电气信息导论智能建筑课件

第四讲：智能建筑专题智能建筑专题1智能建筑培养方向的主要工作领域与楼宇自与楼宇自动化方向的工作化方向的工作领域基本相同域基本相同如：北京万群自如：北京万群自动化控制化控制设备有限公司；有限公司；北京呈北京呈创科科术有限公司；有限公司；金金鹏电子信息机器有限公司；子信息机器有限公司；北京北航天北京北航天华时代科技有限公司；代科技有限公司；西安西安润基投基投资控股有限公司控股有限公司。2智能建筑的产生智能建筑的产生智能建筑的基本概念智能建筑的基本概念智能建筑的特征智能建筑的特征智能建筑智能建筑的的构成构成智能建筑的分类智能建筑的分类智能建筑的技术基础智能建筑的技术基础智能建筑专题主要内容：3一、智能建筑的产生一、智能建筑的产生智能建筑智能建筑(Intelligent Building)(Intelligent Building)，首次出现于，首次出现于19841984年的美国康涅狄格州的哈特福德市改建的年的美国康涅狄格州的哈特福德市改建的3838层高的旧金融大厦（取名为层高的旧金融大厦（取名为City PlaceCity Place）特点：特点：n通信系统；通信系统；n办公自动化系统；办公自动化系统；n自动监控和建筑设备管理系统。自动监控和建筑设备管理系统。4功能：功能：n用户可享受到通讯自动化及办公自动化的服务；用户可享受到通讯自动化及办公自动化的服务；n空调、供水、防火防盗、供配电系统均为电脑控制；空调、供水、防火防盗、供配电系统均为电脑控制；n实现了自动化综合管理。实现了自动化综合管理。CityPlace以其全新的设计与服务成为智能建筑跨时以其全新的设计与服务成为智能建筑跨时代的里程碑代的里程碑智能建筑的产生智能建筑的产生5维也纳千禧（Millennium）大厦（1999年建成，奥地利最高建筑）背景资料背景资料n大厦:高202米,51层n全部楼层面积:100 000 平方米n办公室,公寓,购物和休闲设施n灵活的布线设备配置设备配置nINSIGHT工作站n11 000 物理数据点nLONMARKS控制器 nAlgoRex 防火系统优点优点:n灵活的布线部分国家的智能建筑实例部分国家的智能建筑实例智能建筑的产生智能建筑的产生6迪拜海滩度假胜地背景资料背景资料n世界首家7星级酒店n会议中心,运动中心,餐厅,公园娱乐场所设备配置设备配置:n可通过光纤光缆传输26000数据点的楼宇管理系统n可个别控制的房间n由直接数字控制器控制的瀑布优点优点:n为每位客人提供最大限度的舒适服务n最大的可靠性Burj al Arab Tower Hotel智能建筑的产生智能建筑的产生7n1990年建成的北京发展大厦(18层)可认为是我国智能建筑的雏形 n1995年3月14日，我国工程建设标准化协会正式颁布“建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范”n1995年7月，上海华东建筑设计研究院制订出“智能建筑设计标准”，1996年3月被上海市建委批准为上海市地方标准 n1997年，建设部发布了建筑智能化系统工程设计管理暂行规定。n1998年，建设部发布了智能建筑设计及系统集成资质管理规定。我国智能建筑的发展我国智能建筑的发展智能建筑的产生智能建筑的产生8n1999年，我国开始建设智能住宅小区。建设部于1999年12月，发布了全国住宅小区智能化系统示范工程建筑要点与技术导则。n2000年，信息产业部先后主编了推荐性国家标准建筑与建筑群布线系统工程设计规范(GBT50311-2000)和建筑与建筑群布线系统工程验收规范(GBT50312-2000)。n2000年10月，国家建设部和国家质量监督局共同制定、颁布了我国第一个智能建筑设计国家标准智能建筑设计标准(GBT50314-2000)。n2001年，“城市规划、建设与管理数字化工程”列入国家“十五”科技攻关重点项目计划。n2002年，我国颁布了智能建筑工程质量验收规范(GB50307-2002)。