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楼宇自控系统的智能化发展研究
来源: 时间:2021-08-05

随着通信技术与网络发展的日益成熟,智能建筑的崛起,人们对生活追求越来越高,楼宇自控系统的出现,解决了楼宇自动、智能化管理的需求,楼宇自动化系统正朝着系统开放化、智能分布化和网络化的方向发展。

楼宇自控国外发展现状

智能楼宇自控系统在国外已有超过四十年的发展历史,共经历了四个阶段。

第一阶段:中央监控系统。自二十世纪七十年代开始,大规模和超大规模集成电路计算机得到广泛的应用,使得传统的楼宇自动化系统开始逐渐从传统的人工控制仪表转变为利用电子计算机进行控制。系统以电子计算机作为中央操控站,通过电子文档、电子数据来记录和储存建筑内部各设备的数据和情况,将各种传感器的输入信号传输到相应的信息采集站(DGP),DGP通过总线与中央操控站进行数据通信,中央操控站给出的控制命令再通过相反的途径回传给现场的执行器。整个系统的命令集中于中央操控站,电子计算机通过各个采集端的数据信息,按照系统内部设定好的程序进行操作,保持监控设备的自动运行。

第二阶段:集散控制系统。二十世纪七十年代末到八十年代之间,16位微处理器和32位处理器先后面世,在这期间诞生的x86指令集一直沿用至今。得益于微处理器技术的成熟,该技术也被普遍应用到DGP中,微处理器的应用使得原本仅具有信息采集功能的DGP发展成为具有控制、显示、管理的直接数字控制器DDC。技术上的提升让楼宇自控系统的功能被以分布的形式划分为四大层级:现场设备级、操作分站级、中央监控主站级和系统管理级。在集散控制系统中,各层级的分站相互独立,由中央监控主站对各个分站进行监控,不仅加快了系统的计算速度,还提高了系统的可靠性。

楼宇自控系统

第三阶段:开放式集散系统。现场总线的概念最初于1984年由美国Inter公司提出,后经过多年的发展,现场总线基金会于1994年,最终基金会委员共同制定并遵循IEC/ISA SP50协议标准、商定了现场总线技术发展阶段。在这个阶段,现场总线被用来连接楼宇自控系统的各部分设备,得益于现场总线开放型的互联网络以及全数字化的通信特征,使中央监控站与各层级设备形成了一个高效的控制网络。从此,楼宇自控系统演化成为了三层网络结构:管理层、自动化层和现场网络层。

第四阶段:网络集成系统。进入二十一世纪后,网络技术也踏入一个新时代,个人计算机逐渐成为不可或缺的办公用品,越来越多的企业也开始使用企业内部网络。在互联网浪潮的冲击下,WEB技术逐渐被应用到智能建筑系统之中。BS架构的引入,进一步提升了数据的安全性、一致性、实时性、服务响应及时性。


楼宇自控国内发展现状

在上个世纪八十年代初期,我国才刚开始这方面的研究,这个时代的系统功能较为单一,综合性强、功能多样化的系统仍处于起步阶段。九十年代中后期,系统集成技术有了较为快速的发展,加上电子计算机与互联网的逐步普及,为日后楼宇自控系统的发展奠定了基础。在迈入二十一世纪后,楼宇自控系统因其日益显著的便捷以及节能效益而进入了快速发展阶段,产生了一体化集成管理系统。但由于当时市场缺乏统一规范,各个子系统的厂商都使用各自的私有协议,增加了系统集成的难度,与西方发达国家相比仍然有着一定的差距。

空调系统多元化接口

楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式,是通过某种控制网络实现的,这就要求控制设备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议,目前国际上采用较多的是BACnet和LonMark协议。楼宇管理系统与其各个子系统的集成,不仅表现在将不同厂商的不同系统连接在一起,表现在合理的产品集成以降低工程的造价,更表现在及时的信息共享和联动操作上;对于空调系统而言,同时也带来了采用事先规划的综合布线系统以减小后期的布线需求,通过Internet实现远程监测、诊断和管理等等服务需求,这些需求的实现,均有赖于空调系统对外采用国际上通用的开放的通讯协议标准。目前,在楼宇自动化领域,国际上存在着两种流行的开放协议标准:Lon Works平台与BACnet协议。LonWorks平台的实施需要使用Echelon公司的专用芯片,它并不是国际标准,而是一种事实上的标准,其产品的兼容性与互操作性由LonMark标准来保证,由于其出现较早,所以目前业界上LonWorks平台的楼宇自动化产品在开放协议产品中占有总体较多的市场份额。而BACnet协议是美国采暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)制定的世界上第一个开放的楼宇自动控制网络通讯协议,协议本身保证了不同厂商生产的设备与系统的兼容性和互操作性,它不依赖于专用芯片,但同时也带来了小规模开发成本较高的结果,此协议已经被采纳为国际标准,标准号为ISO16484-5。

楼宇自控系统

总结

如今,智慧化城市已成为全球的城市发展方向,而随着我国智能化、信息化、物联网、云计算等领域的高速发展和应用,城市的信息化向智慧化转换成为了必然的趋势,智能化楼宇系统建筑也会在智慧化城市建设中逐渐发挥出举足轻重的作用。