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楼宇自动化
生活中的智能建筑
摘要智能建筑包括信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统和机房工程以及楼与自动化。
而楼宇自动化也是它最重要的组成部分。
本文对楼宇自动化进行了概念上的阐述，从给排水系统，供配电系统，室内电梯系统，照明系统，停车场系统，公共广播域背景音乐系统，防盗报警系统，电视监控系统等多个方面给与了详细的介绍。
关键词智能建筑，楼宇自动化
引用格式智能建筑
IntelligentBuildinginOurLife
AbstractIntelligentbuildingincludesinformationonfacilities,systems,informationtechnologyapplication,constructionequipmentmanagementsystem,publicsafetysystems,engineroomworksandbuildingautomation.ThispassageshowstheconceptofbuildingautomationandgivetheAdetaileddescriptionofDrainagesystem,powersupplyanddistributionsystem,indoorelevatorsystem,lightingsystem,parkinglotsystem,publicbroadcastdomainbackgroundmusicsystem,anti-theftalarmsystem,TVmonitoringsystem.
KeywordIntelligentbuilding,buildingautomation.
日本自1984年以来，在许多大城市建设了“智能化街区”、“智能化群楼”，新建的建筑中有80%以上为智能化建筑。
新加坡政府为推广智能建筑，拨巨资进行专项研究，计划将新加坡建成“智能城市花园”。
印度也于1995年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”。
其他国家如法国、瑞典、英国、泰国等国家也不断兴建智能建筑。
中国香港智能建筑发展也较早，相继出现了汇丰银行大厦、立法会大厦、中银大厦等一批智能化程度较高的智能建筑。
中国大陆第一幢智能大厦是1989年建成的北京发展大厦。
1986年智能建筑被列为国家“七五”重点科技攻关项目，开始进行可行性研究阶段，该项目1991年通过鉴定。
1992年中国进入了智能大厦的高速发展阶段，其发展速度和规模在世界上绝无仅有。
智能大厦。
智能建筑在中国已成为建筑市场的大趋势，也是建筑业中新的“经济增长点”。
各类建筑（楼、馆、场等）的智能化工程投资，约占工程总投资的5%-8%，有的已高达10%；居住小区的智能化系统建设投资平均在每平方米60元左右（占土建投资的5%-8%），如按中国每年竣工面积计算总投资为几十亿元。
智能建筑这个新的“经济增长点”促成智能建筑相关企业迅速增长。
粗略估计，全国从事智能建筑的企业超过3000家，产品供应商近3000家。
中国有152家设计院和127家系统集成商具有智能建筑专项设计资质。
智能建筑随着经济的持续稳健增长，其数量和水平正逐年提高，深圳居民对智能建筑的认可度也越来越高。
目前深圳的安防覆盖率居全国之首。
深圳还是国家发改委选定的全国社区信息化建设试点城市，深圳信息化社区的技术装备程度走在全国前列。
深圳智能建筑及相关行业的企业有数千家，一些国际上最新的技术、产品都能在深圳同步上市。
比如，深圳地区是全国安防产业的重要发源地和产品集散地，吸引许多国外知名品牌中国总代理都在此落户，并集中了全国70%左右的安防一级代理商，各类安防企业的年营业额超过30亿元。
智能建筑发展在现在的社会会中发展很快，在未来更是朝阳产业。
人类社会现在所有的发明创造都是为了是人们过上更加舒适的生活，而这一目的也是智能建筑发展的最终目标。
现在目前的智能建筑在我认为还不能够算是完全的智能建筑，目前最著名的智能建筑莫过于迪拜的迪拜塔。
迪拜塔的确是建筑史上艺术，它的内部的安防排水系统而设计得是无可挑挑剔的。
但是智能建筑的目的是为了更好的满足人们的生活，迪拜塔在智能化的方面还是没有达到这一要求。
现在的很有名的建筑还只是从建筑体本身的结构外形方面去衡量，还没有真正做到智能建筑。
随着智能建筑的迅速的发展，应该在不远的未来，智能建筑就能够满足我们的想象。
随着社会的需求量越来越大，智能建筑也是我们以后工作或者读研究生很好的方向。
