楼宇自动化系统的设计方法及其应用研究
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摘要
随着电子信息技术的发展，声音、图像、数据通信得到迅速发展，建筑物中设备的自动化程度不断提高，正从分散的、个别的控制，发展为集中的综合自动控制。智能建筑技术正是在这样的背景下得到蓬勃发展的，它包含的学科领域相当广阔，它的崛起是多种学科、多种技术综合应用的结果，如建筑学、电气技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术、空调技术、管理技术等。
本文在全面讨论智能建筑的基础上，深入研究了其中的楼宇自动化系统构成，从系统设计的角度出发，提出了基于应用层的楼宇自动化系统方案，设计了系统监控总表，以用于指导系统控制分站的划分，讨论了楼宇自动化系统的软件和硬件及其组态，并对系统集成所选用的BACnet~(TM)通信协议进行了详细的研究。建立了各控制子系统的集成监控系统，在分析监控系统功能的基础上，确定了系统的软件结构；设计开发了基于Web的远程监控平台；提出了集Ethernet、TCP／IP和BACnet~(TM)于一体的监控系统的网络结构和通讯协议。
最后，对其多个子系统中的中央空调控制系统控制方案进行了深入而详细的讨论，提出了集散式控制和变风量控制的方法。尤其是利用Visual Basic6.0开发了上位机管理软件，下位机开发了一种基于ATMEL公司的AT89C2051单片机和89C51单片机作为微处理器的廉价实用的终端控制器。
With the development of electronic and informational techniques, sound and images techniques, communication techniques, etc., the automation level of buildings is also developed. Concentrated and integrated automation control systems are formed from distributed and separated one. Intelligent Building(IB) flourished on this background, the result of many fields and subjects, which deals with such techniques as architecture, electric, communication, computer, automation control, air-condition and management, etc.
On the base of full-scale discussion of Intelligent Buildings (IB), this paper introduces the structure of IB in detail and three main aspects such as the Buildings Automation System (BAS) which is one of the most important three parts of Intelligent Buildings. From the point of system design, a scheme of building automation system based on the application level is brought forward a set of monitoring tables for system is designed, which can help forming control substations. This paper also discusses the hardware and software of the whole system and their configurations, and BACnet?a standard communication protocol for Intelligent Buildings. The supervisory system of every subsystems is set up, and then on the base of function analysis of the supervisory system, the software structures of the system are established. A remote supervisory system is developed and a network structure and communication protocol including Ethernet, TCP/IP, and BACnet?is also proposed for this supervisory system.
Finally, in many subsystems comprising the Buildings Automation System, this paper focuses its emphasis on the design of the central air-conditioning control system and presents the control strategy of Distributed Control System and the method of vari-wind-volume control. The management software of the epigyny computer was developed by Visual Basic 6.0, and hyponygy computer is an end controller based on AT89C2051 and 89C51 single chip, which are very cheap and applied.
本文在全面讨论智能建筑的基础上，深入研究了其中的楼宇自动化系统构成，从系统设计的角度出发，提出了基于应用层的楼宇自动化系统方案，设计了系统监控总表，以用于指导系统控制分站的划分，讨论了楼宇自动化系统的软件和硬件及其组态，并对系统集成所选用的BACnet~(TM)通信协议进行了详细的研究。建立了各控制子系统的集成监控系统，在分析监控系统功能的基础上，确定了系统的软件结构；设计开发了基于Web的远程监控平台；提出了集Ethernet、TCP／IP和BACnet~(TM)于一体的监控系统的网络结构和通讯协议。
最后，对其多个子系统中的中央空调控制系统控制方案进行了深入而详细的讨论，提出了集散式控制和变风量控制的方法。尤其是利用Visual Basic6.0开发了上位机管理软件，下位机开发了一种基于ATMEL公司的AT89C2051单片机和89C51单片机作为微处理器的廉价实用的终端控制器。
With the development of electronic and informational techniques, sound and images techniques, communication techniques, etc., the automation level of buildings is also developed. Concentrated and integrated automation control systems are formed from distributed and separated one. Intelligent Building(IB) flourished on this background, the result of many fields and subjects, which deals with such techniques as architecture, electric, communication, computer, automation control, air-condition and management, etc.
On the base of full-scale discussion of Intelligent Buildings (IB), this paper introduces the structure of IB in detail and three main aspects such as the Buildings Automation System (BAS) which is one of the most important three parts of Intelligent Buildings. From the point of system design, a scheme of building automation system based on the application level is brought forward a set of monitoring tables for system is designed, which can help forming control substations. This paper also discusses the hardware and software of the whole system and their configurations, and BACnet?a standard communication protocol for Intelligent Buildings. The supervisory system of every subsystems is set up, and then on the base of function analysis of the supervisory system, the software structures of the system are established. A remote supervisory system is developed and a network structure and communication protocol including Ethernet, TCP/IP, and BACnet?is also proposed for this supervisory system.
Finally, in many subsystems comprising the Buildings Automation System, this paper focuses its emphasis on the design of the central air-conditioning control system and presents the control strategy of Distributed Control System and the method of vari-wind-volume control. The management software of the epigyny computer was developed by Visual Basic 6.0, and hyponygy computer is an end controller based on AT89C2051 and 89C51 single chip, which are very cheap and applied.
