#之一：智能化基础知识

设计人员培训资料之一 建筑智能化基础知识建筑智能化基础知识 一、什么是自动化一、什么是自动化 自动化是在没有人的直接参与下、机器能按人的意愿自动地对某 种过程进行控制技术。高层次的自动化是模拟人的智能活动，代替人 去思考。自动化综合采用机械、电子、光电子、计算机和通信技术， 自动控制理论是自动化的灵魂。 自动化生产正向计算机集成制造系统（CIM）发展。27 年前，美国 的约瑟夫哈林顿博士提出了 CIM 概念。CIM 把市场、工程设计、制造、 管理、销售等组合成一体，这些组合不能是拼盘式的，而是有机的信 息集成和功能集成。信息集成是通过数据库、网络，把各自动化孤岛 互联起来，称为有机的统一完整系统。功能集成是利用系统技术、人 工智能指导局部优化，使整个系统运行在最优状态。CIM 是 21 世纪制 造业的先进技术模式，发达国家在大量投资开发，我国也已把 CIM 和 智能机器人列为高科技发展规划自动化领域的两个主题项目，正在积 极研究。 在城乡建设领域，智能住宅、智能建筑、智能小区等都是热点问 题，它们都可以分解为单项自动化问题，如智能建筑（ IB）可以分解 为通信自动化（CA） 、楼宇自动化（BA） ，包括消防自动化（FA） 、安全 自动化（SA）和办公自动化（OA） 。 二、什么是传感器二、什么是传感器 人类获取信息开始仅仅依靠自身的感官（眼、耳、鼻、舌、身） 。 传感技术、遥测技术和遥感技术是人类感官的延伸，是人类获取信息 的重要手段。 传感器是一种把非电量信号转换为电磁信号的装置。传感器感受 信息、并把信息转换为电磁量，以便对信息进行处理。传感器种类很 多，如用于摄像机、照相机的电荷耦合器件（CCD，具有光电效应） ， 用于夜视仪的红外光电传感器，用于有害气体报警的气敏传感器，用 于火灾报警的烟雾传感器，用于记录地震的振动传感器等。 三、自动控制的原理是什么三、自动控制的原理是什么 自动控制理论（或原理）是自动化技术的灵魂。它是控制论的一 个分支，我们先介绍控制论。 控制论控制论 1948 年，美国著名科学家维纳（Norbert Wiener，1894-1964）撰 写的控制论或在动物和机器中的通信和控制一书出版，标志着 控制论的正式诞生。控制论是研究包括人在内的生物系统、包括工程 在内的非生物系统以及与二者有关的社会经济系统内部的通信、 控制、 组织、平衡、稳定、计算及其与周围环境相互反馈作用的科学方法论。 控制论可以粗分为三大分支工程控制论、生物控制论和经济控制论。 工程控制论的主体理论都分叫自动控制理论或自动控制原理。 四、什么是智能建筑四、什么是智能建筑 世界上第一座智能化大楼（IB）于1984 年出现在美国的哈密瓜特 福特市。智能建筑是利用信息技术（计算机、通信和其他智能技术） 建造、具有通信自动化（CA） 、楼宇自动化（BA）和办公自动化（OA） 功能的建筑。智能建筑的目的是为用户营造一个适应信息化社会需要， 高效率、安全和舒适的办公环境。 智能建筑的组成见图 1， 智能建筑一般称 3A 系统， 也可称 5A 系统。 楼宇管理自动化包括消防自动化（FA）和保安自动化（SA） ，如把二者 独立出来，则可称智能建筑为 5A 系统。 1、通信自动化 智能建筑通信自动化系统的组成如图 2 所示，通信自动化是智能 建筑的中枢系统，它要保证楼内外各种信息交流的畅通。 