【摘 要】樓宇自控系統(tǒng)是建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的簡稱。通過實現(xiàn)建筑設(shè)備自動化控制，以達到合理利用設(shè)備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設(shè)備安全運行之目的。為人們的工作和生活創(chuàng)造高效、舒適和便捷的環(huán)境。

　　【關(guān)鍵詞】樓宇 自控系統(tǒng) 設(shè)計

　　一、 緒論

　　(一) 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)的概念

　　樓宇自控系統(tǒng)(Building Automation System簡稱BAS)是智能建筑中不可缺少的重要組成部分，在智能建筑中占有舉足輕重的地位。它對建筑物內(nèi)部的能源使用、環(huán)境及安全設(shè)施進行監(jiān)控，它的目的是提供一個既安全可靠、節(jié)約能源、又舒適的工作或居住環(huán)境，同時大大的提高建筑物管理的科學(xué)性和智能化水平。

　　樓宇自控系統(tǒng)是建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的簡稱。建筑設(shè)備主要是指為建筑服務(wù)的、那些提供人們基本生存環(huán)境(風(fēng)、水、電)所需的大量機電設(shè)備，如暖通空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、變配電設(shè)備以及給排水設(shè)備等，通過實現(xiàn)建筑設(shè)備自動化控制，以達到合理利用設(shè)備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設(shè)備安全運行之目的。

　　樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計為集散控制系統(tǒng)，它是將計算機網(wǎng)絡(luò)及接口技術(shù)應(yīng)用于樓宇自控系統(tǒng)。它通過系統(tǒng)的中央監(jiān)控管理中心的集中管理和各現(xiàn)場控制器的分散控制實現(xiàn)對建筑物內(nèi)水、暖、電、消防、保安等各類設(shè)備綜合監(jiān)控與管理。管理者可以通過中央監(jiān)控管理中心上的可視化的圖形界面對所有設(shè)備進行操作、管理、警報等，同時通過網(wǎng)絡(luò)實時地獲取各種設(shè)備運行狀態(tài)的報告和運行參數(shù)，可以有效的提高管理水平和工作效率。利用計算機網(wǎng)絡(luò)和接口技術(shù)將分散在各個子系統(tǒng)中不同樓層的直接數(shù)字控制器連接起來，通過聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各個子系統(tǒng)與中央監(jiān)控管理級計算機之間及子系統(tǒng)相互之間的信息通信，達到分散控制、集中管理的功能模式，即集散控制系統(tǒng)。

　　(二) 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)的基本構(gòu)成和基本功能

　　智能建筑樓宇自控系統(tǒng)應(yīng)劃分為二個子系統(tǒng), 它們是：

　　1.防火與保安子系統(tǒng)

　　包括：

　　a.火災(zāi)報警與消防控制系統(tǒng);

　　b.人員出入監(jiān)視系統(tǒng);

　　c.保安巡更系統(tǒng);

　　d.防盜報警系統(tǒng);

　　e.其它需要實現(xiàn)安全監(jiān)控的系統(tǒng) (如煤氣泄漏報警等)。

　　2.設(shè)備運行管理與控制子系統(tǒng)

　　包括：

　　a.采暖、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng);

　　b.給水 (含冷水、熱水、飲用水) 與排水系統(tǒng);

　　c.變配電與自備電源系統(tǒng);

　　d.電力供應(yīng)與照明控制系統(tǒng);

　　e.其它需要監(jiān)控的系統(tǒng) (如電梯、廣播、電纜等等)。

　　從技術(shù)角度來看，這兩類子系統(tǒng)的劃分，具有硬件設(shè)備資源共享好，便于整體管理和維護，可以統(tǒng)籌正常與異常情況下設(shè)備控制方案，達到實現(xiàn)全面集中監(jiān)控的目的。 這種系統(tǒng)構(gòu)成方式，與國際上有些做法是相類似的。只有我國消防管理體制要求火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)為一個獨立的系統(tǒng)。但隨著技術(shù)的發(fā)展，逐漸會得到消防行政主管部門的認可，會允許火災(zāi)自動報警系統(tǒng)向樓宇自控系統(tǒng)發(fā)送信號。

