智能建筑基本大綱

智能建筑基本知識(shí)大綱講座

報(bào)告人

陳龍研究員（中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所）第一部分：智能建筑概述智能建筑最早出現(xiàn)于1984年美國(guó)康涅狄克州哈特福特市（Hartford）38層高的“都市大廈”（CityPlaceBuilding）我國(guó)的智能建筑開(kāi)始于1991年，為北京20層的發(fā)展大廈到2000年底，國(guó)內(nèi)已建成的智能大廈約有1500棟，其中上海約400棟、北京約300棟、廣東約250棟、江蘇200棟比較有代表性的有上海金茂大廈（88層）、深圳地王大廈（81層）、廣州中信大廈（80層）等預(yù)計(jì)未來(lái)十年，我國(guó)新建的智能建筑將達(dá)到6000~8000座，約占全世界新建總數(shù)的一半智能小區(qū)的建設(shè)數(shù)量在5000個(gè)以上一.智能建筑的定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50314---2000《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》將智能建筑定義為“以建筑為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備BA、辦公自動(dòng)化OA及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CA，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(gè)安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境”智能建筑的核心是優(yōu)化其結(jié)構(gòu)（建筑環(huán)境結(jié)構(gòu)）、系統(tǒng)（智能化系統(tǒng)）、服務(wù)（住用、用戶(hù)需求服務(wù)）、管理（物業(yè)運(yùn)行管理）這四個(gè)基本要素，使之能有效地管理資源，而在硬件和設(shè)備方面的壽命成本最小這就是經(jīng)典的智能建筑3A理論（BA、CA、OA）還有在此基礎(chǔ)上加上安全防范系統(tǒng)SA、消防報(bào)警系統(tǒng)FA而提出的5A（BA、CA、OA、SA、FA）經(jīng)過(guò)這么多年的實(shí)踐和探索，人們普遍認(rèn)為3A的分類(lèi)比較模糊智能建筑應(yīng)改為建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)BAS、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)INS三大部分三者通過(guò)結(jié)構(gòu)化綜合布線(xiàn)系統(tǒng)SCS和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)集成（稱(chēng)為大3S集成）二.智能建筑的分類(lèi)1.依建筑形式不同可分為1)智能大廈2)智能廣場(chǎng)(位置相對(duì)集中的多棟建筑群體)3)智能家居4)智能小區(qū)(社區(qū))5)智能園區(qū)(包函很多公共區(qū)域的群體建筑)(1)智能大樓——指智能化單棟辦公類(lèi)大樓智能大樓的基本框架是將BA、CA、OA三個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)完整的整體，發(fā)展趨勢(shì)則是向系統(tǒng)集成化、管理綜合化和多元化以及智能城市化的方向發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)智能大樓作為現(xiàn)代化辦公和生活的理想場(chǎng)所。(2)智能廣場(chǎng)和大型建筑綜合群——眾多位置相對(duì)集中的智能大樓稱(chēng)之為智能廣場(chǎng)的建筑群體，特別是城在市的中央商務(wù)區(qū)CBD，可能出現(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，利用平臺(tái)、天橋等形式空間的流通和差異，是比團(tuán)塊式建筑更豐富空間的大型建筑綜合體集寫(xiě)字樓、公寓、酒店、商場(chǎng)、娛樂(lè)于一身，規(guī)模宏大、功能齊全，空間緊湊，地上地下貫通、交通有機(jī)銜接、抗風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)。智能廣場(chǎng)和大型建筑綜合群，有著系統(tǒng)更大、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的特點(diǎn)，都具有智能建筑集成管理系統(tǒng)IBMS，能對(duì)管轄的所有樓宇進(jìn)行全面和綜合的管理。(3)智能化住宅

按我國(guó)“住宅設(shè)計(jì)規(guī)范”（GB50096—1999），對(duì)居民住宅建筑樓層規(guī)定劃分為：1）低層住宅建筑：1層至3層，最高高度10m左右；

2）多層住宅建筑：4層至6層，最高高度20m左右；

3）中高層住宅建筑：7層至9層，最高高度30m左右；

4）高層住宅建筑：10層至30層，最高高度90m左右住宅智能化的發(fā)展分為三個(gè)層次，首先是家庭電子化（HE，HomeElectronics），其次是住宅自動(dòng)化（HA，HomeAutomation），最后是住宅智能化，美國(guó)稱(chēng)其為智慧屋（WH，WiseHouse），歐洲則稱(chēng)為時(shí)髦屋（SH，SmartHome）智能化住宅是指通過(guò)家庭總線(xiàn)（HDS，HomeDistributionSystem）把家庭內(nèi)的各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置都并入到網(wǎng)絡(luò)之中，

