楼宇自动化讲稿第一二三篇.docx

1、楼宇自动化讲稿第一二三篇楼宇智能化 绪 论工业自动化分类: 发电厂，炼油，化工，冶金（高炉、轧钢、有色金属），造纸（传动、过程），水泥，印染，卷烟，机械制造，电梯，楼宇。本课程用到的知识：模电、数电、工厂供电、电机与传动、电器与控制、计算机网络、通信技术、检测与自动化仪表、计算机控制技术、音响、电视、空调。第一节 楼宇智能化技术的基本概念一、智能楼宇与楼宇智能化技术基本功能：1、通过结构，系统、服务和管理的最佳组合提供高效和经济的环境。2、在上述环境下，为管理者实现用最小的代价提供有效的资源管理。3、帮助业主、管理者和住户实现他们的造价、舒适便捷、安全、长期的灵活性及市场效验的目标。二、智能楼

2、宇的发展 功能为3C（计算机、自动控制、通信）。3A（OA办公、CA通信、BA自控）建筑的发展过程： 1、结构（砖混、框架、全混、钢架结构） 2、控制设备（供电、给排水、通信、防雷、消防、安防、空调等） 3、管理功能（水电燃气集抄、各种收费管理、出入管理等）工业自动化分类: 发电厂，石油，化工，冶金（高炉、轧钢、有色金属），造纸（传动、过程），水泥，印染，卷烟，机械制造，电梯，楼宇。本课程用到的知识：模电、数电、工厂供电、电机与传动、电器与控制、计算机网络、通信技术、检测与自动化仪表、计算机控制技术、音响、电视、空调。第二节 建设智能楼宇的目标一、提供安全、舒适、快捷的优质服务 1、安全1）防

3、盗报警 2）出入管理 3）视频监控 4）安保巡更 5）消防及联动6）紧急广播 7）停车管理 8）门禁管理 2、舒适1）空调（供冷热、通风） 2）供电与照明 3）共用天线 4）背景音乐5）多媒体系统 6）供水 7）排水 8）电梯 3、便捷1）结构化综合布线 2）通信网络 3）办公自动化 4）物业管理系统（水电燃气集抄系统等）二、建立科学的综合管理机制目前这方面还较欠缺（硬件尚可，软件不足）三、节能与降低成本 供电、水，供冷、热等第三节 智能楼宇特征3A OA办公自动化 CA通信自动化 BA楼宇自动化SCS结构化综合布线第四节 智能化的主要内容1、一般建筑 1）、建筑结构：砖混，框架，钢混，全钢，

4、层高，地上，地下 2）、内部结构：空间，分布，材料，装饰 3）、设施：供水、电、燃气，电话，电视，电梯，消防、安全等2、智能建筑环境 采用更高科技含量及计算机控制技术改造3、楼宇通信 电话、计算机网络、有线电视4、楼宇设备自动控制 1）、电力（高、低压配电，UPS，应急发电） 2）、照明（生活，公共，应急，景观） 3）、环境控制（供冷、热，通风，环境监测，给排水，卫生设备，污水处理） 4）、消防（火灾监测，报警，灭火，排烟，门禁联动，紧急广播） 5）、安防（防盗报警，视频监控，出入管理，安保巡更） 6）、运输（电梯，停车场，车队） 7）、广播（背景音乐，公共及紧急广播）5、楼宇运营管理 1）、

5、面向用户：水电燃气集抄收费，物业管理费，公共设施使用） 2）、面向管理者：各种数据处理、计算、统计。6、楼宇共用信息处理 计算机系统，电子会议室，办公自动化7、用户专用设施 特殊用户自己安装的设备一、楼宇通信自动化 1、程控交换机PABX 2、计算机局域网LAN 3、PABX和LAN综合以及业务数字网ADSL二、楼宇自动化系统 1、楼宇设备系统1）单机自动化2）分系统自动化3）综合自动化（各子系统集成） 2、楼宇运营管理系统1）面向住户的前台业务处理（预约，分配，计费）2）面向管理者的功能（人事，财务，经营决策）3）综合楼宇自动化系统（将上述两类进行一体设计）三、楼宇办公自动化系统 1、基于文