　　智能建筑樓宇自控系統(tǒng)基本功能如下：

　　a.數(shù)據(jù)采集;

　　b.各種設(shè)備啟/停控制與監(jiān)視;

　　c.設(shè)備運行狀況圖象顯示;

　　d.各種參數(shù)的實時控制和監(jiān)視;

　　e.參數(shù)與設(shè)備非正常狀態(tài)報警;

　　f.動力設(shè)備節(jié)能控制及最優(yōu)控制;

　　g.能量和能源管理及報表打印;

　　h.事故報警報告及設(shè)備維修事故報告打印輸出。

　　通過以上的基本功能達到的主要目的是：確保建筑物內(nèi)環(huán)境舒適;提高建筑物自身以及人員與設(shè)備整體安全水平和災(zāi)害防御能力;最佳控制、節(jié)省消耗;提供可靠、經(jīng)濟、最佳能源供應(yīng)方案，進行節(jié)能管理;使設(shè)備高效運行,減輕人員勞動強度;不斷、及時提供有關(guān)設(shè)備運行情況資料，集中收集、整理，作為設(shè)備管理的決策依據(jù)，實現(xiàn)設(shè)備維護工作自動化。

　　二、 目前智能建筑樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題

　　近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，樓宇自控領(lǐng)域也找到了其應(yīng)用的發(fā)展空間，但同時在樓宇自控的設(shè)計方面也存在著許多問題：

　　(一)設(shè)計師往往對受控對象的工藝要求了解地不準確。目前，有些電氣工程師對其他專業(yè)受控對象的工藝要求理解上的膚淺，甚至存在認識上的錯誤，而導(dǎo)致樓宇自控系統(tǒng)運行效果欠佳的事例屢屢發(fā)生，其中暖通空調(diào)系統(tǒng)占較大比重。

　　(二)控制原理描述不全面，受控對象控制種類統(tǒng)計不具體。設(shè)計圖中見到的控制原理往往是千篇一律，不能根據(jù)具體實際工程做到有的放矢。受控對象的種類往往不能簡單的局限于AI、AO、DI、DO四種狀態(tài)，尤其是施工圖應(yīng)反映每種狀態(tài)中不同信號特點的電特性，以便控制模塊的選配。

　　(三)IBMS和BAS以及集成概念模糊。IBMS和BAS應(yīng)是兩個層次的概念，BAS體現(xiàn)在控制子系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)通訊的互連;IBMS則體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的整合，也就是說IBMS體現(xiàn)集成的概念比較準確。一般在設(shè)計中比較注重控制子系統(tǒng)間控制功能聯(lián)動的描述，這往往被理解稱集成設(shè)計，從信息系統(tǒng)集成來講，設(shè)計應(yīng)以用戶需求為基礎(chǔ)，做運行維護管理業(yè)務(wù)模型的規(guī)劃設(shè)計，IBMS與BAS共用管理工作站。

　　(四)各系統(tǒng)設(shè)計界面不夠周到、清晰。樓宇自控系統(tǒng)作為建筑物內(nèi)的一個重要組成系統(tǒng)，其實現(xiàn)自身的功能設(shè)計已經(jīng)比較成熟和完善，但在系統(tǒng)實施過程中，經(jīng)常由于系統(tǒng)界面的問題而導(dǎo)致系統(tǒng)的最終功能不夠完善，丟項、甩項等事情經(jīng)常發(fā)生。

　　由于設(shè)計界面的問題牽扯的面比較多，涉及到工程實施中的暖通空調(diào)、給排水、變配電等多個專業(yè)。因此，在工程的前期將設(shè)計界面的問題進行明確，非常必要。從另一個角度講，將設(shè)計界面的問題進行明確，可以使業(yè)主在工程的前期或在設(shè)備定貨之前，就明確提出界面接口要求，從而可以實現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)的完整性。

