最全智能建筑设备管理系统知识点（一）

摘要：现代化园区办公大楼，智慧园区的发展应满足节能绿色的要求。选择智能化，集成化的智能建筑解决方案是满足上述要求的必然途径...

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本次智能建筑设备管理系统知识点将会分为：一、设计前言；二、对智能化控制系统的理解；三、智能建筑控制系统设计目标及要求；四、智能控制系统与多系统联动原理及联动方式；五、智能控制系统中的产品配置和实施特点  进行讲解。

一、 设计前言 

     现代化园区办公大楼，智慧园区的发展应满足节能绿色的要求。选择智能化，集成化的智能建筑解决方案是满足上述要求的必然途径，智能化控制系统可满足现代智能办公大楼的要求、面向未来、具有高度的集成性及灵活性。

在现代智能建筑中,传统的电气控制已经难以满足对楼宇各种电气的控制要求，尤其大楼中重要的使用频繁的灯光的控制要求越来越高，不但要求通过灯光的控制能营造不同的环保的办公环境氛围，而且更多的是将电动窗帘，温度等控制融合在一起，进行更加灵活的各种控制和变换。传统的通过BA方式简单地对灯光控制已经很难满足环保节能、灵活、易于管理维护、多种功能的控制要求，电气控制系统更趋向于专业的智能建筑控制产品和系统，同时该系统具有开放的接口协议，可与大楼的BA或BMS系统等进行对接通讯。

　　　智能化控制系统主要功能为灯光控制、空调、地暖、风机盘管温度控制、窗帘控制、排风控制、与消防联动、给排水、电梯设备监控、与安全联动、与BMS、BA系统联动等，可实现灯光的开关控制、调光控制、分散集中控制、远程控制、延时控制、定时控制、光线感测控制、红外线遥控、移动感测控制、与其他设备系统的联动控制等，通过多种控制方式及多系统联动达到节约能源的目的，使得控制方式方便、灵活、易于修改、易于操作、易于维护。

　　　针对办公大楼的功能特点及建筑特点，我们提出一套智能化控制系统，实现智慧园区及智慧工厂的解决方案。

二、 对智能化控制系统的理解

　　智能控制系统采用KNX智能控制系统完成方案设计,KNX标准起源于欧洲，是汇集了其技术前身欧洲安装总线（EIB）、欧洲住宅系统（EHS）及BatiBUS的知识经验所得的结果。KNX系统属于FCS的范畴，此系统从研发使用至今，已经成功使用近20年，现已被广泛应用于智能建筑、现代住宅中的灯光、窗帘、温度等设备的智能控制。

设计方案主要参照以下设计标准：

     EIBA标准

     GB50258-96 (电气装置安装工程施工及验收标准)

     JGJ/T16-92 （民用建筑电气设计规范）

     EN50090 （欧洲电工标准）

     ISO/IEC14543(开放式国际标准)

     GB/Z 20965-2007中国国标，住宅和楼宇控制系统

     智能控制系统中受控的负载直接与控制系统的驱动器相连，所有传感器（如：智能面板、移动感应器、光亮传感器）和驱动器（如：开关驱动器、窗帘驱动器）都是通过一种通信介质相互连接在一起。当一个智能面板的按钮被按下时，它通过通信介质向设定的驱动器以电信号的形式发出一个指令，驱动器收到电信号后经过内置CPU进行信息处理然后再驱动负载，实现相应功能。这意味着在系统部作任何改动的情况下通过编程现实功能的灵活多变。

     系统工作原理：该系统为总线式系统结构，通过一条总线把每个控制模块挂在总线上形成系统，每个总线元件有独立的CPU和存储器，可独立工作和与总线通信。通过总线命令实现任务功能的相互关联和沟通。

三、 智能建筑控制系统设计目标及要求

3.1、 智能建筑控制系统的目标

* 舒适：为现代建筑创造一个舒适、智能的环境。可以根据用户在舒适方面的新要求，随时可根据用户的需要改造，让人们有个轻松、愉快、满意的工作生活环境。

* 节能：现代化楼宇的能耗之大，让使用者不仅限于对环境舒适的要求，在节能方面也开始重视。智能控制系统可根据人员活动状况、工作规律、自然光状况来调节室内灯光的数量、亮度和空调的风速、温度，窗帘百叶角度等，以便最大限度的减少能量的浪费。

