楼宇智能化技术教案A.docx
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楼宇智能化技术教案A
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授课章节
第一章概述
智能建筑的概述、智能建筑的支持技术、智能建筑的功能与特点
目的和
要求
（1）掌握智能建筑的组成
（2）熟悉智能建筑的支持技术；（3）掌握智能建筑的功能与特点（4）了解智能建筑的现状与发展趋势
重点和
难点
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第二章楼宇智能化的关键技术
第一节楼宇智能化的技术基础
目的和
要求
1）熟悉计算机控制系统的组成及各部分的作用；包括计算机控制、网络、通信三大技术
重点和
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第二节典型BA系统设备
目的和
要求
（1）掌握各种典型传感器和执行器的结构、工作原理及应用；
重点和
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第三节楼宇智能化系统的集成技术
一、系统集成的概念;二、常用楼宇智能化技术——分散控制技术
目的和
要求
（1）熟悉分散控制系统的组成、工作原理、及功能；
了解系统集成的概念
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三、现场总路线技术的应用——分散控制技术的进一步分散化；增补内容:
《建筑物自动控制控制网络数据数据通信协议》
*1BASnet数据通信协议的体系结构
目的和
要求
了解BASnet通信数据通信协议模型；
熟悉BASnet通信协议的体系结构；
重点和
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*2Basket的协议和数据流
*3物理层/数据链路层功能
目的和
要求
熟悉BASnet协议栈和数据流；
了解物理层/数据链路层功能
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*4网络层功能
*5应用层功能
目的和
要求
了解网络层功能
熟悉应用层功能
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*5对象模型
*6BASnet数据通信协议的服务
*7BASnet与InternetR互联
目的和
要求
了解对象模型
熟悉BASnet数据通信协议的服务
了解BASnet与InternetR互联
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第三章智能楼宇设备自动化系统
第一节系统的组成及功能
第二节暖通空调监控系统
目的和
要求
（1）掌握楼宇自动化系统组成及其监控功能;
熟悉暖通子系统工作原理
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第三节建筑给排水监控系统
第四节供配电监控系统
第五节电梯监控系统
目的和
要求
（1）熟悉给水子系统工作原理
（2）熟悉供电子系统工作原理（3）熟悉电梯子系统工作原理
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第六节电梯监控系统
第七节楼宇自动化系统的集成
目的和
要求
（1）熟悉暖通子系统工作原理
（2）了解系统集成与联网
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第八节楼宇自动化系统工程实例
目的和
要求
（1）掌握楼宇自动化各子系统的实现方法;
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第七章住宅小区智能化系统
第一节概述;第二节住宅小区智能化系统
目的和
要求
（1）掌握智能小区智能化系统的组成;
（2）熟悉智能小区安防、公共设备、家庭设备智能化系统的组成及功能；
重点和
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第八章楼宇智能化系统工程实例
目的和
要求
（1）熟悉智能化系统建设工程程序；
了解智能化工程施工过程管理与措施；
重点和