　　(五)缺乏合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計。在樓宇自控系統(tǒng)未招標選定設(shè)備前，設(shè)計部門往往對樓宇控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計不是很明確，現(xiàn)場控制器的布置比較隨意，只注重控制原理及點表，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)形式、執(zhí)行標準、設(shè)備配置標準選用等方面的設(shè)計相對來講比較薄弱。

　　以上是目前智能建筑樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題，也是我們在今后設(shè)計工作中需著重注意的問題。

　　三、 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計步驟及內(nèi)容

　　樓宇自控系統(tǒng)是建筑設(shè)計的一部分，并與建筑設(shè)計同時進行。在工程設(shè)計中，要根據(jù)業(yè)主的投資額度和使用要求，確定樓宇自控系統(tǒng)的控制范圍、控制點數(shù)及整個系統(tǒng)的構(gòu)成。做好與土建施工有關(guān)部分的管線預(yù)留和預(yù)埋。我們通常把設(shè)計部門完成的設(shè)計內(nèi)容稱為一次設(shè)計。主要內(nèi)容包括：方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計?，F(xiàn)將各部分內(nèi)容介紹如下：

　　(一)方案設(shè)計

　　此設(shè)計階段，建筑電氣專業(yè)設(shè)計文件主要為設(shè)計說明書。包括以下內(nèi)容：

　　1.設(shè)計范圍

　　在電氣或弱電總說明中闡述建筑物智能化設(shè)計標準等級、設(shè)計范圍。

　　2.樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)系統(tǒng)內(nèi)容應(yīng)說明各個子系統(tǒng)設(shè)計包含的內(nèi)容，例如：

　　對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的運行狀況進行監(jiān)視、控制、測量和記錄;

　　對供配電系統(tǒng)、變配電設(shè)備進行監(jiān)視、控制、測量和記錄;

　　對給排水系統(tǒng)設(shè)備的運行監(jiān)視、控制、測量和記錄;

　　對電梯及自動扶梯的運行監(jiān)視、控制、測量和記錄。

　　3.當(dāng)由樓宇自控系統(tǒng)完成系統(tǒng)集成時，應(yīng)說明集成的內(nèi)容。如：

　　對公共安全防范系統(tǒng)進行必要的監(jiān)測 ;

　　對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)進行必要的監(jiān)測 ;

　　對停車場管理系統(tǒng)進行監(jiān)測 。

　　(二)初步設(shè)計

　　此設(shè)計階段主要包括以下內(nèi)容：設(shè)計說明書、系統(tǒng)圖、平面圖、主要設(shè)備材料表。圖紙目錄由總目錄給出。

　　1.設(shè)計說明書

　　(1) 建筑概況：說明建筑類別、性質(zhì)、面積、層數(shù)、高度及智能化設(shè)計標準等級等;

　　(2)相關(guān)專業(yè)提供給本專業(yè)的工程設(shè)計資料;

　　(3)業(yè)主提供的有關(guān)職能部門認定的工程設(shè)計資料;

　　(4)本工程采用的主要技術(shù)標準及設(shè)計規(guī)范;

　　(5)設(shè)計范圍：在電氣或弱電設(shè)計說明中闡述的設(shè)計內(nèi)容包括樓宇自控系統(tǒng);

　　(6)樓宇自控系統(tǒng)控制室的位置、面積、獨立設(shè)置或與哪些系統(tǒng)合用，監(jiān)控總點數(shù)，包括數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、模擬輸入、模擬輸出各為多少，系統(tǒng)的組成;

　　(7)各子系統(tǒng)的要求和聯(lián)動控制功能;

　　(8)當(dāng)完成智能化系統(tǒng)集成功能時需說明集成子系統(tǒng)及其要求;

　　(9)主要產(chǎn)品的選型;設(shè)計中所使用的符號、圖例、標注的含義;接地要求及導(dǎo)線敷設(shè)方式;

　　(10)須提請在初步設(shè)計審批時需解決或確定的主要問題 。

　　2.系統(tǒng)圖

　　應(yīng)畫出系統(tǒng)通訊的干線圖、控制室大體位置，設(shè)備現(xiàn)場控制器大體位置，數(shù)量應(yīng)在干線圖中大體標出，只標出線路連接路徑，不做線路選型。

