建筑电气自动化的现状趋势

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【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BAC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BAC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BAC（BuildingAutomationandControlNetwork）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――Buildingenvironmentdesign（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ISO16484标准――Buildingautomationandcontrolsystems（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――BuildingAutomation,ControlsandBuildingManagement（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BAC标准,其他二层均有多个现场总线标准.事实上,BAC为了满足CEN要求定义了与KONNEX标准的接口,另外,BAC标准在其物理层和数据链路层中也包括了LonTalk标准,因而BAC可以直接应用于现场层.其中,KONNEX标准是Batibus（BatimentIntelligentBus）,EIB（EuropeanInstallationBus）和EHS（EuropeanHomeSystem）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IEC60929――DALI（DigitalAddressableLightingInterface）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BAC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/IEC14908）.

综上所述,虽然许多标准还在发展应用中,但无法取代BAC、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BAC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.