之一智能化基礎(chǔ)知識

1、設(shè)計人員培訓(xùn)資料之一：建筑智能化基礎(chǔ)知識一、什么是自動化？ 自動化是在沒有人的直接參與下、機(jī)器能按人的意愿自動地對某 種過程進(jìn)行控制技術(shù)。高層次的自動化是模擬人的智能活動，代替人 去思考。自動化綜合采用機(jī)械、電子、光電子、計算機(jī)和通信技術(shù)， 自動控制理論是自動化的靈魂。自動化生產(chǎn)正向計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIM）發(fā)展。27年前，美國 的約瑟夫哈林頓博士提出了 CIM概念。CIM把市場、工程設(shè)計、制造、 管理、銷售等組合成一體，這些組合不能是拼盤式的，而是有機(jī)的信 息集成和功能集成。信息集成是通過數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)，把各自動化孤島 互聯(lián)起來，稱為有機(jī)的統(tǒng)一完整系統(tǒng)。功能集成是利用系統(tǒng)技術(shù)、人 工智能指導(dǎo)

2、局部優(yōu)化，使整個系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)。CIM是21世紀(jì)制造業(yè)的先進(jìn)技術(shù)模式，發(fā)達(dá)國家在大量投資開發(fā)，我國也已把 CIM 和 智能機(jī)器人列為高科技發(fā)展規(guī)劃自動化領(lǐng)域的兩個主題項目，正在積 極研究。在城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域，智能住宅、智能建筑、智能小區(qū)等都是熱點問 題，它們都可以分解為單項自動化問題，如智能建筑（IB ）可以分解 為通信自動化（CA）、樓宇自動化（BA,包括消防自動化（FA）、安全 自動化（SA和辦公自動化（0A。二、什么是傳感器？人類獲取信息開始僅僅依靠自身的感官（眼、耳、鼻、舌、身） 。 傳感技術(shù)、遙測技術(shù)和遙感技術(shù)是人類感官的延伸，是人類獲取信息 的重要手段。傳感器是一種把非電量信號轉(zhuǎn)換

3、為電磁信號的裝置。傳感器感受信息、并把信息轉(zhuǎn)換為電磁量，以便對信息進(jìn)行處理。傳感器種類很 多，如用于攝像機(jī)、照相機(jī)的電荷耦合器件（ CCD具有光電效應(yīng)）， 用于夜視儀的紅外光電傳感器，用于有害氣體報警的氣敏傳感器，用 于火災(zāi)報警的煙霧傳感器，用于記錄地震的振動傳感器等。三、自動控制的原理是什么？ 自動控制理論（或原理）是自動化技術(shù)的靈魂。它是控制論的一個分支，我們先介紹控制論。控制論1948 年，美國著名科學(xué)家維納（ Norbert Wiener ， 1894-1964）撰 寫的控制論：或在動物和機(jī)器中的通信和控制一書出版，標(biāo)志著 控制論的正式誕生?？刂普撌茄芯堪ㄈ嗽趦?nèi)的生物系統(tǒng)、包括工程

4、在內(nèi)的非生物系統(tǒng)以及與二者有關(guān)的社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的通信、 控制、 組織、平衡、穩(wěn)定、計算及其與周圍環(huán)境相互反饋作用的科學(xué)方法論。 控制論可以粗分為三大分支：工程控制論、生物控制論和經(jīng)濟(jì)控制論。 工程控制論的主體理論都分叫自動控制理論或自動控制原理。四、什么是智能建筑？世界上第一座智能化大樓（IB ）于1984年出現(xiàn)在美國的哈密瓜特 福特市。智能建筑是利用信息技術(shù)（計算機(jī)、通信和其他智能技術(shù)） 建造、具有通信自動化（CA、樓宇自動化（BA和辦公自動化（OA 功能的建筑。 智能建筑的目的是為用戶營造一個適應(yīng)信息化社會需要， 高效率、安全和舒適的辦公環(huán)境。智能建筑的組成見圖1,智能建筑一般稱3A系統(tǒng)

