)別 1.5 智能建筑的技術(shù)基礎(chǔ) 1.6 智能建筑的發(fā)展前景 返回1.1 智能建筑的發(fā)展歷史 智能建筑(IBIntelligent Building)一般以美國于1984年1月在康涅狄格州哈特福德市(Hartford)建設(shè)的都市大廈(City Palace Building)為標志。這一誕生僅20年的新生事物，以其高效、安全、舒適和便利等優(yōu)點，勢不可擋地迅速成為現(xiàn)代高層建筑的主流，這一智能建筑也被譽為世紀性建筑。 智能建筑(以下簡稱IB)產(chǎn)業(yè)是綜合性科技產(chǎn)業(yè)，涉及建筑、電力、電

2、子、儀表、鋼鐵、機械、計算機、通信和環(huán)境等多種行業(yè)。隨著信息化和新材料技術(shù)的發(fā)展，智能建筑也將成為21世紀世界建筑發(fā)展的主流。可以說，智能建筑的水平是一個國家綜合國力和科技水平的具體體現(xiàn)。 我國IB總數(shù)已達上千幢，其發(fā)展速度已名列世界前茅，如北京的京廣中心、中華大廈，上海的金茂大廈、中遠兩灣小區(qū)等。在運用世界智能建筑主流技術(shù)方面或者說引導(dǎo)世界智能建筑主流技術(shù)方面，我國與世界發(fā)達國家相比，也相差無幾。 建設(shè)部會同有關(guān)部門共同制定的智能建筑設(shè)計標準經(jīng)有關(guān)部門會審，被批準為推薦性國家標準，編號為GB/T50314-2000，于2000年10月1日起施行。該標準規(guī)定，智能建筑中各智能化系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)使用功

3、能、管理要求和建設(shè)投資等劃分為甲、乙、丙三級(住宅除外)，且各級均有擴展性、開放性和靈活性。返回1.2 智能建筑的概念 根據(jù)GB/T50314-2000的定義，IB是以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動化及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的環(huán)境。其基本內(nèi)涵是：以綜合布線系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為橋梁，綜合配置建筑物內(nèi)的各功能子系統(tǒng)，全面實現(xiàn)對通信系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、大樓內(nèi)各種設(shè)備(空調(diào)、供熱、給排水、變配電、照明、電梯、消防、公共安全)等的綜合管理。 美國智能化建筑學(xué)會(AIB Institute)對IB的定義是：“IB是

4、將結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、運營及其相互聯(lián)系全面綜合，達到最佳組合，獲得高效率、高功能與高舒適性的建筑?！?歐洲智能建筑界認為：“IB是能以最低的保養(yǎng)成本最有效地管理本身資源，從而讓用戶發(fā)揮最高效率的建筑?！彼鼜娬{(diào)高效率地工作、環(huán)境的舒適及低資源浪費等方面。 新加坡要把全島建成“智能花園”，其規(guī)定IB必須具備以下條件：一是具有一是具有先進的自動化控制系統(tǒng)，能夠自動調(diào)節(jié)室溫、濕度、燈光以及控制保安和消防等設(shè)備，創(chuàng)造舒適安全的環(huán)境；二是具有良好的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，使信息能方便地在建筑內(nèi)或與外界進行流通。 注：本書中我們不區(qū)分“智能化樓宇”、“智能建筑”、“智能大廈”等名稱的細微差別，有時也將“智能建筑”、“建

5、筑物”統(tǒng)稱為“建筑”。返回1.3 智能建筑的組成 智能建筑系統(tǒng)的組成按其基本功能可分為三大塊：樓宇自動化系統(tǒng)(BASBuilding Automation System)、辦公自動化系統(tǒng)(OASOffice Automation System)和通信自動化系統(tǒng)(CASCommunication Automation System)，即“3A”系統(tǒng)。 智能建筑不是多種帶有智能特征的系統(tǒng)產(chǎn)品的簡單堆積或集合。智能建筑的核心(SICSystem Integrated Center)是系統(tǒng)集成。 SIC借助綜合布線系統(tǒng) 實現(xiàn)對BAS、OAS和CAS 的有機整合，以一體化集成的方式實現(xiàn)對信息、資源和管理

6、服務(wù)的共享。 綜合布線系統(tǒng)(PDSPremises Distribution System或者GCSGeneric Cabling System)可形成標準化的強電和弱電接口，把BAS、OAS、CAS與SIC連接起來。這里，GCS更偏重于弱電布線。 所以，SIC是“大腦”，PDS是“血管和神經(jīng)”，BAS、OAS、CAS所屬的各子系統(tǒng)是運行實體的功能模塊。 目前，有些單位、部門為了宣傳和突出某些功能，提出消防自動化系統(tǒng)(FASFire Automation System)和保安自動化系統(tǒng)(SASSecurity Automation System)，形成“5A”系統(tǒng)。后來又提出信息管理自動化系統(tǒng)

7、(MASManagement Automation System)，出現(xiàn)了“6A”智能建筑。但按國際慣例，F(xiàn)AS和SAS均置于BAS中，而MAS也屬于CAS的子系統(tǒng)，因此，本書根據(jù)國家標準認為IB一般由SIC、PDS和“3A”系統(tǒng)五部分組成。具體見圖1.1。圖 1.1返回1.4 智能建筑與傳統(tǒng)建筑的區(qū)別 IB是在傳統(tǒng)建筑平臺上為實現(xiàn)智能化而進行全方位改進的產(chǎn)物，從而使冷冰冰的混凝土建筑物成為溫暖的、人性化的智慧型建筑。IB與傳統(tǒng)建筑相比，不但功能更多、更強，而且更節(jié)約資源，適應(yīng)性和靈活性更強。 相對于傳統(tǒng)建筑，IB一般具有以下特點： (1) 工程規(guī)模和總建筑面積都比較大，如中、高層建筑，小區(qū)，

8、廣場，運輸樞紐中心等。 (2) 具有重要性質(zhì)或特殊地位，如電視臺，報社，政府、軍隊、公安的指揮中心，通信樞紐樓宇等。 (3) 應(yīng)用系統(tǒng)配套齊全，如網(wǎng)絡(luò)、安全、環(huán)境等服務(wù)功能完善。(4) 資金和技術(shù)密集，是現(xiàn)代化的高科技產(chǎn)物，需要一個強大的工程部門來管理。(5) 總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配合協(xié)調(diào)較多，是一個綜合的集成系統(tǒng)。 建筑物具有智能化意味著：(1) 對環(huán)境和使用功能的變化具有感知能力，如室溫、光照的感知等。(2) 具有傳遞、處理感知信息的能力，如溫控、閉路監(jiān)控等。(3) 具有綜合分析、判斷的能力，如根據(jù)用戶授權(quán)提供不同的信息訪問能力。(4) 具有做出決定并且發(fā)出指令信息，提供動作響應(yīng)的能力，如消防處

9、理系統(tǒng)。 以上四種能力建立在“3A”有機結(jié)合、系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)集成程度的高低決定了建筑智能化程度的高低?！?A”各子系統(tǒng)的簡單堆積不能實現(xiàn)高智能化的建筑，反而只會導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)雜化和資源的浪費。 返回1.5 智能建筑的技術(shù)基礎(chǔ)IB建立在建筑科學(xué)、行為科學(xué)、信息科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、美學(xué)、社會工程學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)等多種學(xué)科相互滲透的基礎(chǔ)上?！癆+4C”是IB的技術(shù)基礎(chǔ)?！癆”即現(xiàn)代建筑技術(shù)(Architecture)。下面分別介紹“4C”的含義。 (1) 現(xiàn)代計算機技術(shù)(Computer)，其核心是并行的分布式計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。并行使得同時處理多種數(shù)據(jù)成為可能；通過分布式操作系統(tǒng)，可以使不同系統(tǒng)分別處

