楼宇控制十篇

楼宇控制篇1

关键词：链接冗余以太网现场总线现场控制

1、集散控制的系统结构

集散控制逻辑体系是一种层次分支结构，从垂直结构上可分为系统管理层、操作管理层和现场控制层，首层向下可以横向分解为若干个子集。从功能分散角度看，纵向分散象征着不同层的设备具有不同功能，如现场监测和实时过程控制的综合管理；横向分散象征着同层设备具有近似的功能。按照这种形式设计或生产的集散系统软件、硬件产品，夯实了即集中又分散的控制原则。图一是对集散控制总体系统结构的描述。

图一、集散控制系统整体结构

1.1、系统管理层．系统管理层是集散控制系统的核心部分，主要由服务器系统、管理控制机和系统数据库等设备构成，系统管理中心可以对整体控制系统的运行进行监测、协调和综合管理。它位于整个系统的最顶端，具有超强的数据处理能力，实现对智能建筑群进行一体化控制，包括存储或获取系统内的全部信息数据和预期的控制参数，实现定期的趋势分析，并且进行系统优化控制，监测整个系统的运行，生成系统的输出报告，并且使用通用数据库标准；向系统提供智能控制设备的信息数据和原始资料。操作系统具有多用户、多任务和实时控制的综合管理能力。

1.2、操作管理层．操作管理层是由各分系统构成，通过各自的系统控制机连接主干网络，并且传输上、下层间的控制数据信息，构成了相互通讯的重要途径。操作管理机是现场数字控制器（DDC）的上位机；又是分支系统离散化区域的协调者，实现局域信息系统的实时共享，各分系统完成现场数字控制器与管理层控制机之间的信息传递、数据存取，实现各分支系统现场终端设备的远程监测及控制。

1.3、现场控制层．现场控制层由集散控制中多个子系统构成，主要设备包括现场控制器、现场控制总线（BACnet）、数字转换执行器、智能信号传感器。它们是现场被控设备装置的接口，连接被控设备上的传感、执行机构，由现场控制器通过现场控制总线网络实现与上位机进行数据信息的交换。现场控制器采用现代直接数字控制技术，控制器内部包含智能中央处理器（CPU）；存储芯片组（RAM、ROM）和各种输入输出接口等，通过输入接口与现场控制总线相互链接。末端装置中异种数字转换执行器和智能信号传感器，被称为现场终端设备。信号传感元件如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、液位检测器等，将现场检测到的不同类别的信号通过数字转换后传送至现场控制器，控制器将根据预期参数或上位系统实时指令智能处理后，输出控制信号传输到执行元件如调节器、继电器、步进设备等，并且同时对现场设备进行执行控制。

2、两层网络结构的智能楼宇控制系统

智能楼宇自动化控制是由各种智能设备构成的监控系统，然后再将各子系统进行集成为一个综合性实时监测的控制系统，核心技术是采用现代控制理论的集散控制网络模式。智能楼宇控制系统是集散控制、网络通讯发展的产物，在智能建筑控制中得到了广泛的应用，楼宇自动化系统构架通常采用集散控制二层网络结构，它应用于现代智能楼宇现场的监测、控制。高速以太网与底层现场控制总线满足不同设备数据通讯的要求，二层网络之间通过网络通讯控制器进行相互链接，并且实现不同数据通信协议的转换。两层网络的构架结

图二、两层网络智能楼宇系统结构

构得到国内、外现场总线智能设备生产厂家的支持，是智能楼宇控制系统的主导网络结构形式，如图二所示。

2.1、高速以太主干网．管理服务器、系统工作站与现场采集、执行设备之间需要进行大量的通讯、控制信息的交互，通信带宽的要求会很高，系统管理层的实时性和抗干扰能力要求不如现场网络那么严格，因此上层网络结构采用局域网比较成熟的高速以太网络技术。

2.2、实时性和抗干扰性．通过现场控制器对监测信号的采集、智能分析过程，向执行设备发送控制指令，从而实现对监控现场进行实时控制。现场控制总线的结构形式具有较强的屏蔽和高抗干扰能力，虽然在通讯时通信速率低于高速以太网络，但是完全能够满足与现场控制底层设备之间的数据通信标准。

2.3、网络层间的桥梁．两层网络之间通信经过网络通信控制器实现协议数据的相互转换、路由选择等功能。同时对现场数据的通讯安全起到保护作用，通信控制器的功能也可由网桥、路由网关设备或微型智能控制机实现，它们是在连接两个网络层间中起到的是桥梁作用。

2.4、离散的分布结构．在同层中不同现场控制总线之间的设备数据通讯不需要通过系统工作站，整个系统除了人机监控界面以外的其它功能；通过区域网络控制器以及各现场智能控制设备实现。因此；管理服务器、系统工作站的闭、合不会影响系统的正常运行，并且完全实现了智能功能的分散控制，使得各个分、子系统集成为全分布式控制系统。

现场总线控制技术是智能楼宇系统领域中的局域网，应用于监测现场的事态发展，通过现场控制器与智能监测设备之间实现串、并行或多节点的数据通讯，是开放式、数字化多节点通信的底层控制网络。现场总线技术与现场网络数据通信协议（BACnet）为实现开放式楼宇自动化控制系统夯实了基础，开放式通信是实现数据信息共享的主要方式之一，现场总线技术给网络自动化控制带来重大的变化，这与局域网络技术将众多分散的计算机连接在一起，使得计算机的功能和作用发生根本性的变化一样。现场总线技术使得智能设备自动控制系统具有较强数据通讯的能力，不同类型的智能设备可以方便地链接在现场总线网络系统之中，使智能楼宇控制跃入系统数据库信息网络管理的行列。现场控制总线仅是对智能楼宇系统的现场控制网络层进行了定义，而智能楼宇自动化控制系统网络构架的标准化结构并不限于现场设备控制网络，更重要地是追求网络通讯进程的标准化，使不同类型的智能设备之间实现标准化数据通信；同时也使系统工作站直接与控制系统实现数据通讯，从而实现智能楼宇控制系统达到开放式的标准化。BACnet作为智能楼宇自动控制网络的数据通信协议，它所提供的是一种通讯机制，通过这种通讯机制，使智能设备的功能达到数字化处理，并且实现各设备间的信息交互。因此，网络数据通信协议应用于计算机、通用直接数字控制器特定的智能设备中，其应用效果完全相同。当现场数据信息传送到监控的处理机后，即如何实现与应用程序之间的通信传递，使现场信息与应用程序的链接，将现场的实时信息反映在系统工作站的应用平台上，依然存在链接标准和规范问题。在工业微型自动控制被智能楼宇系统广泛应用的今天，让自动控制系统的人机界面；能够充分运用于计算机系统丰富的软件资源，实现实时系统监测↔链接嵌入↔数据控制反馈的双向信息流的传递通道。

3、三层网络结构的智能楼宇控制系统

集散控制在智能楼宇自动控制系统中通用性强；分、子系统整合灵活；网络功能完善；能够实现实时响应通讯指令信息，在集中显示和管理操作中更加便捷，特别适应在现代智能建筑群自动化的拓展。三层网络结构的智能楼宇控制系统是在高速以太网与现场控制总线之间增加了一层控制网络，这层网络的通信速率、屏蔽或抗干扰性都介于高速以太网和现场控制总线之间，系统控制通过这层网络与大型通用现场控制器（DDC）实现互联，如图三所示。系统结构的主要特征体现在局域网络的链接方面，向上层能通过网络控制器路与高速以太网进行连接；构成综合网络管理体系，向下通过中间层以太网支持现场控制总线，使过程控制底层的现场控制器、智能传感器、数字转换执行等设备实现可靠的实时数据通信，从而实现更大范围的集散分布式智能建筑控制系统。

3.1、递阶控制体系．集散控制系统是由相互关联的各子系统所构成，智能设备各自的特征及功能构成集散控制系统的总体特征。集散控制系统需要处理复杂的实时控制过程，各系统之间既有横向的多级结构又有纵向的多层结构，采用的控制策略不但需要各系统的决策，还需要上级系统的协调优化，各系统之间在总体上形成塔式结构。某一级的决策分系统可以对下一级施加作用，同时又要接受上一级的系统干预，这就构成集散控制结构的递阶控制体系。

3.2、分散控制体系．分散控制结构是相对于集中控制系统可靠性与安全性提出地；是一个半封闭状态的环型结构，从整体上看；是垂直型与水平型构架的综合体。垂直型是自上而下相互关联的基础结构，方位向左右层次进行扩展。系统的数据通信发生在上下层位间，其主导权由上位层控制，对下位层的设备动作有监测和调控能力。综合体是把水平型和垂直型相

图三、三层网络智能楼宇系统结构

互结合起来，在各系统进行独立管理的同时；形成上下级间的制约管理关系，各子系统间的数据通信具有平等性；并且具有较强的独立性，水平形成对等的分散系统自我管理机制。上位层的系统故障不会影响下位层系统间设备数据交换和各自设备的功能，智能建筑大型楼宇系统网络控制大多采用复合型的分散控制结构。

3.3、互为冗余体系．为了提高智能楼宇系统的可靠性，集散网络控制系统对关键层设备，即整体系统有重要影响的核心设备采用冗余运行结构。在常规运行时，智能设备各自承担分解后的功能投入运转，当其中一台设备损坏时，相关智能设备放弃部分辅助功能，自动补充、并且替代故障设备的运行功能，这就是在智能楼宇系统中互为冗余的主导思路。应当指出；互为冗余的运行方式；是在智能设备发生故障时，以损失局部设备的辅助功能为代价，在智能楼宇控制系统中，这种以较小的辅助功能为代价；换取局部或整体系统的稳定性的实施策略，是经济可行地。另外；集散控制智能楼宇系统对所有的设备都采用冗余结构是不经济的，我们应对冗余设备的投资和系统故障造成的损失来进行权衡，综合考虑适当的冗余系统结构方式。