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第一章概述
第一节智能建筑概述
一.智能建筑的定义：
各国对智能建筑的定义有所区别，但主要着重点基本相同。
中国对智能建筑的定义：
智能大厦是多学科、多技术系统综合集成的特点。
“利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务与建筑艺术的优化组合，投资合理，适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物”。
二.智能建筑的组成：
BAS系统=建筑物设备自动化
CAS系统=通信网络自动化系统
OAS系统=办公自动化系统
1.建筑物自动化系统（BAS）
俗称：
楼宇自动化系统
现代高层建筑内的设备
供配电、电梯、消防、给排水、中央空调、对讲、停车场管理等设施；对上述设备进行自动监视与运行管理的系统。
在建筑物内，上述设备是分散且独立进行集中管理。
2.通信网络自动化系统（CAS）
计算机通信技术在智能大厦中的应用，大厦内、外通信畅通无阻,提供网络支持能力。
3.办公自动化系统（OAS）
服务于具体办公的人机交换系统。
①服务于建筑物本身
综合智能大厦OA
②服务于客户业务领域
图1-2
三.智能建筑的技术基础
支持技术：
建筑、信息、计算机、自动控制量和制造业紧密相关。
1.计算机技术：
并行分布式计算机网络技术
特点：
分布式操作系统，系统对于多机合作系统的重构、冗余和容错能力均有很大的改善与提高。
2.现代控制技术
集散控制系统（DCS），但作为DCS进步实现仪表智能化，执行机构的智能化。
3.现代通信技术
计算机网络技术+通信技术
四.智能建筑的功能和基本要求
（一）基本要求
（1）舒适性
（2）高效性
（3）方便性
（4）适应性
（5）安全性
（6）可靠性
对于楼宇（BAS系统）系统而言，更注重“高效、安全、可靠”。
（二）功能
（1）信息处理功能
（2）设备综合自动控制功能
（3）防实自动化、设备运行状态与监视功能（应归结为
（2）点内）
（4）适应功能扩展
（三）智能建筑的优越性
1.创造了安全、健康、舒适宜人的办公、生活环境
2.节能
3.能满足多种用户对不同环境功能的要求
4.现代通信手段,大大提高工作效率
注“智能”是相对一个时代而言,随着科技技术的进步,”智能”的真正含义有所变化。
实际上，形象理解，高层建筑（办公写字楼）是一个集成的小社会与之服务的体系进行有机地联系起来，现代科技武装起来，组成“智能”大厦。
第二节国内外智能建筑的动态与发展趋势
一.智能建筑产生的背景
社会
经济发展→建筑=“智能”建筑
科技
二.智能建筑在建设与管理中存在的问题
现代科技技术的发展几乎都在智能建筑中得以应用。
存在的问题：
1.建筑期望高,设计质量低
设计人员、业主，对“智能”建筑认识偏差是造成主要原因。
“智能”化在与当时地域的经济发展水平密切相关，投资效益的回收分析，是决定智能化，“度”的一个重要因素。
2.施工规范，验收标准不全？
在建筑行业，国家的施工规范注重于“安全”，新技术在行业中发展快的规范跟不上，验收没有具体的标准，一般都参考相关行业的施工与验收，或是在合同的技术文件中列入条款。
3.系统集成高的技术水平低
选择专业水准强的系统集成商的重要性
4.重建设、轻管理
物业管理落后是重要的原因，物业公司的技术能力的限制，管理无法到位。
三.国内外智能建筑的发展趋势
第二章
楼宇智能化的关键技术
第一节楼宇智能化的技术基础
控制
楼宇智能=现代计算机技术
通信
一.计算机控制技术
（一）计算机控制系统的组成及基工作原理
1.计算机控制系统组成
自动控制系统的基本结构
单闭环,以实例引出闭环
区别:
开环、闭环、扰动、给定的初始定义
被控对象、执行机构、控制器、反馈被控参数偏差
模拟量→数字量D（A/D）→计算机控制组成了计算机控制技术
计算机控制系统、硬件、软件
图2-3讲解：
结合单片机、P△C，略讲
2.计算机控制系统的工作原理
（1）数据采集
（2）控制
（二）计算机控制系统的分类
教材中的分类过于抽象
在楼宇及工业以太网中，较多的是离散控制系统
1.操作指导控制系统
2.直接数字控制系统（DDC）
3.监督计算机控制系统
4.分散控制系统（DCS）
二.计算机网络技术
（一）定义:
计算机网络是通过通信设施（通信网络）将地理上分散的具有自治功能的计算机系统互联起来,进行信息交换,实现资源共享,互操作和协同工作的系统.