相信我们在智能建筑这个方面会有很好的发展。
1.智能建筑概述
楼宇自动化系统（BAS，BuildingAutomationSystem）是智能建筑的主要组成部分之一。
智能建筑通过楼宇自动化系统实现建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。
下面我主要从楼宇自动化的角度来讲述智能建筑。
早期的楼宇自动化系统通常只有楼宇设备自控系统。
随着计算机技术、数字通信技术、控制技术以及微电子技术的发展，其它楼宇设备的自动控制系统也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中，如火灾自动报警与消防灭火设备自动控制系统、智能卡设备自控系统等。
现代智能建筑的楼宇自动化系统是一个高度集成、和谐互动、具有统一操作接口和接口的“高智商”的自动化系统。
信息技术的飞速发展使楼宇自动化系统发生了本质的变化。
在以往的智能建筑中，楼宇自动化系统通常与IT系统是分离的。
随着企业级管理日益流行，开放系统技术以及Internet技术的发展，单纯的物业管理纳入了企业管理之中；专有通信协议的自动化系统将被开放通信协议的自动化系统所取代，并在整个楼宇自动化系统内实现完全互操作，Internet成为了管理系统的基础设施之上，形成网络化的楼宇系统，真正成为了企业级信息系统的一个子系统。
网络化楼宇系统使楼宇自动化系统不仅具有统一的操作接口，而且包含了物业管理在内的企业管理更加高效。
随着社会与科技的进步与发展，只有楼宇自动化系统所提供的建筑环境已无法适应信息技术的飞速发展和满足人们对建筑环境信息化、智能化的需求。
智慧建筑一词首次出现1984年1月美国联合科技集团UTBS于康乃狄克州所设计与兴建的“都市办公大楼”，该大楼用最先进的技术来控制电力，照明，空调，放火，防盗，运输设备，通信和办公自动化，除了有舒适，安全的办公条件外，并具有高效,经济的特点，这是世界上公认的第一座“智慧建筑”。
智慧建筑从整个技术角度来看，它是计算机技术，控制技术，通信技术，电气技术，微电子技术，建筑技术和其它很多先进技术相结合的产物，几乎融合了信息社会中人类所有智能。
智能建筑的固有特征是：
建筑物管理服务自动化，办公资源自动化，信息通信自动化。
智能建筑的服务综合为几个子系统，这些子系统的资源共享成为整个系统的资源互补，这样能有效地构成一个综合系统来满足建筑物的各种复杂要求。
“智慧建筑”提供一个了优越的生活环境和高效的工作环境，且具有舒适性，高效性，方便性，适应性，安全性和可靠性的特征。
2.楼宇自动化系统简介
简单的说楼宇自控是指楼宇中电力设备，如电梯、水泵、风机、空调等，其主要工作性质是强电驱动。
通常这些设备是开放性的工作状态，也就是说没有形成一个死循环回路。
只要接通电源，设备就在工作，至于工作状态、进程、能耗等，无法在线及时得到数据，更谈不上合理使用和节约能源。
现在楼宇自控是将上述的电器设备进行在线监控，通过设置相应的传感器、行程开关、光电控制等，对设备的工作状态进行检测，并通过线路返回控制机房的中心计算机，由计算机得出分析结果，再返回到设备终端进行调解。
所以在楼宇自控系统中，又增加了前端传感系统、计算机分析系统和执行系统，从而达到合理、科学地使用和控制设备运行。
综合布线通常指弱电系统，如宽带、电视、电话，监控等，楼宇自控系统的检测和控制系统属于弱电范畴，应该在综合布线同时进行架设，这样提高系统的规范性和节约投资成本。
3.楼宇自动化系统的基本功能
建筑设备自动化系统的基本功能可以归纳如下：
（1）能自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态。
（2）能自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史资料。
（3）可根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态。
（4）要能监测并及时处理各种意外、突发事件。
（5）能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：
水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。
4.楼宇自动化控制原理
楼宇控制系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统（DistributedControlsystems简称DCS）。
