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1、楼宇自动化系统,大连海事大学信息科学技术学院,主讲：李广强船舶自动化与仿真器研究所科学会馆 323#,教材与参考书,陈虹.楼宇自动化技术与应用.北京:机械工业出版社.2003秦兆海.智能楼宇技术设计与施工现场总线技术.北京:清华大学出版社.2003殷际英.楼宇设备自动化技术.北京:化学工业出版社.2004陈龙.智能建筑楼宇控制与系统集成技术.北京:中国建筑工业出版社.2004,课程章节1 概论2 楼宇自动化控制技术基础3 楼宇设备自动化系统4 火灾自动报警与控制5 楼宇安全防范技术6 综合布线系统7 声频系统8 智能小区9 智能楼宇系统集成、工程施工与预算,教学基本要求理解楼宇智能化技术的基本
2、概念；了解智能楼宇的建设目标、主要特征及发展趋势；掌握楼宇智能化技术的主要内容。,第一章 概述,楼宇：,又高又多的楼群。(现代汉语词典),土木工程 Civil Engineering,建筑学 Architecture,岩土工程结构工程市政工程供热、供燃气、通风及空调工程防灾减灾工程及防护工程桥梁与隧道工程,建筑历史与理论建筑设计及其理论城市规划与设计建筑技术科学,原始人,穴居，草丛，树上,约在氏族社会早期，有巢氏教人“构木为巢”,借助树木的支撑构成架空居住的窝棚，可防避野兽的侵害，冬暖夏凉。,真正发明巢居的应不是个别人，而是氏族集体。,巢居的构筑取材于树木。在木结构技术上，很早就积累了经验。,
3、古文献中，也有不少关于上古巢居、穴居传说的记述。例如：韩非五蠹：“上古之世，人民少而禽兽众，人民不胜禽兽虫蛇。有圣人作构木为巢以避群害，而民悦之使王天下，号之曰：有巢氏。”,这些古老传说的记载，也提供了建筑起源于“巢”、“穴”的佐证。,砖木结构：秦砖汉瓦,砖瓦的发明，是人类建筑史上一个巨大进步，从而变草苫泥垒砖为砖木结构，使人类的居住条件产生了质的飞跃。,从目前已知的考古资料看，我国制造和使用砖的时代是在距今3000年前的西周中晚期。瓦的使用更早，而且集中于中原地区，具体发明的时间应在西周以前，这点是学术界的共识。,门阙是塔楼状建筑，置于道路两旁作为城市、宫殿、坛庙、关隘、官署、陵墓等入口的标
4、志。外观大体分为阙座、阙身与阙檐三部分。,秦汉建筑：门阙,水调歌头 苏轼,明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年。我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒,起舞弄清影，何似在人间。,魏晋南北朝建筑：五台山佛光寺砖塔,1937年夏，梁思成和林徽因在山西五台山地区发现我国最古老的一座木结构建筑，建于唐代的佛光寺大殿。,对榫结构,中国封建社会的建筑顶峰：故宫,砖混结构：,墙体承重，而墙体都是砖和砂浆混凝土构成。,抗压，抗震等物理性能较低，多用于6-7层或以下等较低建筑。,框架结构：,由钢筋混凝土梁、柱承重，砖和混凝土墙体只做封闭和分隔作用，不承重，故物理性能(如抗震性等)比砖混结构优越很多。
5、在装修时内部间隔墙体可以随意拆卸，而砖混结构则不能。,高层必须是框架结构,钢结构,抗震，抗压等物理性能优越，多用于重要的建筑和超高建筑(100m以上),鸟巢,大连国贸中心,垂直线条与小尖塔装饰都是哥特建筑的特色,欧式建筑,哥特式,巴洛克式,巴洛克建筑是1718世纪在意大利文艺复兴建筑基础上发展起来的一种建筑和装饰风格。其特点是外形自由，追求动态，喜好富丽的装饰和雕刻、强烈的色彩，常用穿插的曲面和椭圆形空间。,大连中山广场近代建筑群(20世纪初)：国家重点文物保护单位,楼宇自动化(智能建筑)概述,智能建筑的发展历史智能建筑(IBIntelligent Building)一般以美国于1984年1月