* 灵活：在不同的区域有着不同的办公环境，环境功能的要求也就不一样。智能控制系统是开放式、大跨度框架结构，能迅速而方便的改变建筑物的使用功能或重新规划使用区域，以满足使用着对不同办公区域的环境功能的要求。

* 经济：自动化的控制功能减少了管理与维护人员的工作量，降低了管理费用，同时也提高了工作效率及管理水平。系统的节能效果也降低了用户能耗费用。

* 安全：现代化建筑有着多种的报警措施，各个系统之间可以相互配合，并且通过计算机网络的形式实现综合管理，当各种紧急突发事件发生时，能作出迅速果断的处理，为建筑的安全提供的可靠的保障。

3.2、 智能控制系统的要求

* 系统结构是总线式分布结构，系统内的传感器和驱动器有独立的CPU，相互之间是对等关系。

* 系统中任何传感器和驱动器的损坏，不影响其他无程序关联的系统元件的运行。维修、更换或升级系统内的元件、软件时、系统的其余部分可照常运行，维护保养方便。系统具有强大的可扩展性，对于功能的增加或控制回路的增加，只需挂接相应的元件，而无需改动系统内的原有元件和接线，便能达到要求。

* 系统控制回路为总线制，结构简单，没有大量总线电缆的敷设和繁杂的控制设计。驱动器及系统元件安装在强电箱内。现场传感器（智能面板、移动感应器等）之间以及与强电箱内设备只需一条总线进行连接，总线采用SELV（24V安全低电压）供电方式，安全可靠，操作方便。

* 控制功能的修改灵活方便，只需少量的程序调整，不需要现场重新布线就可以实现。此外，通过有效的控制方式可节约能源，提高效率。例:通过时钟和光线控制设定，使系统自动运行到最佳状态，合理节约能源，方便管理和维护。

* 所有驱动器及系统元件均为模数化产品，采用标准35mm导轨安装方式，安装尺寸符合普通标准照明配电箱的规格。现场智能面板及移动感应器采用国标86盒或VDE德标80底盒墙装方式，施工简单，控制功能变化更方便。

* 系统采用分层结构，分成支线和区域，一般情况下，可又15条支线经过线路耦合器与干线相连，组成区域。支线中的信号，经过线路耦合器过滤掉不必要的信号，才能被允许进入干线中，以提高干线通讯的效率。

* 系统总线本身带有屏蔽能力，总线电缆不能接地。

* 带有电流检测功能的开关驱动器，可以监视回路电气设备是否损坏并报警

* 系统元件巡检功能，可以监视系统内元件是否在线，若有故障或元件故障、断线可及时上报。

* 系统使用开放协议，可通过网关及通用接口以及OPC等软硬件形式与多种系统联动对接，如空调新风系统、供配电系统冷热源系统、给排水系统、安防系统、一卡通系统、消防系统等。

3.3、 智能控制系统拓扑结构

　　智能控制控制系统采用目前最先进的总线制结构，分散控制的方式完成各种控制。系统的基本构成是线，线与线之间通过线路耦合器进行连接，构成一个区域，区域之间再通过区域耦合器进行连接，从而构成一个完整系统。

　　通过线路耦合器，最多15条支线连成一个区域，因此一个区域最多可容纳15*64=960个元件。　

　　通过区域耦合器，最多15个区域可连接起来，组成一个完整的KNX系统，因此，最多可达到14400个左右总线元件可连接在一个KNX总系统中。一些总线元件还可以控制多达8个独立电路。这种拓扑结构使系统排列紧密、层次分明，且有利于将来对系统的进一步扩充，真正体现KNX系统的灵活性，这是传统的布线方式所无法比拟的。

3.4、 智能控制系统的控制对象及功能

　　办公大楼不但要在业务功能上体现其先进性，同时还要适应现代智能楼宇科技发展的潮流，在照明控制方面也要实现智能化，以便于管理及营造不同的工作氛围，同时达到节能的目的，这就关乎到智慧楼宇综合设备管理。

3.4.1. 控制功能

　　1．灯光控制

　　2．温度控制（例：风机盘管/地加热/暖气片）

　　3．通风幕墙及遮阳系统控制

　　4．系统信号监视

　　5．中央控制

　　6．排风设备控制

　　7．与消防联动

　　8．排水、电梯设备监视

　　9．多系统联动通讯集成控制监视（如BMS、BA等）

3.4.2. 设备控制思路

按照对各功能区域的不同要求，在控制上采用不同的控制方式：

　　第一、通过合理管理如计算机集中控制、定时控制或光感控制，在需要的时候将需要的区域如大厅、地下车库等，通过调光的方式或智能开关的方式将灯光控制到合适的照度，以节约能源和降低运行费用。