4、智能楼宇系统网络结构的发展趋势

楼宇控制篇2

关键词：PLC；楼宇；给排水；智能控制系统

前言

随着经济的快速发展以及居民收入水平的提高，民众对于居住舒适性的要求也随之提高。通过将不断发展的电子、通信以及自动控制等新科技应用于楼宇建设中，从而不断的提高楼宇的智能化水平，构建出更为先进、宜居的居住环境。建筑给排水是楼宇建筑中的重要组成部分，根据国家的相关规定建筑楼宇给排水系统中所使用的相关给、排水设备需要具有监控与记录功能。此外，甲级设计标准中还对建筑楼宇中所使用的给排水设备的运行与响应应具有状态显示、超限报警以及相关的通讯等的功能。做好楼宇给排水系统的控制对于提高楼宇给排水能力，确保为居民提供舒适、适宜的居住环境是现今乃至今后一段时间楼宇建设的重点。随着电子技术以及自动控制技术的进步与发展，使用PLC作为控制核心的楼宇给排水控制系统不论是在控制的简便性、经济性以及可靠性方面都有着不小的优势。

1 楼宇给排水系统的组织架构

楼宇给排水系统主要由生活给水、消防上水以及建筑排水系统等部分组成。其中在楼宇的生活给排水中主要由给水泵、给水箱、给水管道以及给水管道测压变送器以及计量给水水量的脉冲水表等组成，为保证楼宇给水压力的稳定通过采用变频控制的单泵或是工频、变频切换控制多台泵的方式来加以实现。消防给水是楼宇给水中的重要组成部分，其中消防给水主要由给水箱、喷淋泵、压力开关、消防管道和闭式喷淋头等组成。当传感器检测到火灾信号时消防给水系统通过控制喷头的自动给水来实现自动喷淋灭火。对于排水系统的控制系统主要由污水箱、液位传感器、排水泵与排污管道等组成，通过液位传感器检测污水坑中的水位以控制排水泵的工作。

2 PLC控制楼宇给排水控制系统的硬件组成

2.1 生活给水系统

楼宇生活给水系统控制的主要目的是将楼宇给水系统的压力控制在一个较为稳定的压力范围内，通过压力传感器对生活给水系统中的给水压力进行检测并将压力信号反馈至PLC中以控制变频泵的启停或是运行的转速。整套生活给水系统主要由给水泵、变频控制器、压力送变器等组成。采用单泵变频控制时，当压力送变器检测到供水系统的压力低于PLC中所设定的压力值时，PLC对给水单泵变频器发出工作信号，从而将给水系统中的给水泵转变为变频工作状态对给水系统进行补压。当使用变频单泵给水系统时，如果楼宇对于水的用量增加，生活给水泵变频器控制时，如将工频上升至50Hz时仍无法将给水管道的压力升至设定值，则PLC根据情况将生活给水泵切换至工频工作状态并将备用泵启动进入到变频状态以确保楼宇给水系统的压力。

2.2 消防给水系统

消防给水系统是楼宇给水系统的重要组成部分，整个消防给水控制系统包含有伺应状态和报警状态。其中伺应状态指的是消防控制系统在完成装运调试后处于灭火工作前的一个工作状态，整个喷水系统中内部存有0.2MPa-0.3MPa的水压力，以便在火灾报警时能够及时的完成喷水灭火工作。

3 楼宇给排水控制系统的PLC程序的编制

整个楼宇给排水控制系统由上位机（微机）、下位机（PLC）以及控制总线以及阀、传感器等构成楼宇给排水控制系统的硬件组成部分。下位机主要使用西门子系统中的S7-200CN系列中的S7-222CN型PLC，使用扩展电缆将其与模拟量模块进行扩展连接，上位机与下位机PLC之间使用PC-PPI电缆相互连接。通过在楼宇给排水控制系统的上位机中安装力控组态软件以及在下位机中对PLC的程序进行编译以实现对于楼宇给排水控制系统的控制。其中下位机依靠内部的程序对楼宇给排水设备进行全自动的控制，上位机与下位机之间通过使用PPI线缆实现两者之间通信并在上位机中实现对楼宇给排水控制系统中各项运行指标的监视、显示和记录，同时还可以将楼宇给排水控制系统与市政给、排水控制网络相连接以便对楼宇给排水控制系统进行远程监控从而更好的对楼宇给排水进行调度保障。在对楼宇给排水控制系统的PLC程序进行编制有：（1）生活给水系统的恒压控制程序的编制。在生活给水系统中为确保给水的压力需要做好对于给水压力的采集以及给水泵组的控制，在楼宇给排水控制系统给水恒压PLC程序的编制中主要应用PLC中的PID编程控制以实现对于变频器的控制，在楼宇给排水控制系统的给水系统PLC程序的编制中需要采用主、子程序相结合的模式，其中楼宇给排水控制系统给水恒压PLC程序编制时要按照：主程序启动-调用给水系统的给水压力的计量-PID计算初值-故障预警程序-完成变频频率初值赋值-变频泵启动-变频与给水泵工频的控制逻辑之间的转换。在给水压力的检测上，脉冲式水表将给水系统中的给水量检测的开关信号通过信号转换为脉冲信号将其输送至PLC控制模块的信号接收端，从而完成给水压力的输送，PLC通过内部程序对所接收到的信号进行处理，并根据给水系统内水压力的大小完成对于给水系统变频泵的工频频率的控制。（2）消防给水系统PLC程序的编制。在检测到火灾报警信号后，输出喷淋信号控制消防水泵运转，向消防给水系统中供水同时控制火灾房间内喷淋设备的阀组控制设备打开阀组以实现对于火灾房间的消防喷淋。消防自动喷淋使用与排污水控制都是通过使用开关信号作为给水泵的开启及制动信号的。（3）上位机组态监控设计，在楼宇给排水系统设计中对于上位机所使用的组态软件监控中需要使用力控组态软件。

4 对于楼宇给排水系统设计的人机交互界面的设计

对于楼宇给排水系统中的人机交换界面的设计时，其整个画面主要由3各部分组成，楼宇给排水系统设计的实时数据动态监控、报警等，在楼宇给排水系统上位机中的监控画面中可以实时的显示供水系统中的供水压力、水表累积数据以及排水抗（箱）中液位的高低以及消防给水系统中阀门中的运行状态。同时对于楼宇生活给水系统中的供水泵的运行状态（如运行、工频/变频运行、停止等）等进行相应的显示。同时通过上位机监控界面可以对楼宇给水控制中的相应的给水管道的设计压力值进行相应的修改设定，同时对于楼宇给排水系统中的给水管道的PID控制参数也能够进行相应的修改，而后通过上位机与下位机之间的程序自动对下位机中PLC相应的设定参数进行相应的修改。同时通过上位机组态软件界面上还能够对整个楼宇的给排水运行情况进行直观的显示，同时组态软件还能够在上位机上针对具体某一楼层的给排水数据进行检测与监视，并对给排水管道的压力值进行相应的设定。

整个楼宇给排水系统主要由上位机、下位机以及控制终端等几个主要部分组成，上位机主要使用PC机作为控制器，下位机使用PLC作为控制器对阀组、泵组等控制终端进行控制，通过在上位PC机中安装力控组态软件和在下位机（PLC）中安装编程的编译软件从而使得PLC可以实现对楼宇给排水的自动程序控制，并将采集到的监控信息传输至上位机中由上位机对楼宇给排水系统的监视、显示和控制，从而使得楼宇给排水的生活给水双泵变频控制、用水计费和消防给水控制，具有良好的应用前景。

5 结束语

楼宇给排水自动控制是楼宇智能化发展的重要一环，通过在楼宇给排水控制中使用PLC作为控制的核心组建楼宇给排水控制网络以实现对于楼宇给排水的智能化控制。

参考文献

[1]李毅.楼宇系统电气消防技术的研究与应用――以某质检楼电气消防自动监控系统设计为例[J].广东科技，2013，22（2）：165-166.

楼宇控制篇3

关键词：楼宇自动化控制网络 现场总线控制系统 以太网 楼宇自动化系统

目前日益流行的智能建筑(InteUigent Buidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物，是信息社会的需要，也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(Buiding Automation system，缩写为BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。其中，楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。

2　现场控制系统FCS的出现以及在楼宇自控中的应用

上个世纪七八十年代，伴随着计算机可靠性提高，价格大幅下降，出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(Distributed ControlSystem，简称DCS)。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表，因此它属于一种模拟数字混合控制系统，这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用，也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是DCS存在如下一些缺点：

(1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式，导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难；

(2)可靠性差。模拟信号传输精度低，而且抗干扰性差；

(3)系统封闭。各厂家的产品自成系统，系统封闭、不开放，难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。

上个世纪90年代以来，随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展，出现了基于现场总线的控制系统(FCS)，FCS克服了DCS的缺点，它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前，现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点，备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比，FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现，为工业自动化带来了一场深层次的革命，从而开创了工业自动控制的新纪元，被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于FCS的许多优点，控制专家们纷纷预言“FCS将取代DCS成为2l世纪控制系统的主流。”现在，FCS已经被应用到楼宇自动化控制领域。

2．1应用于楼字自动化领域的几种现场总线

由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在，世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计，目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(ISO)的计算机网络开放式互连系统的OSI参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线，如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BACnet、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EIB等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的Fcs克服了DCS的许多缺点，但还是有一些不如人意的地方，最明显的缺点：多种现场总线并存而互不兼容，导致FCS的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对FCS的缺点做进一步说明。

(1)LonWorks

美国Echelon公司1991年推出了LON (Local 0penation Networks)技术，又称Lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持，已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说LonWorks具有以下优点：

①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式，包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等，这样可适应复杂的现场环境，方便现场布线；

②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等；两种传输速率：78bps和1．25Mbps，最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定，一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个；