6、在康涅狄格州哈特福德市(Hartford)建设的都市大厦(City Palace Building)为标志。这一诞生仅20多年的新生事物，以其高效、安全、舒适和便利等优点，势不可挡地迅速成为现代高层建筑的主流，这一智能建筑也被誉为世纪性的建筑。,智能建筑(以下简称IB)产业是综合性科技产业，涉及建筑、自动化技术、电力电子、仪表、钢铁、机械、计算机、通信和环境等多种行业。随着信息化和新材料技术的发展，智能建筑已成为21世纪世界建筑发展的主流。可以说，智能建筑的水平是一个国家综合国力和科技水平的具体体现。我国IB总数已达数千幢，其发展速度已名列世界前茅，如北京的京广中心、中华大厦，上海的金茂大厦、
7、中远两湾小区等。在运用世界智能建筑主流技术方面或者说引导世界智能建筑主流技术方面，我国与世界发达国家相比，也相差无几。,建设部(现住建部)会同有关部门共同制定的智能建筑设计标准经有关部门会审，被批准为推荐性国家标准，编号为GB/T50314-2000，于2000年10月1日起施行。该标准规定，智能建筑中各智能化系统应根据使用功能、管理要求和建设投资等划分为甲、乙、丙三级(住宅除外)，且各级均有扩展性、开放性和灵活性等特点。,智能建筑的概念,定义：智能建筑（Intelligent Building）是计算机、自动化和信息通信等技术与建筑艺术相结合的产物。它主要包括建筑物自动化（BA）、通信自动化
8、（CA）和办公自动化（OA）等三大系统（简称三A系统）。消防自动化（FA）、安防自动化（SA）信息管理自动化系统(MA)特点：智能建筑广泛应用系统集成方法，通过对设备的自动监控，对信息资源的综合管理和对用户的信息服务，并与建筑优化组合，具有安全、高效、舒适、节能和便利等特点，成为现代建筑的发展趋势。,组成：智能建筑的硬件除了建筑物本身，还包括各种机电设备、控制设备、信息传输和处理设备及载体。智能建筑的软件由系统软件和应用软件两部分组成。系统软件是指作为智能系统核心的计算机所用的操作系统、数据库系统和语言处理软件；应用软件则是根据各种子系统的管理功能和范围而开发（安装）的各种管理系统，包括楼宇设
9、备自动监控系统、办公自动化系统和数据通信服务系统等。,技术基础现代计算机技术（Computer Technology）：其核心是并行的分布式计算机网络技术。并行使得同时处理多种数据成为可能；通过分布式操作系统，可以使不同系统分别处理不同事件，实现任务和负载的分担，有助于多机合作重构，减少冗余和提高容错能力，用较低的成本实现更高性能、更高可靠性的系统；网络把整个系统连成一个有机的整体，实现信息、资源的共享。,现代控制技术(Control technology)：指集散型的监控系统(DCSDistribution Control Systems)等。硬件采用标准化、模块化、系列化的设计；软件采用具
10、有实时多任务、多用户分布式操作系统(可能是嵌入式)；系统具有配置灵活、通用性强、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装调试方便、维护简单、实时性强、可靠性高等特点。现代通信技术(Communication technology)：通过无线、有线通信技术,实现数据、语音、视频的快速传递。现代图形显示技术(CRT)：能在计算机上快速实现开关量、模拟量的形象化显示，通过CRT图像化显示实时参数，实现临场感很强的实时控制。,硬软件选型考虑的重点：智能建筑作为综合系统，一旦发生故障，便会使整座建筑物的功能陷于瘫痪。因此在购置设备时，要选择可靠性高且发生故障时易更换、易恢复的设备；在
