【摘 要】樓宇自控系統是建筑設備自動化控制系統的簡稱。通過實現建筑設備自動化控制，以達到合理利用設備，節省能源、節省人力，確保設備安全運行之目的。為人們的工作和生活創造高效、舒適和便捷的環境。

　　【關鍵詞】樓宇 自控系統 設計

　　一、 緒論

　　(一) 智能建筑樓宇自控系統的概念

　　樓宇自控系統(Building Automation System簡稱BAS)是智能建筑中不可缺少的重要組成部分，在智能建筑中占有舉足輕重的地位。它對建筑物內部的能源使用、環境及安全設施進行監控，它的目的是提供一個既安全可靠、節約能源、又舒適的工作或居住環境，同時大大的提高建筑物管理的科學性和智能化水平。

　　樓宇自控系統是建筑設備自動化控制系統的簡稱。建筑設備主要是指為建筑服務的、那些提供人們基本生存環境(風、水、電)所需的大量機電設備，如暖通空調設備、照明設備、變配電設備以及給排水設備等，通過實現建筑設備自動化控制，以達到合理利用設備，節省能源、節省人力，確保設備安全運行之目的。

　　樓宇自控系統設計為集散控制系統，它是將計算機網絡及接口技術應用于樓宇自控系統。它通過系統的中央監控管理中心的集中管理和各現場控制器的分散控制實現對建筑物內水、暖、電、消防、保安等各類設備綜合監控與管理。管理者可以通過中央監控管理中心上的可視化的圖形界面對所有設備進行操作、管理、警報等，同時通過網絡實時地獲取各種設備運行狀態的報告和運行參數，可以有效的提高管理水平和工作效率。利用計算機網絡和接口技術將分散在各個子系統中不同樓層的直接數字控制器連接起來，通過聯網實現各個子系統與中央監控管理級計算機之間及子系統相互之間的信息通信，達到分散控制、集中管理的功能模式，即集散控制系統。

　　(二) 智能建筑樓宇自控系統的基本構成和基本功能

　　智能建筑樓宇自控系統應劃分為二個子系統, 它們是：

　　1.防火與保安子系統

　　包括：

　　a.火災報警與消防控制系統;

　　b.人員出入監視系統;

　　c.保安巡更系統;

　　d.防盜報警系統;

　　e.其它需要實現安全監控的系統 (如煤氣泄漏報警等)。

　　2.設備運行管理與控制子系統

　　包括：

　　a.采暖、通風與空氣調節系統;

　　b.給水 (含冷水、熱水、飲用水) 與排水系統;

　　c.變配電與自備電源系統;

　　d.電力供應與照明控制系統;

　　e.其它需要監控的系統 (如電梯、廣播、電纜等等)。

　　從技術角度來看，這兩類子系統的劃分，具有硬件設備資源共享好，便于整體管理和維護，可以統籌正常與異常情況下設備控制方案，達到實現全面集中監控的目的。 這種系統構成方式，與國際上有些做法是相類似的。只有我國消防管理體制要求火災自動報警系統應為一個獨立的系統。但隨著技術的發展，逐漸會得到消防行政主管部門的認可，會允許火災自動報警系統向樓宇自控系統發送信號。

　　智能建筑樓宇自控系統基本功能如下：

　　a.數據采集;

　　b.各種設備啟/停控制與監視;

　　c.設備運行狀況圖象顯示;

　　d.各種參數的實時控制和監視;

　　e.參數與設備非正常狀態報警;

　　f.動力設備節能控制及最優控制;

　　g.能量和能源管理及報表打印;

　　h.事故報警報告及設備維修事故報告打印輸出。

　　通過以上的基本功能達到的主要目的是：確保建筑物內環境舒適;提高建筑物自身以及人員與設備整體安全水平和災害防御能力;最佳控制、節省消耗;提供可靠、經濟、最佳能源供應方案，進行節能管理;使設備高效運行,減輕人員勞動強度;不斷、及時提供有關設備運行情況資料，集中收集、整理，作為設備管理的決策依據，實現設備維護工作自動化。