智能建筑综合管理系统（MA） 综 合 布 线 系 统（SCS） 3A 系统 通信自动化（CA）楼宇自动化（BA）办公自动化（OA） 5A 系统 消防自动化（FA）保安自动化（SA） 图图 1 1智能建筑的组成智能建筑的组成 程控电话系统 宽带局域网系统 闭路电视系统 电视会议系统 卫星通信系统 其他系统 通信自动化系统 集中控制计算机 图图 2 2通信自动化系统的组成通信自动化系统的组成 （1）程控电话系统 该系统使内外通话畅通无阻具有内部通话缩位拨号功能，使内 部通话经济、方便；同时能直接从市话网拨入楼内、从楼内拨出到市 话网，而不需要转接。有的系统还设立了语音信箱功能，供客人留言， 并能提示主人语音信箱中有留言邮件。 （2）宽带局域网系统 该系统采用光缆和主干网连接、有足够的出口带宽，用户无论进 行内部计算机通信还是和外部互联网连接都快速方便。 （3）闭路电视系统使用户能看到本地电视台播放的和卫星转播的 高质量电视画面，见图 3 摄像机1 采集图像显示 图像采集与处理板 16 回放 摄像机 MJPEG压缩软/硬件解压工业 PC 机 Pentium II 600MHz 显示 音频输入 图像存储回放图像响应报警 报警探测器 录像回放图像分割显示 局域网硬盘存储器 硬盘扩展器 电话线本地监控 远程监控 图图 3 3多点监视用硬盘录像机的原理多点监视用硬盘录像机的原理 （4）电视会议系统 电视会议系统使主人足不出户便能和全国甚至全球的同仁们“面 商”大计，也能用于远程教育、远程医疗等。 （5）卫星通信系统 智能大楼作为卫星通信系统的一个地球站，能实现楼内一个用户 或多个用户通过卫星通信系统和外界通信。 （6）集中控制计算机 负责智能建筑通信自动化系统的集中、统一监控。 2、楼宇自动化 智能建筑楼宇自动化系统的组成如图 4 所示，楼宇自动化综合应 用了计算机、通信和自动化控制技术，对楼宇中的各种设备进行监控， 达到高效、安全、节能等目的。 （1）空调系统 空调系统包括制冷、供热和通风，智能建筑采用集中空调系统。 控制系统通过对相关设备的运行速度或启动、停止的控制，达到既能 满足用户要求又能节约能源的目的。 空调系统 给排水系统 变配电系统 楼宇自动化系统 照明系统 集中控制计算机 消防系统 保安系统 其他系统 图图 4 4楼宇自动化系统的组成楼宇自动化系统的组成 （2）给排水系统 采用二次加压设备直接给楼宇（包括高层楼宇）供水、高层楼宇 不再采用楼顶水箱供水。加压设备采用变频调速电动机，通过调节电 动机的转速（而不是开、停）使水压保持恒定，提高了供质量、避免 了电动机的频繁启动（延长了设备寿命） 、节约了能源。废水池设置了 水位过高报警装置。 （3）变配电系统 该系统配备了双回路电源系统，某一电源意外断电时，电源切换 装置自动切换到另一回路电源。该系统还配备了不间断电源（UPS） ， 意外停电时能短时间给计算机等重要设备供电。监测装置能对电压、 电流、功率、电能、变压器的温升等参数进行自动监测，发现异常情 况能及时报警。 （4）照明系统 照明系统能对楼宇内外的照明灯的状态进行监视和控制。能按照 预先编制的，周期长达一年的，综合考虑了日落日出时间、夜间的不 同时间段、节假日时间、环境照度等多种因素的照明程序自动开关灯。 能按照预先编制的事故照明方案照明。能实现场景变换无穷的艺术照 明。 （5）消防系统 该系统在楼宇很多部位装有火灾探测器（如感烟器、感光器、感 温器） ，发现火灾能自动报警、自动启动通风装置和灭火装置。自动灭 火装置有水喷淋、一氧化碳气体喷淋和干粉固体喷淋系统。 （6）保安系统 该系统采用智能卡（IC 卡）门禁系统管理本楼人员出入楼门和办 公室门，重要部位采用指纹或面像识别系统，采用闭路