進(jìn)行集中或異地的監(jiān)視控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)，提供工作、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)等各項(xiàng)服務(wù)，營(yíng)造出具有多功能的信息化居住空間。智能化住宅強(qiáng)調(diào)人的主觀能動(dòng)性，重視人與居住系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，從多方面方便居住者的生活環(huán)境，全面提高生活的質(zhì)量(4)智能化小區(qū)

智能化小區(qū)是對(duì)有一定智能程度的住宅小區(qū)的籠統(tǒng)稱(chēng)呼。小區(qū)視其規(guī)模大小，根據(jù)“城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范”（GB50180-93）從建筑規(guī)劃上可分為居住區(qū)、居住小區(qū)、居住組團(tuán)、街坊式住宅布局等不同類(lèi)型表1城市居住區(qū)分級(jí)居住區(qū)10000---15000戶(hù)30000---50000人

居住小區(qū)2000---4000戶(hù)7000---15000人

居住組團(tuán)300---700戶(hù)1000---3000人智能化小區(qū)的基本智能被定義為“居家生活信息化、小區(qū)物業(yè)管理智能化、IC卡通用化”。智能小區(qū)建筑物除滿(mǎn)足基本生活功能外，還要考慮安全、健康、節(jié)能、便利、舒適五大要素，以創(chuàng)造出各種環(huán)境（綠色環(huán)境、回歸自然的環(huán)境、多媒體信息共享環(huán)境、優(yōu)秀的人文環(huán)境等），從而使小區(qū)智能化有著不同的等級(jí)。小區(qū)智能化將是一個(gè)過(guò)程，它將伴隨著智能化技術(shù)的發(fā)展及人們需求的不斷增長(zhǎng)而增長(zhǎng)和完善，它表明了可持續(xù)發(fā)展性應(yīng)是小區(qū)智能化的重要特性。(5)智能城市在實(shí)現(xiàn)智能化住宅和智能化小區(qū)后，城市的智能化程度將被進(jìn)一步強(qiáng)化，出現(xiàn)面貌一新以信息化為特征的智能城市，有時(shí)也稱(chēng)其為數(shù)字化城市。智能城市的主要標(biāo)志首先是通訊的高度發(fā)達(dá)，光纖到路邊FTTC（FiberToTheCurb）、光纖到大樓FTTB（FiberToTheBuilding）、光纖到小區(qū)FTTZ（FiberToTheZone）、光纖到家庭FTTH（FiberToTheHome）其次是計(jì)算機(jī)的普及和城際網(wǎng)絡(luò)化，屈時(shí)，在經(jīng)歷了“統(tǒng)一的連接”、“實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的集成”、“完全統(tǒng)一”（FullConvergence）三個(gè)發(fā)展階段后，將出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的諸多方面進(jìn)行統(tǒng)一的“統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)”。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將主宰人們的工作、學(xué)習(xí)、辦公、購(gòu)物、炒股、休閑等幾乎所有領(lǐng)域，電子商務(wù)成為時(shí)尚；再次是辦公作業(yè)的無(wú)紙化和遠(yuǎn)程化。透過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將有助于避免城市人口的過(guò)度集中，可以協(xié)助解決城市功能負(fù)荷過(guò)重等難題，還能夠有效地預(yù)防及控制城市災(zāi)害的發(fā)生。而實(shí)現(xiàn)人與建筑和環(huán)境的共生共榮則是智能城市追求的目標(biāo)。

(6)智能?chē)?guó)家智能?chē)?guó)家是將各城際網(wǎng)絡(luò)互連成廣域網(wǎng)，地域覆蓋全國(guó)，從而可方便地在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程作業(yè)、遠(yuǎn)程會(huì)議、遠(yuǎn)程辦公。

也可通過(guò)Internet或其它通訊手段與全世界相溝通，進(jìn)入信息化社會(huì)，整個(gè)世界將因此而變成地球村一般?？傮w而言，智能建筑可以分成智能大樓和智能小區(qū)兩大類(lèi)。兩者既有同屬智能建筑的共性，也有各自不同的特性，兩者投資強(qiáng)度、使用對(duì)象、發(fā)展重點(diǎn)都不一樣。