6、字和数字的办公自动化系统（电子信箱，公文审批，报表发送） 2、基于声、像的办公自动化系统（图像，视频会议，图文终端）四、结构化综合布线和系统集成 1、结构化综合布线（有音频，视频，数据，信号线），将BAS、CAS、OAS三大系统有机的连接。 2、智能楼宇的系统集成（将各子系统相关部分连接，实现共享、集中、统一、协调、高效的管理）南宁国际会展中心二期工程智能系统预算：综合布线182万，计算机网络297万，楼宇设备控制362万，安防259万，门禁200万，有线电视12万，公共广播90，系统集成99万。合计1495万。第一篇 智能楼宇信息传输网络技术第一章 信息传输网络技术第一节 功能及传输对象一、

7、网络的基本功能1、有线电话，有线电视，电话会议，（音频和视频信号）。2、控制信号、管理信息、共用信息的传输。3、与市话网、公用数据网、移动通信网、无线数据网的联接。二、数据与信号数据信号：数据是有意义的实体，信号是代表数据的形式。信号和信号发送：不同形式的信号可以在不同的介质上传输。传输：传播和处理信号的数据通信。1、模拟与数字的数据： 模拟数据是连续的，可用曲线表示。 数字数据是离散的，可用坐标表示。2、模拟信号与数字信号： 模拟信号是连续的，数字信号只有0、1。3、模数模 模（原始）A/D数（处理）D/A模（还原）三、模拟传输和数字传输1、信号传输方式模拟/数字信号都可在合适的介质上传输，

8、但表现的特性不同：模拟传输：设备简单，但传输中占用频带宽，且传输中的失真、噪音、干扰无法克服。数字传输：传输中占用频带较窄，失真极小，可克服噪音、干扰的影响。但数字信号直接传输距离很短（基带传输），要获得较长的距离，必须要调制后传输（宽带传输），调制/解调设备较复杂。2、信号的传输方法 1）直接传输（常用于模拟信号，数字信号少用） 2）调制后传输（调幅、调频、调相） 3）编码调制后传输（查错、纠错、压缩、加密）只用于数字信号图3.2.2 模拟信号调制（载频信号最高频率2倍）3、模拟信号与数字信号的特点 模拟信号 优：是原始信号，传输和存储无需转换，相应设备较简单。 缺：传输占用频带宽，传输和存

9、储时的失真和噪音无法克服。 数字信号 优: 传输占用频带窄，编码调制后传输和存储时可做到高保真，并具有查错、纠错、压缩、加密、多路复用等功能。 缺：保真度越高信息量越大，A/D、D/A、编码和调制/解调设备较复杂。第二节 网络传输介质一、信道和传输损耗 1、信道分类 1）用途：电话，电视、广播、计算机网络等 2）介质：有线，无线（微波、红外） 3）频谱：高频（公用天线、计算机网络），中频（视频），低频（音频、控制） 4）信号：模拟，数字 5）使用：公用，专用2、介质传输带宽 1）有线：平行线（窄），网络双绞线（宽），同轴电缆（较宽），光纤（极宽） 2）无线：长波、中波、短波、超短波、微波（频率

10、高带宽宽，但传输距离短）3、传输损耗 信号频率越高损耗越大，传输距离越远越大。但光纤的损耗只与距离有关。所以，除了在光纤中采用数字（开关）量传输外，在其它介质中，大多都是采用调制后的正弦波方式传输。二、双绞线 1、平行线（常见型号RVV无屏蔽、RVVP屏蔽） RVVP 90.5 （9芯，每芯0.5mm2），屏蔽层有96编和128编。 2、网络双绞线（常见型号UPT无屏蔽、STP屏蔽） 3、4类（10M），5、超5类（100M），6、超6类（1000M） 单段传输距离均为100米，有室内、室外和无屏蔽、屏蔽、双屏蔽。三、同轴电缆（常见型号SYV75-X、SYV50-X）75表示阻抗为75欧，50

