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浅谈楼宇自动化设计在智能建筑中的实践

2020-03-31 290 上传者：管理员

摘要：本文通过分析智能建筑中的楼宇自动化设计方面的问题，从设计原理、总体构成和功能设计三方面对自动控制系统进行了详细的研究，然后结合实例分析了系统的软硬件配置问题，以便尽快掌握楼宇自动化技术的应用方法，促进智能建筑的进一步发展。

关键词：
可移植性
智能建筑
楼宇自动化
自动控制系统
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1、智能建筑中的楼宇自动化设计

1.1 设计原理

在现代智能建筑建设的过程中，楼宇自动化设计将发挥关键作用。通过对空调设备系统、火灾报警系统等各种子系统进行集中控制管理，运用现代化监控技术确定建筑存在的安全隐患，能够有效预防建筑火灾等安全事故的发生。在各类子系统得到集成的情况下，楼宇自动控制系统可以将警报数据发送至控制室，在向现场设备发送控制指令的同时，实现报警设备自动控制，利用广播系统确保人员能够得到安全疏散。实现机电设备的一体化管理，能够使建筑设备性能得到提升，减少设备运行故障的产生，使建筑安全隐患得到减少。

通过自动化设计，可以结合建筑节能环保要求实现建筑布局优化，完成最佳采暖和空调设备的选择，并提出合理运行方案，在保证用户舒适度的同时，通过全面综合管理加强建筑能耗控制^[1]。实现对建筑能源的最大限度利用，能够增强建筑运行的经济性，减少不必要浪费的产生。通过自动化设计实现楼宇系统一体化管理，可以借助智能系统降低物业人员工作强度，同时降低错误和失误的产生，因此能够为用户提供良好环境。

1.2 设计思路

实际在楼宇自动化设计中，需要控制的系统主要包含空调系统、电梯系统、消防系统、变配电系统等各类子系统，还要利用以太网实现工作站与控制单元的结合，构成交互的网络关系，达到分层控制的目标。如图1所示，在现场控制设备与管理设备之间，需要利用传感器和执行器进行数据信息交互。通过网络，能够实现各控制单元联动管理，使复杂的楼宇控制过程得到简化，为管理人员提供共享数据的方法手段。

图1 系统总体设计思路

对于用户来讲，可以在完成权限设定后，登录系统客户端进行自由访问，可以利用用户数据协议完成服务器建立，并在楼宇自动控制系统中应用，达到代替工作站功能的目标。在系统自动控制功能实现上，需要借助智能系统实现建筑中各种运行设备状态的实时监控，然后将采集到的设备数据传输到工作站进行保存和分析，保证数据得到科学管理。结合数据分析结果进行执行器的控制，能够实现众多子系统的集中管理。相较于人工控制方式，采用自动控制系统能够根据监测到的设备运行状况作出迅速调整，因此能够保证系统高效节能运行，并在初期完成突发事故处理，为建筑安全运行提供保障。

1.3 结构设计

从自动控制系统结构来看，在自动化设计中需要完成中央站的建立，负责实现建筑内各项系统分类管理，保证自动控制系统能够高效运行。结合要求完成各类工作站的设计，才能使各子系统在运行期间得到实时监督和有效控制，满足建筑控制要求。而自动控制系统中拥有复杂监控信号，同时异构系统较多，想要进行现场设备实时访问和处理，需要加强系统间的协调管理，保证自动控制系统具有兼容性和可移植性等特性。

基于多重考虑，需要采用三级集散控制结构，将系统结构划分为管理层、监控层、现场层，分别负责进行子系统设备运行状态的集中、监测和控制管理。其中，管理层为自动控制系统顶层，负责协调各子系统，通过集中管理实现成本节约。该层别主要分布有中央管理计算机，需要完成管理网络的建立。管理人员利用管理层提供的人机交互界面，可以进行具体操作指令的发布。