③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境，采用开放的NEURON C语言，它是ANSI C语言的扩展；

④无主的网络系统。LonWorks网络中各节点的地位相同，网络管理可设在任一节点处，并可安装多个网络管理器；

⑤开发LonWorks网络节点的时间较短，也易于维护。LonWorks采用的LonTalk协议固化在Echelon公司的Neuron芯片中，这样可以节省开发LonWorks网络节点的时间，也方便维护。

同其它现场总线一样，LonWorks也有自身的缺点。首先，LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺；其次，由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片，所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管LonWorks存在一些不足，但是LonWorks的FCS还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家OEM厂商生产LonWorks相关产品，其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个LonWorks节点，LonT~k协议也被接纳为欧洲CENTC247、CEN TC205的一部分。自1996年以来，LonWorks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下，国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于LonWorks的楼宇自动化控制系统，并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。

(2)BACnet

BACnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。BAcnet不是软件或硬件，也不是固件，严格地说，BAcnet并不是现场总线，而是一种网络协议，即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。BACnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。BACnet采用了Etherent、ARCNET、MS／TP、PTP、LonTalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线，BACnet标准最大的优点是可以与Etherent、LonWorks等网络进行无缝集成。不过BACnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计，并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。BACnet标准已在全球得到了广泛的应用，全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持BACnet标准。BACnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的ISO标准。虽然我国是WTO和ISO成员国，但是BACnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小，而且在工程中采用的BACnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的，还没有真正意义上的国产化BACnet相关产品。

(3)CAN

CAN总线最初是德国Bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的，现在它已经成为一种国际标准，在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。CAN具有以下优点：

①采用8字节的短帧传送，故传输时间短、抗干扰性强：

②具有多种错误校验方式，形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下，节点会自动离线，避免影响总线上其它节点；

③采用无损坏的仲裁技术；

4 CAN芯片不但价格低而且供应商多。

CAN缺点是：CAN总线上最多可挂接110个节点，这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展，相对其它一些现场总线，CAN总线技术比较简单，CAN相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此，很早国内就有一些企业推出了基于CAN总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。

(4)EIB

EIB是欧洲安装总线(European Installation Bus)的缩写。它在1990年被提出，经过十多年的发展，成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准，在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年EIB被引进中国的智能化建筑领域，并在上海同济大学建立了EIB认证技术培训中心。在短短的几年里，国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用，如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的EIB项目基本上被ABB公司和SIMENS公司所垄断。

3　以太网开始进入楼宇自控领域

以太网发展至今已有20年历程，作为局域网组网的主要技术，以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来，以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现，克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点，实现了站点独占传输媒体并同时收发数据，也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展，目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体)，并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步，以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展，同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的IEEE802．3af标准开始对以太网供电作出了规定，它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前，3Com、华为、DLINK等公司开始提供符合IEEE802．3af标准的交换机产品。另外，一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准，即工业以太网标准，如ODVA(开放DeviceNet供货商协会)和CI(ContolNet国际组织)的EtherNet／IP标准、FF(现场总线基金会)的HSE(Hig}l Speed Ethemet，高速以太网)、Profibus国际组织的ProfiNet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现，如MOXA公司的EDS-508系列工业以太网交换机(支持EtherNet／IP)、北京航天华辉自动化技术有限公司的AnyBus-S IO／100M(支持Ethemet／IP和Modbus／TCP)等。美国VDC(Venture Development Corp．)调查报告指出，Ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛，市场占有率将从2000年的ll％增加到2005年的23％。

伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用，以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前，以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示)，在一些新开发的楼宇自控系统中，以太网直接进入了控制层，如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的ENC-2001IP智能建筑测控系统。ENC-200liP控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过ENC参量控制模块集成到以太网上；带有RS232或RS485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上；IP电话以及IP摄像机直接连接到以太网上。

在楼宇自控网络中采用基于现场总线的FCS的优点是：

①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计

图1楼宇自控网络集成到信息网的，有屏蔽、接地与防爆等措施，同时其实时性也比采用CSMA／CD的以太网的时实性好；

②用户的投资成本低。现在，开放的现场总线技术已经比较成熟，有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是：实现现场总线无缝接人以太网复杂，当多种现场总线共存在一个系统中时，集成起来更复杂，系统的扩展性差。

在楼宇自控网络中采用以太网的优点是：实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”，即实现人们期望的通信协议的兼容和统一；这样系统扩展起来也比较方便；与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是：首先，目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大，开发费用和成本相对还是较高，用户可以选择的厂商也很有限，垄断利润较高，研发成本还没有被消化，这些都导致产品价格过高。其次，以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。

4　结束语

就目前而言，不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的FCS还是以太网，都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步，它们也必将会被进一步完善。据统计，我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上，产品供应商约3000家。另外，随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高，建筑和社区的数字化建设正在兴起，FCS和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用，在今后相当长的时间内，两者在竞争的同时也将继续并存。

参考文献

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3李光辉．缪希仁．现场总线技术及在低压电器领域中的应用．电工技术杂志，2002

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6张振昭．许锦标．万频．《楼宇智能化技术》北京机械工业出版社。1999

7董春桥．BACnet标准在我国推广和应用的思考．《智能建筑与城市信息>。2003

楼宇控制篇4

随着时代的不断发展，楼宇的设计中也逐渐加入了智能的因素，在智能化发展的趋势下，楼宇自动化控制系统在建筑行业得到了广泛的应用。在实际的建工工程中，自动化系统不断走向发展与完善，但是关于楼宇自动化控制系统的失败案例也有不少，这就要求我们在实际工作中对自动控制系统进行进一步的完善。本文就对楼宇的自动化控制系统进行了深入浅出的分析与探讨，希望能为楼宇建设的自动化系统控制的相关设计提供一些参考。

【关键词】自动化 控制系统 完善

近年来我国的经济建设得到高速的发展，楼宇的建设开始全面开展，同时也带动了楼宇自动化系统控制建设的发展。楼宇自动化控制系统主要包括四大部分，包括主机、现场监控器、通信网络和仪表。楼宇自动化系统对建筑内的何磊设备进行监控，保证了运行的安全、可靠，同时还能节省人力和物力。但是，因为我国的楼宇自动化控制的发展比较晚，在设计和施工等方面还只是处于初级发展阶段，在具体的设计和施工方面还存在着很多不合理的地方，所以会有运行不良、使用寿命短等问题的出现。所以，根据实际情况，我们要针对楼宇自动化设计的特点对相关的管理功能进行选择，同时还要在实际的工作中积累关于自动化控制的相关经验，使系统设计得到相应的完善，使楼宇自动化控制系统真正的发挥出相应的功能。

1 简述自动化控制系统有哪些基本的功能

在楼宇自动化系统设计中采用的数据通常情况下都是根据自动采集而来的数据，这些数据可以作为系统运行的一种参数，对运行情况进行自我监控，对系统中的各个指标进行全方位的调动，进而实现和创造经济效益和相应的社会效益。

1.1 自动化系统具有数据自动采集的功能

对现地控制单位之间传送的数据进行的处理和存储要建立在系统数据库的基础之上，用上位计算机对系统的相关参数进行分析，从而形成系统运行的参数。在数据库中提取的数据资料可以对自动控制进行调节，通过本身的记录、检索等功能为系统的工作人员的灵活调用作为参考。

1.2 自动化系统具有自动监控与调节的功能

想要提高系统的监控水平和调节水平，可以达到减少对系统操作失误的目的。但是，系统具有本身的复杂性，人工的监控是难以达到要求的，所以就需要自动监控和调节功能的开发与利用。对各种功能设置模拟操作系统，这个系统的设置要建立在数据科学合理的基础上。将自动系统的指令设置在屏幕显示器上，根据计算机屏幕显示执行的步骤，这样就可以对系统运行进行一目了然的监控了。

1.3 总动画系统具有现地控制单元的功能

这个功能应该在自动化操作系统中某个环节的后面，进行现地的现实和处理，同时将操作的具体情况传到主控层。主控等再根据指令对是否满足指令的条件进行分析。最后按照发出的指令将硬件运行到相应的位置上。现地控制一般都会设置权限开关，根据开关实现远程的切换，同时依然可以使用手动的方式进行辅的操作，手动操作还可以解决特殊情况下的燃眉之急。

2 对数据采集的设计

在对自动化系统进行上述三项基本功能的设计的时候，一定要体现出系统基本功能之间的共通性，还要对这些功能进行合理的处理，使自动化控制功能的适用性能够得到相应的提高。

2.1 对数据采集的设计

在对系统数据进行采集之前要做到有针对性的进行采集，对自动化控制系统数据进行采集之后，要及时将数据传送到上位计算机中，实现系统运行的实时监控，这些数据可以作为盘点系统运行是否正常的重要依据。对系统的数据采集可以用单端隔离的模拟量进行输入卡，用波形检测的方式对系统自动收集的数据进行分析与监控，同时，必须要设置好采集范围和输出通道。

对数据进行采集设计时要做到对数据保存情况的实时显示。在对软件进行设计的时候还要对校本程序进行编译，同时用人机界面对数据的几率、存储等情况进行显示，最后将软件和数据可连接起来。这种功能使数据记录和存取的便利性得到大大的提高，同时还完成了对数据可的属性设置。

值得一提的是，对数据进行采集的时候要遵循一个重要的原则，探测元件与要采集的内体要尽量靠近，以减少传导中的误差，避免这些误差对数据真实性的影响。在传输中还可以使用光纤等新技术，这种新技术的应用可以达到准确的目的同时又不会使误差造成系统的误动作。

2.2 监控设计

在自动化系统中的监控最常见的方式有三种：远程监控方式、集中监控方式和现场总线监控方式。其中几种监控方式便于系统运行的维护管理，对系统的设计比较容易，也没有较高的要求和标准。远程监控方式的优点主要有对资源能够起到节约监控的目的，同时具有较高的可靠性，并且在实际的应用中可以体现出组态灵活的优势，还可以实现对电缆、附属材料的节约利用。现场总线监控方式是当今条件下一种比较符合时代特征的监控方式，它可以实现远程监控，使监控的连接线路缩短，在这种方式上可以很好的体现出智能化的特点。同时为网络控制系统的发展奠定了基础。

2.3 现地控制单元

自动化系统现地控制单元的实际采用了计算机软件和硬件等先进的技术，确保了各项标准都能符合指标要求。随着科技的不断发展，计算机在不断的更新换代，系统的规模也应该随着计算机的更型换代得到扩展与升级，维护方面要具备自我诊断和自我恢复的功能，避免因为人员操作失误造成的损失。现地控制单元的设计主要包括对机组设备的调节和将控制；对机组控制单元顺序的控制；数据通信要保持通畅；要有自我诊断的功能。

3 结语

综上所述，对自动化控制系统进行设计的时候，要将采集到的数据及时的输送到上位计算机中，对整个运行流程实现实时监控，根据数据对系统运行状况进行判断。还要根据各种方式的运用，使系统工作的效率得到提高，减少维护故障率，在新技术的帮助下，实现计算机对整个系统的配置与设计。

参考文献

[1]张雪峰.楼宇自动化控制系统的IP化发展分析[J].智能建筑电气技术，2012（6）.