它与一般的我们所学的经典自动控制理论有所不同，它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置（DDC）完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。
安装于中央控制室的中央管理计算器具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。
5.楼宇自动化系统的组成
建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。
根据我国行业标准，BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。
图2楼宇自动化结构图
6.给排水简介
给排水系统是任何建筑都必不可少的重要组成部分。
一般建筑物的给排水系统包括生活给水系统、生活排水系统和消防水系统，这几个系统都是楼宇自动化系统重要的监控对象。
由于消防水系统与火灾自动报警系统、消防自动灭火系统密切，国家技术规范规定消防给水应由消防系统统一控制管理，因此，消防给水系统由消防联动控制系统进行控制。
生活给水系统主要是对给水系统的状态、参数进行监控与控制，保证系统的运行参数满足建筑的供水要求以及供水系统的安全。
建筑给排水排水系统图包括：
①管道的空间走向,立管还是水平管;②立管编号;③管径;④管道附件和设备,有阀门、检查口、波纹管、水箱等等;⑤楼地面线和轴线等辅助线;⑥高程,包括主设计的管线、附件和设备标高或相对高度,以及楼层标高。
给排水系统的监控和管理也是由现场监控站和管理中心来实现的。
其最终目的是实现管网的合理调度，也就是说，无论用户水量怎样变化，管网中各个水泵都能及时改变其运行方式，实现泵房的最佳运行。
为此，监控系统需随时监视大楼给排水系统，并自动储水及排水；当系统出现异常情况或需要维护时，计算机将产生讯号，通知管理人员处理。
给排水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量与调节；使用水量、排水量的测量；污水处理设备运转的监视、控制；水质检测；节水程控；故障及异常状况的记录等。
现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求，即根据水箱和水池的高/低水位信号来控制水泵的启/停及进水控制阀的开关。
当水泵出现故障时，备用水泵则自动投入工作，同时发出报警。
7.供配电系统
电能是现代工业生产的主要能源和动力；电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化；而且现代社会的信息技术和其他高新科技无一不是建立在电能的运用基础上的。
电能在工业生产中的重要性，在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。
因此，所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计等方面进行设计分析，把最好的供配电设计应用到现实生产中来，为经济的发展做出最好的服务。
工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。
很多大中专以及高等院校的很多专业都进行了这门课程的学习。
这门课程的运用非常广泛。
从人们日常生活居住的小区到人们工作的办公室，工厂，所有的场所无一不具有电能分配的。
众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。
电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。
因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。
电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。
（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。
（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求
（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。
8.室内电梯控制
在高层建筑和住宅中，电梯是一种必不可少的垂直运输工具，犹如地面上的汽车一样与日俱增。
电梯应景成为现代城市文明的一种标志，其生产情况与使用数量一样，已经成为衡量一个国家现代化程度的重要标志之一。