特征:
△计算机网络是一个互联的计算机系统的群体。
△这些计算机系统是自治的,每台计算机是独立工作的,是在网络协议控制下协同工作。
△系统互联是通过通信设施（网）来实现。
△系统通过通信设施执行信息交换、资源共享，互操作和协同处理。
（二）功能
（1）数据通信：
终端与计算机，计算机与计算机之间能够通信，相互传送数据，从而方便地进行信息收集、处理和交换。
（2）资源共享：
用之可以共享计算机网络范围内的系统硬件、软件、数据和信息等各种资源。
（3）网络计算：
提供分布处理均衡计算负荷的功能，降低软件设计的复杂性，提高系统效率。
（4）集中控制：
通过计算机网络可对地理上分布的系统进行集中控制，对网络资源进行集中分配和管理。
（5）提高系统的可靠性，借助冗余和备份手段提高系统的可靠性。
（6）网络新服务
（三）组成
（1）传输/交换设备
（2）用户设备：
主机、终端、服务器
（3）网络软件：
网络操作系统、网络协议软件、用户程序。
四.计算机网络的拓扑结构
网络拓扑结构是从网络拓扑的观点讨论设计网络的观点
通信子网可以设计成两种通信（信道）类型，点对点通信（Point-Point）和广播通道（BroadCast）
△点对点信道（以太网、企业网）P10
△广播信道
三．现代通信技术
“信息高速公路”
涵盖：
多媒体通信、计算机通信网络、个人通信网络、数字图像通信、移动卫星程控交换、信息高速公路、语音信箱与电子信箱。
（一）信息高速公路的基本组成
对应高速公路：
支线、干线、结点
１.干线：
构成信息高速公路的骨架
沟通：
局域网、有线网、数据库、无线网和和控网之间的桥梁
局域网包括的内容:
有线网
数据库
无线网
2.支线部分
构成某一个局域现代的环境
3.结点部分
信息的发送与接收设备
（二）信息高速公路的特征
共有七点特征
第二节典型BA系统设备
BA设备包括的内容:
空调、给排水、变配电、电梯、消防等
状态→信息：
通信传感器
信息→状态：
通过执行机构
传感器电检测技术授（略）
一.BA系统的检测技术
二.典型传感器
（一）传感器的基本概念
1、传感器的定义
人体五官——触感外界
传感器—把外界的非电量信量转换成电信号输出的器件和装置。
2、传感器的分类
按被测参数分按工作原理分类
3、传感器的技术要求
容量足够、灵敏度高、精度适度、适应性强、
使用经济；
（二）常用检测技术与设备
1、电量检测参数与设备
电压、电流、功率、频率、阻抗和波形等。
2、温度、湿度的检测技术与设备
（1）温度检测与设备
检测方式（图2-13）；热电阻温度检测器（图2-14）
（2）温度检测与设备
烧结型半导体湿敏零件
电容式相对温度传感器原件
3、压力、液位的检测技术与设备
选用的主要依据：
控制系统对压力检测的要求、被测介质的性质、现场环境条件；（原理图2-15）
弹簧管弹性元件结构（图2-16）
4、流量、容积的检测技术与设备
节流式、容积式、速度式、电磁式等；流量计原理图2-17
三.典型执行机构
（一）执行机构的功能与种类
1.执行器在控制系统中的功能
执行器在系统中的作用是执行控制器的令
直接控制能量或物料等被测介质的输送量
2.执行机构的种类
电动、气动、液动
本质防爆
（1）直接联接
（2）间接联接
楼控中主要是以电动执行机构为主，并且主要以电动阀（开启度）调节为主,是以随动控制系统为方案
气动执行器是以压缩空气为动力的执行机构，结构简单、负载能力大、防火防爆特点。
针对有集中气动源采用气动执行器，就防爆而言，电动执行机构有本质防爆。
适用范围:
高静压、高压差、推动力位移较大场合。
噪音大、维护复杂，楼宇方面不用。
用于工业项目
（二）常用电动执行机构
直行程、角行程和多转式三种类型（图2-19）
1.电磁阀
图2-20通电浅图的通断电流,电磁阀开闭在不考虑液体阻力时
图2-21由于平衡孔与排出孔的存在,无论是活动铁是“开”与”闭”,在主阀塞运动时都受”上腔””液体”的”阴滞”作用。
所以它的开关曲线较为迟缓。
图2-22电动调节阀原理
电动机（步进电机）驱动阀
开启口的大小可调节
调节阀的流量特性在系统选择中应注意根据系统的要求选择于同特性调节阀
流量特性定义：
流过阀门的相对流量值与阀门的相对开度之间的关系
工作流量特性：
调节阀前后压差变化的情况下，相对开度与相对流量关系
理想流量特性：
调节阀前后压差不变（△P=常数）的情况下，相对开度与相对流量关系Q/Qmax=f（l/L）
3.风门
主要用在通风、排烟方面
针对工艺要求，调节风量、开、闭风阀（消防）
第三节楼宇智能化系统集成技术
一.系统集成的概念
楼宇设备、分散控制
通过网络技术把楼宇设备联系起来，集成互不关联→相互关联、协调统一
楼宇设备的内容
对楼宇设备进行监控与管理
二.常用楼宇智能化集成技术→分散控制系统
集中控制系统（DDC）→分散控制系统（DCS）危险分散,源自工业集散控制系统
图2-25框图
1、现场控制站:
DDC相对独立,互不影响
每一出现”问题”对其它站无影响
2、操作员站：
监控级:
操作员人机对话。
3、工程师站：
面向监督管理人员，主要功能是分散控制系统进行离线配置和组态。
工艺参数的设定都由此实现
组态：
组织、构成；
系统组态=硬件组态+软件组态
硬件组态：
设计、选择和组成硬件系统的过程；
软件组态：
为实现某种特定的控制任务，以某种代码的形式选择模块，并加以连接，然后赋予各程序模块以必要的参数,组成具体化控制过程。
积木堆砌组成。
完成组态任务的工具软件为组态软件
组态软件包括：
（1）硬件配置组态：
定义分散控制系统中各种站的数量及标识、参数。
（2）数据库的生成：
定义各个数据库点。
（3）历史库生成：
定义需保留的各个点及保存方法。
（4）引用生成：
定义有数据交换的各站，以建立通信连接。
（5）控制回路组态：
定义各个控制回路，包括算法、流程、原始数据和结果输出等。
（6）梯形图组态：
定义顺序控制或批控制的
控制顺序和流程，原始数据和结果输出等。
（7）控制算法语言和组态：
使用结构化文本语言编制特殊控制步骤和方法,以实现控制回路组态和梯形图组态难以实现的功能.
