摘要：本文介紹了智能樓宇設備系統的組成，總結了智能建筑設備系統集成的設計方案、組成和實(shí)現。介紹了系統采用標準開(kāi)放的交互操作系統，控制并集成空調、冷凍站、換熱站、照明、給排水、消防、高低壓配電、車(chē)庫、巡更門(mén)禁等智能樓宇系統的方法。

　　關(guān)鍵詞：智能 樓宇 設備 控制 系統 集成

　　1、前言

　　智能建筑屬大系統工程范疇，一般來(lái)說(shuō)，大系統的特點(diǎn)在于：多目標、高維數、關(guān)聯(lián)性、分散性、不確定性和主動(dòng)性。其中不確定性包括隨機性、模糊性與發(fā)展性等；主動(dòng)性則表現在因人參與后導致系統特征的變化。智能樓宇是采用系統集成方法將計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)與建筑藝術(shù)有機結合在一起，通過(guò)對建筑設備的自動(dòng)監控、對建筑內信息資源的管理和對使用者的信息服務(wù)，以及將設備監控技術(shù)、資源管理和信息服務(wù)與建筑要求優(yōu)化組合，建立一個(gè)投資合理、適應信息社會(huì )需要并且具有安全、高效、舒適、便利與靈活特點(diǎn)的建筑物。

　　2、系統總體設計思想

　　系統集成大體上可以歸納為兩個(gè)方面的內容：設備的集成和信息的集成。所謂設備集成是指通過(guò)相似或兼容的技術(shù)實(shí)現不同系統在同一技術(shù)平臺上實(shí)現，從而達到減少設備投入，簡(jiǎn)化施工，減少維護的目的，比如綜合布線(xiàn)、LONWORKS現場(chǎng)總線(xiàn)、BACnet等技術(shù)均可實(shí)現多個(gè)系統共用一個(gè)通訊平臺。所謂信息集成是指不同系統之間往往需要交換信息，或需要綜合多個(gè)系統提供的信息做出判斷，這就要求不同系統之間的信息能夠共享。盡管學(xué)術(shù)界提出"一體化集成"的說(shuō)法，但在工程實(shí)踐中，由于技術(shù)條件和成本的限制，一般還是根據具體情況實(shí)施多種集成方案，以合理滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。

　　2.1系統組成

　　整個(gè)控制系統由就地計算機控制系統、中央操作站和現場(chǎng)顯示觸摸屏三個(gè)部分構成，其中就地計算機控制系統稱(chēng)為下位機，中央操作站稱(chēng)和現場(chǎng)顯示觸摸屏為上位機。下位機采用直接數字控制器（DDC），上位機采用基于Windows2000Pro操作系統。就地計算機控制系統和中央操作站一起組成了完善的DCS集散控制系統。整個(gè)系統包括12個(gè)子系統，分別是：中央空調、冷站、換熱站、給水系統、排水系統、照明、高壓配電、低壓配電、消防、巡更安防、車(chē)庫通風(fēng)、可燃氣體防護。

　　2.1.1就地計算機控制系統

　　就地計算機控制系統控制現場(chǎng)設備，同時(shí)完成對各種接入傳感器的數據采集，然后通過(guò)通訊口向上位機傳輸所采集的模擬量、設備運行狀態(tài)等重要運行數據。另外，當設備運行出現異常時(shí)，DDC負責記錄報警信息，包括報警對象、報警時(shí)間、報警點(diǎn)的值、恢復正常的時(shí)間等，并向上位機傳送報警信息。概括的說(shuō)，就地計算機是整個(gè)控制系統中真正對設備直接控制的關(guān)鍵部分。