11、表示阻抗为750欧 X=3-9，数字大线径大，传输距离远 如：75-5为2Km，75-7为3Km，还有信号的频率越高，传输衰减越大，距离越短。四、光纤（多模、单模）多模：红光，传输距离2Km 单模：激光，传输距离20-100Km 有室内、室外和4芯几十芯。 光波的频率极高，载波能力极强，只要选择相应的收发器，什么信号和多高的速率都能传输，抗干扰、抗雷击、防盗。五、无线红外：传送距离10米左右。微波：传送距离与发射功率、天线增益及安装高度、环境有关，最大约20Km。如发射功率1W的用全向天线为2 Km左右，定向天线为5-10Km。GPRS：利用移动通信的网络，覆盖面大，但要按流量收费。卫星：距离

12、很远，但费用高。六、介质选择 原则：耐压、电流、频率、损耗，还有几芯、屏蔽、封装、室内/室外。 室内并短距离选电缆，室外或长距离选光纤。第三节 网络技术基础一、编码、解码 1、数字数据，用模拟信号表示。 ASK调幅，FSK调频，PSK调相2、数字数据，用数字信号表示 3、模拟数据，用数字信号表示图2.2.1 模拟信号（A/D)数字信号CD音频：44.1KHz16bit= 705.6Kbit/s=88.2Kb/sDVD音频：96KHz24bit= 2304Kbit/s=288Kb/s DVD视频:亮度13.5MHz8bit= 108Mbit/s=13.5Mb/s色度3.5MHz8bit= 28M

13、bit/s=3.5Mb/s采用频率应信号最高频率2倍,分辩率根据保真度需要而定。二、多路复用一路物理信道，可作为多路逻辑信道使用。 1、频分：不同频带作为不同的信道。如ADS和有线电视。 2、时分：不同的时段作为不同的信道。 3、数分：不同的数据标识作为不同的信道。如CD的R/L数据。三、异步和同步传输 1、异步传输每个字符发送和接收的间隔时间不定，每个数据包都有明确的收发标识。 2、同步传输 所有字符双方以同一速率发送和接收。四、交换技术 1、电路交换 建立虚电路，同步传输。 2、报文交换 存储-转发，异步传输。 3、分组交换 报文分组后，根据路况，分别从不同的路径传输。五、单工、双工、半双

14、工 单工单向；双工双信道+双向；半双工单信道+轮流双向第四节 通信网络五、宽带接入 1、市话拨号：通过音频Modem接入，点对点式，速率50 Kb，占用市话线路。 2、ISDN：通过ISDN Modem接入，点对点式，速率64+64 Kb，与市话共享线路。 3、ADSL：通过ADSL Modem接入，点对点式，速率下行0.5-8Mb，上行16-640Kb，与市话共享线路。 4、局域网：带宽共享式，通过网卡接入。 5、Cable（有线电视网）：带宽共享式，通过Cable Modem接入。 6、移动通信网：点对点式，移动GSM卡速率100Kb，电信CDMA速率现为153Kb，明年3C将提高20倍。

15、第五节 计算机网络（局域网）1局域网设备：Modem，网卡，集线器，交换机，中继器，网桥，路由器，网关。2楼宇局域网结构：上层采用千兆光纤网，中层采用百兆光纤网，下层百兆双绞线网。第二章 综合布线技术第一节 概述一、综合布线的目的 能对各种信号连接进行灵活的设置，以适应不同用户的需求及变化和发展。二、综合布线的特点与优势 1、特点：1)完整的系统工程，传输介质、连接硬件以及安装、维护等。2）模块化结构，可较容易地进行设置、搬迁和扩充。3）是最低的物理层。 4）兼顾语音及数据通信应用。5）应有相当的超前性。 2、优势1）经济性 2）高效性 3）便于重新设置 4）运行费用低三、综合布线的设计规范标