2.依用途不同的形式有社區(qū)寫(xiě)字樓會(huì)展中心體育比賽場(chǎng)館博物館部隊(duì)大院/高等院校特別是部隊(duì)大院和高等院校的園區(qū)，一方面是單體或多體建筑，另一方面是園區(qū)公共區(qū)域的建筑；既有地上，又有地下；既有樓內(nèi)，又有室外；它要求從整個(gè)園區(qū)的高度來(lái)統(tǒng)籌規(guī)劃智能化系統(tǒng)，提供多媒體信息服務(wù)和一體化的集成與綜合管理，要求較高三.智能建筑的組成單元建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)BAS通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS

綜合布線(xiàn)系統(tǒng)SCS信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)INS集成系統(tǒng)IBMS1.建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，是以集中監(jiān)視、控制和管理為目的構(gòu)成的綜合系統(tǒng)主要包括樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)BAS、安全防范系統(tǒng)SAS、消防報(bào)警系統(tǒng)FAS三大部分樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)是智能建筑存在的基礎(chǔ)，它包含了維持該建筑正常運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備調(diào)節(jié)控制智能建筑中的控制網(wǎng)絡(luò)，具有開(kāi)放的通信協(xié)議、擔(dān)負(fù)著測(cè)量控制任務(wù)，是控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最顯著的特征BACnet網(wǎng)絡(luò)和LonWorks等都是適用于智能建筑控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)（1）Echelon公司的LONworks協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以使用主從式、對(duì)等式和現(xiàn)在的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器方式，它不受總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯我恍问降南拗?，可以選用任意形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它的通信介質(zhì)也不受限制，可用雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、光纜、射頻、紅外線(xiàn)等，并可在同一網(wǎng)絡(luò)中混合使用。（2）建筑物自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議BACnet。它是個(gè)完全開(kāi)放性的樓宇自控網(wǎng)，由樓宇自控設(shè)備功能及信息數(shù)據(jù)的表示方式、5種規(guī)范局域網(wǎng)協(xié)議以及它們之間相互通信采用的協(xié)議等部份組成此外，還有適用于現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)AS-i（其含義是‘作為接口’as-interface）它有工業(yè)控制自動(dòng)化系統(tǒng)儀表層的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62026樓宇控制系統(tǒng)主要產(chǎn)品美國(guó)Honeywell公司的Excel5000或EBI美國(guó)Johnsons公司的Metasys德國(guó)西門(mén)子樓宇科技公司的S600Aprogee美國(guó)安德沃公司的樓控系統(tǒng)Continuum

基于BACnet協(xié)議的樓控系統(tǒng)

1)美國(guó)ALC公司的WebCTRL

2)加拿大Delta系統(tǒng)

基于Lonworks的樓控系統(tǒng)TAC

控制對(duì)象包括：1)空調(diào)系統(tǒng)2)變配電系統(tǒng)3)給排水系統(tǒng)4)照明控制系統(tǒng)5)電梯系統(tǒng)樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)以及提供安全保障的安全防范系統(tǒng)和消防系統(tǒng)，形成建筑設(shè)備管理系統(tǒng)BMS（俗稱(chēng)小3A集成）是以控制為目的所做的控制信息集成BMS可以采用以樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)為主的模式來(lái)進(jìn)行集成消防系統(tǒng)主要產(chǎn)品

1)美國(guó)Honeywell下屬的Notifier公司產(chǎn)品

2)美國(guó)GE下屬的Edward公司產(chǎn)品

3)日本能美公司、日探公司產(chǎn)品

安全防范系統(tǒng)有三大部分：(1)電視監(jiān)控系統(tǒng)(2)防盜報(bào)警系統(tǒng)(3)門(mén)禁控制系統(tǒng)電視監(jiān)控矩陣系統(tǒng)主要產(chǎn)品

美國(guó)Pelco、AD

日本松下

中國(guó)AB、紅蘋(píng)果防盜報(bào)警系統(tǒng)主要產(chǎn)品

美國(guó)Honeywell（C&K、Adembo）、DS

日本Aleph門(mén)禁控制系統(tǒng)主要產(chǎn)品

美國(guó)西屋電器的NextWatch

以色列的DDS2.智能建筑中的通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（1）智能建筑對(duì)CNS所需服務(wù)的要求可歸納為“5W1H”