9经济背景经济背景n第三产业的崛起第三产业的崛起n世界经济全球化世界经济全球化n世界经济由总量增长型向质量效益型转变世界经济由总量增长型向质量效益型转变智能建筑的产生智能建筑的产生经济同样起到决定性的作用经济同样起到决定性的作用智能建筑产生的背景智能建筑产生的背景10社会背景社会背景社会变革社会变革国家垄断经营的交通、邮电等行国家垄断经营的交通、邮电等行业转向自由竞争、国际贸易和市场开放，使得业转向自由竞争、国际贸易和市场开放，使得信息技术市场的竞争日趋激烈，为智能建筑的信息技术市场的竞争日趋激烈，为智能建筑的技术和设备选择提供了更多的机会。技术和设备选择提供了更多的机会。11技术背景技术背景计算机技术、微电子技术、信息网络技术促计算机技术、微电子技术、信息网络技术促使智能建筑的实现具备了技术基础。使智能建筑的实现具备了技术基础。12工作和生活的客观需求工作和生活的客观需求随着现代生活水平的提高，人们对工作和生活随着现代生活水平的提高，人们对工作和生活场所的环境条件也提出了更高的要求，而智能场所的环境条件也提出了更高的要求，而智能建筑的出现正迎合了这种需求，它能为使用者建筑的出现正迎合了这种需求，它能为使用者提供更加方便、舒适、高效和节能的生产与生提供更加方便、舒适、高效和节能的生产与生活条件。活条件。13美国的定义：美国的定义：智能建筑乃是通过优化其结构、系统、服务、智能建筑乃是通过优化其结构、系统、服务、管理四个基本要素及其相互关系来提供一个多管理四个基本要素及其相互关系来提供一个多产的和成本低廉的环境。产的和成本低廉的环境。没有固定的特征来定义智能建筑，事实上所没有固定的特征来定义智能建筑，事实上所有智能建筑所共有的唯一特性是其结构设计可有智能建筑所共有的唯一特性是其结构设计可以适于便利、降低成本的变化。以适于便利、降低成本的变化。二、智能建筑的概念二、智能建筑的概念14欧洲的定义：欧洲的定义：创造一种可以使住户有最大效率环境的建筑，创造一种可以使住户有最大效率环境的建筑，同时该建筑可以使之有效地管理资源，而在硬同时该建筑可以使之有效地管理资源，而在硬件设备方面的寿命成本最小。件设备方面的寿命成本最小。智能建筑的概念智能建筑的概念15日本给出的智能建筑定义有四个方面：日本给出的智能建筑定义有四个方面：1）作为收发信息和辅助管理效率的轨迹；）作为收发信息和辅助管理效率的轨迹；2）确保在建筑里工作的人们满意和便利；）确保在建筑里工作的人们满意和便利；3）建筑管理合理化，以便用低廉的成本，提供更周到的）建筑管理合理化，以便用低廉的成本，提供更周到的管理服务；管理服务；4）针对变化的社会环境、复杂多样化的办公，以及主动）针对变化的社会环境、复杂多样化的办公，以及主动地经营策略，做出快速灵活和经济的相应。地经营策略，做出快速灵活和经济的相应。智能建筑的概念智能建筑的概念16中国学术界对智能建筑的定义：中国学术界对智能建筑的定义：智能建筑系统是指利用系统集成方法，将计智能建筑系统是指利用系统集成方法，将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有算机技术、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及其与建筑的优的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理，适合信息社会需化组合，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、便利和灵活要，并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。特点的建筑物。智能建筑的概念智能建筑的概念17安全性功能安全性功能舒适性功能舒适性功能便利高效性功能便利高效性功能火灾自动报警空调监控综合布线自动喷淋灭火供热监控用户程控交换机防盗报警给排水监控卫星通信闭路电视监控供配电监控Internet保安巡更卫星电视宽带接入电梯运行监控背景音乐物业管理出入控制装饰照明一卡通应急照明视频点播办公自动化智能建筑智能建筑3大服务功能大服务功能 18复杂性特征：复杂性特征：从系统论的角度来看，可以把它看作是一个从系统论的角度来看，可以把它看作是一个“复杂系统（复杂系统（ComplexSystems）”，因为，因为它具备了复杂系统几乎所有的特征。