樓宇智能化：智能建筑概述課件

1、第1章 智能建筑概述 主講人：吳大軍寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電信息工程系1.1 智能建筑的發(fā)展 1.1.1 智能建筑的發(fā)展背景不斷發(fā)展的人類社會(huì)活動(dòng)需求是建筑不斷發(fā)展的根本動(dòng)力，科學(xué)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)建筑兩大基本目標(biāo)功能與美觀的前提和手段。 人們對(duì)建筑在信息交換、安全性、舒適性、便利性和節(jié)能性等諸多方面提出了更高要求。功能的擴(kuò)展則主要是通過在建筑物內(nèi)采用各種新型建筑設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。1.1.2 世界第一座智能建筑的誕生 智能建筑一語，首次出現(xiàn)于1984年。當(dāng)時(shí)，由美國聯(lián)合技術(shù)公司(UTC，United Technology Corp)的一家子公司聯(lián)合技術(shù)建筑系統(tǒng)公司(United Technology Bu

2、ilding System Corp)在美國康涅狄格州的哈特福德市改建完成了一座名叫City Place(都市大廈)的大樓，“智能建筑”出現(xiàn)在其宣傳詞中。 該大樓以當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)來控制空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、防災(zāi)和防盜系統(tǒng)、電梯設(shè)備、通信和辦公自動(dòng)化設(shè)備等，除可實(shí)現(xiàn)舒適性、安全性的辦公環(huán)境外，并具有高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，從此誕生了公認(rèn)的第一座智能建筑。大樓用戶可獲得語音、文字、數(shù)據(jù)等各類信息服務(wù)，而大樓內(nèi)的空調(diào)、供水、防火防盜、供配電系統(tǒng)均為電腦控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化綜合管理，使用戶感到舒適、方便和安全，引起了世人的注目。 1.1.3 國外智能建筑的發(fā)展 自第一座智能大廈誕生后，智能建筑便蓬勃發(fā)展，以美

3、國和日本興建的最多。日本第1次引進(jìn)智能建筑的概念是在1984年的夏天，10余年來，相繼建成了墅村證券大廈、安田大廈、KDD通信大廈、標(biāo)致大廈、NEC總公司大樓、東京市政府大廈、文京城市中心、NIT總公司的幕張大廈、東京國際展示場等。在法國、瑞典、英國等歐洲國家和香港、新加坡、馬來西亞等地的智能建筑也方興未艾。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，美國的智能建筑將超過萬幢，1986年日本就新建智能辦公樓面積達(dá)89萬m2，占新建辦公樓總面積的6，到1988年該比例已上升至18，日本1995年新建的大樓中60是智能建筑。 1.1.4 國外智能住宅與智能小區(qū)的發(fā)展 德國弗勞恩霍夫研究會(huì)與11家公司聯(lián)手合作，建成的世界首座樣板“

4、智能住宅”，向人們揭示了未來住宅的前景和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的新趨勢。 西班牙隆卡建筑事務(wù)所最近推出一種旋轉(zhuǎn)式公寓住宅 位于美國西雅圖的Reflex通信公司，從1998開始以其獨(dú)特的技術(shù)提供網(wǎng)絡(luò)接入及信息訪問等服務(wù) 美國建筑專家巧妙構(gòu)思，研制出一種由計(jì)算機(jī)控制的旋轉(zhuǎn)房屋 日本科技人員在東京的麻布地區(qū)修建了一座現(xiàn)代化的房屋，以解決與大自然如何協(xié)調(diào)的問題 1.1.5 我國智能建筑的發(fā)展 1990年建成的北京發(fā)展大廈(18層)可認(rèn)為是我國智能建筑的雛形 1995年3月14日，我國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)正式頒布“建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范” 1995年7月，上海華東建筑設(shè)計(jì)研究院制訂出“智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)

5、準(zhǔn)”，1996年3月被上海市建委批準(zhǔn)為上海市地方標(biāo)準(zhǔn) 1997年，建設(shè)部發(fā)布了建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)管理暫行規(guī)定。1998年，建設(shè)部發(fā)布了智能建筑設(shè)計(jì)及系統(tǒng)集成資質(zhì)管理規(guī)定。1999年，我國開始建設(shè)智能住宅小區(qū)。建設(shè)部于1999年12月，發(fā)布了全國住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程建筑要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則。2000年，信息產(chǎn)業(yè)部先后主編了推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)建筑與建筑群布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GBT50311-2000)和建筑與建筑群布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收規(guī)范(GBT50312-2000)。 2000年10月，國家建設(shè)部和國家質(zhì)量監(jiān)督局共同制定、頒布了我國第一個(gè)智能建筑設(shè)計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GBT50314-20