10、理不同事件，實現(xiàn)任務(wù)和負載的分擔，有助于多 機合作重構(gòu)，減少冗余和提高容錯能力，用較低的成本實現(xiàn)更高性能、更高可靠性的系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)把整個系統(tǒng)連成一個有機的整體，實現(xiàn)信息、資源的共享。(2) 現(xiàn)代控制技術(shù)(Control)，主要指集散型的監(jiān)控系統(tǒng)(DCSDistribution Control System)。硬件采用標準化、模塊化、系列化的設(shè)計；軟件采用具有實時多任務(wù)、多用戶分布式操作系統(tǒng)(可能是嵌入式)；系統(tǒng)具有配置靈活、通用性強、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝調(diào)試方便、維護簡單、實時性強、可靠性高等特點。(3) 現(xiàn)代通信技術(shù)(Communication)，通過無

11、線、有線通信技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻的快速傳遞。(4) 現(xiàn)代圖像顯示技術(shù)(CRT)，能在計算機上快速實現(xiàn)開關(guān)量、模擬量的形象化顯示，通過CRT圖像化顯示實時參數(shù)，實現(xiàn)臨場感很強的實時控制。返回1.6 智能建筑的發(fā)展前景 IB是現(xiàn)代高科技技術(shù)的結(jié)晶，它賦予了建筑物更強的生命力，提高了其使用價值。隨著信息化社會進程的發(fā)展，智能建筑中所包含的智能化和自動化的水平將進一步提高。IB的發(fā)展將追求以下目標：(1) 提供安全、舒適、快捷、高效的優(yōu)質(zhì)服務(wù)和良好的工作、生活環(huán)境。(2) 建立技術(shù)先進、管理科學(xué)和綜合集成的高度智能化管理體制。 (3) 節(jié)省能源消耗，減少資源浪費，降低日常運行成本。在國際上，智能

12、建筑已經(jīng)向“智能建筑群”和“智能城市”發(fā)展，如韓國的“智能半島”計劃，新加坡的“智能花園”計劃，日本的“海上智能城”和美國的“月球智能城市”計劃等等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“3A”的重點發(fā)展方向可綜述如下： (1) BAS：智能物業(yè)管理系統(tǒng)；事故監(jiān)測控制系統(tǒng)；開放協(xié)議/面向?qū)ο蠹夹g(shù)；性能測量及查對控制系統(tǒng)；大范圍的報警/監(jiān)視系統(tǒng)；面貌識別系統(tǒng)。 (2) OAS：辦公公文結(jié)構(gòu)；基于網(wǎng)絡(luò)的辦公系統(tǒng)；智能化專家系統(tǒng)；自然語言理解；多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)。 (3) CAS：高帶寬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；語音識別與語音合成；智能通信服務(wù)；無線和私人通信系統(tǒng)?？傊?，IB將不斷地利用成熟的新技術(shù)實現(xiàn)人、自然、環(huán)境的和諧統(tǒng)一。智能

13、化建筑具有廣泛的使用前景，其發(fā)展是社會進步的必然。返回第2章 樓 宇 自 動 化2.1 樓宇自動化控制技術(shù)基礎(chǔ) 2.2 供配電監(jiān)控系統(tǒng) 2.3 照明監(jiān)控系統(tǒng)2.4 暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng) 2.5 給排水監(jiān)控系統(tǒng) 2.6 電梯與停車場監(jiān)控系統(tǒng)2.7 防雷與接地系統(tǒng)2.8 能源管理和控制系統(tǒng)(EMCS) 返回概述 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（BAS，Building Auotomation System)，是應(yīng)用前端探測器或執(zhí)行器，現(xiàn)場設(shè)備（DDC），網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及計算機控制實現(xiàn)對建筑物內(nèi)機電設(shè)備運行的監(jiān)視、控制和管理的綜合系統(tǒng)。探測器執(zhí)行器DDC網(wǎng)絡(luò)控制PC系統(tǒng)框圖概述 建筑物中的機電設(shè)備具有多而散的特點。為

14、方便監(jiān)控和管理，按類別和功能劃分為： 暖通空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)，供配電設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)，照明監(jiān)控子系統(tǒng)，給排水監(jiān)控子系統(tǒng)，電梯監(jiān)控子系統(tǒng)等。 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)有廣義BAS和狹義BAS之分，狹義BAS沒有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)，包括電力、照明、空調(diào)、給排水等。在智能建筑設(shè)計標準（GB/T503142000）中，稱廣義的為建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，稱狹義的為建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。概述LON總線系統(tǒng)集成系統(tǒng)圖抄表系統(tǒng)電力監(jiān)測系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)消防系統(tǒng)2.1 樓宇自動化控制技術(shù)基礎(chǔ)圖 2.1 假設(shè)控制中心是大腦，布線系統(tǒng)是血液神經(jīng)系統(tǒng)，則建立在自動化控制技術(shù)基礎(chǔ)之上的各類傳感器和控制器就是手腳關(guān)節(jié)。通過這些自動化單

15、元，可以獲得被測對象有關(guān)物理、化學(xué)性質(zhì)的信息，并根據(jù)這些信息對被測對象進行控制。如傳感器、可編程序控制器(PLC)、變送器等。2.1.1 傳感器概述在測量的過程中將物理量、化學(xué)量轉(zhuǎn)變成電信號的裝置叫傳感器。而把傳感器得到的電信號再轉(zhuǎn)變成標準的電信號的裝置叫變送器。傳感器、變送器是工業(yè)自動化控制及信息檢測技術(shù)中不可缺少的控制元件。它可以把諸如溫度、壓力、流量、液位、位置等模擬量或開關(guān)量轉(zhuǎn)變成電信號，再由自動化控制儀表或計算機進行控制處理和調(diào)節(jié)。借助于傳感器和變送器，可以對智能建筑的各類參數(shù)進行測試和評定，并進行過程控制和調(diào)節(jié)，還可以進行遠距離的傳送和信號處理。當前，傳感器、變送器總的發(fā)展趨勢是朝

16、著小型化、多功能化及智能化方向發(fā)展。特別是增加了數(shù)據(jù)處理功能、自診斷功能、軟硬件相組合功能、人機對話功能、接口功能、顯示和報警功能等。它們在樓宇自動化中得到了廣泛的應(yīng)用。 2.1.2 樓宇自控中的傳感器與控制器1樓宇自控中常用的傳感器樓宇自控中常用的傳感器有如下幾種：(1) 溫度傳感器。溫度傳感器用于測量水管或風管中介質(zhì)的溫度，以此來控制相應(yīng)的水泵、風機、閥門和風門等執(zhí)行元件的開度。(2) 濕度傳感器。濕度傳感器用于測量風道中介質(zhì)的濕度，以此來控制相應(yīng)的加濕閥的開度。(3) 壓力或壓差傳感器。壓力或壓差傳感器主要用來檢測水管或是風管中的壓力和壓差，以此來控制相應(yīng)的變頻器以調(diào)整水泵或風機的轉(zhuǎn)速，