　　3.平面圖

　　包括控制室平面布置圖和各分站現(xiàn)場控制器平面布置圖，只畫出設(shè)備平面分布，不做線路連接。

　　4.主要設(shè)備材料表

　　包括主要設(shè)備的圖例、名稱、型號規(guī)格、技術(shù)參數(shù)、單位、數(shù)量、安裝做法等。

　　(三)施工圖設(shè)計

　　設(shè)計文件包括圖紙目錄、施工設(shè)計說明、系統(tǒng)圖、平面圖、主要設(shè)備材料表。

　　1.圖紙目錄：

　　先列出新繪制的圖紙，后列重復(fù)使用的圖紙(包括標準圖)。

　　2.施工設(shè)計說明

　　(1)設(shè)計依據(jù)：可按初步設(shè)計中的設(shè)計依據(jù)進行說明;

　　(2)設(shè)計范圍：在電氣或弱電設(shè)計說明中闡述的設(shè)計內(nèi)容包括樓宇自控系統(tǒng);

　　(3)當(dāng)完成智能化系統(tǒng)集成功能時需說明集成子系統(tǒng)及其要求;

　　(4)主要產(chǎn)品的選型;設(shè)計中所使用的符號、圖例、標注的含義;接地要求及導(dǎo)線敷設(shè)方式;

　　(5)系統(tǒng)的施工要求和注意事項(包括布線、設(shè)備安裝等);設(shè)備訂貨要求;工程選用標準圖集編號、頁號。

　　3.系統(tǒng)圖

　　(1)監(jiān)控系統(tǒng)干線圖，繪至現(xiàn)場控制器站止，包括主控主要設(shè)備與現(xiàn)場控制器站的連接，線路選型與敷設(shè)方式，每個現(xiàn)場控制器要有清晰的編號與監(jiān)控點表一一對應(yīng)，線纜、設(shè)備的數(shù)量、路由，主要設(shè)備與設(shè)備間的連接應(yīng)清晰畫出，設(shè)備材料的圖例、型號、數(shù)量應(yīng)與平面圖材料表一致，設(shè)備位置應(yīng)與實際位置大體一致。

　　(2)監(jiān)控點表：說明詳細的設(shè)備和現(xiàn)場控制器的分布位置、監(jiān)控對象、實現(xiàn)的功能、監(jiān)控點分類、點數(shù)統(tǒng)計及現(xiàn)場控制器的點數(shù)占用率等，各監(jiān)控點、現(xiàn)場控制器與干線系統(tǒng)圖應(yīng)嚴格一致。

　　4.平面圖

　　平面圖包括控制室平面布置圖、接地平面圖，現(xiàn)場控制器平面布置圖、干線及設(shè)備機房外線路平面圖。

　　5.主要設(shè)備材料表

　　包括主要設(shè)備的圖例、名稱、型號規(guī)格、技術(shù)參數(shù)、單位、數(shù)量、安裝做法等。

　　(四)施工圖紙的二次深化設(shè)計

　　我們通常把設(shè)計部門完成的設(shè)計施工圖紙稱為一次設(shè)計。該設(shè)計圖紙在施工中使用，是配合設(shè)備招、投標的基礎(chǔ)資料，供設(shè)備招、投標使用。 招、投標工作完成后，由中標的專業(yè)公司配合設(shè)計部門進行二次深化設(shè)計。