16、准 1）定义了认可的介质 2）定义了布线系统的拓扑结构 3）规定了各子系统的布线距离 4）定义了布线系统与用户设备的接口 5）定义了线缆和连接硬件的性能 6）规定了安装实践所需的注意事项 7）定义了链路性能第二节 综合布线的组成一、产品组成 电缆、插头、插座、配适器、连接器、跳线。二、结构 1、工作区系统 综合布线系统末端用户（有音频、视频及计算机网络）2、水平系统 从楼层的子机房到各工作区 3、干线子系统 从系统中心机房到各楼层子机房 4、管理区子系统 卫星接线间，干线接线间，设备间，主机房 5、设备间子系统 线缆，连接器 6、建筑群子系统 楼宇与外界或其它楼宇之间的连接设备装置（接着参看相

17、应课件）三、综合布线中的光纤光纤具有速率高、稳定，能用于计算机网络、音频、视频、控制等信号通信，当前光纤及其配套设备已很便宜，所以在室外和长距离通信中已大量采用。第三节 相关设备的连接一、与电话系统之间的连接（讲义图2-12）二、计算机网络系统之间的连接（讲义图2-13）三、与其他系统之间的连接 1、与自控系统：采用屏蔽双绞线或网络双绞线。 2、与监控系统：采用同轴电缆或网络双绞线。第四节 综合布线系统设计一、综合布线等级1、基本级2、增强级 根据用户类型、酒店星级和业主要求进行设计。3、综合级二、综合布线设计步骤 1、了解楼宇的用途，业主需求及发展空间和经济能力。 2、了解其他系统（强电、弱

18、电）的布线情况。 3、了解楼宇土建预留机井和预埋管线情况。 4、综合上述情况进行初步设计。 5、完成各楼层的平面图和总系统图。 6、做出全部设备、材料、施工的预算表。三、综合布线施工步骤 1、通告投标或其他关系签订施工合同（先要做好预算）。 2、读懂全部原理图和施工图。 3、看现场，与甲方、监理、业主、设计部门沟通，修改不合理的设计。 4、找施工队，与其签订施工合同（土建和安装两类）。 5、购买设备、材料和派专人监督施工。 6、经常检查线路、设备施工和安装进展及质量，尽快解决问题。 7、调试（需要与设备供应、安装的人员配合完成）。第三章 楼内互联网采用一定流量的光纤接入，先通过硬件防火墙和代理

19、服务器进行登录、流量限制、权限控制、信息过虑、计费等功能（类似个大网吧）。第二篇 楼宇设备自动控制技术第四章 楼宇基本设备及其控制特性第一节 供配电系统一、楼宇配电系统（10kV、35kV） 1、负荷分布和变压器配置空调（50%）、动力、照明。空调、水泵在地下层，电梯在顶楼，变压器供电范围约20层。变压器选择80%的负荷率，负荷变化大的可选2台以上，要留可扩充空间。选用干式和真空断路器（无油、可靠、免维护）。 2、供电主结线1）一用一备（不可靠）2）同时供电（较可靠）3）一路进线（不可靠）4）两路进线（较可靠） 3、低压配电方式1）放射式（星形），点对点，用于功率较大的负荷（空调、电梯）。2）

20、树干式（总线），并联，用于功率较小的负荷（照明、办公）。二、供配电系统的监测 三相（电压、电流），频率，（有功、无功、视在）功率，功率因素，（有功、无功）电度。1、电能参数检测电压（N:100）电压互感器，电流用（N:5）电流互感器。全部参数用电能采集模块。三、供电品质监测、改善和节能 1、频率：50Hz0.5，取决大网，无法改变，独立脱网发电除外。 2、电压：220V10%，可用稳压器稳压、自耦调压器调压、串电抗器降压。对于公共和景观照明可采用降压节能和延长灯具寿命。 3、功率因素 对功率因素进行（分相、动态）集中和分布补偿到0.9以上。减少利率电费和减少线路损耗，节能。 4、谐波吸收 谐波