目前，我国已经成为了全球最大的电梯市场，并且形成了全球的最强的生产能力。
随着微电子技术与电力电子技术的发展和完善，交流调速技术日益成熟。
智能大厦有三个部分组成：
通讯自动化，办公自动化和楼宇自动化。
楼宇自动化系统是智能大厦运作的必要条件和重要组成部分，主要包括：
环境能源管理系统，电力照明系统，空调卫生系统，输送系统，保安管理系统，防灾系统，防盗系统，数据系统，物业管理系统，给排水系统，计量系统，维护保养系统等。
通过对楼宇自动化系统的管理协调，将对智能建筑的空调机组，给排水系统，制冷机，冷却塔，换热器，水箱，照明系统，变配电设备，电梯等机电设备进行信号的采集，控制，实现大厦的设备管理自动化，改善系统运行品质，提高管理水平，降低运行管理的劳动强度，节省运行能耗。
从1975年开始，新的电梯阶段以计算机，群控，集成块为模块，配合超高层建筑的需要，向高速，双层，无机房等多方面的新技术发展，电梯交通系统成为了楼宇自动化的一个重要的子系统。
对现代电梯性能的衡量，主要着重于可靠性，安全性，舒适性。
此外，对经济型，能耗，噪声，和电磁干扰程度等多个方面都有影响。
由于人在与外界封闭隔离的等比电梯内具有心理的压抑感和恐惧感。
因此，随着时代的发展提倡对电梯进行豪华的装修。
9.照明系统
楼宇自动化系统智能建筑的最大特点就是节能，而照明系统在整个大厦用电量占有很大的比例。
作为一个大型高级建筑，它的灯光系统的控制水平的高低直接反映了大楼的水平。
户外
户外的灯光主要作为装饰用。
控制功能如下：
--程控灯光的图案
--程控灯光开启时间
--用电量过大时自动切换
--监视回路状态
--根据日期自动确定日光灯系统开始运行和关闭的时间
室内
室内的灯光主要为大厅、过廊、楼梯、停车场、会议室等。
控制功能如下：
--人流高峰时打开全部灯光
--晚间打开部分灯光
--夜间打开少量灯光
--紧急情况下打开报警灯光
--根据日期自动确定日光灯开始运行和关闭的时间
--地下室灯光长期运行
在紧急情况下，由备用蓄电池和自备发电机电源保证系统的不间断供电。
备用供电设备将保证紧急照明用电、消防和安防设备用电，以及租户的计算机设备用电和特定区域的空调用电等。
10.停车场系统
根据建筑设计规范，大型建筑物必须设置汽车停车库，以满足交通组织需要，保障车辆安全，方便公众使用。
停车场系统在我们的日常生活中运用得非常广泛，可以说每天都能接触到，大型超市停车场，学校停车场，单位停车场等等。
由于具有了停车场系统是我们的生活变得更加方便快捷。
楼宇自动化系统为了使地面有足够的绿化面积与道路面积，同时保证提供规定数量的停车位，多数大型建筑都在地下室设有停车库。
当停车库内的车位超过50个时，往往就需要考虑建立停车库管理系统了（又称停车库自动化系统，ParkingAutomationSystem简称PA），以提高车库管理质量、效益与安全性。
10.1停车库管理系统的功能
车辆驶近入口，可看到停车场指示信息标志。
标志显示入口方向与车库内空余车位的情况。
在车库未满的情况下，允许车辆进库，但驾车人必须购买停车票卡或将专用停车卡经验读机认可，入口电动栏杆才升起放行，如图所示。
车辆驶过栏杆门后，栏杆自动放下，阻挡后续车辆进入。
进入的车辆可由车牌摄像机将车牌影像摄入并送到车牌图像识别器形成当时进入车辆的车牌数据。
车牌数据与停车凭证数据（凭证类型、编号、进库日期、时间）一齐存入管理系统的计算机内。
进库的车辆在停车引导灯指挥下，停入规定的位置。
此时在管理系统中的CRT上即显示该车位已被占用的信息。
车辆离库，汽车驶近出口电动栏杆处，出示停车凭证经验读机识别，此时出行车辆的停车编号、出库时间、出口车牌摄像识别器提供的车牌数据和阅读机读出的数据一起送入管理系统，进行核对与计费。
若需当场核收费用，由出口收费器（员）收取。
手续完毕后，出口电动栏杆升起放行。
放行后电动栏杆落下，车库停车数减一，入口指示信息标志中的停车状态刷新一次。
有人值守操作的停车库出口称为半自动停车管理系统。
若无人值守，全部停车管理自动进行，则称为停车自动管理系统。
·停车库管理系统的结构
停车库管理系统本质上是一个分布式的集散控制系统。
·停车库管理系统的主要设备
出入口票据验读器
由于停车人有临时停车、短期租用停车位与停车位业权人三种情况，因而对停车人持有的票据卡上的信息应作相应的区分。
停车库的票据卡可有条形码卡、磁卡与IC卡三种类型，出入口票据验读器的停车信息阅读方式可以有条形码读出、磁卡读写和IC卡读写三类。
无论采用哪种票据卡，票据验读器的功能都是相似的。
对入口票据验读器，驾驶人员将票据送入验读器，验读器根据票据卡上的信息，判断票据卡是否有效。