　　第二、为工作人员提供一个舒适方便的工作环境，在某些重要区域（如小会议室、大会议室、领导办公室等场所）通过调光方式和场景预设置功能产生各种灯光效果，营造不同的灯光环境，给人以舒适完美的视觉享受。

　　第三、通过定时控制及移动感应控制的结合，保证公共通道如走廊、电梯厅的灯光在上班期间定时开启，下班定时关闭70%的灯光，同时自动启动移动感应器，有人走动时开启灯光，人走开后自动关闭，达到节能、便于管理的目的。

　　第四、通过在适当的位置如公共区域设置现场控制面板，方便现场操作控制。

　　第五、灵活分区域进行照明控制和用电量控制。

通过以上多种控制方式可满足办公大楼所需的各种功能要求：

* 在灯光照明与室外自然光结合的区域，如大厅、大会议室，具有日照补偿功能，当自然光线超过一定照度时，光线感应器可自动将部分或全部灯光关闭，即当光线充足时自动沿窗地带灯光。减少照明能耗。另外，在大会议室中，当自然光线超过一定照度时，可自动将电动窗帘放下，反之，则将窗帘开启。冬日自动开窗取暖，夏日关窗遮阳。

* 在出现消防报警时，可与消防系统联动，自动切断照明及电热水器的电源，插座电源，打开紧急照明回路，显示逃生路线。

* 在某些区域如会议室等，可与门禁系统联动或采用移动感应的方式，当有开门动作时，可自动打开相关区域的照明灯。

* 通过光亮传感器及定时控制器可控制大厦外立面的泛光照明。如自然光变暗时自动打开大部分泛光照明和园林照明。到午夜时自动关闭大部分泛光照明，只保留基础照明。天亮时自动关闭所有灯光。还可定时控制喷泉和灌溉设备的开启与关闭，并能根据气象条件和土壤条件做出相应控制。

* 通过定时控制、中央控制及移动感应控制的方式实现大厦内无人管理区域的照明自动控制。

* 在某些区域，如地下车库内可定时在繁忙区域开启排风扇，非繁忙时期间歇性开启排风扇，以达到节能的效果。

* 可监视潜水泵、排污泵等设备。实时反映设备的手动 /自动，高低水位，故障 /备用等状况。

* 系统监控重要的照明回路（如航空障碍灯、泛光照明、紧急照明、招牌广告等）任何回路发生故障或者线路跳闸时，立即反馈报警到中控电脑系统上，通知工作人员马上抢修。

* 中央控制系统通过触摸屏和图形化的界面可对办公楼内的各个区域的灯光、电动窗、电动窗帘、空调暖通、排风排水及影音等设备进行集中监视和控制。中央控制系统可进行事件记录，以便管理。独立原件实现数据记录、诊断及保护、报文信号监视、故障监视、电流监视等功能。并在中控系统上显示并报警。

* 通过智能电表对大楼各区域的用电情况进行监视，方便实现能量优化管理。还可对泛光、园林、公共通道、电梯厅、大堂等处的灯光开关的时间和次数进行累计，统计各处照明电能消耗，并监视回路设备情况。

* 中控系统还可显示各个区域的温度，同时可限制各个区域温度的上下限，避免空调浪费。

3.4.3. 控制对象

　　各种末端电气设备能被该系统所监控，包括：灯光、电动窗帘、通风百叶、天窗、电动窗帘及遮阳设备、空调、暖气、风机、排风扇、喷泉、灌溉设备、影音设备、电源插座、水泵、排污设备。

　　该系统通过丰富多样、灵活多变的控制方式实现对上述设备的智能化管理，包括：手动控制、人体感应控制、定时控制、场景控制、照度控制、气象控制、红外遥控、电流检测、能源管理、易维护、自诊断、防误操作、中央集控、联动控制（与BA、BMS及其他系统联动）。