[2]杨慕铁.浅析如何完善楼宇自动化控制系统设计[J].福建建材，2013（6）.

[3]何宇红.楼宇自动化控制系统工程设计探析[J].科技与企业，2012（10）.

作者简介

汪诗雯（1985-），女，安徽省歙县人。大学本科学历。现为柳州市人民医院助理工程师。主要研究方向为电子信息工程。

楼宇控制篇5

本项目位于深圳市中心商务区。其东为中心区公园，南隔步行街，与深圳烟草大厦相邻，西临民田路。

本工程的总用地面积为5652.8m2，总建筑面积为73480.94m2，地下有3层，地上32层（不包括避难层），建筑高度为134m，是一个集商业办公和酒店客房服务于一体的综合性高档写字楼。

在平面布局上，地下三层为地下车库及设备机房；一至四层为裙楼； 首层沿南侧美食步行街设有骑楼和沿街商铺；一二楼设有证卷办公大厅，银行办公大厅，开敞式办公，办公入口大堂，宾馆入口大堂等；三楼设置开敞式办公，宾馆特色餐厅等；四楼设置会议室，宾馆客房等，五至九楼设置宾馆客房；十至三十二楼均为办公。

系统设计遵循以下原则

1.高效节能

大厦内机电设备根据实际用量自动调节工况，从而节约能耗。

主备设备之间定期轮换、维护，延长使用寿命。

优化物业管理手段，配置少量的人员就能够满足大厦的日常运作。

2.安全舒适

大厦因应内外环境的变化，自动调节空气、照度；采用人机合一的方式，保障客户的利益不受侵犯。

3.运行可靠

在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具有迅速恢复的功能。

4.高集成度

物业管理人员在同一地方就可以对不同的子系统进行监控、管理，并能够进行异地远程设置。

楼宇设备管理平台

1.楼宇设备管理平台主要对机电设备的监控进行管理。它针对供热系统、制冷系统、空调系统、通风系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统、自动抄表系统等机电系统进行监控。它能够根据实际的使用情况自动调节设备运行，节约能耗，防患于未然，并减轻物业管理者的劳动负担，自动完成设备的维护、能源计费等。

2.楼宇设备管理平台是以楼宇设备监控系统为主，采用分层的系统结构，具有高度的容错性，保证网络发生故障不会引致系统崩溃，现场控制装置依然能够独立运作，待排除故障后自动恢复正常。现场应采用先进、开放的现场总线技术，使不同品牌的产品容易集成到管理平台上，而且可根据使用要求扩展端口。

3.楼宇设备管理平台是处于应用层级的，通过计算机网络以TCP/IP通讯协议集成到综合管理平台（IBMS）上。它与大厦安防、消防等系统之间的联动关系均通过IBMS的关系集成来完成，以保持高效率的互动状态。

楼宇设备中央监控室

楼宇设备管理平台的中央监控室布设在首层。地下一层冷冻机房和高低压配电室内设控制分站，分别对冷水系统、空调设备及高低压配电系统进行监视和控制。采用先进的管理软件作为监控手段，它应满足如下功能要求：

1.全中文化的图形化操作界面监视整个系统的运行状态，在工作站上通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制。

2.提供平面布置图、工艺流程图、实时曲线图、监控点表多种形式显示监控点状态，形象直观地显示设备的运行情况。

3.提供多种途径查看设备状态，如通过平面图或流程图，通过下拉式菜单或功能键进行常用功能操纵，以单击鼠标的方式可逐级、细化地查看设备状态及有关参数，通过交换式菜单方便地修改工艺参数。

4.对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全。

5.当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，均产生声光报警信号，经操作人员确认后才能解除。报警区分不同优先级别，分事态缓急进行处理。所有报警信号均记录到报警汇总表中，以供操作人员查看。

6.提供汇总报告，作为系统运行状态监视、管理水平评估、运行参数进一步优化及作为设备管理自动化的依据。

7.可提供图表式的时间程序计划，可按日历制定计划，制订楼宇设备运行的时间表。可提供按星期、按区域及按月历及节假日的计划安排。

8.采用标准的关系型数据库格式建立历史数据库，可形成图形显示及打印。数据应采用合适的存储设备海量存储，永久保存。

楼宇自动控制系统(BAS)

对各个系统的具体要求

1.对空调系统的控制

（办公、酒店的空调系统分开独立设置）

冷水系统

冷冻机启、停控制

冷冻水泵启、停控制

冷却水泵启、停控制

冷却塔风机启停控制

电动蝶阀的自动启停

冷却水供水温度遥测

冷冻水供、回水温度遥测

冷冻水回水水流量

冷负荷计算

冷冻机、冷却/冻水泵、冷却塔风机的顺序启、停控制

根据冷负荷确定冷水机组开启台数

根据冷冻水系统供、回水总管压差，控制其旁通阀开度

新风空调机

风机启、停控制

状态显示和故障报警

送、回风温、湿度遥测

根据送、回风温、湿度调节冷阀

过滤器淤塞报警

新风阀与风机联锁

新风温、湿度遥测

排风机、送（进）风机

风机启、停控制

状态显示和故障报警

2.对给、排水系统的控制

给水系统

市政给水压力检测和显示

地下水池水位显示和报警

高位水箱水位显示和报警

水泵启、停控制

泵的轮换使用及备用泵的自动投入

排水系统

污、废水井溢流水位报警

根据水位控制排水泵的运行台数

水泵启、停控制

热水循环系统

热水循环泵的启停控制

泵的轮换使用及备用泵的自动投入

热水机组的自动启停

储水罐的高温和低温报警

3.对变配电系统的监视、控制

高压系统

出线开关状态显示

进、出线电流、电压显示

功率因数显示

变压器

温度显示

超温报警

低压系统

进线、母联开关状态显示

进线电流、电压显示

功率因数显示

计量

柴油发电机

电流、电压、频率、有功、无功功率显示

高、低压配电系统图运行显示

4.照明系统

照明系统的监控主要是集中对公共区域的照明进行定时开关，以减少物业管理人员频繁的周期性劳动。现场数字式控制装置应能实现以下功能：

对车库、户外、公共通道等照明回路进行开关控制，状态反馈。

预留调光装置接口，为大厦外部、大堂等装饰性背景照明扩展调光功能。

5.电梯系统

电梯具有独立的控制系统，只接收消防系统的指令，当发生火灾时迫降首层或避难层。它通过工业标准接口与大厦BA系统通讯，提供电梯运行状态、故障报警、楼层显示等数据。

6.远程抄表系统

远程抄表系统是采用数字脉冲表替代传统的机械表对能源进行计量，除了在表体具有度数直观表示外，通过脉冲的统计换算成度数，自动向楼宇设备管理平台上传数据，定期生成报表，作为物业管理者向大厦客户收费的凭据。

系统主要对电力、自来水、煤气、空调冷凝水、供热热水等进行计费。由于大厦主要是商业办公为主，与住宅要求不同，计量方式也各有不同。

远程抄表系统选用与楼宇设备监控系统一致的现场总线技术，数字脉冲表通过采集器集中记录度数，再上传给楼宇设备管理平台，由工作站记录存档，并按月度打印成报表。历史记录可在IBMS中开放给客户查询。

大厦的远程抄表系统应具有远程联网的功能，能够向电力公司、自来水公司、煤气公司等市政部门提供接口。

楼宇控制篇6

关键词：智能建筑、楼宇自控、智能化照明控制、节能

一、楼宇自动化控制系统概述

智能建筑是指利用系统集成的方法，将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务与建筑的优化组合，所获得的投资合理，适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。2013年在北京举行的智能建筑展也充分的肯定了这一点。

我国智能建筑始建于上世纪90年代，目前，已在北京、上海、广州、深圳等地相继建成一批智能型的大型公共建筑和住宅小区。同时，智能建筑已不再局限于办公大楼，其范围以及扩大到医院、车站、学校、商场、住宅区等。智能建筑的功能也朝着多元化的方向发展。

楼宇自动化控制系统是智能建筑不可缺少的重要组成部分，其任务是对建筑物内部的能源使用、环境、交通及设施进行检测、控制与管理，以提供一个既安全可靠、节约能源，而且舒适宜人的工作和居住环境。楼宇自动化控制系统包括暖通空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统、消防系统、安防系统等。楼宇自动化控制系统就是将建筑物内的空调与通风、给排水、变配电、照明、电梯、消防和安防等系统，以集中监视、控制和管理为目的构成的综合系统。下面，我们将一起探讨楼宇自控系统中的照明系统。