它具备了复杂系统几乎所有的特征。三、智能建筑的特征三、智能建筑的特征19集成化特征：集成化特征：集成（集成（Integrated）是指把各个自成体系的）是指把各个自成体系的硬件和软件，加以集中，并重新组合到统一的硬件和软件，加以集中，并重新组合到统一的系统之中。系统之中。智能建筑的特征智能建筑的特征20n智能化特征：智能化特征：n对环境和使用功能的变化具有感知能力；对环境和使用功能的变化具有感知能力；n具有传递、处理感知信号或信息的能力；具有传递、处理感知信号或信息的能力；n具有综合分析、判断的能力；具有综合分析、判断的能力；n具具有有作作出出决决定定，并并且且发发出出指指令令信信息息提提供供相相应应动作的能力；动作的能力；智能建筑的特征智能建筑的特征21四、智能建筑的构成四、智能建筑的构成IBMSBASCASOASFASSAS电话电视电话电视LAN接入网接入网BAS建筑智能化系统结构图建筑智能化系统结构图22（1）智能大楼）智能大楼智智能能大大楼楼的的基基本本框框架架是是将将BAS、CAS、OAS三三个个子子系系统统组组成成，向向系系统统集集成成化化、管管理理综综合合化化和和多多元元化化以以及及智智能能城城市市化化的的方方向向发发展展，真真正正实实现现智智能能大楼作为现代化办公和生活的理想场所。大楼作为现代化办公和生活的理想场所。（2）智能广场）智能广场智智能能建建筑筑将将从从单单幢幢大大楼楼转转变变为为成成片片开开发发，形形成成一一个个位位置置相相对对集集中中的的建建筑筑群群体体，称称之之为为智智能能广广场场（plaza）。而而且且不不现现局局限限于于办办公公类类大大楼楼，会会向向公公寓、酒店、商场、医院、学校等建筑领域扩展。寓、酒店、商场、医院、学校等建筑领域扩展。智能建筑的构成智能建筑的构成23（3）智能化住宅智能化住宅智能化住宅的发展分为三个层次，首先是家庭智能化住宅的发展分为三个层次，首先是家庭电子化（电子化（HE,HomeElectronics），其次是住宅自），其次是住宅自动化动化(HA,HomeAutomation)，最后是住宅智能化，最后是住宅智能化，美国称其为智慧屋（美国称其为智慧屋（WH,WiseHouse)，欧洲则称，欧洲则称为时髦屋（为时髦屋（SH,smartHome）。）。智能建筑的构成智能建筑的构成24 （4）智能化小区智能化小区智智能能化化小小区区是是对对有有一一定定智智能能程程度度的的住住宅宅小小区区的的笼笼统统称称呼呼。智智能能化化小小区区的的基基本本智智能能被被定定义义为为“居居家家生生活活信信息息化化、小小区区物物业业管管理理智智能能化化、IC卡卡通通用用化化”。智智能能小小区区建建筑筑物物除除满满足足基基本本生生活活功功能能外外，还还要要考考虑虑安安全全、健健康康、节节能能、便便利利、舒舒适适五五大大要要素素，以以创创造造出出各各种种环环境境（绿绿色色环环境境、回回归归自自然然的的环环境境、多多媒媒体体信信息息共共享享环环境境、优优秀秀的的人人文文环环境等），从而使小区智能化有不同的等级。境等），从而使小区智能化有不同的等级。25（5）智能城市智能城市在实现智能化住宅和智能化小区后，城市的智在实现智能化住宅和智能化小区后，城市的智能化程度将被进一步强化，出现面貌一新以信息化能化程度将被进一步强化，出现面貌一新以信息化为特征的智能城市。为特征的智能城市。智能城市的主要标志首先是通讯的高度发达，智能城市的主要标志首先是通讯的高度发达，光纤到路边光纤到路边FTTC(FiberToTheCurb)、光纤到楼、光纤到楼宇宇FTTB、光纤到办公室、光纤到办公室FTTO、光纤到小区、光纤到小区FTTZ、光纤到家庭光纤到家庭FTTH；其次是计算机的普及和城际网；其次是计算机的普及和城际网络化，届时，在经历了络化，届时，在经历了“统一的连接统一的连接”、“实时业实时业务的集成务的集成”、“完全统一完全统一”(FullConvergence）三个发展阶段后，将出现在网络的诸多方面进行统三个发展阶段后，将出现在网络的诸多方面进行统一的一的“统一网络统一网络”。