智能建筑设备系统集成之设计研究

摘要：本文介绍了智能楼宇设备系统之组成，总结了智能建筑设备系统集成之设计方案、组成和实现。阳光电子学校维修专家分析认为：介绍了系统采用标准开放之交互操作系统，控制并集成空调、冷冻站、换热站、照明、给排水、消防、高低压配电、车库、巡更门禁等智能楼宇系统之方法。阳光电子学校维修专家分析认为：

关键词：智能楼宇设备 控制 系统集成

1 前言

　　智能建筑属大系统工程范畴，一般来说，大系统之特点在于：多目标、高维数、关联性、分散性、不确定性和主动性。阳光电子学校维修专家分析认为：其中不确定性括随机性、模糊性与发展性等；主动性则表现在因人参与后导致系统特征之变化。阳光电子学校维修专家分析认为：智能楼宇是采用系统集成方法将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合在一起，通过对建筑设备之自动监控、对建筑内信息资源之管理和对使用者之信息服务，以及将设备监控技术、资源管理和信息服务与建筑要求优化组合，建立一个投资合理、适应信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利与灵活特点之建筑物。阳光电子学校维修专家分析认为：

2 系统总体设计思想

　　系统集成大体上可以归纳为两个方面之内容：设备之集成和信息之集成。阳光电子学校维修专家分析认为：所谓设备集成是指通过相似或兼容之技术实现不同系统在同一技术平台上实现，从而达到减少设备投入，简化施工，减少维护之目之，比如综合布线、LONWORKS现场总线、BACnet等技术均可实现多个系统共用一个通讯平台。阳光电子学校维修专家分析认为：所谓信息集成是指不同系统之间往往需要交换信息，或需要综合多个系统提供之信息做出判断，这就要求不同系统之间之信息能够共享。阳光电子学校维修专家分析认为：尽管学术界提出"一体化集成"之说法，但在工程实践中，由于技术条件和成本之限制，一般还是根据具体情况实施多种集成方案，以合理满足用户之需求。阳光电子学校维修专家分析认为：

2.1 系统组成

　　整个控制系统由就地计算机控制系统、中央操作站和现场显示触摸屏三个部分构成，其中就地计算机控制系统称为下位机，中央操作站称和现场显示触摸屏为上位机。阳光电子学校维修专家分析认为：下位机采用直接数字控制器（DDC），上位机采用基于Windows2000Pro操作系统。阳光电子学校维修专家分析认为：就地计算机控制系统和中央操作站一起组成了完善之DCS集散控制系统。阳光电子学校维修专家分析认为：整个系统括12个子系统，分别是：中央空调、冷站、换热站、给水系统、排水系统、照明、高压配电、低压配电、消防、巡更安防、车库通风、可燃气体防护。阳光电子学校维修专家分析认为：

2.1.1就地计算机控制系统

　　就地计算机控制系统控制现场设备，同时完成对各种接入传感器之数据采集，然后通过通讯口向上位机传输所采集之模拟量、设备运行状态等重要运行数据。阳光电子学校维修专家分析认为：另外，当设备运行出现异常时，DDC负责记录报警信息，括报警对象、报警时间、报警点之值、恢复正常之时间等，并向上位机传送报警信息。阳光电子学校维修专家分析认为：概括之说，就地计算机是整个控制系统中真正对设备直接控制之关键部分。阳光电子学校维修专家分析认为：

2.1.2 中央操作站

　　中央操作站通过专门之工业通讯网络与就地计算机一起构成完整之集散控制系统（DCS），一方面，它接收来自DDC发送之实时数据，利用自身之计算处理能力，对采集来之数据进行统计处理，形成完善之历史曲线、报警记录等统计数据，并提供诸如报表打印等一系列管理功能；另一方面，通过上位机可以完成所有下位机系统之远程参数整定（Remote Setting)、控制功能选择、设备远程操作（Remote Operate）等工作，起到一个总管理者之作用。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　中央操作站用完全图形化之界面直观地显示各下位机全部运行参数，如图1所示，在此基础上加以处理、记录。阳光电子学校维修专家分析认为：本系统软件建立在可靠之Windows2000Pro中文平台上，且内核完全中文化，非常易于学习使用。阳光电子学校维修专家分析认为：

在中央操作站可对现场控制器（DDC）进行远程监控，它们之间利用符合工业标准之现场总线网络系统进行数据交换，具有高速、可靠、可扩充性好之特点。阳光电子学校维修专家分析认为：

2.1.3 数据交换之实现

　　在中央操作站和DDC通讯时，使用主从方式，中央操作站作为Master发送指令给DDC，DDC作为Slave处于被动状态，被传送之一组数据成为“帧”。阳光电子学校维修专家分析认为：触摸屏发送之帧之结构,如表1所示。阳光电子学校维修专家分析认为：

传送帧之格式表1

@

LenL

LenH

NodeNum

CodeNum

Data…

ChkSum

$

起始符数据长度节点号命令码传送之数据校验和终止符

　　本协议每一个数据都是以无符号之8位数据传送，每次只能传送0~255之间之数，如果大于255就要将其分解传送，先传送低位，再传送高位，传送结束后再还原；如果是字符，则传送字符之ASCII码之值。阳光电子学校维修专家分析认为：其中，‘@’作为通讯之起始符，表示传送一组数据之开始；LenL表示传送数据长度之低8位，LenH是高8位。阳光电子学校维修专家分析认为：NodeNum是节点号，当中央操作站和多个DDC相联时，用来标识DDC；CodeNum表示命令码，用来判断是向DDC读或写数据；Data是要传送之数据；ChkSum是校验和，计算方法是从NodeNum开始累加到ChkSum前一个字节为止，在累加过程中，如果溢出将溢出部分丢弃。阳光电子学校维修专家分析认为：‘$’是通讯之终止符，表示传送一组数据结束。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　其中，ChkSum（校验和）是为了提高通讯之可靠性而设置之，它被介绍在终止符之前面，以检查传送之数据是否正确。阳光电子学校维修专家分析认为：每次接收到一帧，计算校验和，若与帧中之校验和不相等，就认为本次帧传送错误，数据舍弃不用。阳光电子学校维修专家分析认为：

2.1.4 通信方式

数据在通信线路上传输有方向性，按照数据在某一时间传输之方向，线路通信方式可以分为单工通信、半双工和全双工通信方式。阳光电子学校维修专家分析认为：系统采用485总线通信，因此线路通信方式为半双工方式。阳光电子学校维修专家分析认为：传输速率是指单位时间内传输之信息量，它是衡量系统传输之主要指标。阳光电子学校维修专家分析认为：调制速率是脉冲信号在经过调制后之传输速率。阳光电子学校维修专家分析认为：信号在调制过程中，单位时间内调制信号波形变化次数，也就是单位时间内能调制之调制次数，其单位是波特（Baud）。阳光电子学校维修专家分析认为：调制速率和数据信号速率在传输之调制信号是二态串行传输时，两者之速率在数值上是相同之，否则就不一样。阳光电子学校维修专家分析认为：

3 设计功能详述

3.1 各系统之构成及功用

　　整个系统分为12个子系统，分别是：中央空调、冷站、换热站、给水系统、排水系统、照明、高压配电、低压配电、火灾自动报警及消防联动控制系统、巡更安防、车库通风。阳光电子学校维修专家分析认为：各系统之构成及功用如表2所示。阳光电子学校维修专家分析认为：

各系统之构成及功用表2

系统名称

监视对象

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