智能楼宇自动控制系统的设计与应用研究

祝铮

摘要：随着信息技术的不断发展，智能建筑也在不断地发展，智能建筑通常由五个系统组成，其中楼宇自动化系统则是智能建筑设计的核心和重点。该文主要就智能楼宇自动控制系统的设计与应用作了相关的研究，以供大家交流探讨。

关键词：智能建筑；自动控制系统；设计；应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）04-0231-02

如今，建筑智能化系统在建筑中的重要程度日益明显。而其中的楼宇自动控制系统由于其节能高效、安全可靠，方便快捷，得到了广泛的应用，已经成为了十分重要的一个系统，促进了智能建筑的进一步发展。

1 楼宇自动化概述

楼宇自控系统，也被称为建筑设备自动化系统，该系统通过对建筑内的环境、安全设备、能源使用情况、交通的监测与控制，给人们提供了一个舒适方便的空间，达到了安全、节能的目的。

楼宇自动化功能：1）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）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，使之始终运行于最佳状态。4）对突发事件进行有效的监测并及时处理。5）建筑内的机电设备可以得到统一的管理与控制。6）实现能源管理的自动化。7）设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。

楼宇自动化原理：楼控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（distributed control systems，简称DCS）。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机具有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。

2 楼宇自动控制系统的重要意义

2.1 建筑的节能效率得到了不断的提高

建筑内的设备可以通过楼宇自动控制系统进行有效的监控，电力系统，空调系统都可以得到协调的配置与使用，各种设备的用电负荷得到了有效的分配与优化，电能得到了进一步的节约，减少了没有必要的浪费情况的出现。

如今，楼宇自控系统得到了越来越多的使用，根据相关数据分析，拥有自动控制系统的建筑一般可以节约将近五分之一的电能，通常情况下，一般的建筑，如果只通过简单的人力是根本不可能实现的。

2.2 建筑设备的使用期限得到了进一步的提升

由于建筑内装有自动控制系统，可以对建筑内的设备运行状态进行不间断的监控和记录，设备的工作状态得到了有效的控制，如果发现问题，可以及时进行维护和保养，并进行相关的记录，使得设备的管理更加科学规范，设备的使用期限得到了提升，建筑的运营成本得到了进一步的降低。

2.3 合理控制了人力成本

在普通的建筑中，由于未设置自动控制系统，所以往往要非常多的人员对各种型号的设备进行日常的控制。楼宇自动化控制系统则是一种智能的控制系统，基本不需要人员进行维护和管理，所以，节省了很多的人力成本，根据相关数据显示，楼宇自动控制系统节省了将近60%的运行维护人员。

2.4建筑的安全管理水准得到了进一步的提升

通过对停车管理，安全监控管理的有效统筹，同时与消防系统进行联动，使得各个系统的管理更加协调统一，建筑的安全得到了有效的保证，楼宇的管理水准得到了不断的提升。

3 楼宇自动化系统设计分析

3.1 系统设计

这个系统主要控制电力、空调和冷热源、照明、消防报警控制、给排水、环境监控、能源管理以及停车场及其周边的防护等内容，系统的功能就是要通过对外界环境变化、负载变化等情况的观察监控，自动调节各设备的运行，使其处于最佳状态；对火灾和停电等意外情况自动处理监控；实现电力、供水、供热等能源的自动调节、管理和使用。在建筑智能化的体系下，楼宇自动化含义是建筑物的管理和控制即BMC系统，根据其含义，BA应至少设计有三个子系统：

1）环境能源管理

在这个系统中，又要细分为几个子系统：①电力照明：负责控制电力的需求，控制变压器的天数和发动机的符合，负责停电复电管理，负责昼光照明以及点灭调光等控制。②空调卫生：负责对新风取入和供冷的控制，负责控制冷热源的机器数、二氧化碳的浓度，负责预测冷热符合，负责各项热控制如隔热蓄热，保证最优控制预冷预热，负责太阳能的集热控制以及对蓄热槽、给排水的控制，还要控制节水管理。③运输：负责对电梯群及自动扶梯的管理、负责自动停车场、自动搬运机以及自动计量器的管理。