5、，也可稱5A系統(tǒng)。 樓宇管理自動化包括消防自動化（FA）和保安自動化（SA,如把二者 獨立出來，則可稱智能建筑為 5A系統(tǒng)。1 、通信自動化智能建筑通信自動化系統(tǒng)的組成如圖 2 所示,通信自動化是智能建筑的中樞系統(tǒng)，它要保證樓內(nèi)外各種信息交流的暢通。3A系統(tǒng)5A系統(tǒng)圖1智能建筑的組成圖2通信自動化系統(tǒng)的組成（1）程控電話系統(tǒng)該系統(tǒng)使內(nèi)外通話暢通無阻：具有內(nèi)部通話縮位撥號功能，使內(nèi) 部通話經(jīng)濟(jì)、方便；同時能直接從市話網(wǎng)撥入樓內(nèi)、從樓內(nèi)撥出到市 話網(wǎng)，而不需要轉(zhuǎn)接。有的系統(tǒng)還設(shè)立了語音信箱功能，供客人留言, 并能提示主人語音信箱中有留言郵件（2）寬帶局域網(wǎng)系統(tǒng)該系統(tǒng)采用光纜和主干網(wǎng)連接、有足夠的出

6、口帶寬，用戶無論進(jìn) 行內(nèi)部計算機(jī)通信還是和外部互聯(lián)網(wǎng)連接都快速方便。（3）閉路電視系統(tǒng)使用戶能看到本地電視臺播放的和衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的 高質(zhì)量電視畫面，見圖3：圖3多點監(jiān)視用硬盤錄像機(jī)的原理（4）電視會議系統(tǒng)電視會議系統(tǒng)使主人足不出戶便能和全國甚至全球的同仁們“面 商”大計，也能用于遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。（5）衛(wèi)星通信系統(tǒng)智能大樓作為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個地球站，能實現(xiàn)樓內(nèi)一個用戶 或多個用戶通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)和外界通信。（6）集中控制計算機(jī)負(fù)責(zé)智能建筑通信自動化系統(tǒng)的集中、統(tǒng)一監(jiān)控。2、樓宇自動化智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)的組成如圖 4所示，樓宇自動化綜合應(yīng) 用了計算機(jī)、通信和自動化控制技術(shù)，對樓宇中的各種設(shè)

7、備進(jìn)行監(jiān)控， 達(dá)到高效、安全、節(jié)能等目的。（1）空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)包括制冷、供熱和通風(fēng)，智能建筑采用集中空調(diào)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過對相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行速度或啟動、停止的控制，達(dá)到既能 滿足用戶要求又能節(jié)約能源的目的。圖4樓宇自動化系統(tǒng)的組成（2）給排水系統(tǒng)采用二次加壓設(shè)備直接給樓宇（包括高層樓宇）供水、高層樓宇 不再采用樓頂水箱供水。加壓設(shè)備采用變頻調(diào)速電動機(jī)，通過調(diào)節(jié)電 動機(jī)的轉(zhuǎn)速（而不是開、停）使水壓保持恒定，提高了供質(zhì)量、避免 了電動機(jī)的頻繁啟動（延長了設(shè)備壽命）、節(jié)約了能源。廢水池設(shè)置了 水位過高報警裝置。（3）變配電系統(tǒng)該系統(tǒng)配備了雙回路電源系統(tǒng)，某一電源意外斷電時，電源切換裝置自動切換到另一

8、回路電源。該系統(tǒng)還配備了不間斷電源（UPS），意外停電時能短時間給計算機(jī)等重要設(shè)備供電。監(jiān)測裝置能對電壓、 電流、功率、電能、變壓器的溫升等參數(shù)進(jìn)行自動監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情 況能及時報警。（4）照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)能對樓宇內(nèi)外的照明燈的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和控制。能按照 預(yù)先編制的，周期長達(dá)一年的，綜合考慮了日落日出時間、夜間的不 同時間段、節(jié)假日時間、環(huán)境照度等多種因素的照明程序自動開關(guān)燈。能按照預(yù)先編制的事故照明方案照明。能實現(xiàn)場景變換無窮的藝術(shù)照 明。（5）消防系統(tǒng)該系統(tǒng)在樓宇很多部位裝有火災(zāi)探測器（如感煙器、感光器、感 溫器），發(fā)現(xiàn)火災(zāi)能自動報警、自動啟動通風(fēng)裝置和滅火裝置。自動滅 火裝置有水噴淋、一