二、智能建筑照明控制系统

1.照明控制系统的发展

电气照明是建筑物的重要组成部分，照明控制是照明系统的主要内容。过去，照明控制主要是控制灯光回路的开和关，而现在，照明控制已趋向智能化发展，通过智能照明控制系统，可以对建筑物中灯光的色彩、明暗分布和时间进行控制，并可以组合创造出不同的意境和效果，不但提升了照明环境的品质，而且确保在建筑物中的工作和生活群体的舒适和健康，同时节约能源。

照明控制经历了手动控制、自动控制和智能化控制三个阶段。手动控制是最初的控制方式，以最简单的手动操作来启动和关闭照明电器，从而达到控制的目的。自动控制的特征是以光、电、声音等技术来控制电器，这种控制方式局限于单个或单组灯具，不能完成网络化的监控控制。智能化控制系统是以计算机和网络技术为核心，将来自传感器的信息进行处理后，通过一定的程序指令控制照明电路中的设备，达到不同的照明要求。

2.智能化照明控制系统的特点

智能化照明控制与传统的手动照明控制相比有很多优点，包括创造环境气氛、改善工作环境、良好的节能效果、延长广元寿命、管理维护方便等。智能化照明控制具有以下特点：

2.1系统集成性。

智能化照明控制系统是集计算机技术、网络技术、自动控制技术、数据库技术和系统集成技术于一体的现代控制系统。

2.2智能化。

智能化照明控制系统具有信息采集、传输、逻辑分析、智能分析集反馈控制等智能特征的控制系统。

2.3网络化。

智能化照明控制系统是大范围的控制系统，可进行控制信息交换和通信。

2.4使用方便。

智能化照明控制系统的各种控制信息可以以图形化的形式显示，方便控制，显示直观，而且可以利用编程的方法灵活改变照明效果。

3.智能化照明控制系统的结构

智能化照明控制系统主要由输入单元、输出单元和系统单元三部分组成。某些复杂的系统中还需要辅助单元和系统软件。

输入单元是将外界输入的控制信号转换为系统能够识别的信号，作为控制依据，包括控制面板、显示屏、智能传感器、时钟管理器等。输出单元的功能是接收总线上的控制信号，控制相应的负载回路，实现照明控制。包括开关控制模块、调光控制模块及其他模拟输出单元。系统单元是指系统的各组成部分，在系统控制软件的支持下，通过计算机对照明系统进行全面的实时监控。

三、常用照明控制传感元件

传感器是智能化照明控制系统输入单元的重要元件，常用的传感元件有人员动静传感器、时钟控制器、照度传感器、红外遥控传感器、声控传感器。

1.人员动静传感器

人员动静传感器是通过探测人体移动的信号进行智能分析、量化计算，准确判断出人员移动的方向和位置。例如：当人员进入房间时，开启照明系统；当人员全部离开房间时，关闭照明系统；当房间内有人时，保持照明系统。

2.时钟控制器

时钟控制器是一个电子时间开关，通过预设置的时间来开启和关闭照明系统或者启动不同的灯光场景，可按照每一天的时间表来编制记忆场景，可设置周末、节假日的特殊场景。在室内照明中，时钟控制器通常用于使用时间比较固定的区域，例如：商店、工厂等。在室外照明中，时钟控制器广泛应用于建筑物的立面照明、广场照明等。

3.照度传感器

照度传感器是将光信号转换成电信号的装置，可根据环境灯光的变化，将可见光转换成电信号，从而控制照明系统来保证作业面的照度在移动范围内。当作业面的照度高于预设置的照度值时，关闭或者调暗采光系统；当作业面的照度高于预设置的照度值时，开启或者调亮采光系统。

四、智能化照明控制系统的控制方式与实施

1.定时控制

定时控制是常用的一种照明控制方式，通过时钟控制器等电气元件，实现对各个区域内照明灯具的工作时间的控制。电子可编程实时时钟控制是目前应用最广泛的一种定时控制方式，可设定很多不同的灯光区域和时间，管理方便，还可节约能源。

2.场景控制

场景控制是实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的场景切换控制。照明设备和照明回路都可以控制，每个设备和回路可设置成不同亮度水平，然后储存成一个场景，可以看作为一个区域的外观。场景设计完成后，可通过操作控制面板或遥控器来实现场景照明，也可以加定时器和光传感器实现自动场景照明。常见的场景数量是8个。

场景控制通常用在功能用途较多的建筑物，如展厅、会议室、酒店大堂等。

3.照度检测控制

照度检测控制是通过调光模块和照度传感器等电气元件，实现对各区域内用于正常工作状态的照明灯具的自动调光控制，使得该区域的照度不会随外界因素的变化而改变，始终保持在照度预设值的范围内。这样可以充分利用日光，又能节约能源。

照度检测控制方式主要使用在办公室照明场合，白天的时候，近窗户处照度较高，基本能够符合视觉作业的要求，其他照度较低的地方可通过开启相应的灯来调节亮度，这种照度检测的控制方式有利于节约电能，能够保证控制区域内的照度均匀一致。

4.灯光与窗帘的联动控制

灯光与窗帘联动控制也称为电动窗帘控制，是智能化照明控制系统的一个重要组成部分。窗帘的开闭可由照度传感器控制，白天当亮度足够时，可以设置自动打开窗帘，夜晚可以将窗帘关闭，开启照明系统。在家居室内，还可以根据主人的喜好来设计窗帘开关的程序，例如开1/2，1/3不同等。

窗帘联动控制可用于智能化家居室内、写字楼、别墅、宾馆、医院、实验室等处。

5.活动区域探测控制

活动区域探测控制通过调光模块和动静传感器等电气元件，实现对各区域的照明灯具的自动开关控制。活动区域的传感器能检测出房间内的人员走动，并将信息反馈到控制器，从而控制相应灯光的打开和关闭。使用这种控制方式应该注意传感器安装的位置，如果安装不当，会造成不必要的开灯和关灯，造成资源浪费。活动区域探测控制方式常用于办公室、会议室、厕所、走廊等场所。

6应急照明控制

应急照明控制是智能化照明系统对特殊区域内的应急照明的控制。通过调光模块，实现在应急状态下各区域内的照明灯具的减免数量的控制。包括正常状态下的自动调节照度和区域场景控制，以及应急状态下自动解除调光控制。

除了以上几种控制方式外，智能化照明控制还能实现与安防系统、火灾自动报警系统等其他智能化系统的联动。

五、智能化照明控制的节能方案

节能是当前大环境下建筑发展的基本趋向，照明节能是建筑界实施可持续发展战略的一个不可缺少的环节。如何做到既保证照明质量又能节约能源，是照明控制的重要内容。照明节能主要从以下几点着手：其一，采用高效节能的节能光源；其二，重视利用太阳能；其三，采用智能照明控制技术。

那么，如何做到具有节能效果的智能化照明控制？我们可以从时间表控制、自然采光控制、亮度平衡控制和作业调整控制等几方面来考虑。

1.时间表控制

时间表控制分为可预知时间表控制和不可预知时间表控制。在人员活动比较有规律的场所，灯具基本上是按照固定的时间运行的，就可以采用可预知时间表控制的方案。通常用于学校、工厂和办公室等。如果策划得好，可预知时间表控制的节能效果可达到40%。

对于活动的时间经常发生变化的场所，可采用不可预知时间表控制的方案，通常采用人员动静传感器来实现，节能效果高达60%。

2.自然采光控制

自然采光控制是充分利用自然采光来达到节能的目的。自然采光的控制一般使用照度传感器来实现，由于自然采光会随时间发生变化，通常应与人工照明相互补偿。外界的自然光变换错综复杂，常有瞬时突变的情况，因此，采用自然采光控制时必须正确识别自然光变化的长期趋势。自然采光控制方案常用于办公室、机场、超市和集市等。

3.亮度平衡控制

亮度平衡控制的目的是平衡相邻的不同区域的亮度，减少眩光，减小人眼的光适应范围。当亮度升高时，开启人工照明；当亮度降低时，关闭人工照明。亮度平衡控制方案常用于隧道照明，室外亮度越高，隧道内的照明的亮度也越高。

六、结束语

终上所述，智能化照明控制能够实现照明的高层次智能管理，营造良好的照明环境，提高工作效率，减少维护成本，节约能源。此外，随着建筑和照明技术的发展，照明已成为建筑艺术的一部分，智能化照明通过与建筑结合，提高了建筑照明光环境质量和建筑价值，以及为节能和保护环境提供了可靠途径。智能化照明控制是实现人居环境可持续发展的重要技术之一，具有广阔的应用前景。

参考文献：

1. 中华人民共和国建设部，GB50034-2004，建筑照明设计规范，北京：中国建筑工业出版社，2004

楼宇控制篇7

1系统的总体设计

1.1系统总体结构办公楼宇用电信息采集与节能控制系统是一套基于互联网的建筑智能用电监测控制系统。其中，设在电力部门的建筑智能用电及能源优化监控中心，通过互联网连接的方式对所管理的大厦进行用电电器在线监测及能源调度信息的监测，并可以对权限内的用电电器进行完全控制(可深入到房间内部具体的灯具开关等)。整个系统的框架是一个Internet网，每一座楼宇都有一个楼宇监控中心计算机，负责整个楼宇的用电信息监测和相关设备控制，每个中心计算机都是通过路由器与外部的Internet网相连，并与总的监控中心进行交互信息，从而配合监控中心实现各项监测和控制功能[2]。系统的网络结构如图1所示。

