建筑设备自动化

第一章建筑设备自动化概述1、建筑环境控制有被动式和主动式2、建筑物必须满足的要求:安全性、功能性、健康舒适性、美观性3、智能建筑的定义：以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。

4、智能建筑发展趋势：个性化、节能、绿色环保智能建筑。

5、智能建筑与建筑智能化系统的关系：提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康环境的建筑才能称之为智能建筑；建筑智能化系统包括信息系统、监控系统、通信等系统以及智能化集成系统，是智能建筑的必要条件；智能建筑是一个综合的系统化工程，是多学科、多技术系统的综合体，要由各专业相互配合。

6、智能建筑与传统建筑：具有传统建筑物的全部功能；它具有某种“拟人智能”特性及功能。

主要表现在：具有感知、处理、传递所需信号或信息的能力；对收集的信息具有综合分析、判断和决策的能力；具有发出指令并提供动作响应的能力。

7、智能建筑的类型：智能办公、商用大楼、智能建筑群、智能化住宅、智能化小区。

8、智能建筑的功能：安全、舒适、便捷功能，为人们提供一个高效的工作环境和优越的生活环境。

9、智能建筑的核心技术：现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术、现代图形显现技术（CRT）。

智能建筑的核心问题是建筑设备的智能化以及建筑智能化系统的集成。

4C技术的核心是信息技术。

10、建筑智能化系统的组成：建筑管理系统BMS（BMS包括建筑设备自动化系统BAS、安全防范系统SAS和火灾自动报警与消防联动系统FAS；BMS即广义BAS，将BAS、SAS、FAS三个相互独立、相互关联的部分以控制目的来进行信息集成，或以以太网为平台，作各子系统平等地位的一体化集成）、信息网络系统INS（INS集成了事物型办公自动化系统OAS与物业管理系统）、通信网络系统CNS（CNS包括通信系统、计算机网络和接入系统）、综合布线系统GCS（BMS、OAS、CNS需通过GCS和计算机网络技术进行有机集成）。

11、建筑设备自动化系统的功能：设备监控与管理、节能控制。

范围：电力系统、照明系统、电梯系统、暖通空调系统、给排水系统。

自动测量：选择测量、扫描测量、连续测量。

自动监视：状态监视、故障、异常监视、火灾监视、暖通空调系统的监视。

自动控制：启停控制、设定值控制、设备的节能控制和消防系统控制等。

12、建筑设备自动的发展现状：集散型控制系统（DCS）向现场总线控制系统（FCS）的结构模式过渡。

发展趋势：网络技术、控制网络技术、智能卡技术、可视化技术、家庭智能化技术、无线电局域网技术、数据卫星通信技术。

第二章计算机控制系统与通信网络结构13、智能建筑是现代通信技术、现代计算机技术、现代控制技术和现代建筑技术的结晶。

建筑设备自动化系统BAS是采用现代4C技术对建筑物内的建筑设备进行自动化监控和管理的中央监控系统，是智能建筑不可缺少的基本系统。

14、计算机控制系统一般由计算机、D/A转换器、执行器、被控对象、测量变送器和A/D转换器组成，是闭环负反馈系统。

包括硬件和软件两个部分，硬件部分主要包括主机、外围设备、过程输入输出通道、人机联系设备等；软件包括系统软件和应用软件。

分类有：操作指导控制系统、直接数字控制系统DCC、计算机监督系统SCC、集散控制系统DCS、现场总线控制系统FCS、建筑物自动化系统的现场总线、计算机集成制造系统。