9、氧化碳?xì)怏w噴淋和干粉固體噴淋系統(tǒng)。（6）保安系統(tǒng)該系統(tǒng)采用智能卡（ IC 卡）門禁系統(tǒng)管理本樓人員出入樓門和辦 公室門，重要部位采用指紋或面像識別系統(tǒng)，采用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)視并記錄人員的活動，采用紅外線探測系統(tǒng)防范破門或破窗而入的 不速之客。（7）電梯系統(tǒng)該系統(tǒng)能對多部電梯實行統(tǒng)一調(diào)度，客人使用電梯時利用墻面上 的鍵盤輸入要去的樓層號，計算機(jī)分析計算后利用顯示屏告訴客人等 候時間。（8）集中控制計算機(jī) 集中控制計算機(jī)負(fù)責(zé)整個樓宇自動化系統(tǒng)的集中、統(tǒng)一監(jiān)控。3、辦公自動化通信自動化是智能建筑的神經(jīng)中樞，樓宇自動化是智能建筑的基 礎(chǔ)條件，辦公自動化是用戶使用智能建筑的目的。為了實現(xiàn)辦公自動 化

10、，在通信自動化和樓宇自動化的基礎(chǔ)上，還須要配備各種辦公硬件 設(shè)備（如計算機(jī)及外圍設(shè)備）和各種辦公軟件（如人事、財務(wù)、物業(yè) 管理軟件）。辦公自動化系統(tǒng)包括政務(wù)（或生產(chǎn)、科研、商業(yè)）管理系統(tǒng)、物 業(yè)管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)等，具體 需要哪些系統(tǒng)要根據(jù)智能建筑的具體用途而定。智能建筑管理單位的 辦公自動化系統(tǒng)的組成見圖 5：4、綜合布線系統(tǒng)前面談到智能建筑由很多子系統(tǒng)組成，如何傳輸這些子系統(tǒng)的信圖5管理單位的辦公自動化系統(tǒng)號呢？傳統(tǒng)的布線方法（非結(jié)構(gòu)化布線）是各子系統(tǒng)分別布線、各自 為戰(zhàn)。這種方法的缺點是顯而易見的：線纜不同，插座各異，各子系 統(tǒng)需要分別獨立設(shè)計；布線復(fù)雜，

11、施工困難；不易統(tǒng)一管理；靈活性 差，需求變化時更改布線很困難。綜合布線系統(tǒng)（GCS）則能克服上述缺點，是目前國際上最先進(jìn)的布線系統(tǒng)。（1）綜合布線系統(tǒng)的組成綜合布線系統(tǒng)由5個獨立的子系統(tǒng)組成：工作區(qū)子系統(tǒng)、水平配線子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)和建筑群子系統(tǒng)，見圖6：工作區(qū)子系統(tǒng) 由信息插座和終端設(shè)備（如計算機(jī)、電話機(jī)、傳真機(jī)）構(gòu)成。信息插座采用標(biāo)準(zhǔn)插座（如RJ45），終端設(shè)備能直接或通 過適配器轉(zhuǎn)接和信息插座連接。一個信息插座的服務(wù)面積可設(shè)計為10m2。水平配線子系統(tǒng) 由樓層配線間（IDF）和IDF至多個信息插座之 間的連接線構(gòu)成。配線間內(nèi)設(shè)置線架（跳線架），跳線架上有垂直干線輸入接線

12、架和輸出（至信息插座）接線架。二者之間連接的接線位置 能方便地改變（稱跳線），從而能方便地改變二者之間的接線關(guān)系。當(dāng) 終端設(shè)備改變時（如從計算機(jī)改為電話），仍可使用原來的插座，只要 通過跳線改變按線關(guān)系即可。連線常采用 4對（8芯）雙絞線。圖6綜合布線系統(tǒng)垂直干線子系統(tǒng)是指設(shè)備間和各樓層配線間的干線。干線采用 對絞線或光纜，芯線的對數(shù)視需要而定。設(shè)備間子系統(tǒng) 設(shè)備間內(nèi)裝有主計算機(jī)(服務(wù)器) ，電話交換機(jī) (PABX)和主配線架(MDF ),計算機(jī)和交換機(jī)通過 MDF和垂直干 線連接。建筑群子系統(tǒng) 是指多個建筑共用一套設(shè)備時連接各建筑的室外 雙絞線或光纜，圖中未畫出。( 2)綜合布線系統(tǒng)的特點模

