智能建筑基本大綱

智能建筑基本知識大綱講座

報告人

陳龍研究員（中國科學(xué)院自動化所）第一部分：智能建筑概述智能建筑最早出現(xiàn)于1984年美國康涅狄克州哈特福特市（Hartford）38層高的“都市大廈”（CityPlaceBuilding）我國的智能建筑開始于1991年，為北京20層的發(fā)展大廈到2000年底，國內(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)計未來十年，我國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個以上一.智能建筑的定義國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50314---2000《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》將智能建筑定義為“以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備BA、辦公自動化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、用戶需求服務(wù)）、管理（物業(yè)運行管理）這四個基本要素，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、消防報警系統(tǒng)FA而提出的5A（BA、CA、OA、SA、FA）經(jīng)過這么多年的實踐和探索，人們普遍認(rèn)為3A的分類比較模糊智能建筑應(yīng)改為建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)BAS、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)INS三大部分三者通過結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)SCS和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行有機集成（稱為大3S集成）二.智能建筑的分類1.依建筑形式不同可分為1)智能大廈2)智能廣場(位置相對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大樓智能大樓的基本框架是將BA、CA、OA三個子系統(tǒng)結(jié)合成一個完整的整體，發(fā)展趨勢則是向系統(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，真正實現(xiàn)智能大樓作為現(xiàn)代化辦公和生活的理想場所。(2)智能廣場和大型建筑綜合群——眾多位置相對集中的智能大樓稱之為智能廣場的建筑群體，特別是城在市的中央商務(wù)區(qū)CBD，可能出現(xiàn)進行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，利用平臺、天橋等形式空間的流通和差異，是比團塊式建筑更豐富空間的大型建筑綜合體集寫字樓、公寓、酒店、商場、娛樂于一身，規(guī)模宏大、功能齊全，空間緊湊，地上地下貫通、交通有機銜接、抗風(fēng)險能力強。智能廣場和大型建筑綜合群，有著系統(tǒng)更大、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的特點，都具有智能建筑集成管理系統(tǒng)IBMS，能對管轄的所有樓宇進行全面和綜合的管理。(3)智能化住宅

按我國“住宅設(shè)計規(guī)范”（GB50096—1999），對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)展分為三個層次，首先是家庭電子化（HE，HomeElectronics），其次是住宅自動化（HA，HomeAutomation），最后是住宅智能化，美國稱其為智慧屋（WH，WiseHouse），歐洲則稱為時髦屋（SH，SmartHome）智能化住宅是指通過家庭總線（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)、娛樂等各項服務(wù)，營造出具有多功能的信息化居住空間。智能化住宅強調(diào)人的主觀能動性，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)是對有一定智能程度的住宅小區(qū)的籠統(tǒng)稱呼。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、街坊式住宅布局等不同類型表1城市居住區(qū)分級居住區(qū)10000---15000戶30000---50000人

居住小區(qū)2000---4000戶7000---15000人

居住組團300---700戶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。小區(qū)智能化將是一個過程，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而增長和完善，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一步強化，出現(xiàn)面貌一新以信息化為特征的智能城市，有時也稱其為數(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）其次是計算機的普及和城際網(wǎng)絡(luò)化，屈時，在經(jīng)歷了“統(tǒng)一的連接”、“實時業(yè)務(wù)的集成”、“完全統(tǒng)一”（FullConvergence）三個發(fā)展階段后，將出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的諸多方面進行統(tǒng)一的“統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)”。計算機網(wǎng)絡(luò)將主宰人們的工作、學(xué)習(xí)、辦公、購物、炒股、休閑等幾乎所有領(lǐng)域，電子商務(wù)成為時尚；再次是辦公作業(yè)的無紙化和遠(yuǎn)程化。透過計算機網(wǎng)絡(luò)，將有助于避免城市人口的過度集中，可以協(xié)助解決城市功能負(fù)荷過重等難題，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)智能國家智能國家是將各城際網(wǎng)絡(luò)互連成廣域網(wǎng)，地域覆蓋全國，從而可方便地在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)遠(yuǎn)程作業(yè)、遠(yuǎn)程會議、遠(yuǎn)程辦公。