票据卡有效，则将入库的时间（年、月、日、时、分）打入票据卡，同时将票据卡的类别，编号及允许停车位置等信息储存在票据验读器中并输入管理中心。
此时电动栏杆升起车辆放行。
车辆驶过入口感应线圈后，栏杆放下，阻止下一辆车进库。
如果票据卡无效，则禁止车辆驶入，并发出告警信号。
某些入口票据验读器还兼有发售临时停车票据的功能。
当合法持卡人支付结清停车费用时，电动栏杆升起车辆放行。
车辆驶过出口感应线圈后，栏杆放下，阻止下一辆车出库。
如果出库持卡人为非法者（持卡车辆与驶入车辆的牌照不符合或票据卡无效）立即发出告警信号。
如果未结清停车费用，电动栏杆不升起。
有些出口票据验读器兼有收银POS的功能。
图5停车库设备
10.2自动计价收款机
自动计价收款机根据停车票据卡上的信息自动计价或向管理中心取得计价信息，并向停车人显示。
停车人则按显示价格投入钱币或信用卡，支付停车费。
停车费结清后，则自动在票据卡上打入停车费收讫的信息。
10.3泊位调度控制器
当停车库规模较大，尤其是多层停车库的情况下，如何对泊位进行优化调度，以使车位占用动态均衡，方便停车人的使用，是一件很有意义的工作。
要能实现优化调度与管理，需要在每一个停车位设置感应线圈或红外探测器，在主要车道设感应线圈，以检测泊位与车道的占用情况，然后根据排队论作动态优化，以确定每一新入库车辆的泊位。
之后，在入口处与车道沿线对刚入库的车辆进行引导进入指定泊位。
10.4车牌识别器
车牌识别器是防止偷车事故的保安系统。
当车辆驶入车库入口，摄像机将车辆外形，色彩与车牌信号送入计算机保存起来，有些系统还可将车牌图像识别为数据。
车辆出库前，摄像机再次将车辆外形，色彩与车牌信号送入计算机与驾车人所持票据编号的车辆在入口时的信号相比，若两者相符合即可放行。
这一判别可由人工按图像来识别，也可完全由计算机操作。
10.5管理中心
管理中心主要由功能较强的PC机和打印机等外围设备组成。
管理中心可作为一台服务器通过总线与下属设备联接，交换营运数据。
一般生活中我们所见到的停车场系统都具备管理中心。
管理中心对停车库营运的资料作自动统计，档案保存；对停车收费帐目进行管理；若人工收费时则监视每一收费员的密码输入，打印出收费的班报表；在管理中心可以确定计时单位（如按0.5小时或0.25小时计）与计费单位（如2元/0.5小时）。
管理中心的CRT具有很强的图形显示功能，能把停车库平面图、泊车位的实时占用、出入口开闭状态以及信道封锁等情况在屏幕上显示出来，便于停车库的管理与调度。
车库管理系统的车牌识别与泊位调度的功能，有不少是在管理中心的计算机上实现的。
11.公共广播与背景音乐系统
公共广播系统是智能建筑中传播实时信息的重要手段。
当公共广播系统有消防广播和背景音乐广播双重功能时，其分区划分也与消防分区相一致。
消防控制中心的传声器和数控式录放机接入公共广播系统，根据需要而切入公共广播系统中。
某些公共场所（如会议厅等）的公共广播，还设有自助转接插座，可进行节目自播及演讲。
公共广播系统应具有以下功能：
·背景音乐；
·用软件程控播音；
·可根据需求，分区或分层播放不同的音响内容；
·有广播、背景音乐及扬声器线路检测功能；
·紧急广播和背景音乐采用同一套系统设备和线路；
·当发生紧急事故（如火灾时），可根据程序指令自动切换到紧急广播工作状态；
·火灾报警时，可进行报警层与相邻上下两层的报警广播；
·提供任何事件的报警联动广播；
·手动切换的实时广播。
12.防盗报警系统
12.1门禁系统
在建筑物内的主要管理区、出入口、电梯厅、主要设备控制中心机房、贵重物品的库房等重要部位的通道口，安装门磁开关、电控锁或卡片阅读机等控制装置，由中心控制室监控，系统采用计算机多重任务的处理，能够对各信道口的位置、通行对象及通行时间等实时进行控制或设定程控，适应一些银行、金融贸易楼和综合办公楼的公共安全管理。
门禁控制系统一般由出入口目标识别子系统、出入口信息管理子系统和出入控制执行机构三部分组成。
12.2门禁系统的微机管理功能
系统管理
这部分软件的功能是对系统所有的设备和数据进行管理，有以下几项内容。
--时间管理
可以设定某些控制器在什么时间可以或不可以允许持卡人通过；哪些卡片在什么时间可以或不可以通过哪些门等。
--数据库的管理
对系统所记录的数据进行转存、备份、存盘和读取等处理。
事件记录：
系统正常运行时，对各种出入事件、异常事件及其处理方式进行记录，保存在数据库中，以备日后查询。
报表生成：
能够根据要求定时或随机地生成各种报表。
比如，可以查找某个人在某段时间内的出入情况，某个门
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