21、对设备及能耗影响很大，对谐波动态或静态吸收。 5、三相负荷平衡调整负荷分配，力求三相负荷平衡。四、应急电源 1、应急灯（小功率，用于照明） 2、UPS（中功率，用于消防和安防） 3、备用柴油发电机组（功率较大，自动启动，供应部分电梯和楼宇内除空调外的其他用电设备）五、UPS及电池 1、UPS原理：由电池组、充电电路、逆变电路组成。 1）后备式：平时利用外电供电（有20%的调压功能），逆变电路不工作，充电电路对电池组充电；断电时切换为电池组逆变后供电。优：价廉；缺：电源的波形及清洁度不好，只能短时工作。 2）在线式：充电电路一直对电池组充电、电池组一直逆变后供电。优：电源的波形及清洁度好，电源的

22、干扰小，能长时工作；缺：价高。2、UPS选择 1）工作原理：功率不大（2000VA以下），要求不高，短时工作的选后备式，反之在线式。 2）输出波形：阻性负载选方波式，反之选正弦式。 3）供电方式：功率较小的选单相（3000VA以下），反之选三相。 4）电池组方式：标时的是内置电池组（额定功率8分钟），长时间的外置电池组，电池容量越大，支持时间越长。 3、常见电池种类 1）电池原理：电能（充）化学能（放）电能，容量为：V*Ah 2）锌锰电池：电压1.5V，不可充电，电解介质有偏酸性（氯化锌）和碱性（氢氧化钾），碱性的容量较大。 3）镍镉电池：电压1.2V，可充放300-500次，充满为1.4V并

23、会发热，有“记忆”性，需要充满、放光使用。镉为重金属，会污染环境。 4）镍氢电池：电压1.2V，可充放为500-1000次，充满为1.4V并会发热，与镍镉相比，容量较大，重量较轻，寿命较长，且“记忆”性较小，但也最好充满、放光使用。 5）铅酸电池：电压2V，可充放为300-500次，充满为2.4V并会产生气体和热量，切不可过度放电，长期存放需要充满；有加水和免维护两种。目前是容量较大，容量/价格比最高的、但又是容量/重量比最低的电池。 6）锂电池：电压3.6-3.7V，可充放为500次以上，无记忆性，漏电很小，充满为4.2V并会产生气体和热量，因锂电池为金属壳（锂聚合物是软壳），会发生爆炸；再

24、因锂电内阻很小，短路电流很大，易发生危险，所以每块锂电池都配有用于充放电的控制电路板，用来控制充电电流（前段用其Ah大电流、充到4V时改为脉动的小电流、充到4.2V时截止），控制放电电流（不大于Ah电流、短路和低于3V时电流截止）。有锂液态（金属壳）和锂聚合物（软壳）两种（锂聚合物容量大10%左右，且不漏液，不易爆炸）。锂电目前是容量/重量比最高的、但又是容量/价格比最低的电池。 4、常见充电电池特性表电池类型 ( 特性 ) 酸性电池 镍镉电池 镍氢电池 液态锂电池 聚合物锂电池 安全性能 好 好 好 一般 优秀 工作电压 (V) 2 1.2 1.2 3.6 3.6 3.7 充电截止电压 (V

25、)2.41.41.44.24.2重量能量比 (Wh/Kg) 35 41 50 80 100 140 160 190 体积能量比 (Wh/1) 80 120 100 120 200 280 260 370 循环寿命 300-500300-500500-1000 500 500 工作温度 () -20 60 -20 60 -20 60 0 60 -20 60 记忆效应 无 有 有 无 无 自放电 (%/ 月 ) 10 10 30 5 5 存放前充电状态/补充充满/1-2月70%/3-4月70%/3月70%/6-10月70%/6-10月环境友好度 有毒 有毒 轻毒 轻毒 无毒 形状 固定 固定 固定