智能建筑的构成智能建筑的构成26（6）智能国家）智能国家智智能能国国家家是是在在智智能能城城市市的的基基础础上上将将各各城城际际网网络络互互联联成成广广域域网网，地地域域覆覆盖盖全全国国，从从而而可可方方便便地地在在全全国国范范围围内内实实现现远远程程作作业业、远远程程会会议议、远远程程办办公公。也也可可通通过过Internet或或其其他他通通过过手手段段与与全全世世界界相相沟沟通通，进进入入信信息息化社会，整个世界将因此而变成地球村一般。化社会，整个世界将因此而变成地球村一般。27发展趋势：发展趋势：智能建筑：智能大楼、智能小区智能建筑：智能大楼、智能小区智能社区智能社区（数字化社区）（数字化社区）智能城市（数字化城市）智能城市（数字化城市）智能国家（数字化国家）智能国家（数字化国家）智能地球智能地球（数字化地球）（数字化地球）智能建筑的构成智能建筑的构成28发展趋势关系图发展趋势关系图智能建筑的构成智能建筑的构成29 智能建筑的发展，是建筑技术与信息技术相结合的产智能建筑的发展，是建筑技术与信息技术相结合的产物，是随着科学技术的进步而逐步发展和充实的，物，是随着科学技术的进步而逐步发展和充实的，现代现代建筑技术建筑技术（Architecture）、）、现代计算机技术现代计算机技术(Computer)、现代控制技术现代控制技术(Control)、现代通信技术现代通信技术(Communication)、现代图形显示技术现代图形显示技术（CRT），即），即A4C技术是智能建筑发展的技术基础。技术是智能建筑发展的技术基础。六、智能建筑的技术基础六、智能建筑的技术基础30智能建筑化技术的演变过程 建筑智能化技术演变如图所示，智能大楼的各个部分由独立走向整合，以计算机网络而构成集成化和智能化的一体化系统，实现统一的资源调度与全局性管理，满足智能建筑运行的各种要求，突显出建筑的“智能”水平。建筑智能化技术演变过程 31 1.现代计算机技术现代计算机技术现代计算机技术是发展智能建筑的核心技术。现代计算机技术是发展智能建筑的核心技术。并行处理、分布式计算机系统是计算机网络发展的高并行处理、分布式计算机系统是计算机网络发展的高级阶段，是计算机技术发展的主导方向。它采用统一级阶段，是计算机技术发展的主导方向。它采用统一的分布式操作系统，把多个数据处理系统的通用部件的分布式操作系统，把多个数据处理系统的通用部件合并为一个合并为一个“整体整体”，各软、硬件资源管理没有明显，各软、硬件资源管理没有明显的主从管理关系，强调分布式计算和并行处理，整个的主从管理关系，强调分布式计算和并行处理，整个网络软硬件资源不仅共享，而且任务和负载也实现共网络软硬件资源不仅共享，而且任务和负载也实现共享。享。32(1)始于微型机时代的嵌入式应用始于微型机时代的嵌入式应用基于高速数值解算能力的微型计算机，表现出的智基于高速数值解算能力的微型计算机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。(2)现代计算机技术的两大分支现代计算机技术的两大分支通用计算机系统通用计算机系统通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。制能力与控制的可靠性。33(3)分布式计算机网络技术分布式计算机网络技术主要特点是采用统一的分布式操作系统，把主要特点是采用统一的分布式操作系统，把多个数据处理系统的通用部件有机地组成为多个数据处理系统的通用部件有机地组成为一个具有整体功能的系统，各软、硬件资源一个具有整体功能的系统，各软、硬件资源管理没有明显的主从管理关系。分布式计算管理没有明显的主从管理关系。分布式计算机系统强调的是分布式计算和并行处理，不机系统强调的是分布式计算和并行处理，不但要做到整个网络系统硬件和软件资源的共但要做到整个网络系统硬件和软件资源的共享，同时也要做到任务和负载的共享。享，同时也要做到任务和负载的共享。34 2.现代控制技术现代控制技术线性最优控制、自适应控制、变结构控制、微分几线性最优控制、自适应控制、变结构控制、微分几何控制、神经网络控制、专家系统控制、数控技术、何控制、神经网络控制、专家系统控制、数控技术、模糊控制技术、集散控制技术（模糊控制技术、集散控制技术（DCS）、现场总线控）、现场总线控制技术（制技术（FCS）等。）等。