浅谈建筑电气自动化的发展现状及趋势
作者:佚名; 更新时间:2017-02-02

  【摘 要】随着建筑行业在全国不断升温,建筑电气自动化成为研究热点,文章跟随实践视角,从建筑自动化发展历程出发,陈述现状,介绍主要应用于建筑领域的主流技术,针对目前的热点问题做探讨,总结建筑领域存在的问题及未来走向,力争为建筑电气自动化领域的研究献力。

  【关键词】建筑;电气自动化;发展趋势

  引言

  建筑电气自动化发展三十余年,是建筑行业重要组成部分,建筑自动化的发展变化对整个建筑行业都有着深远的影响,了解电气自动化首先了解它的起源与演变,然后分析现状及30年的发展趋势,只有这样才能正确发现建筑自动化未来的发展方向。

  一、建筑电气自动化的起源与演变

  建筑最初只是一个供人们躲避恶劣自然环境的外壳,随着技术的不断发展,建筑的组成部分逐渐增加,从最初的简单壳子到能够调节内部温度和湿度的房体,人们开始注重安有供热、冷功能的建筑设备,随即产生了自动控制温度、湿度的建筑设备自控系统。1973年,惊动中外的“石油危机”不仅让OPEC禁运石油组织走进人们视野,更让 人们看到了随之而来的建筑设备自控系统的升级,从单纯的控能到管理自控再到完全自动化,一个世纪的时间里,建筑自动化实现了质的飞跃。随着社会的发展,计算机技术不断被应用与建筑领域,电气自动化实现计算机采集监督控制功能(SCADA)。在SCADA发展一段时间后,DDC作为分布式控制系统开始取代SCADA登上历史舞台,至此以计算机为监督控能系统被淘汰。

  DDC 出现直接成为建筑电气自动化系统的核心,因为它不仅改变自控逻辑功能器件,更改变自控系统的结构与布局,将原本集中总线控制形式改变为现场分布式控制,给电气系统以独立自主的权利,这个改变有利于现代控制系统的健康发展。事情的发展都存在双面性,现场总线控制缺点是各厂商生产的设备不能通用,有效替换应用性差,无形中提高了设备维护成本,业主都经历了增在成本的头疼阶段,随后在市场和技术双重因素的制约下,许多现场总线标准或自控网络退出了这个行业,至今在建筑自动化行业,自控网络标准基本上只有 BACnet 和 LonWorks 两种主要标准。至此,从建筑自动化行业内部来看,建筑自动化已走过了混沌无序的发展阶段,步入了有序的发展轨道。

  二、建筑电气自动化的现状与应用技术

  通过建筑电气自动化的发展历程可知,建筑自动化也是踩在“巨人的肩膀”,很多时候,它以后其他学科的创新发展而发展,取众家之长,应用诸多新的原理技术丰富自身,最终形成自己的特色内容,如BACnet标准的创建和建筑电气自动化系统集成及操作技术规范等都是如此。

  建筑电气自动化的早期发展有赖许多自控网络的应用原理,它们的存在指引并推动建筑电气自动化的发展创新,但从某种程度上说它们也影响了建筑电气自动化的深度发展:

  首先,建筑电气自动化系统对环境的检测监督有着严格的管理比对,一旦变化产生随机产生传感预警,但在检测过程中,需在建筑内分布大量测量传感器、控制执行器,统一集成操作,但是并不像我们想的那么简单,不同的传感器、执行器之间网络自控标准是不同的,这就为互操作提出挑战。其次,除收到标准的制约外,用户与业务也面对设备系统供应商的制约,建筑在使用一种网络设备后,更换与取代成为“老大难”问题。至此统一网络控制标准成为迫切需求。网络控制标准统一后不仅可以提高系统集成的互操作性,更能方便业主选择服务好的供应商合作,有利于市场公平竞争,更有效推动建筑电气自动化的快速发展。