（8）各种编译文件的编译、连接与下装：
作为现场控制器和操作员站在运行时使用的组态定义。
工程师站的另一定义：
对分散控制系统本身的运行状态进行监视。
4、监控计算机。
用来完成高级控制策略
5、管理计算机。
收集各部门信息进行综合分析、完成管理调度、作出决策。
6、数据通信网络
（二）分散控制系统的数据网络
数据通信网络是分散控制系统的支柱
1、控制网络的特点
（1）高可靠性和安全性。
（2）良好的实时性。
（3）环境的适应性强。
2、网络的拓扑结构
常用总线网和环网（图2-26）
3、网络通信协议
来自不同厂商的“语言”不同，通过“翻译”——通信协议联在一起
建筑物自动化控制网络协议BASnet通信协议。
BASnet通信协议由七层组成：
物理层、数据链路层、网络层和应用层组成
三、现场总路线技术的应用——分散控制总线系统的进一步分散化
分散的意义是分散危险，前述系统的现场控制器仍然是集中式结构，仍然具有一定的危险——进一步分散
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第三章智能楼宇自动化系统
•智能楼宇自动化系统BAS的主要任务:
对建筑物内部的能源使用、环境、交通、及安全设施进行监测、控制与管理，以供一个既安全可靠、节约能源，而且舒适宜人的工作和居住环境。
第一节楼宇设备自动化系统的组成及功能
•一、楼宇设备自动化系统的组成
楼宇设备自动化设备系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安防等子系统。
•二、楼宇设备的监控功能：
（1）自动监视并控制各种机电设备的启/停，显示或打印当前运行状态。
（2）行动检测、显示、打印各种设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。
（3）根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行在最佳状态。
（4）监测并及时处理各种意外、突发事件。
（5）实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。
（6）能源管理。
（7）设备管理。
暖通空调监控系统
一、暖通空调系统的工作原理
（一）倾家荡产调系统的类型
1.空调系统的组成影响空调系统运行的两个原因:
一是外部原因;另一是内部原因.
空调系统的组成部分:
（1）进风.
（2）空气过滤.
（3）空气的热湿处理.
（4）空气的输送与分配.
（5）冷热源部分.
2.空调系统的类型
集中系统半集中系统分散系统
集中系统的所有空气设备都集中在一个空调机间内.
半集中空调系统,除了集中空调机房外,还设有分散在各被调节房间的二次设备（未端设备）.
全分散系统（亦称局部空调机组）.
（二）空调冷热源
能为空调系统的空气处理设备对空气进行热湿处理提供冷热量的物质和装置.
1.冷源装置
（1）压缩式制冷（见图3-3）
型式:
往复压缩式;螺杆压缩式;离心压缩式.
（2）吸收式制冷（原理图3-4）
溴化锂属低位能源,电力紧张地区使用较好,但还是建议使用压缩式冷水机组.
2.热源装置
锅炉（蒸汽热水）;交换器.
（2）冷热水机组把锅炉和溴化锂吸收式冷水机组合二为一（直燃机）.（图3-5）
（三）空气通风系统
通风的任务:
改善室内空气质量.
（1）局部通风分为局部排风和局部送风系统.
均是利用气流压差保证空气流通.
（2）全面通风稀释空气中有害物质的浓度.送\排风同时进行.
（四）中央空调系统的工作原理
1.中央空调系统的工作原
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