国际上最先进的控制系统应为集散型监控系统国际上最先进的控制系统应为集散型监控系统（DistibutedControlSystem，DCS）,又称分布式又称分布式控制系统。控制系统。353.现代通信技术现代通信技术现代通信技术能在一个通信网上同时实现语音、现代通信技术能在一个通信网上同时实现语音、数据及文本的通信。在一个建筑物内，通过综合布线数据及文本的通信。在一个建筑物内，通过综合布线系统来实现下述功能。系统来实现下述功能。（1）CA系统的支撑技术系统的支撑技术主要包括：有关建筑物内的电话、专用交换机技主要包括：有关建筑物内的电话、专用交换机技术；高速数字传输技术；电子信箱技术；会议电视技术；高速数字传输技术；电子信箱技术；会议电视技术；影像图像通信技术；卫星的通信技术；有关术；影像图像通信技术；卫星的通信技术；有关“全全球式高度信息通信网基地（球式高度信息通信网基地（C）”技术；向用户收技术；向用户收费的自动计算技术。费的自动计算技术。（2）办公自动化系统的支撑技术）办公自动化系统的支撑技术主要包括：主要包括：LAN组网技术；文件处理技术；决策组网技术；文件处理技术；决策支持技术；调度管理技术；信息管理技术；事务处理支持技术；调度管理技术；信息管理技术；事务处理技术；智慧卡运用技术；公共信息服务技术；技术；智慧卡运用技术；公共信息服务技术；CAD/CAM技术；软件开发服务技术；数据库技术。技术；软件开发服务技术；数据库技术。36（3）BA系统的支撑技术系统的支撑技术大楼管理系统大楼管理系统主要包括：热源、空调设备最佳控制技术；温主要包括：热源、空调设备最佳控制技术；温湿度自动调节控制技术；调度运转控制技术；外气湿度自动调节控制技术；调度运转控制技术；外气量控制技术；电梯组管理技术；电梯声音应答管理量控制技术；电梯组管理技术；电梯声音应答管理系统；大楼的环境、设备状态测定记录技术；能源系统；大楼的环境、设备状态测定记录技术；能源计测、计费技术；远程控制技术。计测、计费技术；远程控制技术。安保系统安保系统主要包括：远程监视技术；出入口控制技术；主要包括：远程监视技术；出入口控制技术；火灾探测、报警、灭火及火灾控制技术；排烟控制、火灾探测、报警、灭火及火灾控制技术；排烟控制、避难自动诱导技术；煤气漏泄探测、报警技术；漏避难自动诱导技术；煤气漏泄探测、报警技术；漏水探测技术；自动防火检查技术；停车场自动管理水探测技术；自动防火检查技术；停车场自动管理技术；地震监视技术；停电控制技术。技术；地震监视技术；停电控制技术。37 节省能源系统 主要包括：照明自动调光照明自动开关技术；窗帘集中控制自动控制技术；供电需求控制技术；节约用水卫生设备技术；太阳能利用技术；外气冷气方式空调技术；冷媒自然环境空调技术；热回收空调技术；按小区划分的空调自动控制技术；供电设备高效率控制技术。与建筑环境相关的应用技术 主要包括：有关LAN组网的建筑技术；地板配线技术；墙板配线技术；顶棚配线技术；空调方式可变技术；照明线路可变方式技术；文件搬运技术；抗震设备技术；防止电磁干扰技术38（4）现代图形显示技术（CRT）现代图形显示技术主要体现在计算机操作和信息显示的图形化，即窗口技术与多媒体技术的完善结合。通过窗口技术，可以实现简单方便的屏幕操作，完成对开关量或模拟量的控制。对于信息的状态和参数的变化，甚至信息所处的地理位置，也都可以通过动态图形和图形符号来加以显示，达到对信息的采集和监视的目的。系统应用程序的编制或工程参数的设定和修改，采用表格化的填充或选择方式。下一步的发展将是灵境技术的广泛开发与应用。“灵境”是钱学森教授对虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）高度概括。通过灵境技术，我们不但可以“进入”计算机所产生的虚拟世界，而且可以通过视觉、听觉、触觉获得空间感，与灵境世界沟通，甚至不必到现场办公而完成自己的一切工作。39思考题n1.智能建筑应具有哪几项基本功能？智能建筑应具有哪几项基本功能？n2.智能建筑分为哪几类智能建筑分为哪几类?n3.智智能能建建筑筑的的BAS系系统统、CAS系系统统、OAS系系统统分分别别是指什么？是指什么？40问题？41