楼宇自动化教学课件.docx

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楼宇自动化教学课件

第一章概论

（一）建筑的发展历史

原始社会――用山洞或是树枝做遮风避雨的房屋

农业社会――有雄伟的宫殿和城墙等建筑

工业社会――钢筋混泥土的摩天大厦

信息社会――智能建筑

（二）智能建筑的发展历史

见图1－1

（三）世界及我国典型智能建筑

世界上第一幢智能大楼（CityPlace）于1984年在美国康涅狄格州哈特福德市问世，它是一幢旧的金融大厦改建而成的。

第一高楼：

马来西亚的双油塔，高453米；

第二高楼：

芝加哥的西尔斯楼，高443米；

此外：

“911”倒塌的美国的纽约世贸中心，高420米，84万㎡；

美国的纽约帝国大厦，高381米。

我国起步较晚，直到80年代末才逐渐被重视，但发展较快。

比较有名的是：

上海环球金融中心：

460米，95层，33万㎡

上海金贸大厦：

420米，88层，28万㎡

（四）智能建筑的发展趋势

见图1－2：

（五）智能建筑的构成

（1）三A建筑，见图1－3

楼宇自动化系统BAS包括：

供配电系统、空调系统、给排水系统、安保系统、消防系统、设备管理系统、车库管理系统、音响广播系统；

办公自动化系统OAS包括：

事务处理系统、办公系统（如office套件）、决策支持系统（如炒股票的软件）、信息处理系统；

通信自动化系统CAS包括：

卫星通信系统、共用天线系统、可是电话电视系统、语言处理系统、楼内移动通信系统。

（2）5A建筑

见图1－4：

3）自动化经历了以下阶段

气动控制――电动控制――仪表控制――集中控制――集散控制（管理集中，危险分散；是建立在网络或是总线基础上的）

因此，各子系统（如火灾报警子系统FAS、安防子系统SAS、照明控制子系统、车库管理子系统、CCTV、IC卡子系统等）要求系统集成（或曰联网）的呼声越来越高。

但是由于各子系统制造商不同，通信接口不统一，难于集成。

因此，各种总线标准应运而生。

如主要用于智能建筑的BACnet、LONworks（LocalOperationNetwork）和Profibus（主要用于工业生产及过程自动化）等40多种现场总线。

4）综合布线的优点

智能部分投资不多3～5％，收效很大，一般3年即可收回投资。

综合布线能克服：

杂（线缆种类多）、

乱（插头、插座、配线架等品种多，不易排整齐）、

散（各系统不兼容，需分别设计）、

费（费时费钱）、

死（更该与升级不灵活）。

图1－5可知，智能大厦必须有综合布线，但仅有综合布线还不是智能建筑，还必须和BAS等中的各子系统结合起来。

各子系统必须符合通信协议，否则就会被淘汰。

（非网络的产品对以后的升级、扩展十分不利，只能整体更换，耗资巨大。

）

如：

在上海有一市级立项的智能建筑科研项目（商务楼智能系统）就共有8个子系统：

CA、OA、BA、FA、SA、CP、PA&STV独立运行，并以综合布线为中枢神经，实现高层次集成。

5）什么是BACnet？

BACnet是由美国供热、制冷及空调工程师协会（ASHARE）专门针对BA控制设备制定，是现行美国国家标准及欧共体标准草案。

其产品首次出现于1996年美国亚特兰大的国际空调、供热、制冷博览会上。

应用BACnet协议，可使不同厂商的BA设备在一个系统中合作使用，可使BA系统升级，还可把原来独立的BA设备控制系统（如FAS、SAS、照明控制系统等）一体化。

按照ISO（国际标准化协会）制定的《开放式系统互联（OIS）基本参考模式，ISO7498》网络操作协议，可分为7个层次（从下到上为：

物理层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、表示层、应用层），BACnet定义了其中四个层次（物理层、数据链路层、网络层、应用层）。