17、或是調(diào)節(jié)比例閥門的開度。(4) 流量傳感器。流量傳感器主要是檢測水系統(tǒng)中液體的流量，以此來控制相應(yīng)水泵閥的數(shù)量。 因為它們都是傳感器，所以通常用來控制模擬量，其輸出模擬量是010 V或是420 A。它們的結(jié)構(gòu)是傳感器和變送器的組合。 除了以上常用的傳感器之外，BAS中有時還會用到許多其他類型的特殊傳感變送器，如用來檢驗空氣中二氧化碳、一氧化碳濃度等的傳感器，用來檢測電網(wǎng)中電流或電壓的電流電壓傳感器，用來檢測環(huán)境明暗程度的照度傳感器，還有一些是組合型的傳感器，如空氣品質(zhì)傳感器、功率因素變送器等等。 2樓宇自控中常用的控制器樓宇自控中常用的控制器有如下幾種，它們輸出的形式是開關(guān)量： (1) 溫度控

18、制器。溫度控制器主要用來檢測現(xiàn)場的溫度，一般是由感溫元件、控制電路、信號輸出等三部分組成的。在樓宇自控中，溫度控制器主要用于測量室內(nèi)的溫度，以此控制風機盤管冷、熱水閥的啟停。(2) 濕度控制器。濕度控制器主要用來檢測現(xiàn)場的濕度，一般是由感濕元件、控制電路、信號輸出等三部分組成的。在樓宇自控中，濕度控制器主要用于室內(nèi)的濕度檢測，以此來控制加濕閥的啟停。(3) 防霜凍保護開關(guān)。防霜凍保護開關(guān)主要用來檢測新風機組或空氣處理機中的盤管溫度，當溫度低于某一設(shè)定值時，系統(tǒng)自動關(guān)閉風機和新風閥門，同時打開熱水電動二通閥來防止盤管的凍結(jié)。(4) 壓差開關(guān)。壓差開關(guān)主要用來檢測新風機組或空氣處理機中的濾網(wǎng)，當濾

19、網(wǎng)發(fā)生堵塞時，裝在濾網(wǎng)兩端的壓差開關(guān)會發(fā)出報警信號。(5) 水流開關(guān)。水流開關(guān)主要用來檢測管道內(nèi)是否有水的流動，通常應(yīng)用于制冷站、熱站、給排水等帶有泵類的系統(tǒng)中。 (6) 液位開關(guān)。液位開關(guān)主要用來檢測液體的液位，如清水池和污水池的液位。 2.1.3 閥門與電動執(zhí)行器在氣體和液體的流動控制中，常常用閥門來作為介質(zhì)流動的控制手段。要想實現(xiàn)自動化控制就得對一些閥門、風門等元件實現(xiàn)自動控制。這就需要用到閥門和電動執(zhí)行器。1閥門常見的閥門有如下幾種：(1) 風機盤管電動閥。這是一種平衡式冷熱水閥，主要應(yīng)用于風機盤管的控制中，這類閥所需的功率最小，是通電開啟的一種閥門。閥門的開啟時間僅為7 s，具有很好

20、的密閉性，流體允許溫度為095。(2) 二通螺紋線性閥。這種閥門主要應(yīng)用于供熱通風和空調(diào)，也可以用于飽和水蒸氣。它的連接方式是采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，閥體是純銅材料。它與電動執(zhí)行器一起可以實現(xiàn)連續(xù)的開度調(diào)節(jié)，是進行自動調(diào)節(jié)的主要元件。(3) 法蘭式三通閥。這種閥門主要應(yīng)用于供熱與空調(diào)，也可以用于飽和水蒸氣。它的連接方式是采用法蘭結(jié)構(gòu)，閥體與閥座為一體化結(jié)構(gòu)，泄露率極低，適應(yīng)的溫度為2170。它與電動執(zhí)行器一起可以實現(xiàn)連續(xù)的開度調(diào)節(jié)，是進行自動調(diào)節(jié)的主要元件。2電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器有如下幾種： (1) 電動閥門執(zhí)行器。這種執(zhí)行器適用于HVAC閥門(HVAC：采暖、通風和空調(diào))，內(nèi)帶一個選擇正反作用插頭，

21、用于提供模擬輸出DC 010 V的調(diào)制控制。它具有安裝快捷、閥門定位準確、低功耗、高的關(guān)斷壓力、終端推力限位開關(guān)等優(yōu)點。電動線性閥門執(zhí)行器還帶有手動調(diào)節(jié)和精確的同步電動機控制。閥的自身還帶有位置反饋的輸出信號，可以和閥門組合在一起進行PID(比例積分微分，一種閉環(huán)回路算法)調(diào)節(jié)。通常被用來對液體、氣體等介質(zhì)進行變量的開度控制，它也是自動化控制中的主要元件。(2) 風門執(zhí)行器。這種執(zhí)行器用于控制風門、通風百葉窗和VAV裝置的調(diào)節(jié)、浮點控制，可以和標準的圓形和方形的風門連桿進行連接，被廣泛地應(yīng)用在風門的開度控制，特別是在空氣處理機和新風機組的回風閥、排風閥、新風閥中實行PID的控制，使之形成一定的

22、比例連鎖控制。實際的控制回路中，直接數(shù)字控制器(DDC)常常不能直接控制相關(guān)設(shè)備，中間還要用到其他各種類型的輔助控制器以完成動作，如變頻器、繼電器等。2.1.4 集散控制系統(tǒng)又稱分布式控制系統(tǒng)(DCSDistributed Control System)，它的特征是“集中管理，分散控制”，即以分布在現(xiàn)場被控設(shè)備處的各種功能性微機(下位機)完成被控設(shè)備的實時監(jiān)測、保護與控制。該系統(tǒng)克服了計算機集中控制帶來的危險性高度集中和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性；以安裝于中央監(jiān)控室并具有很強的數(shù)字通信、CRT顯示、打印輸出與豐富的控制管理軟件功能的中央管理計算機(上位機)完成集中操作、顯示與優(yōu)化控制功能，避

23、免了因常規(guī)儀表分散控制而造成的人機聯(lián)系困難，且便于統(tǒng)一管理。傳感器/控制器群針對水、電、氣、報警、消防等終端設(shè)施進行檢測與控制，一般根據(jù)監(jiān)控需求按類或按組控制。對大型DCS，中間還有區(qū)域控制中心。 分布式系統(tǒng)將許多臺計算機聯(lián)合起來，共同承擔監(jiān)測與控制管理的工作，所連接的每臺計算機既可以獨立進行監(jiān)測和控制工作，又可以在中央控制機指導(dǎo)下工作，還可以與其他計算機協(xié)調(diào)交換信息，共同完成某項控制任務(wù)。其靈活性、可靠性要遠高于單臺控制器。如圖2.2所示，集散型計算機控制系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成。 圖 2.2 1中央管理計算機(或稱上位機、中央監(jiān)控計算機)中央管理計算機設(shè)置在中央監(jiān)控室內(nèi)，它將來自現(xiàn)場設(shè)備的所有

24、信息數(shù)據(jù)集中提供給監(jiān)控人員，并接至室內(nèi)的顯示設(shè)備、記錄設(shè)備和報警裝置等。由于中央管理計算機是整個BAS的核心，相當于人的大腦，其重要性是不言而喻的。普通商用個人計算機用作中央控制機顯然是不合理的。一般為了提高計算機的可靠性通常采用兩種方法：一種是直接采用工業(yè)控制 計算機；另一種就是采用容錯計算機。工業(yè)控制計算機(也稱IPC)由于采用了特殊的生產(chǎn)工藝和手段,其穩(wěn)定性是普通商用PC所無法比擬的。而所謂容錯計算機就是采用兩臺普通PC通過互為冗余備份的方法來充當中央控制主機，一旦其中一臺PC出現(xiàn)故障，作為備份的另一臺主機可立刻被專用的總線控制電路啟動，從而不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。2DDC(直接數(shù)字控制器，亦

