智能建筑的技术基础

第1章概述●学习目标●主要内容●本章小结●知识结构图普通高等教育“十一五”国家级规划教材学习目标①通过本章的学习，了解智能建筑的产生、现状和发展趋势②熟悉智能建筑的主要特点、分类方法及技术基础.③掌握智能建筑的基本概念与主要功能。主要内容1.1:智能建筑的概念与功能1.2:智能建筑的产生与发展1.3:智能建筑的分类与特点1.4:智能建筑的技术基础1.1:智能建筑的概念与功能1.1.1、智能建筑的概念1.1.2、智能建筑的基本构成1.1.3、智能建筑的基本功能1.1.1:智能建筑的概念无论是智能大厦还是智能小区，国外和国内的专家所阐述的概念虽然文字各异，但都从方法、功能、目的三个层面叙述了智能建筑的基本内涵，即：运用现代高科技与现代建筑艺术相结合的方法，实现安全、便利、舒适、快捷的基本功能，达到服务于人的最终目的。1.1.2:智能建筑的基本构成基本构成：建筑物本体、各类管道、各类设备、各子系统、中央控制室及系统集成、综合布线、各类传感器、控制器和执行器。如果把智能建筑比作一个具有思维能力的“人”，则建筑物本体是这个人的“身躯”；各智能化系统是这个人的“四肢”；种类繁多的设备是这个人的“手足”；林林种种的管道是这个人的“血管”；综合布线是这个人的“神经系统”；各类传感器、执行器是这个人的“感官”；而中央控制室和系统集成就是这个人的“大脑”。1.1.3:智能建筑的基本功能1.安全功能:周界防卫系统、电视监控系统、巡更系统、门禁对讲系统、室内安全防范系统。2.通信功能:除了传统的电视网络和电话网络外，Internet通信接入网是智能建筑和智能小区必不可少的设施。3.管理功能:可以分为:楼宇设备自控系统车库出入口管理系统广播音响系统灯光控制系统远程抄表系统家电远程控制系统第2节:智能建筑的产生与发展1.2.1、智能建筑的产生1.2.2、智能建筑的发展1.2.1:智能建筑的产生世界公认的第一幢智能建筑诞生于1984年。当时，美国的经济不景气，普通写字楼过剩，出租率很低，康涅狄格州（ConnecticutState）的哈德福特市（HartfordCity）将一幢38层的旧楼进行改建，称为都市大厦（Cityplace）。智能建筑的产生背景1.社会背景：建筑智能化是社会进入信息时代，产业结构变化的需要。2.技术背景：建筑智能化是电子信息技术发展的结果。3.经济背景：建筑智能化是世界经济一体化的必然需求1.2.2智能建筑的发展经历1.国外智能建筑的发展经历（1）智能化综合楼第一阶段（1960－1970年）：对各类设备只能一对一单线连接进行分别监控；第二阶段（1980年前后）：一对信号线可以传送多种信号，同时监控多种设备，但各系统基本独立，仅仅是“孤岛式”控制；第三阶段（1990年以后）：通过一体化系统集成实施所有设备、系统的统一管理，智能建筑成为信息高速公路中的一个“智能岛”（2）智能化住宅小区第一阶段（1970－1980初）：住宅电气化阶段第二阶段（1980－1990初）：住宅自动化阶段第三阶段（1990中后期）：家居智能化阶段2.我国智能建筑的发展历程:上世纪90年代，智能建筑在我国开始起步并在沿海等经济发达地区、城市得到了迅速的发展，目前的发展速度居世界前列。据不完全统计，目前国内已建成与在建的楼宇中，带有“智能建筑”色彩的约有数千幢。这些工程投资在智能化系统的费用一般占总投资的3%-8%。国内已建成的100m以上的建筑，都具有比较完善的智能化功能。全国用于建筑智能化系统的投资高达800亿元左右。由此可见，我国智能建筑的建设规模是相当惊人的。1.2.3智能建筑的发展趋势智能建筑的外延发展趋势1).多元化2).综合化3).网络化4).大型化智能建筑的内涵发展趋势1).标准化2).集成化3).人性化4).生态化1.3智能建筑的分类与特点1.3.1、智能建筑的分类1.3.2、智能建筑的特点1.3.1:智能建筑的分类智能建筑按性质可分成两大类：一类以居住为主要目的智能化住宅小区（含智能家居），另一类以商务活动为主要目的智能化综合楼（含办公楼、商务楼、公共建筑等）。图1－1智能化住宅小区系统简图图1－2智能化综合楼系统简图中央控制室小区安全防范系统小区综合管理系统小区信息通信系统系统集成IBMS综合布线PDS通信自动化系统CAS楼宇自动化系统BMS办公自动化系统OAS消防自动化系统FAS安保自动化系统SAS设备自动化系统BAS1.3.2:智能建筑的特点1.