11、系统选型时，要选择先进、成熟、易用的系统，并有充分的售后服务保障。,几个关键问题：确保对办公自动化设备、通信设备、机电设备的供电。应使供电系统有足够的容量。应保证电源质量、线路可靠，并设置备用电源。确保各种设备和关联系统相互之间的信息传递线路畅通无阻。信息传递线路要可靠，带宽要与传递信息量相匹配。确保安全。要有防灾（火灾、水灾）、防盗、抗震、防雷击等可靠措施。要防止楼板过载。要有应急预案并经常加以演练。要为将来的发展留有空间。,智能建筑的系统构成,楼宇控制系统能源控制（自动监测、数据自动采集）电力供应（变配电、自备发电机）燃气供应环境控制（自动监测、自动运行）空调与通风（空气清洁与湿度舒适）给
12、排水照明（环境照明与景观照明）交通运输（车辆进出口、电梯升降）,通信网络系统网络通信（无线网）语音通信对讲系统电视（卫星节目接收、有线电视接入）广播音响（公共广播、同声传译、演示系统、多功能厅音响、卡拉OK音响、广场音乐喷泉）视频会议（电视会议、数字会议）,办公自动化系统行政管理文书、档案人事财务后勤业务处理（根据业务性质和功能不同采用不同的系统）,安全防范系统门禁一卡通闭路电视监控火灾报警及联动控制防水报警入侵报警自动巡更,综合布线系统电源线路（动力和照明）网络线路电视线路广播线路建筑接地系统防雷接地工作接地（变配电）保护接地（弱电）直流接地（直流设备）防漏电接地（机电设备外壳）,建设智能建
13、筑楼宇的目标,一、提供安全、舒适、快捷的优质服务,1安全性,防盗报警系统,出入口控制系统,闭路电视监视系统,安保巡更系统,火灾报警与消防联动系统,紧急广播系统,紧急呼叫系统,停车场管理系统,2舒适性,空调与供热系统,供电与照明控制系统,卫星及共用天线电视系统,背景音乐系统,多媒体音像系统,3便捷性,结构化综合布线系统,信息传输系统,通信网络系统,办公自动化系统,物业管理系统,二、建立先进科学的综合管理机制,重视智能楼宇的硬件设施，加强有关软件、管理和使用人员素质，并重视智能楼宇作为一种高度集成系统的系统技术的研究。在智能楼宇的工程实施以后，还需建立先进的综合管理机制，且系统与管理之间还存在着相
14、辅相成的依赖关系，否则建成的智能楼宇也是不成功的。,三、节省能耗与降低人工成本,通过建设智能化大厦，就有可能实现能源的科学与合理的消费，从而达到最大限度的节省能源的目的。同时，通过管理的科学化、智能化，使得楼宇的各类机电设备的运行管理、保养维修更趋自动化，从而节省能源与降低人工成本。,智能楼宇的主要特征,智能楼宇内涵,开放式的体系、灵活的模块化结构、符合国际工业标准的设计原则，可支持众多厂家的系统及网络，同时兼容未来的先进技术与应用，根据应用环境不同，又可分为PDS（Premises Distribution System）、智能建筑系统IBS（Intelligent Building Sys
15、tem）及IDS（Industry Cabling System）等。,结构化综合布线系统SCS：是建筑物中或建筑群间信息传输的网络系统。它可以把建筑物内模拟与数字的语音信号、高速与低速的数据信号、电视会议与安全监视系统的视频信号及建筑物的安全报警与空调等控制系统的传感器信号的配线经过统一的规划设计，综合到一套标准的配线系统上，而且在结构上采用模块化设计和分层星形网络。,几个定义：,工业布线系统IDS:以传输各类特别信息和适应快速变化的工业通信为主，用来解决工业厂房中特种信息传输问题的结构化布线系统。,建筑物与建筑群综合布线系统PDS：以商务环境和办公环境为主，为满足综合业务数字网的需要而特别