25、稱下位機)DDC作為系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備的接口，它通過分散設(shè)置在被控設(shè)備的附近收集來自現(xiàn)場設(shè)備的信息，并能獨立監(jiān)控有關(guān)現(xiàn)場設(shè)備。它通過數(shù)據(jù)傳輸線路與中央監(jiān)控室的中央管理監(jiān)控計算機保持通信聯(lián)系，接受其統(tǒng)一控制與優(yōu)化管理。 3通信網(wǎng)絡(luò)中央管理計算機與DDC之間的信息傳送，由數(shù)據(jù)傳輸線路(通信網(wǎng)絡(luò))實現(xiàn)，較小規(guī)模的BAS系統(tǒng)可以簡單地使用屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)。 4傳感器與執(zhí)行器BAS系統(tǒng)的末端為傳感器和執(zhí)行器，它被裝置在被控設(shè)備的傳感(檢測)元件和執(zhí)行元件上。這些傳感元件如溫度傳感器、相對濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電流電壓轉(zhuǎn)換器、液位檢測器、壓差器和水流開關(guān)等，將現(xiàn)場檢測到的模擬量信號或數(shù)字量

26、信號輸入至DDC，DDC則輸出控制信號傳送給繼電器、調(diào)節(jié)器等執(zhí)行元件，對現(xiàn)場被控設(shè)備進行控制。 2.1.5 現(xiàn)場總線技術(shù)集散型控制系統(tǒng)還沒有從根本上解決系統(tǒng)內(nèi)部的通信問題和分布式問題，只是自成封閉系統(tǒng)，以固定集散模式和通信約定構(gòu)成。因此，這種控制系統(tǒng)還很難適應(yīng)智能大廈種類繁多的設(shè)備檢測和控制要求。近年來，專門為實時控制而設(shè)計的、能在控制層提供互操作的現(xiàn)場總線技術(shù)逐漸成熟，如著名的LonWorks技術(shù)。 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域的延伸和應(yīng)用，它是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)的方式進行構(gòu)造，用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點代替LAN中的工作站，并將其安裝于監(jiān)控現(xiàn)場，直接與各種監(jiān)控傳感器和控制器相連?，F(xiàn)場總

27、線網(wǎng)中每個節(jié)點間可以實現(xiàn)點到點的信息傳送，具有極其良好的互操作性，這樣便使整個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了無中心的真正的分布式控制模式。這種網(wǎng)絡(luò)集數(shù)據(jù)采集、分析、控制和網(wǎng)絡(luò)通信為一體，十分適合于智能建筑進行分布式網(wǎng)絡(luò)管理和控制。近年來，樓宇自動化正 在向著開放系統(tǒng)迅速發(fā)展。在實時控制方面，實現(xiàn)可互相操作的現(xiàn)場總線技術(shù)的通信協(xié)議如LonTalk等也應(yīng)運而生，為樓宇自動化中的傳感器、執(zhí)行器和控制器之間的網(wǎng)絡(luò)化操作奠定了基礎(chǔ)。圖2.3為一典型現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。其中，NCU是網(wǎng)絡(luò)控制器，NCU與中央管理計算機間以N1總線連接，而NCU與下位機(DDC)之間則以N2總線(現(xiàn)場總線網(wǎng))相連接。圖 2.3 2.1.6 直接

28、數(shù)字控制器直接數(shù)字控制器(DDCDirect Digital Controller)，又稱下位機，從某種意義上講，它是整個樓宇自控系統(tǒng)的關(guān)鍵?！翱刂破鳌敝竿瓿杀豢卦O(shè)備特征參數(shù)與過程參數(shù)的測量并達到控制目標的控制裝置?！皵?shù)字”的含義是指該控制器利用數(shù)字電子計算機來實現(xiàn)其功能要求。 “直接”意味著該裝置在被控設(shè)備的附近，無需再 通過其他裝置即可實現(xiàn)上述全部測控功能。因此,DDC實際上也是一個計算機，它應(yīng)具有可靠性高、控制功能強、可編寫程序等特點，既能獨立監(jiān)控有關(guān)設(shè)備，又可通過通信網(wǎng)絡(luò)接受來自中央管理計算機的統(tǒng)一控制與優(yōu)化管理。 1DDC支持的監(jiān)控點DDC能夠支持以下不同性質(zhì)的監(jiān)控點：(1) 模擬量

29、輸入(AI)；(2) 開關(guān)量輸入(DI)；(3) 模擬量輸出(AO)；(4) 開關(guān)量輸出(DO)。 2DDC的主要功能DDC的主要功能包括以下幾個方面：(1) 對第三層的數(shù)據(jù)采樣設(shè)備進行周期性的數(shù)據(jù)采集。 (2) 對采集的數(shù)據(jù)進行調(diào)整和處理(濾波、放大、轉(zhuǎn)換)。(3) 對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進行分析，確定現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)。(4) 對現(xiàn)場設(shè)備運行狀況進行檢查對比，并對異常狀態(tài)進行報警處理。(5) 根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的控制算法(連續(xù)調(diào)節(jié)和順序邏輯控制的運算)而獲得控制數(shù)據(jù)。(6) 通過預(yù)定控制程序完成各種控制功能，包括比例控制、比例加積分控制、比例加積分加微分控制、開關(guān)控制、平均值控制、最大/

30、最小值控制、焓值計算控制、邏輯運算控制和連鎖控制。 (7) 向第三層的數(shù)據(jù)控制和執(zhí)行設(shè)備輸出控制和執(zhí)行命令(執(zhí)行時間、事件響應(yīng)程序、優(yōu)化控制程序等)。 (8) 通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(DG)或網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)連接第一層的設(shè)備，與各上級管理計算機進行數(shù)據(jù)交換，向上傳送各項采集數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)信息，同時接收各上級計算機下達的實時控制指令或參數(shù)的設(shè)定與修改指令。DDC擁有BAS所要求的幾乎所有功能，基本上已經(jīng)可以完成所有運作，只是在監(jiān)控的范圍和信息存儲及處理能力上有一定限制。因此，直接式數(shù)字控制器可以看作是小型的、封閉的、模塊化的中央控制計算機。在很小規(guī)模、功能單一的BAS中可以僅僅使用一到多臺控制器完

31、成控制任務(wù)；在一定規(guī)模、功能復(fù)雜的系統(tǒng)中可以根據(jù)不同區(qū)域、不同應(yīng)用的要求采用一組控制器完成控制任務(wù)，并依靠中央管理系統(tǒng)隨時監(jiān)視控制和調(diào)整控制器運行狀態(tài)，完成復(fù)雜周密的控制操作。 3常見的專用控制器類型常見的專用控制器主要包括下述幾類：(1) 空氣處理機組控制器；(2) 空調(diào)控制器；(3) 照明控制器；(4) 變風量控制器；(5) 消防報警控制器。更常用的是模塊化控制器。模塊化控制器是可編程的、以計算機模塊為基礎(chǔ)的直接數(shù)字式控制器。其基本結(jié)構(gòu)包括一個可內(nèi)插多個模塊的機架，一個計算機模塊和一個電源供應(yīng)模塊。根據(jù)不同的具體應(yīng)用，還可以內(nèi)插各種不同用途的通信模塊、輔助控制模塊和輸入/輸出(Analog