26、 固定 任意形状 5、充电电池的使用维护 1）慢充：以1/10的Ah电流充12小时为慢充，慢充化学反应不激烈，电池发热产气小、寿命长，但耗时长，效果好、效率低。2）快充：以接近其Ah电流充1-2小时为快充，快充的效果与慢充相反，效果差、效率高。3）恒压充：以电池的充电截止电压进行充电，充电中，随着电池的电压升高，电压差逐步减小，充电电流逐步减小，充满的时间很长，效果好、效率低。4）恒流充：以某一定恒定的电流进行充电；但小电流充电时间较长，若大电流充电到快充满时电池发热量大，影响电池寿命。效果、效率不能兼顾。5）智能充：前段用大电流充，后段改为小电流后脉动电流充，到截止电压时停充，效果和效率都好

27、。6）使用：对于铅电池不能深度和过度放电，最好经常充满。镍镉和镍氢要充满放光。因锂电池无记忆性和有保护电路，可随充随用。7）存放：铅电池要充满，每个月使用一次或补充。镍镉和镍氢充70%，每3月使用一次或补充。锂电池充70%，每6-10月使用一次或补充。8）激活：新的或长期存放的电池会处于休眠状态，容量活性很低，需要充满放光才能达到额定容量。9）修复：老化和存放太久的电池会充不进电，对于铅电池需用（带有反向去极化）高压脉冲产生其Ah电流去充几分到几十分钟可修复，充到发热后减为正常电流；对于镍镉、镍氢和锂电池需用调高电压产生其Ah电流去充几分到十几分钟可修复，充到发热后转为正常充电。 6、太阳能电

28、池太阳能电池有单晶硅（效率16%），多晶硅（效率14.5%）,非晶硅（效率10%）。电池的面积越大，产生的电流越大。由于光照的不同，太阳能电池产生的电压、电流都不稳定，需要配置升压稳压装置、电池组或UPS才能正常使用。升压稳压装置可以把一定范围内的波动电压稳定为一固定电压给电池组或UPS充电。电池组对直流负载供电，UPS对交流负载供电。2010年太阳能电池板价格表非晶硅6075mm2.5V40mA12元非晶硅6090mm3V60mA17元非晶硅100100mm6V80mA27元非晶硅14060mm10V40mA16元非晶硅152152mm8V120mA36元塑封微型11mm0.45V1mA1.

29、5元弱光型非晶硅2422mm(室内用)5V6.5uA2.5元弱光型非晶硅2724mm(室内用)5V6.5uA2.5元弱光型非晶硅3722mm(室内用)4.5V8.4uA2.5元弱光型非晶硅405mm(室内用)4.5V2uA2.5元弱光型非晶硅505mm(室内用)4.5V2.85uA2.5元弱光型非晶硅5514mm(室内用)2.5V14uA2.5元弱光型非晶硅5514mm(室内用)4V9uA2.5元弱光型非晶硅7510mm(室内用)6V5.8uA5元弱光型非晶硅7228mm(室内用)7V13.4uA8元弱光型非晶硅8223mm(室内用)5V17.6uA9元弱光型非晶硅8223mm(室内用)11V8uA9元弱光型非晶硅9225mm(室内用)8V13.4uA13元弱光型非晶硅9225mm(室内用)11V9.7uA第二节 照明系统一、楼宇照明设计 1、照度、色温1勒克斯（lx）= 1流明（lm）40W白炽灯1米下约40lx，加反光罩后增加为73lx，阴天中午室外为8千-2万lx，中午阳光下为8万-12万lx。1lx人眼只能看见物体轮廓，5