引文
[1] 杨绍胤．智能建筑实用技术．第—版．北京：机械工业出版社，2002
[2] 刘国林．建筑自动化系统．第一版．北京：机械工业出版社，2002
[3] 缪希仁，张培铭．智能建筑的发展与应用前景．建筑技术开发，1997,24(6)：41—43
[4] 黄晖．楼宇自动化系统设计与实现．小型微型计算机系统，1996,(2)：69—73
[5] 董秀峰．智能大厦系统功能集成的综述．建筑电气，1996，(3)：32—35
[6] 朱高峰．信息时代的通信．世界电信，1996,(2)：69—73
[7] 王娜，王俭．我国智能建筑发展的阶段性分析．西北建筑工程学院学报，1997，(4)：36—40
[8] 郭维军，王宏宇，牛津津等．分布式智能建筑控制系统．工程设计CAD及自动化，1998，(2)：1—6
[9] 惠晓实，刘贤德．智能建筑的分层体系结构，工程设计CAD与智能建筑，1998，(2)：8—10
[10] 张筠莉，杨祯山．论智能建筑的楼宇自动化系统．基础自动化，1998，(3)：43—46
[11] 沈骥革，沈小霞．基于应用层的智能建筑控制模型．系统工程，1998,(5)：38—43
[12] 惠晓实，刘贤德．智能建筑通信网络系统．工程设计CAD与智能建筑，1998，(6)：31—33
[13] 俞波，智能建筑及楼宇自动化初探．电力自动化设备，1998，(1)：34—37
[14] 缪希仁，张培铭．智能建筑楼宇设备自动化系统．低压电器，1998,(2)：29—32
[15] 王建桥，胡国四，蒋式勤等．智能化小区集中监控管理系统设计研究．微型电脑应用，1998，(6)：36—39
[16] 陈晓红，关志超．智能化楼宇METSYS中央监控系统的设计与应用．武汉交通科技大学学，1997，21(5)：552-557
[17] 张桂香，王辉．计算机控制技术．第一版．成都：电子科技大学出版社，1995
[18] ANSI/ASHRAE Standard 135～1995:BACnet~[TM]—A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks. American Society of
Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineer. Atlanta, Georgia, USA, 1995
[19] Nordx／CDT公司．新世纪广场结构化综合布线系统设计．工程设计CAD与智能建筑，2000，(11) ，
[20] 史庆伟，魏涛，李英．智能建筑综合布线系统设计．辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2000，(6)
[21] 王娜．智能建筑中楼宇自动化系统(BAS)及其设计．西北建筑工程学院学报，1997，(2)：58-62
[22] 李向东，王慧，牟灵泉．户式中央空调变风量系统设计探讨．工程设计，2001，(4)：42-47
[23] 罗光华，崔吉俊．集散型中央空调控制系统软件设计．计算机自动测量与控制，1997，(3)：33-39
[24] 冯建农．中央空调电脑监测系统设计与实现．测控技术，1997，16(6)：51-53
[25] 姚胜兴．面向楼宇自动化的保安探测与自动化系统．中国仪器仪表，2000，(3)：1-3
[26] 谢陈跃．智能楼宇中单元的监控．微机与应用，2000，(8)：27-29
[27] 苏芷莉，陈赫贝．基于三层结构的安防监控系统．武汉理工大学学报·信息与工程版，2001，23(3)：22-24
[28] 王洪亮，尹金玉，王瑞华．基于Web的智能小区网络管理系统．北京工业大学学报，2002，28(2)：142-145
[29] 杨奕，李太福，陈渝光．分布式控制系统及其在智能建筑上的应用．西南师范大学学报(自然科学版)，2002，27(1)：57-60
[30] 董春桥，李哲．BACnet~[TM]—智能建筑控制网络标准协议．测控技术，1999，18(12)：36-39
[31] 赵添．基于现场总线的智能建筑监控系统的网络结构．Building Science，2000，(2)：54-55
[32] 李平，李哲，谢军龙，Internet技术在智能楼宇设备监控中的应用．计算机技术，2001，31(1)：66-67
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[45] Hartkopf, Volker, VivianLofness. Designing Office of the Future: The Japanese Approch to Tomorrow's Workplace.New York: John Wiley & Sons, Inc. 1993
[46] Chair, P. A. Defining Intelligent Control. IEEE Control Systems Magazine, 1994, 14(3): 4-4,58-66
[47] Dricoll.Intelligent Buildings, Australian Refrigeration, Air Conditioning and Heating, 1991(45)
[48] Auckland, John. Open and Shut for Intelligent Buildings. Heating Air Conditioning Journal, Jun 1995
[49] Pikcilingis Eric. Whole house control utilizing future computer network. Digest of Technical Papers-IEEE International Conference on Consumer Electroniics, 1994
[50] ATMEL Corporation. ATMEL Corporation AT89C2051 Serial Flash Microcontrollers Development Tools User Guide. Oct. 1998
[51] Macconnell,et al. Intelligent fuzzy regulation of residential building. Proceedings
of the IEEE Conference on Control Application, 1994(3)
[52] 丁元杰．单片微机原理及应用．第二版．北京：机械工业出版社，2000
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