5W指無(wú)論是誰(shuí)或與誰(shuí)進(jìn)行通信Whoever/Whomever（通信自由性選擇）、無(wú)論采用什么方式進(jìn)行通信Whatever（通信服務(wù)多樣性）、無(wú)論在什么時(shí)間進(jìn)行通信Whenever（通信隨時(shí)性）、無(wú)論在哪里與那里進(jìn)行通信Wherever（通信全方位、無(wú)約束性）1H是無(wú)論怎樣進(jìn)行通信However（通信操作方便、實(shí)時(shí)、安全性）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是溝通建筑物內(nèi)外信息交流的紐帶，可以認(rèn)為是建筑物的“觸角”，

（2）智能建筑中的信息網(wǎng)絡(luò)

信息網(wǎng)絡(luò)通常是指計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)系列大有主宰計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)

不僅有信息領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、萬(wàn)兆以太網(wǎng)等齊全品種，還有控制領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng)，基本上能夠滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求其鋒芒所在使得令牌環(huán)網(wǎng)、光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI等不斷受到打壓而正逐步退出網(wǎng)絡(luò)舞臺(tái)，就連異步傳輸模式ATM也失去了往日的光環(huán)IT界已不再尋找替代以太網(wǎng)的技術(shù)，而是轉(zhuǎn)向擴(kuò)大其功能和應(yīng)用領(lǐng)域在以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)中，重點(diǎn)也已轉(zhuǎn)向高帶寬的5類(lèi)、6類(lèi)UTP和光纜寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已逐漸地成為“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”和網(wǎng)絡(luò)緊貼時(shí)代脈搏的代名詞，

（3）現(xiàn)代以太網(wǎng)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的最終歸宿現(xiàn)代以太網(wǎng)的特點(diǎn)如下1）以太網(wǎng)已從總線(xiàn)型——星型——環(huán)路結(jié)構(gòu)2）從共享——交換——全雙工交換——時(shí)分復(fù)用全雙工交換3）從單鏈路——聚合鏈路4）從CSMA/CD的盡力而為——CoS/QoS5）從一般的數(shù)據(jù)傳輸——多媒體信息傳輸6）從L2交換——L3交換——L4交換

在智能建筑中，基于以太網(wǎng)的多級(jí)交換有著突出的重要性，交換式以太網(wǎng)將是應(yīng)用的重點(diǎn)

有著網(wǎng)絡(luò)第二層及第三層交換功能的局域網(wǎng)交換機(jī)將占據(jù)重要的地位，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有代表性的產(chǎn)品

美國(guó)思科（Cisco）公司、3Com公司、Avaya公司、

我國(guó)華為公司、中興公司的產(chǎn)品

（4）除有線(xiàn)局域網(wǎng)系統(tǒng)外，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的應(yīng)用將會(huì)有很大的發(fā)展IEEE2003年6月12日已批準(zhǔn)了802.11g標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙技術(shù)已嵌入到筆記本電腦甚至手機(jī)之中（5）隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，網(wǎng)絡(luò)的安全保證日顯其重要性有網(wǎng)絡(luò)，就存在網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題應(yīng)集合防火墻、入侵檢測(cè)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)VPN、內(nèi)容過(guò)濾及病毒防護(hù)等多方面措施來(lái)加以防范和保證智能建筑中存在信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)二類(lèi)網(wǎng)絡(luò)，各有不同的體系結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能智能建筑的信息網(wǎng)絡(luò)可交由電信運(yùn)營(yíng)商帶資建設(shè)和運(yùn)營(yíng)在一定程度上可以認(rèn)為智能建筑的集成是信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的融合和集成但由于兩者的側(cè)重點(diǎn)不同，如何能夠?qū)烧邔?shí)現(xiàn)有機(jī)地集成，是有一定難度的3.在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，使辦公業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化辦公自動(dòng)化系統(tǒng)向人們提供方便快捷的工作生活環(huán)境。也可從事電子商務(wù)或視頻點(diǎn)播、游戲娛樂(lè)等活動(dòng)而豐富人們的生活。更可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)部門(mén)的管理信息系統(tǒng)MIS和決策支持系統(tǒng)DSS，還包括樓宇物業(yè)管理及三表抄送等內(nèi)容。樓宇物業(yè)管理的重點(diǎn)是節(jié)約能源和提高樓控設(shè)備的完全開(kāi)通率4.綜合布線(xiàn)系統(tǒng)是智能建筑重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一綜合布線(xiàn)系統(tǒng)主要產(chǎn)品

國(guó)外有康寧、西蒙、施耐德、

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