32、y/Digital)模塊。返回2.2 供配電監(jiān)控系統(tǒng) 供配電系統(tǒng)是大廈的動力系統(tǒng)，是保證大廈各個系統(tǒng)正常工作的充分必要條件。2.2.1 檢測對象 大廈供配電監(jiān)控系統(tǒng)主要用來檢測大廈供配電設(shè)備和備用發(fā)電機組的工作狀態(tài)及供配電質(zhì)量。該系統(tǒng)一般可分為以下幾個部分：高/低壓進線、出線與中間聯(lián)絡(luò)斷路器狀態(tài)檢測和故障報警設(shè)備，電壓、電流、功率、功率因數(shù)的自動測量、自動顯示及報警裝置。(2) 變壓器二次側(cè)電壓、電流、功率、溫升的自動測量、顯示及高溫報警設(shè)備。(3) 直流操作柜中交流電源主進線開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視設(shè)備，直流輸出電壓、電流等參數(shù)的測量、顯示及報警裝置。(4) 備用電源系統(tǒng)，包括發(fā)電機啟動及供電斷路器工作

33、狀態(tài)的監(jiān)視與故障報警設(shè)備，電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、油箱油位、進口油壓、冷卻出水水溫和水箱水位等參數(shù)的自動測量、顯示及報警裝置。2.2.2 控制內(nèi)容電力供應(yīng)監(jiān)控裝置根據(jù)檢測到的現(xiàn)場信號或上級計算機發(fā)出的控制命令產(chǎn)生開關(guān)量輸出信號，通過接口單元驅(qū)動某個斷路器或開關(guān)設(shè)備的操作機構(gòu)來實現(xiàn)供配電回路的接通或分斷。要實現(xiàn)上述控制，通常應(yīng)包括以下幾方面的內(nèi)容：(1) 高、低壓斷路器，開關(guān)設(shè)備按順序自動接通、分斷。(2) 高、低壓母線聯(lián)絡(luò)斷路器，按需要自動接通、分斷。(3) 備用柴油發(fā)電機組及其配電瓶，開關(guān)設(shè)備按順序自動合閘，轉(zhuǎn)換為正常供配電方式。(4) 大型動力設(shè)備，定時啟動、停止及

34、順序控制。(5) 蓄電池設(shè)備，按需要自動投入及切斷。另外，供配電系統(tǒng)除了實現(xiàn)上述保證安全、正常供配電的控制外，還能根據(jù)監(jiān)控裝置中計算機軟件設(shè)定的功能，以節(jié)約電能為目標，對系統(tǒng)中的電力設(shè)備進行管理，主要包括：變壓器運行臺數(shù)的控制，合約用電量經(jīng)濟值監(jiān)控，功率因數(shù)補償控制及停電復(fù)電的節(jié)能控制。圖2.4為一個實際高低配電回路監(jiān)控系統(tǒng)原理圖。由圖可見，系統(tǒng)只有AI和DI點而沒有AO或DO點，也就是說系統(tǒng)只有監(jiān)測功能而沒有控制功能，這顯然不是很完美。然而目前國內(nèi)供配電系統(tǒng)獨立性較強，考慮到安全等多種因素，此方案也常有應(yīng)用。圖2.4返回2.3 照明監(jiān)控系統(tǒng) 智能大廈是多功能的建筑，不同用途的區(qū)域?qū)φ彰饔胁煌?/p>

35、的要求。因此，應(yīng)根據(jù)使用的性質(zhì)及特點，對照明設(shè)施進行不同的控制，在系統(tǒng)中應(yīng)包含一個智能分站，對整個大廈的照明設(shè)備進行集中的管理控制，一般稱其為照明與動力監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括大廈各層的照明配電箱、事故照明配電箱和動力配電箱。 照明監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)主要有兩個方面：一方面是為了保證建筑物內(nèi)各區(qū)域的照度及視覺環(huán)境而對燈光進行控制，稱為環(huán)境照度控制，通常采用定時控制、合成照度控制等方法來實現(xiàn)；另一方面是以節(jié)能為目的對照明設(shè)備進行的控制，簡稱照明節(jié)能控制，有區(qū)域控制、定時控制、室內(nèi)檢測控制三種控制方式。 具體監(jiān)控功能包括下述內(nèi)容：(1) 根據(jù)季節(jié)的變化，按時間程序?qū)Σ煌瑓^(qū)域的照明設(shè)備分別進行開/?？刂?。 (

36、2) 正常照明供電出現(xiàn)故障時，該區(qū)域的事故照明立即投入運行。 (3) 發(fā)生火災(zāi)時，按事件控制程序關(guān)閉有關(guān)的照明設(shè)備，打開應(yīng)急燈。 (4) 有保安報警時，將相應(yīng)區(qū)域的照明燈打開。另外還有節(jié)能照明、藝術(shù)照明等等。 作為BAS的子系統(tǒng)，照明監(jiān)控系統(tǒng)既要對各照明區(qū)域的照明配電柜(箱)中的開關(guān)設(shè)備進行控制，還要與上位計算機進行通信，接受其管理控制，因此，它是典型的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。典型照明及動力回路監(jiān)控原理圖如圖2.5所示。此系統(tǒng)也比較簡單，室外照度傳感器監(jiān)測室外照度，當照度低于或高于某一設(shè)定值時，系統(tǒng)通過啟?？刂艱O點啟動或關(guān)閉照明回路，實現(xiàn)自動控制。當然，系統(tǒng)的啟停還要受到許多其他因素如時間表、手動干

37、預(yù)、運行狀態(tài)(DI)等的影響。圖 2.5 返回2.4 暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng) 良好的工作環(huán)境，要求室內(nèi)溫度適宜，濕度恰當，空氣潔凈。暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)(HVACHeating Ventilate Air Conditioning)就是為了營造良好的工作環(huán)境，并對大廈大量暖通空調(diào)設(shè)備進行全面管理而實施監(jiān)控的系統(tǒng)。 暖通空調(diào)系統(tǒng)是智能建筑設(shè)備中最主要的組成部分，其作用是保證建筑物內(nèi)具有舒適的工作生活環(huán)境和良好的空氣品質(zhì)。 整個系統(tǒng)由冷凍水系統(tǒng)、冷水機組、冷卻水系統(tǒng)、空調(diào)機組等組成。2.4.1 新風機組的監(jiān)控新風機組中空氣水換熱器，夏季通入冷水對新風降溫除濕，冬季通入熱水對空氣加熱，干蒸汽加濕器用于冬季對新

38、風加濕。具體功能如下所述：(1) 檢測功能：監(jiān)視風機電機的運行/停止狀態(tài)；監(jiān)測風機出口空氣溫度和濕度參數(shù)；監(jiān)測新風過濾器兩側(cè)壓差，以了解過濾器是否需要更換；監(jiān)視新風閥打開/關(guān)閉狀態(tài)。 (2) 控制功能：控制風機啟動/停止；控制空氣水換熱器水側(cè)調(diào)節(jié)閥，使風機出口溫度達到設(shè)定值；控制干蒸汽加濕器閥門，使冬季風機出口空氣濕度達到設(shè)定值。(3) 保護功能：冬季當某種原因造成熱水溫度降低或熱水停止供應(yīng)時，應(yīng)該停止風機工作，關(guān)閉新風閥門，以防止機組內(nèi)溫度過低導(dǎo)致凍裂空氣水換熱器；當熱水恢復(fù)正常供熱時，應(yīng)該能啟動風機，打開新風閥，恢復(fù)機組正常工作。(4) 集中管理功能：智能大樓各機組附近的DDC控制裝置通過