2）物业管理

这个系统分为以下两个子系统：①计算：负责对运行能量的计算，负责对租金的管理，操作运行数据采集和分析；负责对系统异常和节能状况的诊断，负责对报警信息的记录。②维护保养：管理机器的维护时间、负责对机器劣化程度和故障的诊断，负责生成数据，负责管理自动清扫机以及设备的更新计划。

3）安保管理

该系统又包含以下3个子系统：①防灾：负责对火灾的联动控制，负责控制防排烟、引导等、消防以及停电时间的控制，负责防止漏电漏气。②防范：对人员入退楼管理、负责远距离监视，负责管理传感器的报警情况，负责管理时间表、闭路电视以及自动防范设备。③数据：负责对数据存储的控制、负责管理IC卡、指纹、声纹、暗号、暗证指令，负责空间传送。

3.2 系统的设置和分析

1）采用的控制策略

在设计系统时，其控制管理功能应仔细规划，使各功能分层次融合。由于智能建筑具备的各种功能非常完备，它所需要的各种设备繁多复杂，对这些设备的控制就显得尤其重要，BAS在控制检测上一般使用两种方法：①集中管控：这是一个非常典型的由计算机控制的系统，设备的监控点以及报警点都被连接到中央控制室，计算机的CPU会负责运算处理这些数据，得出结构后将其返回到执行器中。这个方式增加的系统的复杂性，维护起来非常困难。②集散控制系统：这个系统基于分布式控制的理论，系统下的通讯网络为总线型结构分级分布式。系统使设备分散，在运行时由末端的控制器通过完善的一个数学模型来操作分散了的系统内的设备。中央系统的主机集中管理来自现场的信息，回答或巡检干预。

2）系统对设备的集中管控和协调

智能建筑下对设备的管控特性造成建筑物内部的子系统过多，而每个子系统都有各自的中心，因此必须都这些中心进行管控协调，使优化后的子系统协同运行，并且可观测可控制。为了达到最优优化，保持各个子系统之间的协同独立运行，可采取分站的形式将所有的子系统都归入BA系统中；也可以将各个中心连接到BA中心，使两者能够进行信息传递，共同享有状态监控的功能，遇到异常情况时可以依照约定设置将操作权转移。

4 楼宇自动化应用分析

以智能建筑内排水系统来说明楼宇自动化在其中的应用。

普通大楼中，排水系统都是由强电专业统一管理，在污水池中装有探测水位情况的液位计，根据情况它会发出信号，这时相关的配电盘能汽艇污水泵以控制排水。楼宇自动化应用到污水监控中之后，就可以实时监控污水泵运行的状态及参数，另外，监控系统还可以判断电机的短路及过载状况，这个功能是通过检测断路器以及热继电器中的辅助触点来实现的。安置液位传感器之后，就能通过该设备来管控排水设备的正常运行。另外，当系统内的设备发生故障，系统能及时发现故障部位并且向上汇报，通过对故障的分析找出其发生原因类型，控制设备自动排除故障，恢复运行。

排水系统在纳入楼宇自动化后，将具备以下的基本功能：1）控制污水泵，对其手动自动状态、运行状态进行监控，收到故障信号之后及时报警。2）负责就地和远程双控制。3）负责污水泵的启停运行。4）根据液位传感器判断水位并在水位超限时报警。5）通信功能。6）显示监控画面，记录各种状态数据参数及历史。

5 结束语

随着经济科技的不断发展与生产水平的提高，楼宇自动化系统在智能建筑中的应用会越来越广泛、深入，我们对于此的认知也会越来越明确，在未来的发展道路上，科技、高端、服务的观念会深入人心。智能建筑的普及的时代即将来临。

参考文献：

[1] 宋凯宏.建筑设备管理系统在智能建筑中的应用分析[J].硅谷， 2013（10）： 89-90.

[2] 陈宏.智能建筑楼宇自动化控制系统的探讨[J].城市建设， 2010（11）： 70-72.

[3] 徐春林.探索自动控制系统在智能楼宇中的应用[J].建筑与发展， 2014（2）： 34-35.