6、00)。2001年，“城市規(guī)劃、建設(shè)與管理數(shù)字化工程”列入國家“十五”科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目計(jì)劃。2002年，我國頒布了智能建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50307-2002)。 1.1.6 智能建筑的發(fā)展趨勢 (1)建筑智能化的外延在擴(kuò)展 智能化的建筑材料 自修復(fù)混凝土、光纖混凝土 智能化的建筑結(jié)構(gòu) (2)智能建筑的范圍在擴(kuò)大 國外智能建筑的發(fā)展呈現(xiàn)出兩方面的明顯趨勢。一是智能建筑已從辦公寫字樓向賓館、醫(yī)院、體育場館、住宅、廠房等領(lǐng)域擴(kuò)展；二是隨著智能建筑建設(shè)范圍的擴(kuò)大與數(shù)量的增加，智能建筑正向智能小區(qū)、智能城市發(fā)展。 (3)建筑智能化與綠色生態(tài)建筑的結(jié)合 綠色生態(tài)建筑 建筑智能化對(duì)生態(tài)建筑的支持 1

7、.1.7 智能建筑發(fā)展存在的問題 智能建筑運(yùn)行不正常的原因有如下幾個(gè)方面： 概念原因 建筑師不了解智能建筑 設(shè)計(jì)圖不完善 供貨商的原因 技術(shù)力量原因 1.2 智能建筑的概念 1)美國智能建筑學(xué)會(huì)定義 智能建筑是通過對(duì)建筑物的4個(gè)基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提供一個(gè)投資合理、具有高效、舒適、便利環(huán)境的建筑空間。 2)日本智能大樓研究會(huì)定義 智能大樓是指具備信息通信、辦公自動(dòng)化信息服務(wù)以及樓宇自動(dòng)化各項(xiàng)功能的、滿足進(jìn)行智力活動(dòng)需要的建筑物。 3)歐州智能建筑集團(tuán)定義 智能化建筑是使用戶發(fā)揮最高效率，同時(shí)又以最低的保養(yǎng)成本，最有效地管理其本身資源的建

8、筑。 4)新加坡定義 智能建筑必需具備3個(gè)條件，一是具有保安、消防與環(huán)境控制等自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以及自動(dòng)調(diào)節(jié)大廈內(nèi)的溫度、濕度、燈光等參數(shù)的各種設(shè)施，以創(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)施使數(shù)據(jù)能在大廈內(nèi)流通；三是能夠提供足夠的對(duì)外通信設(shè)施與能力。 5)國內(nèi)定義 定義1：智能建筑是指利用系統(tǒng)集成方法，將智能型計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)與建筑藝術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過對(duì)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控、對(duì)信息資源的管理和對(duì)使用者的信息服務(wù)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(huì)需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點(diǎn)的建筑物。 定義2：智能建筑是以建筑為平臺(tái)，兼?zhèn)渫ㄐ拧⑥k公、建筑設(shè)備自動(dòng)化等功

9、能，集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理及它們之間的優(yōu)化組合，向人們提供一個(gè)高效、舒適、便利的建筑環(huán)境。 智能建筑的本質(zhì)，簡單說就是為人們提供一個(gè)優(yōu)越的工作與生活環(huán)境，這種環(huán)境具有安全、舒適、便利、高效與靈活的特點(diǎn)。 1.3 智能建筑的功能 智能建筑通過大量采用信息技術(shù)及設(shè)備從而具有了許多嶄新功能。智能建筑可提供3大方面的服務(wù)功能，即安全性、舒適性和便利高效性。智能建筑可以滿足人們在社會(huì)信息化新形勢下對(duì)建筑物提出的更高的功能需求。 安全性功能舒適性功能便利高效性功能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警空調(diào)監(jiān)控綜合布線自動(dòng)噴淋滅火供熱監(jiān)控用戶程控交換機(jī)防盜報(bào)警給排水監(jiān)控衛(wèi)星通信閉路電視監(jiān)控供配電監(jiān)控Internet保安巡更衛(wèi)星電視寬