39、現(xiàn)場總線與相應(yīng)的中央管理機相連，于是可以顯示各機組啟/停狀態(tài)；傳送溫度、濕度及各閥門狀態(tài)值；發(fā)出任一機組的啟/?？刂菩盘?；修改送風參數(shù)設(shè)定值；任一新風機組工作出現(xiàn)異常時，發(fā)出報警信號。2.4.2 空調(diào)機組的監(jiān)控 空調(diào)機組的調(diào)節(jié)對象是相應(yīng)區(qū)域的溫度、濕度參數(shù)，因此，送入裝置的輸入信號還包括被調(diào)區(qū)域內(nèi)的溫、濕度信號。當被調(diào)區(qū)域較大時，應(yīng)安裝幾組溫、濕度測點，以各點測量信號的平均值或重要位置的測量值作為反饋信號；若被調(diào)區(qū)域與空調(diào)機組DDC 裝置安裝現(xiàn)場距離較遠時，可專設(shè)一臺智能化的數(shù)據(jù)采集裝置裝于被調(diào)區(qū)域，將測量信息處理后通過現(xiàn)場總線送至空調(diào)DDC裝置。在控制方式上，一般采用串級調(diào)節(jié)方式，以防室內(nèi)外

40、的熱干擾、空調(diào)區(qū)域的熱慣性以及各種調(diào)節(jié)閥門的非線性等因素的影響。對于帶有回風的空調(diào)機組而言，除了保證經(jīng)過處理的空氣參數(shù)滿足舒適性要求外，還要考慮節(jié)能問題。由于存在回風，需要增加新風、回風空氣參數(shù)測點。但是回風道存在較大的慣性，使得回風空氣狀態(tài)不完全等同于室內(nèi)空氣狀態(tài)，因此，室內(nèi)空氣參數(shù)信號必須由設(shè)在空調(diào)區(qū)域的傳感器取得。另外，新風和回風混合后，空氣流通混亂，溫度也很不均勻，很難得到混合后的平均空氣參數(shù)。因此，不測量混合空氣的狀態(tài)，也不用該狀態(tài)作為 DDC控制的任何依據(jù)。圖2.6是一個典型的雙風空氣處理機系統(tǒng)原理圖。由圖可見，若調(diào)節(jié)風量閥處于全關(guān)死狀態(tài)亦即全新風運行狀態(tài)，則雙風機就變成了兩個獨立

41、的新風機和排風機了。全新風運行雖然使空氣品質(zhì)較好，但是熱量(或冷量)利用率較低，不利于節(jié)約能源。這種系統(tǒng)一般只在大樓一層大廳等場所采用。圖 2.6 2.4.3 變風量系統(tǒng)的監(jiān)控變風量系統(tǒng)(VAV)是一種新型的空調(diào)方式，在智能化大樓的空調(diào)中被越來越多地采用。帶有VAV裝置的空調(diào)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)需要協(xié)調(diào)控制，其內(nèi)容主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 由于送入各房間的風量是變化的，空調(diào)機組的風量將隨之變化，因此應(yīng)采用調(diào)速裝置對送風機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，使之與變化風量相適應(yīng)。(2) 送風機速度調(diào)節(jié)時，需引入送風壓力檢測信號參與控制，從而保證各房間內(nèi)的送風壓力不會出現(xiàn)大的變化，使系統(tǒng)裝置正常工作。(3) 對于VAV系統(tǒng)

42、，需要檢測各房間的風量、溫度以及風閥位置等信號，并且經(jīng)過統(tǒng)一的分析處理后才能給出送風溫度設(shè)定值。(4) 在進行送風量調(diào)節(jié)的同時，還應(yīng)調(diào)節(jié)新風、回風閥，從而使各房間有足夠的新風。2.4.4 暖通系統(tǒng)的監(jiān)控暖通系統(tǒng)主要包括熱水鍋爐房、換熱站以及供熱網(wǎng)等。根據(jù)智能化大樓的特點，下面主要針對供暖鍋爐房的監(jiān)控進行概要介紹。供暖鍋爐房的監(jiān)控對象可分為燃燒系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩大部分。其監(jiān)控系統(tǒng)可以由若干臺DDC及一臺中央管理機構(gòu)成。各DDC裝置分別對燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)進行監(jiān)測控制，根據(jù)供熱狀況控制鍋爐及各循環(huán)泵的開啟臺數(shù)，設(shè)定供水溫度和循環(huán)流量，協(xié)調(diào)各臺DDC完成監(jiān)控管理功能。1鍋爐燃燒系統(tǒng)的監(jiān)控 熱水鍋爐燃燒過程

43、的監(jiān)控任務(wù)主要是根據(jù)對產(chǎn)熱量的要求，控制送煤鏈條速度及進煤擋板高度，根據(jù)爐內(nèi)燃燒情況、排煙含氧量及爐內(nèi)負壓控制鼓風、引風機的風量。為此，應(yīng)檢測的參數(shù)有：排煙溫度，爐膛出口、省煤器及空氣預(yù)熱器出口溫度，供水溫度，爐膛、對流受熱面進出口、省煤器、空氣預(yù)熱器、除塵器出口煙氣壓力，一次風、二次風壓力，空氣預(yù)熱器前后壓差，排煙含氧量信號以及擋煤板高度位置信號。燃燒系統(tǒng)需要控制的參數(shù)有爐排速度，鼓風機、引風機風量及擋煤板高度等。2鍋爐水系統(tǒng)的監(jiān)控鍋爐水系統(tǒng)監(jiān)控的主要任務(wù)有以下三個方面：(1) 保證系統(tǒng)安全運行：主要保證主循環(huán)泵的正常工作及補水泵的及時補水，使鍋爐中循環(huán)水不中斷，也不會由于欠壓缺水而放空。

44、(2) 計量和統(tǒng)計：測定供回水溫度、循環(huán)水量和補水流量，從而獲得實際供熱量和累計補水量等統(tǒng)計信息。(3) 運行工況調(diào)整：根據(jù)要求改變循環(huán)水泵運行臺數(shù)或改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整循環(huán)流量，以適應(yīng)供暖負荷的變化，節(jié)省電能。 2.4.5 冷熱源及其水系統(tǒng)的監(jiān)控智能化大廈中的冷熱源主要包括冷卻水、冷凍水及熱水制備系統(tǒng)。其監(jiān)控特點如下所述。1冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)控 冷卻水系統(tǒng)的作用是通過冷卻塔和冷卻水泵及管道系統(tǒng)向制冷機提供冷水。監(jiān)控的目的主要是保證冷卻塔風機和冷卻水泵安全運行；確保制冷機冷凝器側(cè)有足夠的冷卻水通過；根據(jù)室外氣候情況及冷負荷調(diào)整冷卻水運行工況，使冷卻水溫度保持在要求的范圍內(nèi)。 2冷凍水系統(tǒng)的監(jiān)控

45、冷凍水系統(tǒng)由冷凍水循環(huán)泵通過管道系統(tǒng)連接冷凍機蒸發(fā)器及用戶的各種冷水設(shè)備(如空調(diào)機和風機盤管)而組成。對其進行監(jiān)控的目的主要是要保證冷凍機蒸發(fā)器通過足夠的水量以使蒸發(fā)器正常工作；向冷凍水用戶提供足夠的水量以滿足使用要求；在滿足使用要求的前提下盡可能地減少水泵耗電，實現(xiàn)節(jié)能運行。圖2.7是一個典型的冷源系統(tǒng)監(jiān)控原理圖，實際應(yīng)用中冷凍機組可能不止一個，但是多臺機組的監(jiān)控方法是基本一樣的。圖 2.7 3熱水制備系統(tǒng)的監(jiān)控 熱水制備系統(tǒng)以熱交換器為主要設(shè)備，其作用是產(chǎn)生生活、空調(diào)及供暖用熱水。對這一系統(tǒng)進行監(jiān)控的主要目的是監(jiān)測水力工況以保證熱水系統(tǒng)的正常循環(huán)，控制熱交換過程以保證要求的供熱水參數(shù)。圖2