　　二、 目前智能建筑樓宇自控系統設計中存在的問題

　　近年來，隨著科學技術的飛速發展，樓宇自控領域也找到了其應用的發展空間，但同時在樓宇自控的設計方面也存在著許多問題：

　　(一)設計師往往對受控對象的工藝要求了解地不準確。目前，有些電氣工程師對其他專業受控對象的工藝要求理解上的膚淺，甚至存在認識上的錯誤，而導致樓宇自控系統運行效果欠佳的事例屢屢發生，其中暖通空調系統占較大比重。

　　(二)控制原理描述不全面，受控對象控制種類統計不具體。設計圖中見到的控制原理往往是千篇一律，不能根據具體實際工程做到有的放矢。受控對象的種類往往不能簡單的局限于AI、AO、DI、DO四種狀態，尤其是施工圖應反映每種狀態中不同信號特點的電特性，以便控制模塊的選配。

　　(三)IBMS和BAS以及集成概念模糊。IBMS和BAS應是兩個層次的概念，BAS體現在控制子系統間的網絡通訊的互連;IBMS則體現在網絡信息系統的整合，也就是說IBMS體現集成的概念比較準確。一般在設計中比較注重控制子系統間控制功能聯動的描述，這往往被理解稱集成設計，從信息系統集成來講，設計應以用戶需求為基礎，做運行維護管理業務模型的規劃設計，IBMS與BAS共用管理工作站。

　　(四)各系統設計界面不夠周到、清晰。樓宇自控系統作為建筑物內的一個重要組成系統，其實現自身的功能設計已經比較成熟和完善，但在系統實施過程中，經常由于系統界面的問題而導致系統的最終功能不夠完善，丟項、甩項等事情經常發生。

　　由于設計界面的問題牽扯的面比較多，涉及到工程實施中的暖通空調、給排水、變配電等多個專業。因此，在工程的前期將設計界面的問題進行明確，非常必要。從另一個角度講，將設計界面的問題進行明確，可以使業主在工程的前期或在設備定貨之前，就明確提出界面接口要求，從而可以實現樓宇自控系統的完整性。

　　(五)缺乏合理的網絡架構規劃設計。在樓宇自控系統未招標選定設備前，設計部門往往對樓宇控制網絡架構規劃設計不是很明確，現場控制器的布置比較隨意，只注重控制原理及點表，網絡架構形式、執行標準、設備配置標準選用等方面的設計相對來講比較薄弱。

　　以上是目前智能建筑樓宇自控系統設計中容易出現的問題，也是我們在今后設計工作中需著重注意的問題。

　　三、 智能建筑樓宇自控系統的設計步驟及內容

　　樓宇自控系統是建筑設計的一部分，并與建筑設計同時進行。在工程設計中，要根據業主的投資額度和使用要求，確定樓宇自控系統的控制范圍、控制點數及整個系統的構成。做好與土建施工有關部分的管線預留和預埋。我們通常把設計部門完成的設計內容稱為一次設計。主要內容包括：方案設計、初步設計、施工圖設計。現將各部分內容介紹如下：

　　(一)方案設計

　　此設計階段，建筑電氣專業設計文件主要為設計說明書。包括以下內容：

　　1.設計范圍

　　在電氣或弱電總說明中闡述建筑物智能化設計標準等級、設計范圍。

　　2.樓宇自控系統設計的相關系統內容應說明各個子系統設計包含的內容，例如：

　　對空調系統設備的運行狀況進行監視、控制、測量和記錄;

　　對供配電系統、變配電設備進行監視、控制、測量和記錄;

　　對給排水系統設備的運行監視、控制、測量和記錄;

　　對電梯及自動扶梯的運行監視、控制、測量和記錄。

　　3.當由樓宇自控系統完成系統集成時，應說明集成的內容。如：

　　對公共安全防范系統進行必要的監測 ;