1.2系统组成楼宇内部是一个以局域网、ZigBee、CAN、WiFi为主要通信方式的立体网络结构。楼宇内部的系统组成部分有：楼宇智能用电及能源优化监控中心、数据服务器、楼层多媒体网关、房间控制器、智能传感器(安防、温度、湿度、光照、电量等)、智能照明系统、智能电器系统(空调、窗帘、插座等)、热水优化控制系统、电能优化控制系统、热能优化控制系统[3]。楼宇的电器用电及能源优化的系统结构如图2所示。监控中心计算机通过局域网与楼层多媒体网关、热水优化控制系统、电能优化控制系统、热能优化控制系统进行信息传输，立体网络可通过交换机进一步扩展。在每一楼层设有一个楼层多媒体网关，它由无线路由器和一个楼层网关组成。无线路由器主要负责WiFi摄像头的视频接入，并可以通过LAN上传监控视频；楼层网关的功能是通过ZigBee通信将每个房间的信息收集起来，再通过LAN上传；也可以将来自于LAN的信息和命令通过ZigBee通信透过房间控制器传递给房间的受控设备，以实现用电设备控制和信息采集[4]。

2电器控制模块设计

2.1总体设计本设计是基于ZigBee、以MSP430单片机系列(本文是选用MSP430F149)作为最小系统的电器控制模块设计的主芯片，该系统包括：1）智能开关模块。触摸智能控制灯具的开关，可实现电量测量；可通过ZigBee对灯具实时控制；可通过ZigBee对电量、灯具状态进行读取。组成智能开关的模块有MOC3041光电耦合器。光耦合器的主要优点是：输入端与输出端完全实现了电气隔离，使用寿命长，单向传输信号，抗干扰能力强，传输效率高。它被广泛用于级间隔离、电平转换、远程信号传输、信号隔离、开关电路、脉冲放大、固态继电器(solidstaterelay，SSR)、仪表仪器、通信装置及微型计算机接口中。2）智能调光开关模块。调光模块可以通过ZigBee对灯光进行亮度的控制，用一个双向可控硅调光电路实现，具体包括：可控硅、功率调整电阻、滤波网络、触发电路、电位器和温度保险丝[5]。3）智能遥控器。可通过ZigBee对房间内的灯具、电气设备、插座实施控制；可实现简单的自定义组合场景控制，如全开、全关、影视模式等；电池供电、可移动控制。智能遥控器最主要的组成部分是智能红外技术，包括：①红外接收模块：一体化红外接收头1838T没有收到红外信号时，1838T为高电平输出，当收到红外信号时，输出为低电平与高电平交替的脉冲。②红外发射模块：二极管和电阻电源组成二极管与门电路，发光二极管作为红外发射管。③数据存储模块：选取的Flash存储器为SST25VF016B，其为16MbitSPISerialFlash，它在单电源2.7~3.6V下可进行读、写和擦除操作。

2.2MSP430F149最小系统TI(德州仪器)公司的MSP430系列微处理器，是一种16位超低功耗的混合信号处理器，可以用电池供电长时间工作。它将许多外设模拟电路和常用的数字模块集成在芯片内部。通常对于一般实际应用单芯片就可以满足要求，这样可以有效降低电路的复杂性，节约PCB板的空间，提高系统的稳定性。MSP430系列单片机的迅速发展和应用范围的不断扩大，将其用于便携式测量设备中，可以延长电池寿命[6]。MSP430F149的(centralprocessingunit，CPU)主要包括以下模块：基础时钟、Timer_A、Timer_B、12位A/D转换器、6个8位并行端口(其中P1、P2具有中断功能)、模拟比较器COMPARATOR_A、看门狗定时器、2通道串行通信接口(通过软件选择UART/SPI模式)、1个硬件乘法器、1个Flash以及2KB的RAM。MSP430F149微处理器最小系统的电路如图4所示。所示电路中，XIN和XOUT之间的低速晶体采用32768Hz的手表晶体，X2IN和X2OUT之间采用8MHz的高速晶体。

2.3ZigBee红外转发模块设计红外转发器的功能决定了它主要由主控模块、红外接收模块、红外发射模块和数据存储模块四部分组成。红外转发模块的系统框图如图5所示。ZigBee无线传输选用的芯片是CC2530芯片，设计的电路原理图如图6所示。CC2530全部引脚可分为电源线引脚、I/O端口线引脚和控制线引脚三类。I/O端口线引脚功能为：CC2530有21个可编程的I/O口引脚，P2口只有5个可使用的位，P0、P1口是完全的8位口。通过编程设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的I/0口或作为连接ADC、计时器或USART部件的设备I/O口使用。红外接收电路如图7所示。一体化红外接收头1838T共有3个引脚：供电脚，接地和信号输出脚。因为1838T内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在供电脚上加上滤波电容C5。信号输出脚接到CC2530的P0_6引脚，P0_6为定时器1、通道4的捕获/比较引脚，这里使用的是捕获功能，用来捕获红外信号。没有接收到红外信号时，1838T为高电平输出，当接收到红外信号时，输出为高电平与低电平组成的脉冲信号。红外发射电路如图8所示。D4、D5、R4和VCC构成二极管与门电路，LED1为红外发射管。CCP1接CC2530的P0_4引脚，用来输入对家电的控制(如空调开)所对应的编码信号，CCP2接CC2530的P1_4引脚，用来输入红外发射所需的38kHz的载波信号。当CCP1和CCP2同时为高电平时，三极管导通，红外发射管发射红外信号；CCP1和CCP2有一个为低电平三极管就截止。当三极管导通时，正确选取R4和R5的阻值，使其工作在饱和状态，此时红外发射管的发射功率最大。

2.4智能灯光墙面开关设计无线智能开关可以直接代替家中的普通开关，通过它不仅可以像普通开关一样使用，更重要的是它可以通过ZigBee模块和建筑中的其他无线设备自动组成一个无线控制网络。无线智能开关中的照明控制电路采用光耦控制双向可控硅的控制电路[7]。从使用年限和开关速度上分析，选用晶闸管BTA16作为控制电路中的的主要器件。断开状态下BTA16器件的峰值电压最大为600V，通态状态下的通态电流为16A；当BTA16导通时，其维持电流约为40mA，关闭电流约为20mA，且电流上升速率最大为50A/µs，电压上升速率为250V/µs。其优越的特性非常适合用于变频电路、开关电路和调温电路等。为实现BTA16器件控制强电的目的，必须考虑到电路中强弱电之间的电气隔离问题。光耦既能满足解决控制信号的传输问题，同时也能解决电气隔断问题。光耦内部通过传输光的特性进行隔离输入侧与输出侧之间的高压；光耦不仅能传输直流信号，还能传输交流信号，同时输出侧具有一定的电流输出能力。无线智能开关中光耦采用MOC3041光耦芯片，此芯片输入端驱动电流为15mA，在微处理器输出端采用两级电流驱动电路，确保控制信号能够稳定输出。如开关电路如图9所示。

3节点通信程序设计

无线传感器节点在上电完成程序初始化以后，向网关设备发送登录请求，网关回复节点的登录请求并分配相应的网络地址，地址从01开始分配，随后节点进入等待同步的状态。当收到网关发送的同步帧后，节点进入传感器数据采集和处理状态，在完成传感器的数据采集和处理后，将数据进行打包封装，如果节点地址等于01，则直接发送数据，如果节点地址大于01，节点先进入休眠状态，等发送时隙到来时唤醒节点发送数据。发送完数据后等待网关确认，如果在时隙结束时收到网关确认则直接进入休眠状态，如果在时隙结束时未收到网关确认则第二次发送数据，第二次数据发送完成后则再进入休眠状态，直到下个周期到来前唤醒，等待同步帧开始下一个工作周期。节点应用程序的流程如图10所示。

4结论

楼宇控制篇8

【关键词】智能建筑；楼宇自动化控制系统；空调系统管理

1前言

建筑中的自动控制系统在其中占有着非常重要的组成部分。它有着以下几方面的优点，第一能够有效的节约能源，第二能够确保设备的运行处于安全的范围，第三能够创造安全的工作环境。以上的这些优点使得当代的建筑已经发展为智能的建筑，发展为会为人类思考的建筑。

2自动控制系统的发展历程

随着自动控制技术的不断发展与进步，建筑内的自动控制系统也随之发展而来。在我国建筑行业的发展过程中，楼宇的自控系统经历了以下几个阶段的发展。第一个阶段是集中式控制系统，第二个阶段是集散式控制系统，第三个阶段是现场总线控制系统，第四个阶段是网络集成系统［1］。

3自动控制系统的发展趋势

智能化的自动控制系统，尤其是有着集成能力的自控系统这一概念出现的时间较短。故此，在系统的选型讨论时往往存在着一些争论。自动控制系统主要是由以下两方面结合产生的，第一方面是计算机的控制技术，第二方面是通信技术。所以，建筑的自动控制系统必定是会采用计算机领域的最新研究技术。