监控层采用BAS监控计算机，利用控制总线与现场控制器通信，负责进行各子系统运行参数、状态等信息的监控，发现异常后将显示故障和发出报警，可以进行具体操作指令的执行。现场层分布有各种现场装置，如传感器、执行器等设备，在控制器控制下完成过程数据采集^[2]。控制器通过现场总线获得控制指令，并利用控制算法完成设备控制，实现设备运行状态诊断，为设备安全运行提供保障。

图2 系统总体结构设计

2、智能建筑中的楼宇自动化应用

2.1 建筑概况

某商用建筑地上16层，地下2层，建筑面积约5.2万㎡，拥有办公、娱乐、餐饮等功能，内部分布有空调系统、火灾报警系统等各种电气系统。按照建筑建设要求，需要完成楼宇自动化管理，配置完善自动控制系统，实现建筑的智能管控，保证建筑各项设施能够安全稳定运行，在降低建筑能源消耗的同时，节约建筑运营成本。

2.2 系统配置

在楼宇自动化应用方面，需要结合结构设计方案完成系统软硬件配置。而BAS监控计算机为系统运行基础，属于中央处理器，与众多DDC控制器连接，能够实现各种设备的运行监控，并在发现运行故障后第一时间发出预警，生成相应的故障报告和维护记录^[3]。在楼宇自动控制上，需要采用S-600系统，完成建筑内各子系统全面管控。

在系统供电方面，需要完成电源不间断设置，确保为系统持续供电。实际可以采用AC220V、50Hz的连续电源，供电总量能够达到800VA以上。在建筑断电后，应急电源将自动启动，保证系统安全运行。在现场控制器安装上，需要完成控制单元灵活配置，加强各监测点数据采集和管理。完成软件程序编写，能够实现各种输入信号运算分析，然后输出信号控制风门、阀门等设备执行启停、关闭等复杂动作，可以达到连续控制、批量控制的目标。

将DDC控制器当成是智能控制实现的关键，需要遵循TCP/IP协议实现网络通讯，控制器可以利用RS485完成数据实时采集，并将得到的模拟信号转换为数字信号，保证数据能够得到运算处理。在系统软件编程上，采用C语言完成自动化函数的编写，能够为总线控制提供对象集合，加强各通讯节点的联系，促使完整的网络控制系统得以形成，为系统数据信息共享提供支持。

图3 系统配置分析

2.3 功能应用

从系统功能应用上来看，在DDC控制下，系统能够实现建筑供热、空调、制冷、新风等子系统的控制，达到控制建筑内部环境温湿度的目标，为用户提供舒适的空间。而利用系统对电梯、变配电、给排水、照明等子系统发出调节指令，可以实现建筑能源的综合管理。实现变配电系统管控，将各项电路开关当成是监测目标，结合电路电流、电压等因素确认建筑物内部是否存在安全隐患，可以实现开关设备和应急发电设备的远程操控。

在保证电路安全的同时，可以实现电路负荷控制，使能源消耗降至最低。针对给排水系统，能够实现排水泵、供水泵等设备监控，保证水位、水压等各项指标在正常范围内。针对电梯系统，配备有全套自动控制装置，能够结合监测得到的运行数据进行突发事件的应对，同时结合电梯使用情况进行运行控制，减少不必要的能源消耗。在照明控制上，系统可以实现电能调动，针对不需要不间断照明位置，如走廊、停车场等合理切断电路，控制用电量，针对不间断照明位置根据监测光照度控制灯具输出，达到节约能耗的目标。

参考文献:

[1]吴烨琪.智能建筑中楼宇自动化的设计及其应用[J].信息与电脑(理论版),2018(14):112-115.

[2]侯丽娜,刘莹.关于智能建筑中楼宇自动化的设计及其应用[J].决策探索(中),2018(05):41.

[3]张启英.智能建筑中的楼宇自动化设计及其应用研究[J].科技创新导报,2018,15(01):12+14.

马建.探析智能建筑中楼宇自动化设计应用[J].电子测试,2019,(22):127-128.