　　對火災自動報警系統進行必要的監測 ;

　　對停車場管理系統進行監測 。

　　(二)初步設計

　　此設計階段主要包括以下內容：設計說明書、系統圖、平面圖、主要設備材料表。圖紙目錄由總目錄給出。

　　1.設計說明書

　　(1) 建筑概況：說明建筑類別、性質、面積、層數、高度及智能化設計標準等級等;

　　(2)相關專業提供給本專業的工程設計資料;

　　(3)業主提供的有關職能部門認定的工程設計資料;

　　(4)本工程采用的主要技術標準及設計規范;

　　(5)設計范圍：在電氣或弱電設計說明中闡述的設計內容包括樓宇自控系統;

　　(6)樓宇自控系統控制室的位置、面積、獨立設置或與哪些系統合用，監控總點數，包括數字輸入、數字輸出、模擬輸入、模擬輸出各為多少，系統的組成;

　　(7)各子系統的要求和聯動控制功能;

　　(8)當完成智能化系統集成功能時需說明集成子系統及其要求;

　　(9)主要產品的選型;設計中所使用的符號、圖例、標注的含義;接地要求及導線敷設方式;

　　(10)須提請在初步設計審批時需解決或確定的主要問題 。

　　2.系統圖

　　應畫出系統通訊的干線圖、控制室大體位置，設備現場控制器大體位置，數量應在干線圖中大體標出，只標出線路連接路徑，不做線路選型。

　　3.平面圖

　　包括控制室平面布置圖和各分站現場控制器平面布置圖，只畫出設備平面分布，不做線路連接。

　　4.主要設備材料表

　　包括主要設備的圖例、名稱、型號規格、技術參數、單位、數量、安裝做法等。

　　(三)施工圖設計

　　設計文件包括圖紙目錄、施工設計說明、系統圖、平面圖、主要設備材料表。

　　1.圖紙目錄：

　　先列出新繪制的圖紙，后列重復使用的圖紙(包括標準圖)。

　　2.施工設計說明

　　(1)設計依據：可按初步設計中的設計依據進行說明;

　　(2)設計范圍：在電氣或弱電設計說明中闡述的設計內容包括樓宇自控系統;

　　(3)當完成智能化系統集成功能時需說明集成子系統及其要求;

　　(4)主要產品的選型;設計中所使用的符號、圖例、標注的含義;接地要求及導線敷設方式;

　　(5)系統的施工要求和注意事項(包括布線、設備安裝等);設備訂貨要求;工程選用標準圖集編號、頁號。

　　3.系統圖

　　(1)監控系統干線圖，繪至現場控制器站止，包括主控主要設備與現場控制器站的連接，線路選型與敷設方式，每個現場控制器要有清晰的編號與監控點表一一對應，線纜、設備的數量、路由，主要設備與設備間的連接應清晰畫出，設備材料的圖例、型號、數量應與平面圖材料表一致，設備位置應與實際位置大體一致。

　　(2)監控點表：說明詳細的設備和現場控制器的分布位置、監控對象、實現的功能、監控點分類、點數統計及現場控制器的點數占用率等，各監控點、現場控制器與干線系統圖應嚴格一致。

　　4.平面圖

　　平面圖包括控制室平面布置圖、接地平面圖，現場控制器平面布置圖、干線及設備機房外線路平面圖。

　　5.主要設備材料表

　　包括主要設備的圖例、名稱、型號規格、技術參數、單位、數量、安裝做法等。

　　(四)施工圖紙的二次深化設計

　　我們通常把設計部門完成的設計施工圖紙稱為一次設計。該設計圖紙在施工中使用，是配合設備招、投標的基礎資料，供設備招、投標使用。 招、投標工作完成后，由中標的專業公司配合設計部門進行二次深化設計。