16、设计的配线系统。,智能大厦布线系统 智能建筑系统IBS：以大楼环境控制和管理为主，在PDS的基础上发展起来的模块化式的建筑物布线系统。它可以把目前应用于大厦中的许多相互独立的智能系统统一规划设计，形成一个完整的布线系统。,楼宇智能化技术的主要层次体系,智能建筑体系参考模式,1层和2层属于建筑技术范畴；,37层属于信息技术范畴，统称其为“楼宇智能化”部分。,其中：,智能建筑体系的参考模式,智能建筑与传统建筑的区别:,智能建筑是在传统建筑平台上为实现智能化而进行全方位改进的产物，相对于传统建筑，智能建筑一般具有以下特点：(1)工程规模和总建筑面积都比较大，如中、高层建筑，小区，广场，运输枢纽中心等
17、。(2)具有重要性质或特殊地位，如电视台，报社，政府、军队、公安的指挥中心，通信枢纽楼宇等。(3)应用系统配套齐全，如网络、安全、环境等服务功能完善。(4)资金和技术密集，是现代化的高科技产物，需要一个强大的工程部门来管理。(5)总体结构复杂，配合协调较多，是一个综合的集成系统。,建筑物具有智能化意味着：(1)对环境和使用功能的变化具有感知能力，如室温、光照的感知等。(2)具有传递、处理感知信息的能力，如温控、闭路监控等。(3)具有综合分析、判断的能力，如根据用户授权提供不同的信息访问能力。(4)具有做出决定并且发出指令信息，提供动作响应的能力，如消防处理系统。,一般建筑,建筑空间组合，平面及
18、空间布局，内部及外部装修等。,建筑结构(基础、柱、梁、板、墙)及材料。,建筑机电设备及设施。,智能建筑,提供“楼宇智能化部分”的使用空间、建筑平面、空间布 局，这与一般建筑有所不同。,使“楼宇智能化部分”镶嵌到建筑物中所需的特殊结构 及设备。,保证“楼宇智能化部分”运行条件，并为住户提供更方 便、更舒适的工作、生活环境。,智能楼宇,建筑基体，包括一般建筑和智能建筑环境相结合而成 的智能楼宇的建筑体,楼宇通信网，或称建筑物网、室内通信网,楼宇设备自动监控系统,楼宇运营管理系统,楼宇共用信息处理系统,用户专用信息处理系统,楼宇通信系统(CAS),楼宇共用办公自动化系统(OAS),楼宇自动化系统(B
19、AS),楼宇智能化,随着科学技术的发展，“3A”的重点发展方向：(1)BAS：智能物业管理系统；事故监测控制系统；开放协议/面向对象技术；性能测量及查对控制系统；大范围的报警/监视系统；面貌识别系统。(2)OAS：办公公文结构；基于网络的办公系统；智能化专家系统；自然语言理解；多媒体数据库技术。(3)CAS：高带宽网络系统；语音识别与语音合成；智能通信服务；无线和私人通信系统。总之，智能建筑将不断地利用成熟的新技术实现人、自然、环境的和谐统一。智能化建筑具有广泛的使用前景，其发展是社会进步的必然。,智能建筑的发展前景：,智能建筑是现代高科技技术的结晶，它赋予了建筑物更强的生命力，提高了其使用价
20、值。随着信息化社会进程的发展，智能建筑中所包含的智能化和自动化的水平将进一步提高。,智能建筑的发展将追求以下目标：(1)提供安全、舒适、快捷、高效的优质服务和良好的工作、生活环境。(2)建立技术先进、管理科学和综合集成的高度智能化管理体制。(3)节省能源消耗，减少资源浪费，降低日常运行成本。,在国际上，智能建筑已经向“智能建筑群”和“智能城市”发展，如韩国的“智能半岛”计划，新加坡的“智能花园”计划，日本的“海上智能城”和美国的“月球智能城市”计划等。,城市数字化促进智能建筑的快速发展,数字城市的发展，使智能建筑进入了一个新的发展时期，智能建筑传统的理念、概念、技术都发生了很大变化。新技术、新