6）什么是Lonwork？

Lonwork总线是1991年美国Echelon公司推出的。

目前全球40多个国家数以千计的公司应用Lonwork技术开发BA产品。

它定义了OSI通信协议所有七层服务功能。

Lonwork技术核心是神经元芯片。

Lonwork的特点：

在网络开放型方面：

完全开放，对任何用户平等

在互操作性方面：

不同制造产品可实现互操作

在通信介质方面：

不受通信介质影响，电力线、电缆、双绞线、同轴电缆、光缆等均可传输

在网络操作系统结构方面：

可使用现有的网络结构，网络拓扑自由。

7）BAS结构图

（六）楼宇自动化工程实施配合关系

见图1－7

★楼宇自动化工程操作步骤流程

★设计依据

1．国家（际）标准

1）EIA/TIA568A商业建筑物布线标准

EIA/T2A569建筑群管道和空间布线标准

2）智能建筑设计标准

中国建筑电气设计规范

工业企业通信设计规范

3）厂家产品综合布线系统设计总则

4）院标

2．建筑作业图

结构作业图

给排水作业图

电气作业图

3．主管部门特殊要求

4．用户要求

1）基本型设计等级

2）增强型设计等级

3）综合型设计等级

5．设备选型原则

1）当前需要的用途

2）附加的和未来的用途及用户扩展容量

3）通用性

4）改变灵活性

5）电缆有效寿命的投资回报

6）财政与安全上风险最小

7）符合总线标准即开放式原则，支持众多厂家的产品及设备

★综合布线系统的组成

1）工作区子系统

2）水平布线子系统

3）垂直主干子系统

4）管理子系统

5）设备间子系统

6）建筑群主干子系统

（七）布线方式

1）预埋管布线方式（采用金属或PVC塑料管预埋在现浇板、柱中，用出线盒引出）

2）吊顶内布线方式（100X50的线槽可纳75根用户线）（50X25的线槽可纳20根用户线）

3）地面线槽布线方式

4）地毯下布线方式（厚度薄、性能好的扁带式电缆）（方便、灵活，适用于局部少量的改建项目）

★PDS与传统配线系统的比较

序号

PDS

传统的配线系统

1

一套统一的、单一综合系统支持

全部（图、文、声、数、像）

多系统，多网络，各系统独立，相互间无联系

2

现在将来兼容；各厂商产品集成

兼容（仅需加相关的适配器或连接器，搭配方便

系统一旦确定就不能设备兼容，也适应不了发展的需要，不可能作到将来兼容

3

移动、搬迁、改变等很方便，只需将设备插到另一个信号插座（I/O），需要时可在管理子系统中作相应的变动

移动、改变或升级将牵扯到整个线改变，甚至不可以改变

4

终端硬件可根据需要改变，并配置相应的配件，但线路可不变，并可灵活搭配

硬件变化布线也需改变

5

能满足各层次用户需要，可选择等级

一旦确定，不能选择等级

6

随着时间的推移和科学技术的发展，系统的性能价格比更有可比性；所含系统的数量越多，初期投资相对可降低

随着时间的推移和科学技术的发展，系统性能落后，因此，性能价格比更低；系统设备越多，初期投资越高

（八）走出误区

1）建设3A、5A、7A级智能大厦的误区（5A是加了属于BA的FA和SA）（7A是加了属于OA的MA（管理自动化）和DA（决策自动化））（不是星级宾馆的“星”，不是越多越好，客观地看分为3A）

2）投资额度的误区

3）屏蔽与非屏蔽的误区（我国、美国为屏蔽电缆，而欧洲为非屏蔽电缆）

4）缺乏合理验收机制（工程监理重要）

第二章专用传感器

第一节火灾传感器

一．火灾过程

初起阴燃火焰燃烧全燃熄灭

火燃烧达到顶点，火焰最烈，热辐射中含大量红外光和紫外光线，此时火灾已形成极大破坏

温度迅速增高，可燃物开始在着火点形成火焰燃烧，火势扩大，形成火灾

该两阶段时间长，产生烟雾、气溶胶，但环境温度不高，无火焰

二．发现火灾途径

检测：

1．燃烧产生的烟雾或气体（用于初起阴火阶段）

2．环境温度或温度增加速度（用于火焰燃烧阶段）

3．燃烧产生的红外、紫外线辐射（用于全燃阶段）

三．火灾传感器分类及设计选型原则

用于初起、阴火阶段：

感烟式探测器――离子感烟式探测器（烟雾微粒很小时）；

光电子感烟式探测器（微粒较大时）

用于火焰燃烧阶段:

感温式探测器

用于全燃阶段：

感光式探测器（因为用于全燃阶段，故一般使用较少；但是在大展厅或是电力设备和油库用的多，尤其是油库，用离子感烟探测器会误报）

另外，气体探测器用于可燃气体或液体蒸气场合

四．火灾传感器探头及电路

1．离子感烟探测器

2．光电子感烟探测器

3．感温探测器

4．复合探测器

第二节水位传感器

一．传统水池水位控制

二．水位传感器分类

1．浮力式液位计

2．静压式液位计

3．电磁式液位计

4．复合式液位计

三．液位监视、报警与控制

第三章火灾报警与消防控制系统

一．火灾报警与联动控制要求

（一）报警

1．传感器——楼层火灾报警箱声、光报警

2．传感器——消防中心声、光报警

3．音响

4．电源控制，疏散显示

（二）联动控制

1．音响与广播启动

为避免混乱可分层启动或关闭

2．电梯迫降至一层

消防电梯可用

3．延迟一定时间后，正常供电电源跳闸，避免火灾触电事故及火灾进一步扩大；保留消防电源，提供消防电梯、消防泵、通风机等

4．停电后，低压安全疏散指示灯连锁启动

5．启动消防水泵，喷淋灭火；或启动随时性气体灭火系统

6．启动楼梯走廊的消防排烟风机

7．关闭分区防火卷闸门，防止火灾扩大

二．国内现状

1．消防自动化大多呈独立状态

2．有的FAS呈独立状态，但有与BAS联网功能

3．少量FAS已纳入为BAS子系统

三．传统火灾报警及联动系统

四．现代火灾报警及联动系统

由网络编程实现

第四章电力供应、管理、监视系统

一．能建筑对电源质量的要求

1．电压波动

由于负荷出现较大增加，特别是附近有大型设备启动时，产生低电压，一般计算机允许电压波动±5％，当电压为70％时认为停电。

电压等级：

A级B级C级

范围波动：

±2％±5％±7～13％

2．频率波动

一般计算机允许波动范围50Hz％±1％，超过允许范围就会产生错误，甚至丢失信息。

频率等级：

A级B级C级

波动范围：

≤±0.2Hz≤±0.5Hz≤±1Hz

3．波形失真

由于非线性负载如：

大功率可控硅整流装置会产生谐波

4．瞬变浪涌和瞬变下跌

正弦波在工频一周或几周内，幅值快速增加，允许最大瞬变浪涌率≤20％

正弦波在工频一周或几周内，幅值快速下降，允许最大瞬变下跌频率≤30％

这两项指标过高会导致计算机系统运算错误或破坏存储

5．瞬变脉冲

又称尖峰或电压闪变，是小于半周期时间内正弦波上叠加的窄脉冲。

主要是由内部过电压引起，也可能是由雷电引起。

严重时会计算机和精密仪器损坏。

6．三相不平衡

7．瞬间停电

停电时间长，计算机会失去记忆，导致运算错误

8．电磁干扰

电线、电缆既是电磁干扰的发生器也是接收器

二．供配电设备的选择

（一）从改善电源质量的角度

1．直接供电系统

只适用于：

电网质量好，且附近无较大设备，无电磁干扰。

其优点是：

简单、投资低、维修方便

其缺点是：

对电网要求高，对对电源污染无防护

2．隔离变压器、稳压器和滤波器组合系统

可以消除电网瞬变干扰，较大设备启停干扰，滤除谐波

3．不间断供电电源

能稳压、稳频，抗干扰，防浪涌，突然停电可继续供电一段时间或立即启动备用电源

4．瞬态浪涌保护器

一般有高频信号保护器（防止天线的雷击和感应雷击）

电源过电压保护器（防止雷电及其他瞬变浪涌冲击）

等电位联接（防止雷电侵害）

稳压器和