13、塊化設(shè)計和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 綜合布線系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè) 計，能使結(jié)構(gòu)化布線像搭積林那樣靈活方便地把布線系統(tǒng)拼裝起來。支持多種信號傳輸 理想化的綜合布線系統(tǒng)能傳輸所有弱電信 號，如語音、數(shù)據(jù)、圖像、樓宇設(shè)備的監(jiān)控信號。實際的綜合程度要 根據(jù)實用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性的原則選擇，不能盲目攀高。目前實施 的綜合布線系統(tǒng)一般只包括語音和計算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。不宜把傳輸圖像信號綜合進(jìn)來，這是因為：如果采用雙絞線綜合 布線系統(tǒng)，受目前雙絞線技術(shù)性能的限制，圖像的清晰度由單獨用同 軸電纜傳輸時的 400 線下降到 300 線，且提高了造價；如果采用光纜 則造價又太高。也不宜把傳輸樓宇自動化信號綜合進(jìn)來，理由是：用

14、雙絞線甚至光纜傳輸速率很低的樓宇自動化信號是很大的浪費(fèi)，造價 提高太多，而且其中的消防自動化信號不允許綜合傳輸。我國的防火 規(guī)范規(guī)定消防系統(tǒng)必須單獨設(shè)計、單獨施工和單獨管理。況且，樓宇 自動化系統(tǒng)的布線一旦確定以后基本不變，綜合布線的靈活性優(yōu)點得 不到體現(xiàn)。高度的靈活性 結(jié)構(gòu)化布線有高度的靈活性，應(yīng)變能力強(qiáng)，房間 主人變更、用戶需求變化時易于擴(kuò)充和重新配置。設(shè)計和施工方便 結(jié)構(gòu)化布線能實現(xiàn)統(tǒng)一設(shè)計、施工單位只需鋪 設(shè)一套線纜系統(tǒng)，從而大大降低了成本。5、綜合管理系統(tǒng)綜合管理系統(tǒng)( MA )由計算機(jī)、接口電路等組成，計算機(jī)通過接口采集通信自動化系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)的信息，利用專家

15、決策系統(tǒng)（軟件）分析處理采集到的信息，對各大系統(tǒng)進(jìn)行更高層次的管理，各大系統(tǒng)除自控外還受控于綜合管理系統(tǒng)，并且綜 合管理系統(tǒng)優(yōu)先控制權(quán)。五、什么是智能小區(qū)？ 改革開放以來，隨著人民生活水平的提高，住宅小區(qū)如雨后春筍 一樣涌現(xiàn)出來。隨著我國信息化的普及，智能住宅、智能建筑和智能 小區(qū)正在大量建設(shè)中。智能住宅小區(qū)是指采用信息技術(shù)（計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和其他智能技術(shù)），實現(xiàn)了安全自動化（SA）、通信自動化（CA）和管理自動 化（MA）的住宅小區(qū)。智能住宅小區(qū)的構(gòu)成如圖 7所示，這里原則上 不涉及智能住宅和智能建筑。1、安全自動化安全自動化（SA）包括邊界防范、門窗防范、可視對講、身份識 別、燃?xì)庑孤?/p>

16、、火災(zāi)報警、緊急求助等系統(tǒng)， SA 的功能是給住戶營造 一個安全的住宅環(huán)境。（ 1）邊界防范系統(tǒng) 邊界防范系統(tǒng)是指小區(qū)周圍、包括小區(qū)大門的防范?？刹捎玫姆?法有：利用由攝像機(jī)、監(jiān)視器、錄像機(jī)和傳輸線路組成的閉路電視監(jiān) 視系統(tǒng)監(jiān)視人員和車輛的活動； 常住居民持智能卡 （IC 卡）刷卡也入； 來訪人員通過可視對講系統(tǒng)識別身份，并發(fā)給其臨時出入 IC 卡；利用 牌照識別系統(tǒng)記錄車輛的出入。（ 2）身份識別系統(tǒng)該系統(tǒng)主要用于常住居民出入小區(qū)大門、住宅樓門和居室門時的 身份鑒定，具體有密碼識別、刷卡識別、指紋識別、面像識別等方法 （稱門禁系統(tǒng)），可以單獨采用或復(fù)合采用。（ 3）門窗防范系統(tǒng)門窗防范是指住