FCS与DCS相比的优势：现场通信网络、现场设备互联、互操作性、分散的系统结构、开放式互联网络、通信线供电。

15、计算机通信网络技术组成：负责信息处理的资源子网向网络提供可以使用的资源；承担信息传递的通信子网利用通信媒质传递信息。

数据通信方式分为并行传输和串行传输，串行传输可分为单工、半双工、和全双工。

16、计算机网络的拓扑结构：星形（由中央节点和通过点对点链接到中央节点的各个站点组成，中央节点与各个站点之间存在主从关系，采用集中式控制策略）、总线型（采用单根传输媒体作为总线，所有的站点均通过相应的输入/输出接口直接链接在总线上，属于多点连接方式，站点平等共享总线）、环形（站点之间采用点对点的链接，采用分布式控制策略，每个站点平等地共享环路，信息流具有环形特征）、树形（根节点与各个站之间存在主从关系，采用集中式控制策略，发送信息时，首先由根节点接受该信息，然后经其广播发送到全网的各个站点）和星环形（星形拓扑和环形拓扑混合起来，兼备星形和环形拓扑的优点。

但它需要智能型集线器，以实现网络故障的自诊断和故障节点的隔离）。

目前应用最广的网络结构是总线形网和环形网17、智能建筑的集成：把智能建筑内分离的、不同功能的智能化子系统通过计算机网络，实现物理上、逻辑上、功能上的连接，成为一个统一协调的系统，满足信息综合、资源共享、任务的重组等要求。

集成内容包括：功能集成（将原来分离的各智能化子系统功能进行集成，从而形成原来各个子系统所没有的、新的全局性监控功能，包括IBMS管理层和各个智能化子系统的功能集成）、网络集成（通信设备及通信线路与网络设备及网络线路的有机结合，其侧重点在网络协议和网络互连设备上）、界面集成（在统一的界面上，实现整个系统的运行和管理）。

集成模式：智能建筑综合管理的一体化集成化模式；以BMS、OAS为主，面向物业管理的集成模式；BMS集成模式；子系统集成。

18、综合布线：由线缆和相应的连接件组成的信息传输通道。

它不仅使得建筑物内的电信、图文、数据、多媒体设备、交换设备等彼此相连，而且能够使上述设备与外部通信网络相连，实现多种信号在一套标准的布线系统中传输。

特点：兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性、经济性、系统性。

组成：建筑群主干布线子系统、建筑物主干布线子系统、水平布线子系统、工作区布线子系统和管理子系统。

第三章建筑设备自动化中的监控设备19、监控设备主要有传感器、变送器、控制器、执行器。

测量传感器是提供与输入量有确定关系的输出量器件；凡是能将传感器输出的信号转换为标准信号的器件就称为变送器。

采暖通风空调系统HVAC中的传感器可分为：温度、湿度、压力、流速、舒适和室内空气质量。

通用标准信号：直流电流4-20mA、直流电压0-5V、空气压力20-100kPa20、传感器的常规技术指标：1、性能指标：量程、重复性、准确度等级、灵敏度、漂移、响应时间、响应特性；2、实用与经济指标：造价、维护、兼容性、环境、干扰。

21、HVAC传感器：温度传感器：热电偶（灵敏度低，需要参考端温度补偿，用于高温测量）、热电阻（近似线性特性，量程范围宽，造价高）、热敏电阻（较高灵敏度，相对便宜，广泛应用于空调系统的闭环控制系统中）。

湿度传感器（有机械湿度计、干湿球湿度计、电子湿度传感器和露点传感器，严重非线性，存在漂移现象）。

压力传感器：电容式（元件体积小，具有高频响应，能在高温下工作并允许静态和动态测量，用于测量通风过滤器或VAV系统送风机）、电感式压力传感器（很高的输出、分辨能力强和较高信噪比，用于压力较低通风系统）。

流速与流量传感器（精度直接影响控制作用的性能）。

舒适传感器：考虑居住人员变化率、居住人员衣服保温、干球温度、湿气含量、风速、平均辐射温度等6个参数的集合来估计一个“预测均权”（PMV），PMV<0感觉凉，PMV>0感觉暖。