　　2.1.2中央操作站

　　中央操作站通過(guò)專(zhuān)門(mén)的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò )與就地計算機一起構成完整的集散控制系統（DCS），一方面，它接收來(lái)自DDC發(fā)送的實(shí)時(shí)數據，利用自身的計算處理能力，對采集來(lái)的數據進(jìn)行統計處理，形成完善的歷史曲線(xiàn)、報警記錄等統計數據，并提供諸如報表打印等一系列管理功能；另一方面，通過(guò)上位機可以完成所有下位機系統的遠程參數整定（RemoteSetting）、控制功能選擇、設備遠程操作（RemoteOperate）等工作，起到一個(gè)總管理者的作用。

　　中央操作站用完全圖形化的界面直觀(guān)地顯示各下位機全部運行參數，如圖1所示，在此基礎上加以處理、記錄。本系統軟件建立在可靠的Windows2000Pro中文平臺上，且內核完全中文化，非常易于學(xué)習使用。

　　在中央操作站可對現場(chǎng)控制器（DDC）進(jìn)行遠程監控，它們之間利用符合工業(yè)標準的現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統進(jìn)行數據交換，具有高速、可靠、可擴充性好的特點(diǎn)。

　　2.1.3數據交換的實(shí)現

　　在中央操作站和DDC通訊時(shí)，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(dòng)狀態(tài)，被傳送的一組數據成為“幀”。觸摸屏發(fā)送的幀的結構，如表1所示。

　　傳送幀的格式表1：

　　本協(xié)議每一個(gè)數據都是以無(wú)符號的8位數據傳送，每次只能傳送0~255之間的數，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，表示傳送一組數據的開(kāi)始；LenL表示傳送數據長(cháng)度的低8位，LenH是高8位。NodeNum是節點(diǎn)號，當中央操作站和多個(gè)DDC相聯(lián)時(shí)，用來(lái)標識DDC；CodeNum表示命令碼，用來(lái)判斷是向DDC讀或寫(xiě)數據；Data是要傳送的數據；ChkSum是校驗和，計算方法是從NodeNum開(kāi)始累加到ChkSum前一個(gè)字節為止，在累加過(guò)程中，如果溢出將溢出部分丟棄�！�$’是通訊的終止符，表示傳送一組數據結束。

　　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，以檢查傳送的數據是否正確。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，數據舍棄不用。

　　2.1.4通信方式

　　數據在通信線(xiàn)路上傳輸有方向性，按照數據在某一時(shí)間傳輸的方向，線(xiàn)路通信方式可以分為單工通信、半雙工和全雙工通信方式。系統采用485總線(xiàn)通信，因此線(xiàn)路通信方式為半雙工方式。傳輸速率是指單位時(shí)間內傳輸的信息量，它是衡量系統傳輸的主要指標。調制速率是脈沖信號在經(jīng)過(guò)調制后的傳輸速率。信號在調制過(guò)程中，單位時(shí)間內調制信號波形變化次數，也就是單位時(shí)間內能調制的調制次數，其單位是波特（Baud）。調制速率和數據信號速率在傳輸的調制信號是二態(tài)串行傳輸時(shí)，兩者的速率在數值上是相同的，否則就不一樣。

　　3、設計功能詳述

　　3.1各系統的構成及功用

　　整個(gè)系統分為12個(gè)子系統，分別是：中央空調、冷站、換熱站、給水系統、排水系統、照明、高壓配電、低壓配電、火災自動(dòng)報警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統、巡更安防、車(chē)庫通風(fēng)。各系統的構成及功用如表2所示。

　　各系統的構成及功用表2：

　　以上弱電子系統在整棟建筑物內擔負著(zhù)各自不同的功能，各系統的功能既相互關(guān)聯(lián)又相互獨立，如何利用現代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和高效可靠的網(wǎng)絡(luò )操作平臺實(shí)現相關(guān)功能子系統的互連、資源共享及信息交換，是保證本建筑內整個(gè)弱電系統能充分發(fā)揮其功能的核心問(wèn)題。

