智能建筑設備系統(tǒng)集成技術應用研究

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摘 要：介紹了智能樓宇設備系統(tǒng)的組成， 總結(jié) 了智能建筑設備系統(tǒng)集成的設計方案、組成和實現(xiàn)。介紹的系統(tǒng)采用標準開放的交互操作系統(tǒng)，控制并集成了空調(diào)、冷凍站、換熱站、照明、給排水、消防、高低壓配電、車庫、巡更門禁等智能樓宇系統(tǒng)。

  關鍵詞：智能樓宇設備；控制；系統(tǒng)集成   1 引言   智能建筑屬大系統(tǒng)工程范疇，一般來說，大系統(tǒng)的特點在于：多目標、高維數(shù)、關聯(lián)性、分散性、不確定性和主動性。其中不確定性包括隨機性、模糊性與 發(fā)展 性等；主動性則表現(xiàn)在因人參與后導致系統(tǒng)特征的變化。智能樓宇是采用系統(tǒng)集成方法將 計算 機技術、通信技術、信息技術與建筑 藝術 有機結(jié)合在一起，通過對建筑設備的自動監(jiān)控、對建筑內(nèi)信息資源的管理和對使用者的信息服務，以及將設備監(jiān)控技術、資源管理和信息服務與建筑要求優(yōu)化組合，建立一個投資合理、適應信息社會需要并且具有安全、高效、舒適、便利與靈活特點的建筑物。   2 系統(tǒng)總體設計思想   系統(tǒng)集成大體上可以歸納為兩個方面的內(nèi)容：設備的集成和信息的集成。所謂設備集成是指通過相似或兼容的技術實現(xiàn)不同系統(tǒng)在同一技術平臺上實現(xiàn)，從而達到減少設備投入，簡化施工，減少維護的目的，比如綜合布線、LONWORKS現(xiàn)場總線、BACnet等技術均可實現(xiàn)多個系統(tǒng)共用一個通訊平臺。所謂信息集成是指不同系統(tǒng)之間往往需要交換信息，或需要綜合多個系統(tǒng)提供的信息做出判斷，這就要求不同系統(tǒng)之間的信息能夠共享。       整個控制系統(tǒng)由就地計算機控制系統(tǒng)、中央操作站和現(xiàn)場顯示觸摸屏三個部分構成，其中就地計算機控制系統(tǒng)稱為下位機，中央操作站稱和現(xiàn)場顯示觸摸屏為上位機。下位機采用直接數(shù)字控制器（DDC），上位機采用基于Windows2000Pro操作系統(tǒng)。就地計算機控制系統(tǒng)和中央操作站一起組成了完善的DCS集散控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括12個子系統(tǒng)，分別是：中央空調(diào)、冷站、換熱站、給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、照明、高壓配電、低壓配電、消防、巡更安防、車庫通風、可燃氣體防護。   （1）就地計算機控制系統(tǒng)。就地計算機控制系統(tǒng)控制現(xiàn)場設備，同時完成對各種接入傳感器的數(shù)據(jù)采集，然后通過通訊口向上位機傳輸所采集的模擬量、設備運行狀態(tài)等重要運行數(shù)據(jù)。另外，當設備運行出現(xiàn)異常時，DDC負責記錄報警信息，包括報警對象、報警時間、報警點的值、恢復正常的時間等，并向上位機傳送報警信息。概括的說，就地計算機是整個控制系統(tǒng)中真正對設備直接控制的關鍵部分。   （2）中央操作站。中央操作站通過專門的 工業(yè) 通訊 網(wǎng)絡 與就地計算機一起構成完整的集散控制系統(tǒng)（DCS），一方面，它接收來自DDC發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，利用自身的計算處理能力，對采集來的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，形成完善的 歷史 曲線、報警記錄等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并提供諸如報表打印等一系列管理功能；另一方面，通過上位機可以完成所有下位機系統(tǒng)的遠程參數(shù)整定（Remote Setting)、控制功能選擇、設備遠程操作（Remote Operate）等工作，起到一個總管理者的作用。   中央操作站用完全圖形化的界面直觀地顯示各下位機全部運行參數(shù)，如圖1所示，在此基礎上加以處理、記錄。本系統(tǒng)軟件建立在可靠的Windows2000Pro中文平臺上，且內(nèi)核完全中文化，非常易于學習使用。在中央操作站可對現(xiàn)場控制器（DDC）進行遠程監(jiān)控，它們之間利用符合工業(yè)標準的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，具有高速、可靠、可擴充性好的特點。   （3）數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)。在中央操作站和DDC通訊時，使用主從方式，中央操作站作為Master發(fā)送指令給DDC，DDC作為Slave處于被動狀態(tài)，被傳送的一組數(shù)據(jù)成為“幀”。   本協(xié)議每一個數(shù)據(jù)都是以無符號的8位數(shù)據(jù)傳送，每次只能傳送0~255之間的數(shù)，如果大于255就要將其分解    傳送，先傳送低位，再傳送高位，傳送結(jié)束后再還原；如果是字符，則傳送字符的ASCII碼的值。其中，'@'作為通訊的起始符，表示傳送一組數(shù)據(jù)的開始；LenL表示傳送數(shù)據(jù)長度的低8位，LenH是高8位。NodeNum是節(jié)點號，當中央操作站和多個DDC相聯(lián)時，用來標識DDC；CodeNum表示命令碼，用來判斷是向DDC讀或?qū)憯?shù)據(jù)；Data是要傳送的數(shù)據(jù)；ChkSum是校驗和，計算方法是從NodeNum開始累加到ChkSum前一個字節(jié)為止，在累加過程中，如果溢出將溢出部分丟棄。'$'是通訊的終止符，表示傳送一組數(shù)據(jù)結(jié)束。   其中，ChkSum（校驗和）是為了提高通訊的可靠性而設置的，它被安排在終止符的前面，以檢查傳送的數(shù)據(jù)是否正確。每次接收到一幀，計算校驗和，若與幀中的校驗和不相等，就認為本次幀傳送錯誤，數(shù)據(jù)舍棄不用。? （4）通信方式。     數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸有方向性，按照數(shù)據(jù)在某一時間傳輸?shù)姆较?，線路通信方式可以分為單工通信、半雙工和全雙工通信方式。系統(tǒng)采用485總線通信，因此線路通信方式為半雙工方式。傳輸速率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，它是衡量系統(tǒng)傳輸?shù)闹饕笜?。調(diào)制速率是脈沖信號在經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率。信號在調(diào)制過程中，單位時間內(nèi)調(diào)制信號波形變化次數(shù)，也就是單位時間內(nèi)能調(diào)制的調(diào)制次數(shù)，其單位是波特（Baud）。調(diào)制速率和數(shù)據(jù)信號速率在傳輸?shù)恼{(diào)制信號是二態(tài)串行傳輸時，兩者的速率在數(shù)值上是相同的，否則就不一樣。     3 系統(tǒng)集成中決策支持系統(tǒng)需要解決的問題   集成后的系統(tǒng)往往很龐大，這個龐大的系統(tǒng)的復雜性并不是其組成的各個子系統(tǒng)的復雜程度的簡單代數(shù)和，往往是各個子系統(tǒng)復雜程度之和的幾十倍甚至數(shù)百倍，而我們常常面臨著這樣的大系統(tǒng)中的組織管理、協(xié)調(diào)、規(guī)劃、預測和控制等重大決策問題。這些問題的特點表現(xiàn)在層次結(jié)構上越來越復雜，空間活動的規(guī)模上越來越大，時間尺度上越來越快，后果和影響上越來越廣泛和深遠。   系統(tǒng)的復雜性和因素的模糊性，給系統(tǒng)帶來了新的問題。   3.1 知識獲取的不完全性   由于受認知過程的復雜性和認識水平的制約，此時人們獲得的數(shù)據(jù)往往是不精確的，即有所了解，但不全面；有所掌握，但不肯定；有所估計，但不確切。   3.2 推理規(guī)則的過于經(jīng)驗化   此時，決策所需的規(guī)則往往是經(jīng)驗式的。規(guī)則的前件或后件所包含的概念外延不清晰。用精確數(shù)學模型已經(jīng)不能較好的描述這些大量存在的模糊概念了。   3.3 約束指標的不確定性   決策約束指標可能不是定量的指標，往往是類似如“較大”、“很高”、“非?？?rdquo;等 自然 描述語言。   4 結(jié)束語   作為建筑智能化系統(tǒng)集成的應用實例，該系統(tǒng)構建了綜合局域 網(wǎng)絡 及現(xiàn)場控制總線網(wǎng)絡，通過智能建筑專用軟件平臺，良好的實現(xiàn)了各相關功能子系統(tǒng)的互連、信息交換及資源共享，并為日常管理提供了先進的智能化管理手段。    參考  文獻    ［1］胡崇岳主編.智能建筑自動化技術［M］.北京：機械 工業(yè) 出版社，1999.   ［2］徐應聲.智能建筑系統(tǒng)集成化技術［J］. 建筑學寶，1992.