  其次,建筑电气自动化有属于自身的特殊性,随着现场总线网络控制的应用,人们逐渐发现该控制并不能满足所有建筑电气自动化要求,比如,人们对房子的使用并没有严格的周期性与时效性,相反对建筑的房体的使用随意性很强,这就要求自控系统要更加人性化,而不是死板的滚动变化,至此,现实需求要求总线控制方式做出改变,新的开发势在必行。ASHRAE(美国采暖、制冷与空调工程师学会)经过 8 年多时间的工作,于 1995 年 6 月正式公布了起源于建筑自动化领域并专用于该领域的 BACnet(BuildingAutomation and Control Network)标准。

  有关建筑自动化自控网络标准化的机构或组织主要有三个:ISO(国际标准组织)、CEN(欧盟标准组织)和 IEC(国际电工委员会)。其中,建筑自动化自控网络国际标准化的工作主要由 ISO 组织的 205分技术委员会 ISO/TC205――Building environment design(建筑环境设计)负责,具体工作由ISO/TC205/WG3 工作组完成,现已完成了 ISO 16484 标准――Building automation and control systems (BACS, 建筑自动化系统)的大部分工作。

  目前在欧洲,建筑自动化自控网络标准化由欧盟标准组织第 247 分技术委员会 CEN /TC247――Building Automation, Controls and Building Management(建筑自动化与楼宇管理)负责。从根本上看,现场总线网络操控从欧洲起源,后在美国得到发展应用,CEN不得不兼顾多头,既考虑欧盟国家的利益又兼顾美国的标准影响作用,于是在建筑电气自动化系统三层结构上制定多种并存标准体系。在CEN/TC247 标准体系中,管理层有 BACnet 标准,其他二层均有多个现场总线标准。事实上,BACnet 为了满足 CEN 要求定义了与 KONNEX 标准的接口,另外,BACnet 标准在其物理层和数据链路层中也包括了 LonTalk 标准,因而 BACnet 可以直接应用于现场层。其中,KONNEX 标准是Batibus (Batiment Intelligent Bus), EIB(European Installation Bus)和EHS(European Home System)三个标准的合并版。   IEC 虽然没有对建筑自动化自控网络进行标准化工作,但由于历史原因,早在 1994 年就开始对照明技术自控技术进行了标准化,并制订了 IEC 60929――DALI(Digital Addressable Lighting Interface)标准,该标准至今已进行了多次修订。

  LonWorks 作为重要建筑电气自动化技术标准,其地位是不容忽视。LonWorks 技术拥有较好的互操作性,能做到有效控制网络,它既是 BACnet 国际标准的一个可选择组成部分,又在技术上独立于建筑自动化自控领域并且被人广泛使用。由于受欢迎程度大,被适用范围广,该标准不仅是 ANSI(美国国家标准)、EIA(美国电气工业协会)和 CEN 标准,并最终于 2008 年升级为 ISO 标准(ISO/IEC 14908)。

  综上所述,虽然许多标准还在发展应用中,但无法取代BACnet、 LonWoks 这两个标准,无论从技术角度还是应用角度。二者长期占据标准中的霸主地位,并且在很长的时间内,建筑电气自动化的的标准都将以之为主。因此,在建筑自动化行业研究和应用 BACnet 标准和 LonWorks 技术应是建筑自动化研究和应用的热点。

  三、建筑电气自动化在我国的发展应用

  在我国,建筑电气自动化受时代特色限制,秉持科学发展观看待建筑电气自动化是未来的方向,目前我国的建筑行业增值速度快,建筑电气自动化市场发展速度快,利益驱使更多的供应商看中建筑市场,正因如此,建筑电气自动化市场两极分化严重,供应商良莠不齐,部分根本不懂技术的工作人员混迹该领域,市场秩序出现混乱现象。

  经过多年的发展实践,终于出现几批优秀的经得起考验的建筑电气自动化系统,这对行业发展起到很好的指引作用,与此同时,我国的技术员技术磨练成熟,逐渐与国际标准缩减差距。目前我国许多电气自动化系统品牌打入国际市场,虽然在建筑电气自动化领域的研究呈上升趋势,但这种上升与行业发展仍然存在差距。

  在以开放为时代特征的今天,我国建筑自动化发展的可行方案应是客观评估现有的技术标准,并掌握、消化和吸收建筑自动化行业中的重大主流技术标准,走自主研制和开发的道路,研究和开发具有自主产权的实用产品和系统。

  参考文献:

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