室内空气质量传感器（灵敏响应快，适用于舒适通风中IAQ应用和空调中的应用）。

室内占用传感器：室内被占用时启动照明和空调，否则关闭照明和空调；种类：超声波运动传感器US和红外运动传感器IR。

火灾探测传感器：烟雾传感器（电离式烟雾传感器适应于检测包括高可燃性材料的房间；光电式烟雾传感器适应于起居室、卧室和厨房等房间）、感温探测器（在火灾发生中后期探测的一种报警器，有定温式、差温式和差定温式三种）、感光探测器（在火灾发生中期探测器，探测红外和紫外光）、复合探测器（感烟感温式探测器、感光感温式探测器、感烟感光式探测器）、可燃气体探测器（探测环境可燃气体浓度，可预测火灾发生，还可预报煤气中毒）。

探测器内置CPU朝智能化发展。

22、控制器是建筑环境与设备自动控制中确保热工参数达到要求的检测和控制器件。

一般可使用模拟控制器或软件控制器对过程进行控制。

23、自动控制仪表按能源分类：电动仪表（以电为能源及传送信号的仪表）、气动仪表（以压缩空气为能源及传递信号的仪表）、直接作用式仪表（不需要辅加能源，只是传感器从被测控介质中取得能量，就足以使推动执行器动作）。

按结构形式分：基地式仪表（一台仪表就能完成一个简单控制系统的测量、记录及控制等全部功能）、单元式组合仪表（根据自动控制的要求，将整套仪表划分为能独立实现一定功能的若干单元，单元之间采用统一的标准信号联系）、组装电子式调节仪表（基本组件：一块一块具有不同功能的功能仪表。

功能模件：指各种典型线路构成的标准电路板，每种电路板具有一种或数种功能，并有用一规格尺寸、输入输出端电源和信号制）。

24、模拟控制器有电动和气动之分，电动模拟控制器使用电作为能源，分为电气式和电子式两大类。

具体分类：自力式温度控制器：集传感器、控制器、调节阀于一体，称为恒温调节阀，用于暖气片上。

电气式模拟控制器不使用电子元件，仅利用传感器从被控介质中取得能量，然后推动微动开关之类的电动电触点动作来控制执行器；又分为电气式温度控制器和电气式压力控制器。

电子式模拟控制器是利用电子元件，按模拟电子技术构成的控制器，有断续输出和连续输出之分；断续输出的电子式模拟控制器有两位式、三位式、三位比例积分式控制器、位式输出的补偿式控制器。

25、断续输出的电子控制器：双位控制器（组成：测量、给定电路、电子放大器、开关电路等；特性：存在呆滞区；呆滞区2ε ：在传感器信号变化，但不能引起控制器动作的变化区域。

呆滞区对控制系统的影响：呆滞区增大，控制系统的控制精度差，但控制器的寿命长）、三位控制器（输出特性也是继电特性，其输出有三种状态）、三位式比例积分控制器、新风补偿控制（把温度传感器测量的新风温度作为反馈信号加入回风温度自动控制系统组成新风补偿控制系统；特点是室温给定值将自动随着室外温度的降低而适当提高，在夏季，当室外温度高于夏季补偿起点（20-25℃）时，室温给定值将随室外温度的上升而增高，直到补偿极限；在冬季，当室外温度低于冬季补偿起点10℃时，室温给定值将随室外温度的降低而增高。

一般用在需要改善房间舒适状况、节能的场合）。

26、连续输出的电子控制器：输出信号为0～10mA·DC、4-20mA·DC和0-10V·DC等数种。

PID控制器（组成：测量电路、放大电路和PID反馈调节电路等部分）、连续输出的补偿式控制器（与断续输出的补偿式控制器相似，但输出信号是连续的）、连续输出的串级控制器（主控制器的输出，作为副控制器的给定值信号，而副控制器的输出则控制执行器）、焓值控制器（空调节能型专用仪表，是多参数输入仪表；有四个输入信号：室内温、湿度，室外温、湿度，四个参数可进行室内外焓值的比较，实为焓值比较器）。