　　首先，要按產(chǎn)品性能、特點完善設(shè)計部門的一次設(shè)計，核對控制點數(shù)表，確定各種設(shè)備的規(guī)格、型號，繪制二次設(shè)計施工圖紙。包括詳細的分系統(tǒng)圖、接線圖以及聯(lián)動關(guān)系軟件功能說明、系統(tǒng)的操作及維護手冊。所選擇的設(shè)備要有開放的標準，自控系統(tǒng)要對樓內(nèi)全部機電設(shè)備進行控制，這些設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊必須按同一標準協(xié)議，它由一系列與軟件及硬件相關(guān)的通訊協(xié)議組成，規(guī)定了計算機控制器之間所有對話方式。在實際工程中，多數(shù)設(shè)備和子系統(tǒng)愈來愈多，愈來愈復(fù)雜，不同廠商提供的不同產(chǎn)品和系統(tǒng)，其通訊協(xié)議不同，互聯(lián)很困難。承包商一般采用開發(fā)網(wǎng)關(guān)方式，完成不同系統(tǒng)的互聯(lián)。系統(tǒng)之間要完成協(xié)議轉(zhuǎn)接，一定要開發(fā)網(wǎng)關(guān)的硬件及軟件來實現(xiàn)互聯(lián)。中標公司二次設(shè)計完成后，供施工、設(shè)備安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)使用。最后，通過權(quán)威或法定的主管部門測試后，該系統(tǒng)才能進行試運行。

　　四、 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵要素

　　1、 系統(tǒng)的可靠性：樓宇自控系統(tǒng)在應(yīng)用中應(yīng)穩(wěn)定可靠，發(fā)生故障概率應(yīng)降到最低可能的限度。

　　2、 系統(tǒng)的可擴展性：隨著系統(tǒng)應(yīng)用及技術(shù)的發(fā)展，樓宇自控系統(tǒng)要為未來的發(fā)展留出可擴展的空間。

　　3、 系統(tǒng)的互操作性?；ゲ僮餍缘拈_放系統(tǒng)不僅是要求設(shè)備級的互操作性，同時也要求系統(tǒng)級別的互操作性，即從設(shè)備到系統(tǒng)。開放系統(tǒng)采用平坦式，點對點的，即插即用，易于擴展的開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將多家廠商的產(chǎn)品和系統(tǒng)根據(jù)功能的需求，實現(xiàn)系統(tǒng)與設(shè)備之間，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，設(shè)備與設(shè)備之間即插即用的互操作。

　　4、 系統(tǒng)能提供精確的、量化的控制模式，為建筑物的能源控制提供可靠保證。任一業(yè)主為建筑物安裝樓宇自控系統(tǒng)的直接動因就是能實現(xiàn)建筑物能源消耗大幅度降低以達到節(jié)省建筑物營運成本的目的。這就要求樓宇自控系統(tǒng)整個控制過程盡可能精確。

　　5、 系統(tǒng)的可監(jiān)控性：樓宇自控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)分散在各個樓層的不同位置，為使系統(tǒng)及操作人員能夠監(jiān)控到自動控制指令是否正常，應(yīng)考慮一套獨立的反饋傳感器。

　　6、 系統(tǒng)的聯(lián)動性：工程設(shè)計中, 我們可以采取設(shè)備自控系統(tǒng)、閉路監(jiān)視系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)進行有機的集成, 或稱之為聯(lián)動, 以滿足實際運行管理的需要。

　　五、 結(jié)論與展望

　　為充分發(fā)揮智能建筑樓宇自控系統(tǒng)的功能，需要設(shè)計單位周密詳細的設(shè)計論證、統(tǒng)一規(guī)劃，需要工程施工單位精心施工，更需要系統(tǒng)集成商以高度負責(zé)的態(tài)度，從用戶角度出發(fā)，為每一個項目選擇一個適合它本身的功能配置，業(yè)主也盡早配備有關(guān)工程技術(shù)人員，加入到項目實施中，這樣才有助于項目的接受和系統(tǒng)的運行維護，從而真正發(fā)揮樓宇自控系統(tǒng)的功效，創(chuàng)造良好的社會經(jīng)濟效益。

　　智能建筑樓宇自控系統(tǒng)是多種高科技技術(shù)的融合，是建筑技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物，使得整座建筑各獨立系統(tǒng)能夠高度集成，做到保安、防火、設(shè)備監(jiān)控三位一體，以提高物業(yè)管理的效率和綜合服務(wù)功能。樓宇自控系統(tǒng)的功能和作用在智能建筑中占有極為重要的地位，必將為人們的工作和生活帶來了前所未有的高效、舒適和便捷的環(huán)境。

　　參考文獻

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