　　3.2集成系統的操作平臺

　　本系統采用重慶太和空調自控有限公司開(kāi)發(fā)的大型建筑弱電系統集成軟件作為系統集成軟件操作平臺，是為完成智能建筑領(lǐng)域的控制集成和信息集成而開(kāi)發(fā)設計的系統集成產(chǎn)品，通過(guò)系統內嵌的數據平臺與應用集成平臺，達到所有子系統間高效、可靠的信息交換，從而為智能大廈與智能小區提供靈活的解決方案，解決當前智能建筑系統集成過(guò)程中廣泛存在的問(wèn)題。系統內部建有智能建筑各常用弱電子系統的標準控制模板，調試人員可根據工程項目的實(shí)際需要，靈活方便的裁剪出滿(mǎn)足設計要求的各子系統操作界面，完成對智能建筑功能子系統的集成，使現場(chǎng)調試人員無(wú)需編程，便可完成工程組態(tài)和調試，最終呈現給用戶(hù)滿(mǎn)意的功能和界面

　　系統主要特點(diǎn)如下：

　�。�1）采用Internet時(shí)代的B/S三層體系架構；

　�。�2）支持局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的遠程監控和維護；

　�。�3）內嵌實(shí)時(shí)數據庫保障子系統間數據交互；

　�。�4）靈活的用戶(hù)權限管理，完善的安全保障機制，提供多級權限管理；

　�。�5）綜合各個(gè)控制子系統的歷史和當前狀態(tài)信息，提供相關(guān)報告；

　�。�6）系統內優(yōu)化和聯(lián)動(dòng)控制，提供實(shí)時(shí)的系統間聯(lián)動(dòng)功能；

　�。�7）支持已開(kāi)發(fā)工程及子系統的直接復用；

　�。�8）支持LONWORKS現場(chǎng)總線(xiàn)；

　�。�9）能夠支持第三方應用系統的集成，同時(shí)能夠被第三方系統集成。

　　4、系統集成中決策支持系統需要解決的問(wèn)題

　　集成后的系統往往很龐大，這個(gè)龐大的系統的復雜性并不是其組成的各個(gè)子系統的復雜程度的簡(jiǎn)單代數和，往往是各個(gè)子系統復雜程度之和的幾十倍甚至數百倍，而我們常常面臨著(zhù)這樣的大系統中的組織管理、協(xié)調、規劃、預測和控制等重大決策問(wèn)題。這些問(wèn)題的特點(diǎn)表現在層次結構上越來(lái)越復雜，空間活動(dòng)的規模上越來(lái)越大，時(shí)間尺度上越來(lái)越快，后果和影響上越來(lái)越廣泛和深遠。

　　系統的復雜性和因素的模糊性，給系統帶來(lái)了新的問(wèn)題，如：

　　4.1知識獲取的不完全性

　　由于受認知過(guò)程的復雜性和認識水平的制約，此時(shí)人們獲得的數據往往是不精確的，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。

　　4.2推理規則的過(guò)于經(jīng)驗化

　　此時(shí)，決策所需的規則往往是經(jīng)驗式的。規則的前件或后件所包含的概念外延不清晰。用精確數學(xué)模型已經(jīng)不能較好的描述這些大量存在的模糊概念了。

　　4.3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(lèi)似如“較大”、“很高”、“非�？臁钡茸匀幻枋稣Z(yǔ)言。

　　5、結束語(yǔ)

　　作為建筑智能化系統集成的應用實(shí)例，該系統構建了綜合局域網(wǎng)絡(luò )及現場(chǎng)控制總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)智能建筑專(zhuān)用軟件平臺，良好的實(shí)現了各相關(guān)功能子系統的互連、信息交換及資源共享，并為日常管理提供了先進(jìn)的智能化管理手段。

　　參考文獻：

　　1、胡崇岳主編。智能建筑自動(dòng)化技術(shù)機械工業(yè)出版社，1999.6

　　2、徐應聲智能建筑系統集成化技術(shù)。建筑學(xué)寶，1992