17、戶居室門窗的防范，包括住宅樓大門的防范。較先進(jìn) 的方法是：采用被動紅外線檢測系統(tǒng)。人體本身是一個熱源、能發(fā)射圖7智能住宅小區(qū)的組成大量紅外線，如檢測到不速之客發(fā)射的紅外線則警鈴大作、并向小區(qū) 控制中心報警。（4）可視對講系統(tǒng)該系統(tǒng)是一個內(nèi)部的可視電話系統(tǒng)，用于居室主人對來訪人員身 份的確認(rèn)，小區(qū)內(nèi)部的通話等。（5）緊急求助系統(tǒng)該系統(tǒng)根據(jù)需要在居室內(nèi)多處安裝緊急求助按鈕，以便主人在遇 到竊賊入室、失火、突發(fā)疾病等緊急情況下向小區(qū)控制中心報警。2、通信自動化通信自動化（ CA ）包括計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、閉路電視系 統(tǒng)、內(nèi)部通信系統(tǒng)，其功能是給住戶營造一個國內(nèi)外信息暢通無阻的 通信環(huán)境。（1）

18、寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)該系統(tǒng)是指搭建一個寬帶的入戶信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，住戶的計算機(jī)只 要和這個網(wǎng)絡(luò)相連就可以寬帶上網(wǎng)，享受網(wǎng)絡(luò)上提供的豐富多彩的服 務(wù)。（2）閉路電視系統(tǒng)閉路電視系統(tǒng)（CATV）不僅能使用戶收看到數(shù)量多、圖像質(zhì)量好 的國內(nèi)外電視節(jié)目，還可以播放自辦節(jié)目、發(fā)布小區(qū)信息等。（ 3）內(nèi)部通信系統(tǒng) 小區(qū)內(nèi)部通話固然可以采用電話局的市話網(wǎng)，但建立內(nèi)部通信系 統(tǒng)可以降低話費(fèi)、并且使用方便。內(nèi)部通話系統(tǒng)可以和可視對講系統(tǒng)、 緊急求助系統(tǒng)合為一個系統(tǒng)。3、管理自動化在安全自動化和通信自動化的基礎(chǔ)上，再增加若干管理專用的硬 件和軟件便可以實現(xiàn)管理自動化。（ 1）集中控制系統(tǒng)將各系統(tǒng)的信息輸入到主控計算機(jī)，即

19、可通過主控計算機(jī)對小區(qū) 的各方面實現(xiàn)集中監(jiān)控。（ 2）保安巡邏管理系統(tǒng)在小區(qū)的巡更路線安裝電子簽到器，巡邏員利用遙控器簽到，控 制中心的屏幕能以電子地圖的形式顯示巡邏員的位置和巡邏次數(shù)，從 而能檢查巡邏員是否按要求的路線和時間進(jìn)行巡邏，也便于在發(fā)生緊 急情況時調(diào)遣巡邏員。（ 3）照明控制系統(tǒng)是指走廊、室外等公共場合的照明自動控制系統(tǒng)，功能如下：根 據(jù)自然光照度的高低，關(guān)閉或開啟照明燈；根據(jù)時間開關(guān)照明燈，如深夜以后關(guān)閉一部分室外照明燈；走廊的每盞燈都采用聲控，做到人 來燈亮，人走燈滅；通過程序控制變換照明圖案（場景） ，實現(xiàn)藝術(shù)照 明。4、布線方案可采用以下方案之一：（1）把原有的只能單工通信

20、的閉路電視網(wǎng)改造為能雙工通信的寬 帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)。（2）在原有市話網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用 ADSL 或 W-ISDN 技術(shù)，使市 話網(wǎng)成為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。（3）單獨建網(wǎng) 可單獨建立光纖到樓，同軸電纜到戶的光纖、電 纜混合風(fēng)（FCC）,全部使用光纜成本太高。六、什么是智能住宅？ 我國住宅的電氣化、電子化、改革開放前處在電燈、少量電話和 家用電器階段，改革開放至今是家用電器迅速普及的階段，今后將逐 漸進(jìn)入智能住宅階段。智能住宅，也稱數(shù)字化住宅、電腦住宅，其組 成見圖 8：智能住宅的主要功能有：（ 1 ）通信系統(tǒng)能實現(xiàn)寬帶上網(wǎng)、可視電話、閉路電視或衛(wèi)星電視，水表、電表、 煤氣表的數(shù)字能自動遠(yuǎn)傳等。（ 2 ）空調(diào)系統(tǒng) 室外設(shè)置溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向傳感器，傳感器和室內(nèi)計算機(jī) 相連，計算機(jī)根據(jù)室外氣候