楼宇自动化系统(BAS)简介与问题浅析
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作者: 郭英杰
【摘要】 简要介绍了智能建筑,介绍了楼宇自动化系统、组成、功能及其优点,分析了国内楼宇自动化的发展现状,论述了当前楼宇自动化系统发展趋势。
【关键词】 智能建筑;楼宇自动化系统;楼宇自动化;BAS
一、智能建筑概述
智能建筑一词首次出现1984年1月美国联合科技集团UTBS于康乃狄克州所设计与兴建的“都市办公大楼”,该大楼用最先进的技术来控制电力,照明,空调,放火,防盗,运输设备,通信和办公自动化,除了有舒适,安全的办公条件外,并具有高效,经济的特点,这是世界上公认的第一座”智能建筑”。智能建筑从整个技术角度来看,它是计算机技术,控制技术,通信技术,微电子技术,建筑技术和其他很多先进技术相结合的产物,几乎融合了信息社会中人类所有智慧。智能建筑的固有特征是:建筑物管理服务自动化,办公资源自动化,信息通信自动化。智能建筑的服务综合为几个子系统,这些子系统的资源共享成为整个系统的资源互补,这样能有效地构成一个综合系统来满足建筑物的各种复杂要求。“智能建筑”提供一个优越的生活环境和高效的工作环境,且具有舒适性,高效性,方便性,适应性,安全性和可靠性的特征。
二、楼宇自楼宇自动化系统简介
楼宇自动化系统(BAS)又称建筑设备自动化系统,是智能建筑不可缺少的一部分,主要是用以对建筑物内的中央空调系统、给排水系统、照明系统、变配电系统以及电梯等系统设备进行集中监视、控制与管理的综合系统,一般为集散结构,即分散控制、集中管理。设计楼宇自动化系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断,采用最优化的控制手段,对各系统设备进行集中监控和管理,使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效、有序的状态下运行,在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中,降低各系统造价,尽量节省能耗和日常管理的各项费用,保证系统充分运行,从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务,使投资能得到一个良好的回报。楼宇机电设备监控系统,作为智能建筑楼宇自动化系统非常重要的一部分,担负着对整座大厦内机电设备的集中检测和控制,保证所有设备的正常运行,并达到最佳状态。
楼宇自动化的主导思想是用一个可以控制楼宇中各种设备正常运行的控制中心代替人工思考和操作,帮助人么实现自动监视并控制机械设备,根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备,及时处理各种意外突发事件,实现对大楼内各种机械的统一管理、协调控制、能源管理及包括设备档案在内的设备管理。楼宇自动化控制系统采用基于现代控制理论的集散型计算机控制系统,就是我们常说的分布式控制系统(DCS),把分布在现场被控制处的微型计算机控制装置(DDC)采集到的实时数据和控制任务与采集总线网的以太拓扑传输网络以及核心设备――中央处理器有机地结合到了一起,使它们在一个整体层面上有条不紊地相互协作。
三、楼宇自动化系统的组成
作为建筑智能化系统最主要的子系统和核心组成部门――楼宇自动化系统,其组成主要包括中央监控管理级计算机系统、服务于各个子系统的工作站、网络服务器、控制器、通信装置,以及各类传感器、探测器、执行机构、现场仪表等。BAS的组成内容相当广泛,可分为狭义和广义两种,狭义的BAS主要包括空调子系统、冷水机组子系统、供热子系统、给水排水子系统、供配电子系统、自发电机组子系统、电梯子系统、照明子系统、环境保护子系统、停车场管理与门禁子系统等。所谓的广义的BAS应该还包括火灾自动检测与报警系统(FAS)和安全防范系统(SAS)两部分。
四、楼宇自动化系统的功能