　　首先，要按產品性能、特點完善設計部門的一次設計，核對控制點數表，確定各種設備的規格、型號，繪制二次設計施工圖紙。包括詳細的分系統圖、接線圖以及聯動關系軟件功能說明、系統的操作及維護手冊。所選擇的設備要有開放的標準，自控系統要對樓內全部機電設備進行控制，這些設備和系統的數據通訊必須按同一標準協議，它由一系列與軟件及硬件相關的通訊協議組成，規定了計算機控制器之間所有對話方式。在實際工程中，多數設備和子系統愈來愈多，愈來愈復雜，不同廠商提供的不同產品和系統，其通訊協議不同，互聯很困難。承包商一般采用開發網關方式，完成不同系統的互聯。系統之間要完成協議轉接，一定要開發網關的硬件及軟件來實現互聯。中標公司二次設計完成后，供施工、設備安裝、調試等環節使用。最后，通過權威或法定的主管部門測試后，該系統才能進行試運行。

　　四、 智能建筑樓宇自控系統設計的關鍵要素

　　1、 系統的可靠性：樓宇自控系統在應用中應穩定可靠，發生故障概率應降到最低可能的限度。

　　2、 系統的可擴展性：隨著系統應用及技術的發展，樓宇自控系統要為未來的發展留出可擴展的空間。

　　3、 系統的互操作性。互操作性的開放系統不僅是要求設備級的互操作性，同時也要求系統級別的互操作性，即從設備到系統。開放系統采用平坦式，點對點的，即插即用，易于擴展的開放系統結構，將多家廠商的產品和系統根據功能的需求，實現系統與設備之間，系統與系統之間，設備與設備之間即插即用的互操作。

　　4、 系統能提供精確的、量化的控制模式，為建筑物的能源控制提供可靠保證。任一業主為建筑物安裝樓宇自控系統的直接動因就是能實現建筑物能源消耗大幅度降低以達到節省建筑物營運成本的目的。這就要求樓宇自控系統整個控制過程盡可能精確。

　　5、 系統的可監控性：樓宇自控系統的執行機構分散在各個樓層的不同位置，為使系統及操作人員能夠監控到自動控制指令是否正常，應考慮一套獨立的反饋傳感器。

　　6、 系統的聯動性：工程設計中, 我們可以采取設備自控系統、閉路監視系統、防盜報警系統、門禁系統進行有機的集成, 或稱之為聯動, 以滿足實際運行管理的需要。

　　五、 結論與展望

　　為充分發揮智能建筑樓宇自控系統的功能，需要設計單位周密詳細的設計論證、統一規劃，需要工程施工單位精心施工，更需要系統集成商以高度負責的態度，從用戶角度出發，為每一個項目選擇一個適合它本身的功能配置，業主也盡早配備有關工程技術人員，加入到項目實施中，這樣才有助于項目的接受和系統的運行維護，從而真正發揮樓宇自控系統的功效，創造良好的社會經濟效益。

　　智能建筑樓宇自控系統是多種高科技技術的融合，是建筑技術、信息技術、計算機技術和自動控制技術有機結合的產物，使得整座建筑各獨立系統能夠高度集成，做到保安、防火、設備監控三位一體，以提高物業管理的效率和綜合服務功能。樓宇自控系統的功能和作用在智能建筑中占有極為重要的地位，必將為人們的工作和生活帶來了前所未有的高效、舒適和便捷的環境。

　　參考文獻

　　[1 ] 國家標準《智能建筑設計標準》 GB/T50314-2006年版

　　[2 ] 陳一才主編 《智能建筑電氣設計手冊》 中國建材工業出版社 1999年8月

　　[3 ] 陸偉良 《智能化建筑導論》 中國建筑工業出版社 1996年6月

　　[4 ] 祝敬國 《空調節能與建筑智能化》 1999年12月

　　[5 ] 華東建筑設計院 《智能建筑設計技術》 同濟大學出版社 1996年10月