10、帶接入電梯運(yùn)行監(jiān)控背景音樂物業(yè)管理出入控制裝飾照明一卡通應(yīng)急照明視頻點(diǎn)播辦公自動(dòng)化智能建筑3大服務(wù)功能 14 智能建筑的特點(diǎn) （1）系統(tǒng)高度集成 從技術(shù)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，就是將智能建筑中分離的設(shè)備、子系統(tǒng)、功能、信息，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集成為一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息、資源、任務(wù)的重組和共享。智能建筑安全、舒適、便利、節(jié)能、節(jié)省人工費(fèi)用的特點(diǎn)必須依賴集成化的建筑智能化系統(tǒng)才能得以實(shí)現(xiàn)。 （2）節(jié)能 以現(xiàn)代化商廈為例，其空調(diào)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(duì)環(huán)境要求的前提下，智能大廈應(yīng)通過其

11、“智能”，盡可能利用自然光和大氣冷量(或熱量)來調(diào)節(jié)室內(nèi)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“工作”與“非工作”時(shí)間，對(duì)室內(nèi)環(huán)境實(shí)施不同標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)控制，下班后自動(dòng)降低室內(nèi)照度與溫濕度控制標(biāo)準(zhǔn)，已成為智能大廈的基本功能。利用空調(diào)與控制等行業(yè)的最新技術(shù)，最大限度地節(jié)省能源是智能建筑的主要特點(diǎn)之一，其經(jīng)濟(jì)性也是該類建筑得以迅速推廣的重要原因。 （3）節(jié)省運(yùn)行維護(hù)的人工費(fèi)用 根據(jù)美國大樓協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，一座大廈的生命周期為60年，啟用后60年內(nèi)的維護(hù)及營運(yùn)費(fèi)用約為建造成本的3倍。再依據(jù)日本的統(tǒng)計(jì)，大廈的管理費(fèi)、水電費(fèi)、煤氣費(fèi)、機(jī)械設(shè)備及升降梯的維護(hù)費(fèi)，占整個(gè)大廈營運(yùn)費(fèi)用支出的60左

12、右；且其費(fèi)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(jī)電設(shè)備的維護(hù)成本，同時(shí)由于系統(tǒng)的高度集成，系統(tǒng)的操作和管理也高度集中，人員安排更合理，使得人工成本降到最低。 （4）安全、舒適和便捷的環(huán)境 智能建筑首先確保人、財(cái)、物的高度安全以及具有對(duì)災(zāi)害和突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。智能建筑提供室內(nèi)適宜的溫度、濕度和新風(fēng)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(xué)習(xí)和生活質(zhì)量。智能建筑通過建筑內(nèi)外四通八達(dá)的電話、電視、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、因特網(wǎng)等現(xiàn)代通信手段和各種基于網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，為人們提供一個(gè)高效便捷的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境。 15

13、智能建筑的環(huán)境條件 建筑環(huán)境開放的建筑空間、綜合布線方式、色彩合理組合、降低噪聲措施等。 空調(diào)環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速等。 照明環(huán)境照度標(biāo)準(zhǔn)、裝飾照明等。 1)建筑環(huán)境 建筑環(huán)境設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括很多方面，如空間的處理、家具布置、辦公設(shè)備的放置、配線方式、噪音的控制、色彩的組合以及地板等內(nèi)容； 在現(xiàn)行設(shè)計(jì)中，配線主要分為垂直方向和水平方向。對(duì)于垂直方向的配線，大多是通過垂直管道井敷線。 垂直配線僅僅是解決了智能建筑內(nèi)的配線干線的敷設(shè)，而大量的支干線和分支線是沿水平方向敷設(shè)的。如果要將這些大量的支干線和分支線都預(yù)埋在樓板內(nèi)敷設(shè)，是不可想象的。 2)空調(diào)環(huán)境 良好的空調(diào)環(huán)境是智能型建筑舒適環(huán)境的重要條件之