4自动控制系统在建筑工程中的应用

4．1工程概况苏州的南溪江路商务中心地处苏州吴中区，总建筑面积在十二万平米左右，建筑高度高大85．3米。主要有以下几方面的功能，第一就是商业功能，第二就是作为办公写字楼的功能，第三就是作为五星级酒店功能，第四可以作为地下停车场。其中该建筑采取了自动控制系统以达到能够对建筑进行智能管理的目的，下文主要介绍空调能耗管理系统在建筑中的应用。4．2设计依据采用国家规范标准进行建筑设计，如建筑设计防火规范、防雷设计规、智能建筑设计标准规范、低压配电设计规范等。4．3设计目标4．3．1一次设备的运行能够达到设计的标准“一次设备”指的是能够体现其使用功能的设备，如锅炉、电梯、路灯等能够直接方便用户使用的设备，建筑的自动控制系统就是控制类似以上的设备来为用户进行服务的，故此我们也可以称自动控制系统的设备为“二次设备”。楼宇的自控系统最主要的目的是能够保证“一次设备”的运行达到设计的要求，确保南溪江路商务中心获得舒适的工作环境。4．3．2降低设备的使用能耗在当代建筑工程中，为了尽最大可能的去满足用户的需求，机电设备在建筑中占据着越来越重要的地位，而这些机电设备的能耗也是建筑运行所要支出的主要部分。据调查研究发现，仅仅中央空调的能耗就在建筑中占据其中的百分之四十以上，在楼宇内采取自动控制系统有助于节约能约能耗，节省运行资本。4．3．3方便物业的管理为了给南溪江路商务中心大楼提供一个较为舒适的工作环境，那么其中的机电设备必然数量较多，然而由于这些设备分布较为分散，那么就会使得这些设备的管理非常困难，采用自动控制系统有助于物业管理者能够采用远程控制的方法来减轻工作人员的劳动强度，实现物业管理的现代化。对于那些使用较为规律的设备，我们可以用电脑时间程序管理来进行控制。4．4设计原则4．4．1合理性合理的自动控制系统不但能够满足用户的需求，更是以系统的实用为主要目标来对南溪江路商务中心进行控制。4．4．2先进性采用最为先进的技术来进行设计，方便日后的使用过程中能够跟踪行业的发展。4．4．3开放性不但能够兼容其他的设备监控，并且用户能够自主的选择其他的系统来进行更新维护。4．4．4友好性有些系统较为复杂那么就需要专业的操作人员来进行操控管理，而该软件的友好性则是使用较为简单，方便工作人员操控管理。4．5系统原理此次设计运用的是新型的集散控制系统，将其中的控制功能进行分配，分配到每个控制回路，并体现在现场的仪表之中，进而提升系统的可靠性，从而达到分布式的控制。本系统分为以下三个层面，第一层是设备层，第二层是控制层，第三层是管理层。主要的监控对象大体分为以下几类，第一是PAU空调系统，第二是水泵设备，第三是电梯设备等。南溪江路商务中心大楼的BA系统的监控设置在一楼的监控中心之内，大楼中共设有30多台空调机组，当中有5台采取了变频机组。一般而言，变风量空调的原理是送风传感器或者回风传感器来进行冷水、热水调节阀的控制，于此同时可以依据需要来进行风管电加热的分级调节，然后设置高温保护开关，当开关动作时，就需要对电加热器进行关闭操作，当风机停止运转时，要对电动二通阀进行关闭操作。对组装式空调器进行控制时，由室内温度来进行控制调节，调节冷水、热水的电动二通调节阀。然后设置高温保护开关，开关的设置在电热器后面。当开关动作时，就需要对电加热器的电源进行关闭处理，当风机处于停止的状态时，要将电动二通阀进行关闭处理。需要注意的是，风机开，电加热器才能进行开启处理。随着过滤器的阻力发生改变时，可以通过控制变频器来维持风量，以达到保证换气的稳定，进而延长过滤器的使用期限。4．6供电电源系统电源是由及控制室的配电箱引接进来，容量为三相5kw。DDC数字控制器安装在各空调机房内部，电源就通过最近的配电箱进行引出，容量为单向0．5kw。4．7电气接地在一栋建筑物中，其供电配电的设计至关重要，影响整个建筑物的有效使用。在其中，接地系统在其中占据着非常重要的组成部分，因其能够对供电系统的安全运转有着最直接的影响。尤其是近些年来，随着科技的不断进步与发展，建筑内的自动控制系统在给我们带了了巨大的方便的同时也产生了一些问题。在南溪江路商务中心大楼的工程中，采用的是TN－S系统。在进行系统的设置时，要注意以下几点问题，第一是它的工作零线，第二是其专用的保护线，第三是它们相连接的位置，以达到保证智能化建筑的安全。

5结语

建筑内的自动控制系统在智能化建筑中扮演着极其重要的角色，它能够实现整个建筑的智能化服务。智能化建筑的设计施工需要许多单位进行协调配合，如施工单位、业主、设计单位等。通过在建筑内设置自动控制系统，有助于实现整个建筑的节能效果。在今后的建筑业的发展过程中，建筑内的自动控制系统的发展也将会越来越成熟。

参考文献:

楼宇控制篇9

关键词：智能建筑；楼宇自动化；控制系统的研究与分析

伴随着我国经济的快速发展，社会的进步，我国也加强了对建筑业的支持力度。智能建筑的核心是楼宇自动化。随着楼宇自动化的快速发展使得楼宇自动化的市场需求也不断扩大。楼宇自动化将计算机技术，网络技术，通信技术相结合，应用于自动化的控制系统中，节省了更多的管理成本和人力成本。本文将进一步对楼宇自动化的定义原理，应用和发展进行阐述。

1自动化控制系统的定义和原理，组成和功能

1.1楼宇自动化控制系统的定义和组成

楼宇自动化是智能建筑的核心部分，随着近年来智能建筑的蓬勃发展，楼宇自动化的市场需求也在不断扩大。楼宇自动化控制系统是将计算机技术，通信技术，信息技术，网络技术进行整合的一种控制系统。为了能够为人类节约更多的人力和管理成本，节约能源，给人们提供一个安全可靠，舒适安静并且高效的生活环境和工作环境静，楼宇自动化控制系统通过对控制手段进行综合的分析，对各种处理机电设备的信息进行了优化。楼宇自动化控制系统由安全系统，照明系统，排水系统，配电系统等子系统构成的。楼宇自动化控制系统通过对控制手段以及处理各种机电设备的优化处理，从而实现了对各个控制系统中的设备的集中管理和控制的目的。

1.2楼宇自动化控制系统的原理和功能

楼宇自动化控制系统又称为分布式控制系统，简称为DCS。楼宇控制系统采用的是集散型的计算机控制系统。集散型计算机控制系统是以现代控制理论为理论基础的。楼宇自动化控制系统通过利用微型计算机的能够对监控设备进行实时有效的控制的功能，有效的避免了集中的计算机控制中所出现的问题。除此之外，自动化控制系统系统的管理有关的设备，充分发挥了设备的整体优势和发展潜力，并且也延长了设备电池的使用寿命，降低能源的消耗，节约了人力成本和管理成本。楼宇自动化控制系统主要是通过实现对智能建筑系统的综合分析与利用，来实现自身控制系统的最优化。

2楼宇自动化控制系统的子系统

2.1照明系统

在智能建筑系统中，电能是最重要的部分，并且照明系统是非常消耗电能的系统。由此可见，照明系统在智能建筑系统中的节能系统中发挥着不可替代的作用。照明系统的良好的协调能力和运行进度是智能建筑的优势的集中体现。

2.2消防系统

消防系统是保证建筑中的人的生命财产安全的系统，它在智能建筑系统中占有重要地位，并且对楼宇自动化控制系统的管理起着非常重要的作用。消防系统有它自己固定的运行模式。它无论是在事前还是事中，都对灾害做出了有效及时的应对方案。

2.3配电系统

在楼宇自动化控制系统中电能是一切系统正常运行和工作的保证和基础，如果电能运行过程中电能出现了问题，那么其它系统是无法完成工作的。楼宇自动化控制系统中的配电系统充分利用了计算机技术，对供电设备进行监控，停电后会自动开启应急电源，保证所有用电设备在停电时也能够正常运行。

3楼宇自动化控制系统的集成化发展

3.1信息系统的集成化

随着近年来我国对智能建筑的重视程度的不断提高，我国的有关专家也与各个国家的相关专家进行了学术上的研究和探讨，我国也吸收了很多国外的先进技术和理念，然而楼宇自动化向集成化方向发展是国际上楼宇自动化发展的总体趋势。楼宇自动化的出现，它的目的是能够为人们提供一个安全，舒适，高效的生活与工作环境。楼宇自动化控制系统的管理者对信息进行综合的整合和利用，通过信息网络的集成将相关的设备都连接起来，以实现最终的目标。

3.2数据与管理资料的集成化

在楼宇自动化控制系统中，实时准确的数据，完整的资料，是确保系统进行集成的重要依据。智能建筑包括实时控制和管理。并且它包括很多子系统，如果不能获得实时的数据，就没有办法对各个子系统进行有效的联结，因此就没有办法形成一个完整的大系统。

3.3监控软件的数字集成化

当今世界是数字化的世界，数字化能够体现控制系统的精准程度和灵活程度。在楼宇自动化控制系统中，监控软件的数字化，可以实现对系统集成化程度进行数字化的评估。监控软件的数字化，有效的实现了设备系统的整合。不仅如此，软件数字化采用分布式管理，各管理端口可以根据自己的模式来设定和控制各个子系统，从而实现各个子系统之间的有效连接，进而促进整个大系统的运行。

4楼宇自动化控制系统的发展情况与未来前景

近年来随着经济的高速发展，智能建筑的重要作用也日益突出，智能建筑中的楼宇自动化的市场需求也在不断扩大。然而到目前为止，我国现阶段的楼宇自动化水平还有待提高，与国际上的应用程度相比，我国的应用水平还是相对落后的。虽然我国已经开始了楼宇自动化控制系统的应用，但在应用的过程中，还是存在着很多阻碍，并且有很多问题有待解决。首先，我国的建筑行业虽然开发了自己的智能建筑的产品，但是产品的水平并没有真正的适应人们的需要，并没有在真正意义上认识到楼宇自动化控制系统应用的层次。并且由于我国的智能建筑的发展水平相对落后，造成我国国内建筑市场的产品大多是外国品牌，国内市场被国外产品所占领，这足以充分说明我国对自动化控制系统的控制和研究还不够深入，缺乏水平和质量上的保证，没有赢得人们的信赖。其次，在我国能源缺乏是一个重要的问题。然而在这种能源短缺的社会环境下，资源的浪费，环境的污染仍然是一项重要的课题。虽然楼宇自动化控制系统中明确规定了节约能源，有效管理的理念，但在实际运行过程中，节约能源并没有真正的得到落实。在节约能源方面，我们还是存在缺少管理部门的监管，管理人员的管理力度不够的问题。此外，国内的楼宇自动化控制系统的控制性能并没有达到最优。现阶段，国内的楼宇自动化控制系统的控制性能无论是从控制水平还是从控制程度上来看都与国际水平有很大差距。控制水平不够，不仅会增加能源消耗，也会提高管理成本。随着近年来我国经济社会的高速发展，对建筑业的发展水平也有了新的要求。当今社会，节能减排将会是一个永恒的主题，然而建筑业也是能源消耗很高的行业。虽然智能建筑在发展过程中遇到了很多问题和阻碍，但现如今经济的高速发展，信息网络的不断不发达，科学技术的进步，这都为楼宇自动化控制系统的发展提供了有力的支持和保障。我相信，楼宇自动化控制系统将会有非常开阔的前景。

5总结

智能建筑的核心就是楼宇自动化控制系统。随着我国经济社会的不断发展，人们的需求也在不断改变。楼宇自动化控制系统在一定程度上为人们提供了一个安全高效，安静舒适的生活与工作环境。然而在楼宇自动化控制系统的应用过程中，由于地区的发展水平不同等各种原因出现了很多问题，我们还有很多需要改进的地方，在今后的工作中我国要加大支持力度，鼓励科研的发展，促进我国建筑业的进一步发展。

参考文献：

[1]赵炜.浅谈智能建筑中的楼宇自动化系统技术[J].技术广场，2012（7）.