46、.8為一熱交換系統(tǒng)監(jiān)控圖，而實際的熱交換器可能不止一臺，其中，熱水供水常用于空調(diào)和生活供水等情況。圖 2.8 返回2.5 給排水監(jiān)控系統(tǒng) 給水排水監(jiān)控系統(tǒng)是智能大廈中的一個重要系統(tǒng)，它的主要功能是通過計算機控制及時地調(diào)整系統(tǒng)中水泵的運行臺數(shù)，以達到供水量和需水量、來水量和排水量之間的平衡，實現(xiàn)泵房的最佳運行，實現(xiàn)高效率、低能耗的最優(yōu)化控制。BAS給排水監(jiān)控對象主要是水池、水箱的水位和各類水泵的工作狀態(tài)。例如：水泵的啟/停狀態(tài)，水泵的故障報警以及水箱高低水位的報警等等。這些信號可以用文字及圖形顯示、記錄和打印。 2.5.1 給水系統(tǒng) 給水系統(tǒng)的主要設(shè)備有：地下儲水池、樓層水箱、地面水箱、生活給水

47、泵、氣壓裝置和消防給水泵等。大廈給水系統(tǒng)監(jiān)控功能有如下三種：(1) 地下儲水池水位、樓層水池、地面水池水位的檢測及當高/低水平超限時的報警。(2) 對于生活給水泵，根據(jù)水池(箱)的高/低水位控制水泵的啟/停，檢測生活給水泵的工作狀態(tài)和故障現(xiàn)象。當使用水泵出現(xiàn)故障時，備用水泵會自動投入工作。(3) 氣壓裝置壓力的檢測與控制。典型生活恒壓供水系統(tǒng)監(jiān)控原理如圖2.9所示。圖中液位開關(guān)用于檢測生活供水池的水位高度。當水位低于低限值時，系統(tǒng)控制相應(yīng)的進水管使其開通；當水位高于高限值時則令進水管關(guān)閉。三個補水泵可互為冗余備份，也可同時工作，一般視壓力反饋點所檢測的供水水壓而定。如水壓偏高則只令一臺工作，而

48、水壓過低則可令兩臺或三臺同時工作。 圖 2.9 2.5.2 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)的主要設(shè)備有：排水水泵、污水集水井、廢水集水井等。其監(jiān)控功能如下所述：(1) 集水井和廢水集水井水位檢測及超限報警。 (2) 根據(jù)污水集水井與廢水集水井的水位，控制排水泵的啟/停。當水位達到高限時，連鎖啟動相應(yīng)的水泵，直到水位降至低限時連鎖停泵。(3) 排水泵運行狀態(tài)的檢測以及發(fā)生故障時報警。 典型排污水監(jiān)控系統(tǒng)如圖2.10所示。一般排水系統(tǒng)較供水系統(tǒng)簡單，是因為它不需要控制污水井的進水(事實上也無法控制)，而且對于排水水壓通常也不關(guān)心，甚至有時為了節(jié)省投資干脆將污水井的水位檢測都取消，系統(tǒng)只要定時設(shè)定其啟停即可。圖

49、 2.10 2.5.3 熱水系統(tǒng) 熱水系統(tǒng)的主要設(shè)備有：自動燃油/燃氣熱水器、熱水箱、熱水循環(huán)水泵(回水泵)等。熱水系統(tǒng)監(jiān)控功能有如下五個方面：(1) 熱水循環(huán)泵按時間程序啟動/停止。 (2) 熱水循環(huán)泵狀態(tài)檢測及故障報警(當發(fā)生故障時，相應(yīng)備用泵自動投入運行)。 (3) 熱水器與熱水循環(huán)連鎖控制，當循環(huán)泵啟動后，熱水器(爐)才能加熱，控制熱水溫度。 (4) 熱水供水溫度和回水溫度的檢測。 (5) 對于熱水部分，當熱水箱水位降至低限時，連鎖開啟熱水器冷水進口閥，以補充系統(tǒng)水源；當熱水水位達到高限時，連鎖關(guān)閉冷水進水閥。 返回第3章 保安與消防自動化3.1 出入口控制(門禁) 3.2 防盜報警系

50、統(tǒng)(入侵檢測) 3.3 電子巡更系統(tǒng) 3.4 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 3.5 背景音樂與廣播系統(tǒng)3.6 火災(zāi)探測與報警系統(tǒng)3.7 滅火與聯(lián)動控制系統(tǒng) 返回3.1 出入口控制(門禁)所謂的出入口控制就是對出入口的管理。該系統(tǒng)控制各類人員的出入以及他們在相關(guān)區(qū)域的行動，通常被稱作門禁系統(tǒng)。其控制的原理是：按照人的活動范圍，預(yù)先制作出各種層次的卡或預(yù)定密碼。在相關(guān)的大門出入口、金庫門、檔案室門和電梯門等處安裝磁卡識別器或密碼鍵盤，用戶持有效卡或輸入密碼方能通過和進入。 由讀卡機閱讀卡片密碼，經(jīng)解碼后送控制器判斷。如身份符合，門鎖被開啟，否則自動報警。通過門禁系統(tǒng)，可有效控制人員的流動，并能對工作人員的出入

51、情況作出及時的查詢。目前門禁系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化建筑智能化的標準配置之一。出入口控制系統(tǒng)一般要與防盜(劫)報警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)和消防系統(tǒng)聯(lián)動，才能有效地實現(xiàn)安全防范。 3.1.1 門禁系統(tǒng)的組成門禁控制系統(tǒng)一般由出入口目標識別子系統(tǒng)、出入口信息管理子系統(tǒng)和出入口控制執(zhí)行機構(gòu)三部分組成，如圖3.1所示。圖 3.1 (1) 系統(tǒng)的前端設(shè)備為各種出入口目標的識別裝置和門鎖啟閉裝置。包括識別卡、讀卡器、控制器、電磁鎖、出門按鈕、鑰匙、指示燈和警號等。主要用來接受人員輸入的信息，再轉(zhuǎn)換成電信號送到控制器中。同時根據(jù)來自控制器的信號，完成開鎖、閉鎖、報警等工作。(2) 控制器接收底層設(shè)備發(fā)來的相關(guān)信息，

52、同自己存儲的信息相比較以作出判斷，然后再發(fā)出處理的信息。當然也接收控制主機發(fā)來的命令。單個控制器就可以組成一個簡單的門禁系統(tǒng)來管理一個或多個門。多個控制器通過通信網(wǎng)絡(luò)同計算機連接起來就組成了可集中監(jiān)控的門禁系統(tǒng)。 (3) 管理計算機(上位機)裝有門禁系統(tǒng)的管理軟件，它管理著系統(tǒng)中所有的控制器，向它們發(fā)送命令，對它們進行設(shè)置，接收其發(fā)來的信息，完成系統(tǒng)中所有信息的分析與處理。(4) 整個系統(tǒng)的傳輸方式一般采用專線或網(wǎng)絡(luò)傳輸。 (5) 出入口目標識別子系統(tǒng)可分為對人的識別和對物的識別。以對人的識別為例，可分為生物特征識別系統(tǒng)和編碼識別系統(tǒng)兩類。 生物特征識別(由目標自身特性決定)系統(tǒng)如指紋識別、掌

53、紋識別、眼紋識別、面部特征識別、語音特征識別等。 編碼識別(由目標自己記憶或攜帶)系統(tǒng)如普通編碼鍵盤、亂序編碼鍵盤、條碼卡識別、磁條卡識別、接觸式IC卡識別和非接觸式IC卡識別等。 3.1.2 門禁系統(tǒng)的主要功能門禁系統(tǒng)的主要功能如下：(1) 管理各類進出人員并制作相應(yīng)的通行證，設(shè)置各種進出權(quán)限。2) 憑有效的卡片、代碼和特征，根據(jù)其進出權(quán)限允許進出或拒絕進出。屬黑名單者將報警。(3) 一般門內(nèi)人員可用手動按鈕開門。(4) 特殊管理人員可使用鑰匙開門。(5) 在特殊情況下，由上位機指令門的開關(guān)。(6) 門的狀態(tài)及被控信息記錄到上位機中，可方便地進行查詢。(7) 斷電等意外情形下能自動開門。(8