3.4.4. 控制方式

3.4.4.1. 照明控制

* 通过现场设置的智能面板、手持式红外遥控器、彩色触摸屏等控制灯光、空调、电动窗帘及投影幕布等设备，实现会议场景、演讲场景、休息场景、放映场景等各种场景一键式切换控制。使用者点击“放映场景”按键，系统会自动把室温调到舒适状态、灯光调暗，投影幕布放下，窗帘放下，投影仪开启，功放/DVD开启，一切均在瞬间有序地自动完成。调光连续、柔和、不刺激人眼。

* 为满足如年会、酒会、演出、婚礼、庆典、商务会议、产品发布会、记着招待会等各一需求，系统具有区别划分功能。使用者可手动调节局部亮度，灵活控制每个区域用光细节。

* 具有房间分割及面板自动切换功能，当会议间被分割成各个小间时，安装在各个小间的智能面板能独立对该区域的灯光、窗帘、温度进行控制、互相之间不会干扰。当撤掉挡板组合为大间时，使用者可以通过触摸屏或面板对其进行统一控制，十分方便。

3.4.4.2. 会议室控制

* 在小型的会议室、接待室、会客室等区域通过顶部安装的人体感应器控制灯光和空调，有人时自动开启灯光、空调。无人时自动关闭灯光、空调。

* 控制面板具有防乱按功能，可通过按键或操作密码实现。该功能在会议室的具体使用上尤为重要。如召开记者招待会时肩扛式摄像机的误碰，以及与会人员出于好奇触碰相应的按键等都会使场景发生改变，这都会给会议带来相当大的影响。通过使用闭锁按键或操作密码的方式对使用权限加以限制，安全可靠、使用简单。

* 采用带温感面板，可预设多种灯光效果，组合成不同的灯光场景。当需要改变灯光场景时，只需按一下按键，就可以实现灯光场景的改变，并可以通过智能面板就地进行场景修改，方便工作人员操作。

3.4.4.3. 电气及照明控制系统

* 实现对整栋办公楼各楼层、各区域、各部分等末端电气回路的电量参数进行实时采集，为管理者提供全新的管理模式，实时监视各个区域的用电情况，为管理者制定节能方案提供真实数据依据，为部分之间开展节能竞赛提供真实的节能数据，从而发现并纠正不良用电习惯以达到最佳节能效果。

* 系统通过遍布天花板上的人体感应器把整个办公区域划分为许多细小的分区，无需通过墙上的面板人手控制，现实全自动化的控制办公室的空调和照明，把人为的浪费减少到最低。

* 人体感应器可在布防状态时充当安防探头的作用，办公室控制时一旦系统探测到可疑移动物体时即可发出报警。

* 通过照度感应器和调光设备的配合，系统可实现办公区域的恒照度功能，保证室内舒适的照度。系统通过照度感应器，可再光线充足时关闭靠窗位置的一组或多组照明回路。

* 实现对整栋办公楼各楼层、各区域、各部分等末端电气回路的电量参数进行实时采集，为管理者提供全新的管理模式，实时监视各个区域的用电情况，为管理者制定节能方案提供真实数据依据，为部分之间开展节能竞赛提供真实的节能数据，从而发现并纠正不良用电习惯以达到最佳节能效果。

* 夜幕降临时，建筑物（楼宇、场馆、桥梁等）地泛光、园林景观照明定时打开，彰显独特的建筑风格，为城市的夜景增添光彩。深夜定时关闭大部分照明，留下少量的基础照明、路径照明灯，拂晓时分系统自动关闭剩余的灯光。控制时间可以由使用者自由修改。

3.4.4.4. 停车场管理

* 根据停车场形状及使用习惯，按区域将车道、车位照明划分为1/2、1/3等回路组合，按实际需求通过现场面板控制、定时控制、中央控制的方式开启不同照明模式：全开、1/2、1/3、应急照明等。

* 在节假日等非繁忙时间段，凡有车进入车库，系统开启某一片区为专用停车区。系统自动关闭其他区域的正常照明，保留应急照明。

* 地上停车场照明根据照度感应器设定自动开/关。全天候的环境照度监控，可避免因阴雨天气等自然现象导致日照间照度过低现象出现。

* 地下车库内的风机及排风扇设备自动控制。但忙使用期间，开启排风扇。非繁忙时，系统间歇的自动开启排风扇，以达到节能效果。也可通过CO2探测器探测CO2浓度，在废气浓度超标时自动开启相应的风机及排风扇设备。