楼宇控制篇10

【关键词】ZigBee技术，智能楼宇，节能控制系统

一、前言

ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低复杂度的无线网络技术;随着我国物联网正进入迅速发展期，ZigBee也正逐步被越来越多的用户接受，并且也已在部分智能传感器场景中进行了应用。建筑技术与信息技术的相互渗透，相互结合和迅猛发展，产生了新的建筑类型――智能楼宇。

二、ZigBee技术简介

ZigBee是一个低成本、低功耗的无线网络标准，它的低成本使之能广泛用于无线监控方向的应用;它的低功耗使之能有更长的工作周期;它所支持的无线网状网络使之能有更强的可靠性和更广的覆盖范围。

ZigBee协议的物理层和MAC层直接采用的是IEEE802.11.4的标准，即物理层（PHY）采用直接序列展频（DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS）技术，以化整为零的方式将一个信号分为多个信号，再经由编码方式传送信号，避免干扰。在媒体访问控制层（MAC），主要是沿用IEEE802.11系列标准的CSMA/CA方式，以提高系统兼容性。ZigBee的高层协议则由ZigBee联盟所主导，定义了网络层（NetworkLayer）、安全层（SecurityLayer）、应用层（ApplicationLayer）及各种应用产品的资料（Profile）。

ZigBee网络由可多到65000个无线数传模块组成一个无线数传网络平台，十分类似于现有的移动通信的CDMA或GSM网络。在整个网络范围内，每个ZigBee网络数传模块类似于移动网络基站，网络节点间可以相互通信，通讯距离从标准的75米可扩展到几百米甚至几千米，并且支持无限扩展。同时整个ZigBee网络还可与现有的其他网络进行相互连接和互相通信。但和CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为传输自动化控制数据而建立，而移动通信网CDMA网或GSM主要是为语音通信而建立;移动通信网的每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币，所以具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。另外每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。

三、系统的硬件、软件设计

由于ZigBee无线网络包含大量的传感器节点，而各个节点基本都是用携带能量有限的电池来供电，因此为每个节点设计的硬件电路应尽可能减少电能的消耗。信号采集终端节点的主控芯片采用TI公司的CC2530低功耗射频芯片，该芯片支持ZigBee协议的SOC解决方案。路由器节点主控制芯片采用TI公司的MSP430F435低功耗单片机，它可以与ZigBee射频芯片CC2530通过SPI缝连接，方便路由器节点的实时监测控制。

1、硬件电路图

（一）、信号采集终端节点硬件设计

信号采集终端节点采用德州仪器的ZigBee无线射频芯片CC2530，它具有以下特点：（1）、RF/布局：适应2.4GHzIEEE802.14.4的RF收发器，极高的接收灵敏度和抗干扰性能，可编程的输出功率高达4.5dBm，只需极少的外接元件，只需一个晶振即可满足网状网络系统需要;（2）、低功耗：主动模式RX（CPU空闲）工作电流为24mA，主动模式TX1dBm（CPU空闲）工作电流为29mA，4μs唤醒（0.2mA），睡眠模式（1mA），宽电压范围（2V-3.6V）;（3）、微控制器：优良的性能和具有代码预取功能的低功耗8051微控制器内核，32，64或128KiB的可编程闪存，8KiBRAM具备在各种供电方式下的数据保持能力，支持硬件调试。（4）、外设：强大的5通道DMA，通用定时器（一个16位定时器，一个8位定时器），具有捕获功能的32kHz睡眠定时器，电池监视器和温度传感器，具有8路输入和课配置分辨率的12位ADC，2个支持多种串行通信协议的强大USART，21个通用I/O引脚。

信号采集终端节点硬件主要包含无线射频芯片CC2530、温湿度传感器SHT21（盛世瑞恩公司的温湿度传感器系列）、光照传感器和人体红外传感器XSC-ME003。硬件电路图如图4所示。

SHT21是Sensirion公司新一代的温湿度传感器，完全校准的数字输出，数字信号输出，I2C接口，低功耗，它具有极高的可靠性、抗干扰性和稳定性。SHT21配有一个全新设计的CMOSens芯片、一个经过改进的电容式湿度传感元件和一个标准的能隙温度传感元件，其性能已经大大提升甚至超出了前一代传感器（SHT1x和SHT7x）的可靠性水平。SHT21的分辨率可以通过输入命令进行改变（8/12bit乃至12/14bit的RH/T），传感器可以检测到电池低电量状态，并且输出校验和，有助于提

高通信的可靠性。由于以上特性，SHT21温湿度传感器被广泛应用于数据记录、家电产品、自动控制、测试及检测设备等多种领域。光照传感器（Photo-sensor）是一种光电导器件，具有光电导效应，受到光辐射以后，电导率会发生变化，引起其电阻值发生相应的变化，入射光变强，则电阻变小。电路采用分压方式进行，采集传感器的电阻在亮暗之间的变化的电阻分压值。

它通过CC2530自带的ADC转换通道进行AD转换，得出光照强度。人体感应模块采用XSC-ME003，其工作电压为DC4.5-20V，该传感器模块可全自动感应，即当人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。其输出管脚与CC2530的P0.0管脚相接，配置CC2530的P0.0口的I/O外部中断功能，有上升沿脉冲来临的时候，外部中断唤醒，进行相应的数据处理，并将数据发给路由器节点。

（二）、路由节点硬件设计

路由器节点主控制芯片采用德州仪器的低功耗单片机MSP430F435，它的主要参数如下：（1）低电压供电：1.8V-3.6V;（2）超低功耗：活动模式：在1MHz2.2V情况下工作电流为280μA，待机模式1.1μA，掉电模式（RAM数据保持）0.1μA;（3）5种省电模式;（4）从待机到唤醒模式响应时间不超过6μs;（5）16位精简指令系统，指令周期为125ns;（6）12位A/D转换，具有内部参考电压，采样和保持以及自动搜索功能;（7）带有3个捕获/比较寄存器的16位定时器;（8）片内比较器;（9）串行通信接口（USART），选择异步UART或同步SPI软件通信;（10）掉电检查;（11）集成LCD驱动器，最多160段。

路由节点硬件电路图主要包含单片机MSP430F435最小系统、CC2530无线收发模块、液晶显示模块、AT24C04存储器和RTL8019AS以太网模块。硬件电路图如图5所示。在图5中，AT24C04是EEPROM存储器，RTL8019AS是以太网芯片。

2、软件设计

建立ZigBee星状网络拓扑结构的软件开发是在TI公司Z-Stack的基础上进行的。程序的主流程图见图6

建立星型网络拓扑要进行信道配置和网络的PANID配置。信道配置：每一个设备都必须有一个DEFAULT_CHANLIS来控制信道集合。

对于一个ZigBee协调器来说，这个表格用来扫描噪音最小的信道。对于终端节点和路由器节点来说，这个列表用来扫描并加入一个存在的网络。例如，需要将当前的信道修改为信道14，修改方法如下所示：

//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00008000

//15-0x0F

-DDEFAULT_CHANLIST=0x00004000

//14-0x0E

网络的PANID配置：这个可选配置项用来控制ZigBee路由器和终端节点要加入哪个网络，即给节点分配网络ID号。Z-Stack工具中的ZDO_CONFIG_PAN_ID参数可以设置为一个0～0x3FFF之间的一个值。协调器使用这个值，作为它要启动的网络的PANID。而对于路由器节点和终端节点来说只能加入一个已经用这个参数配置PANID的网络。如果要关闭这个功能，只要将这个参数设置为0xFFFF。

例如，需要修改PANID为0x0001，修改方法如下所示：

-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0x0001

如果-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0xFFFF表明系统启动后会自己选择一个PANID。由于每个信号采集终端都是采用电池供电，为了使系统节点的寿命得以延长，本系统采用阈值触发机制和睡眠唤醒机制，采用睡眠机制的目的是降低系统节点功耗，可以设置节点的大部分时间都处于睡眠状态，而节点处于睡眠状态的功耗不超过1μA;通过外部异常中断唤醒或定时唤醒，采集传感器数据并发送至路由节点，数据发送完毕之后该节点又重新进入睡眠模式。

四、结束语

智能楼宇的特点有系统高度集成、节能、节省运行维护的人工费用、安全舒适和便捷。建立ZigBee无线传感网，对楼宇各个位置的环境进行实时监控，包括温度、湿度、光照强度和人体红外信息，达到减少楼宇的能耗，并且能让办公环境更舒适。

参考文献

[1]宫周鼎.智能建筑设计与建设[M].北京：知识产权出版社，2010