21、产品不断应用于智能建筑，使智能建筑的市场容量不断扩大。,数字城市,前美国副总统戈尔于年月日在加利福尼亚科学中心首次提出“数字地球”的概念，年江泽民主席提出了“数字中国”的战略构想。年在我国召开了“数字化地球”国际会议，专家认为，“数字地球”是信息技术、空间技术等现代技术与地球科学交融的前沿。经多次研讨，国内专家目前对“数字化地球”的定义、技术、内涵、功能及基本框架达成共识。“数字化地球”的基本框架包括：信息提出与分析、数据与信息传输、数据处理与存储、数据获取与更新、计算机与网络、应用体系、咨询服务等体系。“数字化地球”的特点是具有空间性、数字性和整体性。三者融合统一，其服务对象面对全球方方面面
22、。,年月日，原北京市市长刘淇在第一届“数字地球国际会议”上正式提出北京要启动“数字北京”工程。年月，“首都重大创新工程”在个项目中，将“数字北京”工程项目被列为首项重大工程。北京实现城市的可持续发展面临着许多亟待解决的矛盾，如资源问题、环境问题、特大城市的管理问题等，很多可望用现代信息技术来解决。年以来，全国各地多次召开“数字化城市研讨会”，部分城市已提出若干年内实现“数字化城市”、“信息港”等建设目标。其他很多城市也纷纷提出了建设“数字化城市”的规划。例如：年月，在天津塘沽由建设部科技司召开的“建设领域信息化项目计划及示范项目”会议上，有个城市申请“数字化城市”示范项目。除北京、重庆等大城市
23、外，其他城市的示范项目如“数字武汉”、“数字沈阳”、“数字大连”、“数字青岛”、“数字长沙”，甚至“数字中山”、“数字襄樊”、“数字白城”等也纷纷提出。,年月，建设部科技司在天津塘沽再一次召开“建设领域信息化项目计划及示范项目”会议，会上有更多的城市提出“数字化城市”的建设规划。目前，专家对数字化城市的定义、技术内涵、特点及系统基本达成了共识，“数字化城市”是通过信息网络将城市中的各种信息收集、整理、归纳、处理、分析和优化，进而对城市的资源、环境、生态人文和社会等方面进行数字化，为社会各层面服务。,智能建筑由单体向建筑群智能化发展,随着“数字化城市”的发展及城市公用信息平台的形成，对建筑群智能
24、化和信息化的要求越来越多。办公、居住、商用、厂房等多种建筑物群形成的数字化街区、数字化园区、数字化建筑群不断涌现，使智能建筑由单体走向建筑群。如北京中关村软件园数字化工程、大连软件园数字化工程、烟台开发区建筑群数字化工程、武汉经济技术开发区数字化工程等。,楼宇自动化控制系统的设计步骤,1 工程需求分析（1）研究建筑物的使用功能，了解业主的具体需求以及期望达的目标；（2）确定建筑物内实施自动化控制及管理的各功能子系统；（3）根据各功能子系统所包含的设备，制作出需纳入楼宇自控系统实施监控管理的被控设备一览表。,被控设备清单,2 确定系统的控制方案（1）对于需进行自动化控制的功能子系统，给出详细的控
25、制功能说明，并说明每一系统的控制方案及达到的控制目的，以指导工程设备的安装、调度及工程验收；（2）根据系统大致规模及今后的发展，确定监控中心位置和使用面积；并预留接口，与智能化系统设计形成和谐的统一整体。,3 确定系统监控点 在确定被控设备的数量及相应的控制方案后，确定每一被控设备的监控点数及监控点的性质，核定对指定监控点实施监控的技术可行性，绘制监控点一览表。,监控点一览表,4 系统及设备选型（1）系统选型应综合技术、经济各项指标，进行全面、客观的分析比较并实地考查，选取合适的产品；（2）设备选型结合各设备工程平面图，进行监控点划分（监控点应留有20的余量）；根据该监控范围，确定系统网络结构和系统软件；（3）根据各设备的控制要求，选用相应的传感器、阀门及执行机构，并配出满足要求的楼宇控制系统。,5 绘制控制网络图、系统图、平面图根据选定的系统结构和现场楼宇设备的具体布置，画出总控制网络图。6 画出各子系统被控设备的控制原理图7 监控中心设计及平面布置8 提供设计施工说明、列出材料表,复习与思考,1、简述智能建筑的起源和发展前景。2、简述智能建筑的各系统，其技术基础和自身特点？3、楼宇自动化控制系统的一般设计步骤是什么？,