54、) 對某時間段內(nèi)人員的出入狀況或某人的出入狀況可實時統(tǒng)計、查詢和打印。 (9) 可與考勤系統(tǒng)結(jié)合。通過設(shè)定班次和時間，系統(tǒng)可以對所有存儲的記錄進行考勤統(tǒng)計。如查詢某人在某段時間內(nèi)的上下班情況、正常上下班次數(shù)、遲到次數(shù)和早退次數(shù)等，從而進行有效的管理。 (10) 根據(jù)特殊需要，系統(tǒng)也可以外接密碼鍵盤輸入、報警信號輸入以及繼電器聯(lián)動輸入，可驅(qū)動聲、光報警或啟動攝像機等其他設(shè)備。 3.1.3 門禁系統(tǒng)的主要設(shè)備1識別卡按照工作原理和使用方式等方面的不同，可將識別卡分為不同的類群。如接觸式和非接觸式、IC和ID、有源和無源。它們最終的目的都是作為電子鑰匙被使用，只是在使用的方便性，系統(tǒng)識別的保密性等方

55、面有所不同。接觸式是指必須將識別卡插入讀卡器內(nèi)或在槽中劃一下，才能讀到卡號，如IC卡、磁卡等。非接觸式讀卡器是指識別卡無需與讀卡器接觸，相隔一定的距離就可以讀出識別卡內(nèi)的數(shù)據(jù)。 磁卡是一種磁記錄介質(zhì)卡片，它由高強度、耐高溫的塑料或紙質(zhì)涂覆塑料制成，能防潮、耐磨且有一定的柔韌性，攜帶方便、使用較為穩(wěn)定可靠。通常磁卡的一面印刷有說明提示性信息，如插卡方向；另一面則有磁層或磁條，具有兩三個磁道以記錄有關(guān)信息數(shù)據(jù)。智能卡名稱來源于英文名詞“Smart card”，又稱集成電路卡，即IC卡(Integrated Circuit card)。它將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式，其外形與覆

56、蓋磁條的磁卡相似。其優(yōu)點為體積小、先進的集成電路芯片技術(shù)、保密性好、無法被仿造等。為了兼容，在IC卡上仍貼有磁條，因此，IC卡也可同時作為磁卡使用。IC卡可分為接觸型和非接觸型(感應(yīng)型)兩種。1) 接觸型智能卡接觸型智能卡是由讀/寫設(shè)備的接觸點與卡上的觸點相接觸而接通電路進行信息讀/寫的。接觸式IC卡的正面中左側(cè)的小方塊中有8個觸點，其下面為凸型字符，卡的表面還可印刷各種圖案，甚至人像?？ǖ某叽?、觸點的位置、用途及數(shù)據(jù)格式等均有相應(yīng)的國際標準予以明確規(guī)定。與磁卡相比，接觸式IC卡除了存儲容量大以外，還可以一卡多用，同時可靠性比磁卡高，壽命比磁卡長，讀/寫機構(gòu)比磁卡讀/寫機構(gòu)簡單可靠，造價便宜，

57、維護方便，容易推廣。正由于以上優(yōu)點，使得接觸式IC卡市場遍布世界各地，風靡一時。2) 非接觸型智能卡非接觸型智能卡由IC芯片、感應(yīng)天線組成，并完全密封在一個標準PVC卡片中，無外露部分。它分為兩種，一種為近距離耦合式，卡必須插入機器縫隙內(nèi)；另一種為遠程耦合式。 非接觸式IC卡的讀/寫，通常由非接觸型IC卡與讀卡器之間通過無線電波來完成。非接觸型IC卡本身是無源體，當讀卡器對卡進行讀/寫操作時，讀卡器發(fā)出的信號由兩部分疊加組成。一部分是電源信號，該信號由卡接收后，與其本身的L/C產(chǎn)生諧振，產(chǎn)生一個瞬間能量來供給芯片工作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號，指揮芯片完成數(shù)據(jù)的修改、存儲等，并返回給讀卡器。由

58、于非接觸式IC卡所形成的讀/寫系統(tǒng)，無論是硬件結(jié)構(gòu)還是操作過程都得到了很大的簡化。同時它借助于先進的管理軟件進行脫機操作，使得數(shù)據(jù)讀/寫過程更為簡單。 3) 非接觸型IC卡的優(yōu)越性和安全性該卡的優(yōu)越性和安全性體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 卡上無外露機械觸點，不會導(dǎo)致污染、損傷、磨損、靜電等，大大降低了讀/寫故障率。(2) 不必進行卡的插拔，大大提高了每次使用的速度以及操作的便利性。(3) 可以同時操作多張非接觸式IC卡，提高了應(yīng)用的并行性，無形中提高了系統(tǒng)工作速度。(4) 因為完全密封，卡上無機械觸點，所以既便于卡的印刷，又不易受外界不良因素的影響，提高了卡的使用壽命，且更加美觀。(5) 安全性

59、高，無論在卡與讀卡器之間進行無線頻率通信時，還是卡內(nèi)數(shù)據(jù)讀/寫時，都經(jīng)過了復(fù)雜的數(shù)據(jù)加密和嚴格授權(quán)。(6) 卡中的用戶區(qū)可按用戶要求，設(shè)置成若干個小區(qū)，每個小區(qū)都可分別設(shè)置密碼。正因為如此，非接觸式IC卡非常適合于以前接觸式IC卡無法或較難滿足要求的一些應(yīng)用場合，如公共電汽車自動售票系統(tǒng)等。這將IC卡的應(yīng)用在廣度和深度上大大推進了一步。2讀卡器讀卡器分為接觸卡讀卡器(磁條、IC)和感應(yīng)卡(非接觸)讀卡器(依數(shù)據(jù)傳輸格式的不同，大抵可分為韋根、智慧等)等幾大類，它們之間又有帶密碼鍵盤和不帶密碼鍵盤的區(qū)別。讀卡器設(shè)置在出入口處，通過它可將門禁卡的參數(shù)讀入，并將所讀取的參數(shù)經(jīng)由控制器判斷分析，準入則

60、電鎖打開，人員可自行通過；禁入則電鎖不動作，并且立即報警作出相應(yīng)的記錄。 3寫入器 寫入器是對各類識別卡寫入各種標志、代碼和數(shù)據(jù)(如金額、防偽碼)等。4控制器控制器是門禁系統(tǒng)的核心，它由一臺微處理機和相應(yīng)的外圍電路組成。如將讀卡器比作系統(tǒng)的眼睛，將電磁鎖比作系統(tǒng)的手，那么控制器就是系統(tǒng)的大腦。由它來確定某一張卡是否為本系統(tǒng)已注冊的有效卡，該卡是否符合所限定的授權(quán)，從而控制電鎖是否打開。由控制器和第三層設(shè)備可組成簡單的單門式門禁系統(tǒng)。它與聯(lián)網(wǎng)式門禁系統(tǒng)相比，少了統(tǒng)計、查詢和考勤等功能，比較適合無須記錄歷史數(shù)據(jù)的場所。 5電鎖門禁系統(tǒng)所用電鎖一般有三種類型：電陰鎖、電磁鎖和電插鎖。視門的具體情況選