课程设计论文-智能楼宇设计.doc

第1章 绪 论 改革开放和国家经济增长带动了建筑业发展，高层建筑不断涌现。这随之带来高层建筑内部大量机电设备应用，提高设备利用率，合理使用能源，加强对各机电设备监控和管理，自然就提出高层建筑设备监控和管理自动化系统。这也是近来国内建筑业兴起智能大厦重要组成部分。智能楼宇的集成化概念是区别其他传统的建筑弱电系统的一个最重要标志,也是当今智能楼宇所追求的最重要的目标和评判智能化的最高标准,智能楼宇集成化的技术核心是建立在系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成的多种集成技术基础之上的一门新型技术。智能楼宇的智能化实质就是集成化,就是信息资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理,通过系统集成实现综合共享,提高服务和管理的高效率。 1.1 智能楼宇的来源 智能建筑的发源地美国对智能建筑的定义是：“智能建筑乃是通过优化其结构、系统、服务、管理四个基本要素及其相互关系来提供一个高效的和成本低廉的环境”。同时又指出，“没有固定的特性来定义智能建筑。事实上，所有智能建筑所共有的惟一特性是其结构设计可以适于便利、降低成本的变化”。经过十几年的发展，美国的智能建筑已经处于更高智能的发展阶段，进入到“绿色建筑”的新境界。智能只是一种手段，通过对建筑物智能功能的配备，强调高效率、低能耗、低污染，在真正实现以人为本的前提下，达到节约能源、保护环境和可持续发展的目标。如果离开节能和环保，再“智能”的建筑也将无法存在，每栋建筑的功能必须与由此能带给用户或业主的经济效益紧密相关，未来智能建筑的概念将被淡化。 在我国，普遍认为智能建筑的重点是使用先进的技术对楼宇进行控制、通信和管理，强调实现楼宇在三个方面的自动化(3A)功能，国家标准《智能建筑设计标准》就将智能建筑定义为“以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化OA及通信网络系统CA，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境”。但经过这么多年的实践和探索，人们普遍认为这种3A的分类比较模糊，不少人士认为通信自动化系统CAS和办公自动化系统OAS的提法欠妥，概念不够确切，改为通信网络系统CNS和信息网络系统INS更为恰当。因此在《智能建筑工程质量验收规范》中，就将智能建筑的基本组成部分改为建筑设备自动化系统BAS、通信网络系统CNS和信息网络系统ＩＮＳ，三者通过结构化综合布线系统和计算机网络技术进行以管理为目的所做的有机集成（可称为大3S集成）。 1.2 集散控制系统的概念 集散控制系统(DCS)，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。 首先，DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DOS）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。 1.3 智能楼宇管理集散控制系统的发展 现代社会对信息的需求量越来越大，信息传递速度也越来越快，二十一世纪是信息化的世纪，目前推动世界经济发展的