14、一，要形成良好的空調(diào)環(huán)境就必須有適當(dāng)?shù)氖覂?nèi)溫濕度、較均勻的氣流分布、設(shè)備能正常工作和噪音小等，以及空調(diào)系統(tǒng)要經(jīng)濟(jì)合理，能根據(jù)辦公功能或出租的要求，靈活改變空調(diào)分區(qū)?？照{(diào)環(huán)境內(nèi)容見P9表12。 3)視覺環(huán)境 智能建筑的視覺環(huán)境，不能簡單地理解為只是為辦公室提供足夠的照度就可以了，作為環(huán)境，它必須與建筑師的總體構(gòu)思相符合，必須與室內(nèi)的色彩、家具相協(xié)調(diào)，這樣就要求我們在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)采用什么樣的燈具、什么樣的照明方式、燈具如何布置以及如何控制光源等加以認(rèn)真研究，為辦公人員提供舒適的、工作效率高的視覺環(huán)境。 16 建筑智能化系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 建筑智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由上層的智能建筑綜合管理系統(tǒng)(IBMS：Int

15、elligent Building Management System)和下層的3個(gè)智能化子系統(tǒng)構(gòu)成：建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(BMS：Building Management System)，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(CNS：Communication Network System)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS：Office Automation System)。 BMS、CNS和OAS 3個(gè)子系統(tǒng)通過綜合布線系統(tǒng)(GCS：Genetic Cabling System)連接成一個(gè)完整的智能化系統(tǒng)，由IBMS統(tǒng)一監(jiān)管。 BMS包括建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS：Building Automation System)、消防自

16、動(dòng)化系統(tǒng)(FAS：Fire Automation System)、安防自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS：Safety Automation System)。 IBMSBMSCNSOASFASSAS電話電視LAN接入網(wǎng)FASFASBAS建筑智能化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖17 建筑智能化系統(tǒng)的核心技術(shù) 從技術(shù)角度看，相對(duì)于傳統(tǒng)建筑，智能建筑主要是廣泛采用了“3C”高新技術(shù)，即現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)(Computer)、現(xiàn)代通信技術(shù)(Communication)和現(xiàn)代控制技術(shù)(Control)。由于現(xiàn)代控制技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的，現(xiàn)代通信技術(shù)也是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的，所以“3C”技術(shù)的核心是信息技術(shù)

17、。 1)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù) (1)微處理器技術(shù) (2)軟件技術(shù) (3)多媒體技術(shù) (4)信息安全技術(shù) 2)現(xiàn)代通信技術(shù) 3)現(xiàn)代控制技術(shù) 集散控制技術(shù) 模糊控制技術(shù) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) 18 建筑智能化系統(tǒng)的集成 智能建筑一體化集成管理的能力是智能建筑最重要的特點(diǎn)，是區(qū)別智能建筑與傳統(tǒng)建筑的分水嶺。同樣一體化集成管理的能力大小，也反映了智能建筑的“智商”程度。 181 系統(tǒng)集成的概念 系統(tǒng)集成是指在一個(gè)大系統(tǒng)環(huán)境中，為了整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，在相同的總目標(biāo)之下，將相互之間存在一定關(guān)聯(lián)的各子系統(tǒng)，通過某種方式或技術(shù)結(jié)合在一起 182 智能建筑系統(tǒng)集成的發(fā)展背景 隨著現(xiàn)代通信、計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)

18、展，智能建筑中的各個(gè)系統(tǒng)正向著規(guī)模大、控制對(duì)象多且分散，各個(gè)子系統(tǒng)之間以及建筑物內(nèi)、外對(duì)信息傳遞速率和共享程度提出了很高的要求。另外，由于建筑物內(nèi)語音、數(shù)據(jù)和控制等各類信號(hào)的傳輸線纜大量、重復(fù)的敷設(shè)，給管理維護(hù)工作帶來了極大的不便，所有這一切都對(duì)智能建筑的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。將智能建筑中各類設(shè)備和子系統(tǒng)通過一定的技術(shù)方式集成在一起，產(chǎn)生了智能建筑系統(tǒng)集成這一新的概念和技術(shù)。 183 智能建筑的系統(tǒng)集成 智能建筑系統(tǒng)集成，就是將智能建筑中分離的設(shè)備、功能、信息通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集成為一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息、資源、任務(wù)的重組和共享，達(dá)成一個(gè)安全、舒適、高效、便利的工作環(huán)境和生活環(huán)境。 系統(tǒng)集成不是目的，也不是一套系統(tǒng)、設(shè)備、軟件，而是一種思想、方法和技術(shù)手段。 184 系統(tǒng)集成的意義 通過對(duì)智能建筑各子系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成，可以對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，從而提高管理和服務(wù)效率、節(jié)省成本、降低運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。 通過綜合設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)，可以優(yōu)