* 应急照明灯具平时作为正常照明使用，纳入照明场景管理。应急状态下与消防系统联动强制打开应急照明，关闭正常照明回路。

* 通过与停车场管理系统的联动控制可实现车位引导功能。系统自动打开从入口到指定车位的车道的引导灯及车位灯带照明，引导机动车驶入停车场管理系统分配的VIP车位。

　　地下车库采用移动感应及智能面板配合的方式进行控制，也可与车库门闸等进行联动，平时车库内可保持基础照明和通风，当有人或有车进入车库时，车库内的灯和排风扇自动全部打开，当人离开后，自动恢复到原状。也可以同车库管理系统联动，当刷卡进入时，自动开启相应区域照明和排风扇。

3.4.4.5. 楼宇外立面通风、遮阳

主要监控设备

通风·遮阳·幕布

主要控制方式

手动控制

场景控制

定时控制

照度控制

气象控制

防误操作

* 通过安装在床侧的智能面板，使用人员可实现对电动遮阳设备的独立开启、开闭、升、降、调角控制。还可以根据区域的特点进行特定灯光、遮阳场景的组合控制。当大楼外立面进行维修及清洁时，系统锁死外遮阳设备并锁定顶楼内面板控制功能，防止人为疏忽造成意外。

* 根据需求对通风、遮阳设备进行定时控制。系统提供时间点、时间段以及周、月、年度定时功能。通过定时功能确保在非正常工作时间内的最小能源消耗。　

* 根据楼宇所处的经纬度、高度位置，系统全天候地依据太阳移动位置、建筑物的遮挡形成的阴影等来计算控制所有遮阳设备的升级、角色调整，实现“向日葵”功能。当光线充足时关闭灯光。在夏日系统控制电动遮阳把强烈照日照遮挡在外，保持室内低温，防止光污染，少开空调；在冬季，借助日常暖光，有助提高温室，少开空调，节省大量能源。　　

* 安装在楼顶的气象站根据外部的气象条件自动控制和保护大楼幕墙设备。例如：在春秋两季检测风速、风向、室内外温差等环境因素，开启电动平推窗、天窗、通风百叶等，让新鲜冷风自然流通大楼，自动关闭空调系统，自动关闭空调系统。当检测到狂风暴雨等恶劣天气时，系统自动关闭电动窗等所有通风设备，收起遮阳设备并锁死现场面板控制实现保护功能。　

3.5、中央集中监视控制

* 系统通过图形化得界面将建筑物各个功能区的灯光、电动窗、电动通风遮阳设备、空调暖通、排水排风及影音等设备进行集中监视和控制。图形化界面可直观的控制区域实际应用效果，手/自动控制模块切换等。为科学管理、优化控制方案提供真实书记，为实际系统节能，延长灯具使用寿命提供有力的保证。

* 监视及控制末端电气回路，实时监测重要回路电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、电度、波峰因数、频率等电量参数。检测设备故障、识别老化的组件。对负载回路过压及欠压状态进行保护，避免贵重的电器设备因电压原因损坏。可对断电次数进行计量，及早发现隐藏的故障。在用电高峰时段自动关闭非重要回路。

* 系统自动检测重要的照明回路的灯具是否损坏，回路是否跳闸，并在发生故障是发出声光报警，提示工作人员及时到现场抢修。此功能对维保人员难以视及的洗墙灯、顶棚照明、信息指示灯、楼顶航空障碍照明，外墙招牌广告灯等尤为有效。

* 实时监视各个区域的用电情况，为管理者提供全新的管理模式，为制定节能方案提供真实数据依据，为各部分之间开展技能竞赛提供基础数据，以便发现并纠正不良的用电习惯以达到最佳的节能效果。

* 系统实行自我检测，智能系统内的任何元件发生故障都能自动汇报到中控室。

* 系统对重要回路惊醒开闭、运行时间累计统计，在光源使用周期终结前系统自动预先提醒管理人员备货，以便更有效、更节约地更换灯具光源。

* 系统定期检测应急照明回路，便于及早发现事故隐患，确保系统安全运行。

* 监测积水坑内水泵设备正常、故障、手/自动及水位状态，检测电梯故障信号以及停泊楼层等。

最全智能建筑设备管理系统知识点之——智能控制系统与多系统联动原理及联动方式、智能控制系统中的产品配置和实施特点将于下期进行分享，敬请期待。