也可通過Internet或其它通訊手段與全世界相溝通，進入信息化社會，整個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。兩者既有同屬智能建筑的共性，也有各自不同的特性，兩者投資強度、使用對象、發(fā)展重點都不一樣。

2.依用途不同的形式有社區(qū)寫字樓會展中心體育比賽場館博物館部隊大院/高等院校特別是部隊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；它要求從整個園區(qū)的高度來統(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)備自動化系統(tǒng)BAS通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS

綜合布線系統(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行的機電設(shè)備調(diào)節(jié)控制智能建筑中的控制網(wǎng)絡(luò)，具有開放的通信協(xié)議、擔(dān)負(fù)著測量控制任務(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、對等式和現(xiàn)在的客戶機/服務(wù)器方式，它不受總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋯我恍问降南拗疲梢赃x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、電力線、光纜、射頻、紅外線等，并可在同一網(wǎng)絡(luò)中混合使用。（2）建筑物自動化網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議BACnet。它是個完全開放性的樓宇自控網(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)場傳感器和執(zhí)行器的現(xiàn)場總線AS-i（其含義是‘作為接口’as-interface）它有工業(yè)控制自動化系統(tǒng)儀表層的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62026樓宇控制系統(tǒng)主要產(chǎn)品美國Honeywell公司的Excel5000或EBI美國Johnsons公司的Metasys德國西門子樓宇科技公司的S600Aprogee美國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)為主的模式來進行集成消防系統(tǒng)主要產(chǎn)品

1)美國Honeywell下屬的Notifier公司產(chǎn)品

2)美國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)防盜報警系統(tǒng)(3)門禁控制系統(tǒng)電視監(jiān)控矩陣系統(tǒng)主要產(chǎn)品

美國Pelco、AD

日本松下

中國AB、紅蘋果防盜報警系統(tǒng)主要產(chǎn)品

美國Honeywell（C&K、Adembo）、DS

日本Aleph門禁控制系統(tǒng)主要產(chǎn)品

美國西屋電器的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CNS所需服務(wù)的要求可歸納為“5W1H”

5W指無論是誰或與誰進行通信Whoever/Whomever（通信自由性選擇）、無論采用什么方式進行通信Whatever（通信服務(wù)多樣性）、無論在什么時間進行通信Whenever（通信隨時性）、無論在哪里與那里進行通信Wherever（通信全方位、無約束性）1H是無論怎樣進行通信However（通信操作方便、實時、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)通常是指計算機局域網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)系列大有主宰計算機網(wǎng)絡(luò)的趨勢

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，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，重點也已轉(zhuǎn)向高帶寬的5類、6類UTP和光纜寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已逐漸地成為“知識經(jīng)濟”和網(wǎng)絡(luò)緊貼時代脈搏的代名詞，

（3）現(xiàn)代以太網(wǎng)是未來網(wǎng)絡(luò)的最終歸宿現(xiàn)代以太網(wǎng)的特點如下1）以太網(wǎng)已從總線型——星型——環(huán)路結(jié)構(gòu)2）從共享——交換——全雙工交換——時分復(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

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

美國思科（Cisco）公司、3Com公司、Avaya公司、

我國華為公司、中興公司的產(chǎn)品

（4）除有線局域網(wǎng)系統(tǒng)外，無線局域網(wǎng)的應(yīng)用將會有很大的發(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)安全問題應(yīng)集合防火墻、入侵檢測、虛擬專用網(wǎng)VPN、內(nèi)容過濾及病毒防護等多方面措施來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)可交由電信運營商帶資建設(shè)和運營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)重點不同，如何能夠?qū)烧邔崿F(xiàn)有機地集成，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)實現(xiàn)自動化辦公自動化系統(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)或視頻點播、游戲娛樂等活動而豐富人們的生活。更可以進一步實現(xiàn)部門的管理信息系統(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)管理的重點是節(jié)約能源和提高樓控設(shè)備的完全開通率4.綜合布線系統(tǒng)是智能建筑重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一綜合布線系統(tǒng)主要產(chǎn)品

國外有康寧、西蒙、施耐德、

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