高效:在信息时代，时间就是金钱。智能系统可以大大提高工作效率。2.节能:在满足使用者对环境要求的前提下，智能大厦可以最大限度地减少能源消耗。3.灵活:智能建筑的建筑结构设计具有智能功能，是开放式框架剪力墙结构，允许用户迅速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。室内办公所必需的通信与电力供应也具有极大的灵活性。4.舒适:智能建筑有全套安保、消防、各类设备的自动控制系统。这些为人们带来了更加安全、健康、舒适的生活和工作环境。5.经济:依靠智能系统的智能化管理功能，可降低机电设备的维护成本，同时由于系统的高度集成，系统的操作和管理也高度集中，人员安排更合理，使得人工成本大大降低。第4节:智能建筑的技术基础1.4.1、现代计算机技术1.4.2、现代通信技术1.4.3、现代控制技术1.4.1:现代计算机技术计算机技术的发展主要体现在以下几个方面:1.微处理器技术2.软件技术3.多媒体技术4.信息安全技术1.4.2:现代通信技术现代通信技术的一个重要特点，是通信技术与计算机技术的紧密结合。通信系统所传输的信息是多种多样的，但是，就其特性来说，可以把他们分为两类：连续信息和离散信息。连续信息是指其状态为连续变化型的信息，如强弱连续变化的语音、亮度连续变化的图像等。离散信息是指其状态为可数型或离散型的信息，如符号、文字和数据等。现在人们又常把连续信息称为模拟信息，把离散信息称为数字信息。根据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，通信分为模拟通信和数字通信两大类。1.模拟通信利用模拟信号来传递信息，如普通的电话、广播、电视都属于模拟通信。按传送模拟信号而设计的通信系统统称为模拟通信系统。信源调制器信道解调器信宿噪声图1－3模拟通信系统模型简图2若信息源发出的是模拟信号，经过取样、量化和编码数字化处理后，以数字信号形式传送，这种通信方式叫数字通信。信源信源编码信道编码调制器解调器信道译码信源译码信宿发端定时同步信道噪声收端定时同步图1－4数字通信系统模型简图3.数字通信系统与模拟通信系统相比的优点抗干扰能力强容易实现高质量的远距离通信。便于实现综合数字用户网络（XDSL）。便于加密适于集成化、智能化。1.4.3:现代控制技术计算机控制技术主要有操作指导控制技术、直接数字控制技术、监督计算机技术、集散型控制技术和现场总线控制技术。在智能建筑内最常用的是集散型控制技术和现场总线控制技术。1.集散型控制技术集散型控制系统基本思路是分散控制、集中操作、分级管理、分而自治、配置灵活、组态方便，自下而上分为若干层，分别完成控制、监督和管理的功能。管理计算机中央站现场控制器现场控制器现场控制器现场设备监控级现场控制级管理级10Mb/s以太网TCP/IP9.6~76.8kb/sRS-485图1－5集散型控制系统结构构2.现场总线控制技术现场总线是应用在生产现场和微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。在家居智能化系统中，为了对家庭内各类防灾、防盗、家用电器、环境设备、通信设备进行统一监控和管理，多采用现场总线控制技术。本章小结智能建筑的基本概念：将高科技技术与建筑艺术有机结合，实现安全、舒适、高效、快捷并高度人性化的现代建筑。智能建筑的构成要素：建筑物＋楼宇设备＋智能化系统＋系统集成（中控室）＋综合布线＋各类管道＋各类传感器、执行器。智能建筑的基本功能：安全功能、通信功能、管理功能。智能建筑产生的背景：社会背景人类社会由工业社会进入了信息社会；技术背景电子信息技术的高速发展和应用；经济背景世界经济一体化进程的加速。智能建筑的分类（按功能）：1、智能化住宅小区（含公寓、别墅等）；2、智能化综合楼（含办公楼、商务楼、公共建筑等）。智能建筑的特点：高效、节能、灵活、舒适、经济。智能建筑的技术基础：“3C＋A”技术（即现代计算机技术、现代通信技术、现代控制技术和现代建筑技术）。智能建筑的起源：第一幢世界公认的智能大厦――都市大厦诞生于1984年美国的哈德福特市。智能建筑的发展趋势：外延发展：多元化、综合化、网络化、大型化；内涵发展：标准化、集成化、人性化、生态化。知识结构图智能建筑概述智能建筑的基本概念智能建筑的构成要素智能建筑的基本功能智能建筑的分类智能建筑的特点智能建筑的技术基础智能建筑的起源以及发展趋势