BAS相比普通建筑拥有一些较好的功能,主要表现在以下几个方面:(1)自动监视并控制各种机电设备的起、停,制定系统的管理、调度、操作和控制的策略;(2)自动检测、显示、存取各种机电设备的有关数据与控制的参数;(3)管理、调度、监视与控制系统的运行,使之处于最佳状态;(4)显示系统运行的数据、图象和曲线;(5)打印各类报表;(6)进行系统运行的历史记录及趋势分析,检测并及时处理各种意外、突发事件;(7)统计设备的运行时间、进行设备维护、保养管理等;(8)进行水、电、气等的计量收费,实现能源管理自动化。
BAS同样也存在一些社会效益,主要表现在以下几个方面:(1)优化工作、生活环境,提高工作效率及舒适性能;(2)降低能源(电、冷、热、水、煤气、燃油、蒸汽等)消耗及运行费用;(3)大楼内全部机电设备的运行操作、安全报警维修监视集中在中央进行,达到科学管理及节省劳力的目的;(4)提高大楼防灾、防火、防盗、防事故能力;(5)先进的保安监视、巡视及出入口传感器鉴别设备,提高了大楼保安功能。
五、楼宇自动化系统具有的优点
1.提高大楼的管理水平,降低工作人员的劳动量。现代化的大楼,设备众多,且散落于大楼的各个角落,大楼的设备管理相当困难,有些设备如吊装于吊顶内部的新风机组,其送风温度靠人根本无法调节,BAS则可很容易地解决这些问题,使大楼的设备管理维持在一个较高水平; 现代化大楼里的众多设备,依靠人力维持日常检修,劳动量巨大,需要相当多的工作人员,BAS系统则能自动诊断设备是否发生故障,因而只需少量工作人员即可维护设备管理。
2.节约能源。采用了BAS后,对于设备的管理可以根据预先编排的时间程序(如办公时间、节假日时间、昼夜时间等)对电力、照明、空调等设备进化最优化的节能控制,关闭不需要运行的设备,可以节约大量能耗。
3.节省管理费用。采用了BAS后,原先的人工管理可以完全被取代。相应的管理费用,如人员工资、福利、住房、办公环境、费用等均可节省。
4.延长设备使用寿命。通过BAS管理的设备,可以完全依照设备的性能来进行控制,不会出现误动作导致设备损坏,也不会有长时间超负荷运转等对设备有损伤的现象发生,使设备能在最优状态长期稳定运行。
5.提高管理可靠性。采用BAS,可以提高管理系统的可靠性,不会出现由于人工管理的疏忽疲劳、判断失误的出现,这些问题往往会给业主带来无法估量的经济损失。
6.规范管理制度。BAS本身可以依据管理惯例对设备进行自动控制,它具有自动分析人员管理指令的能力,使得一些不规范的管理规范化。
六、国内楼宇自动化发展现状
在智能楼宇较发达国家和地区,较早就在普通高校与职业教育院校成立了培养楼宇自动化人才的相关专业,如英国、香港、台湾已经形成从职高、高职专科、本科、硕士直至博士完整的人才培养体系。英国、香港还有专门对应的屋宇装备工程师协会,建立起高等职业教育与职业资格认证之间的互通桥梁。国内智能建筑的迅速发展对专门从事楼宇智能化相关技术工作的专业技术人才的迫切需求,引起很多高校的高度关注。普通高校自2000年以来,主要基于“建筑环境与设备工程”或“电气工程及自动化”或“建筑电气工程”等本科学科专业,开设“楼宇智能化”专业方向,探索培养楼宇智能化工程技术专业人才的课程方案。但受普通本科学科专业范畴限制,仅以专业方向来培养跨多学科新技术应用的“楼宇自动化”专门人才,不能满足行业对楼宇自动化关键技术研究与开发人才的需求。目前国内楼宇自动化从业人员数量巨大,已达到约100万人,且主要集中在上海、北京、广州、深圳、天津、重庆、杭州、宁波、大连等大中城市,仍缺口达40万,特别是楼宇自动化系统设备运行维护人才、楼宇自动化工程设计、管理、安装与调试人才等各层次人才严重不足。
七、楼宇自动化系统的发展趋势
实现楼宇建设与电气技术更加精密的结合是今后楼宇建设发展的必然趋势。楼宇自动化控技术在我国正处于一个快速发展的阶段,随着人们对于优质生活的不断追求以及科学技术的不断更新,一些更加先进的电气自动化技术将被应用到这一领域。
参考文献
[1]王再英,韩养社,高虎贤.《楼宇自动化系统原理与应用》.电子工业出版社
[2]任远扬.智能化建筑及相关软件技术研究――移动分布式网络中的中间件研究[D].西北工业大学.2003
[3]冯宗宁,沈华熙.楼宇自动化系统与节能[J].能源工程.2000(4)
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