楼宇自动化与智能建筑的起源与发展
楼宇自动化是随着建筑物的环境设备,尤其是暖通空调系统即:供热、通风、空气调节与制冷(HAC&R, Heating Ventilation Air Condition andrefrigeration)系统的发展而出现的。楼宇自动化技术在20世纪50年代后期引入我国,以后的20年随着自动化技术的进步也有所发展,但发展比较缓慢。近年来随着国内国民经济和科学技术的快速发展,特别是电子技术计算机技术和自动化技术等T技术的高速发展,使楼宇自动化技术在科技与应用两个方面都得到了前所未有的迅猛发展。楼宇自动化系统的发展与其他领域自控系统的发展是相似的。最早的楼宇自控系统是气动系统,气动控制系统的能源是压缩空气,主要用于控制供热、供冷管道上的调节阀和空气调节系统的空气输配管道调节阀。当时由于市场的竞争和用户的需求,这种控制技术也进行了标准化,标准化的主要内容是统一压缩空气的压力和有关气动部件。在标准的规范下,许多控制设备生产厂商生产的控制设备可以互换,这样不仅可以满足用户的需求,更重要的是标准有利于市场竞争,促进了楼宇控制系统的发展。随后,电气控制系统逐渐代替气动控制系统,并成为楼宇控制系统的主要控制形式。1973年爆发能源危机,迫使楼宇自动化系统必须寻求更为有效的控制方式来控制楼宇设备,以减少能源的消耗。HVAC&R系统就首当其冲,出现了以HVAC&R设备为主要控制对象的计算机楼宇自动化系统,以后逐渐发展为包含照明、火灾报警等子系统的集成计算机楼宁自动化系统。起初计算系统只是被简单地纳入电气控制系统之中,形成所谓的“监督控制系统(SCC, Supervisory Computer Control)”。在SCC中,计算机系统的作用只是监督和指导,控制过程仍由原来的控制系统来完成。SCC是计算机系统在控制领域中最简单的应用方式,但在楼宇自控系统中起到了显著的作用,节能效果显著。计算机系统在建筑中的应用由此得到了迅速的发展。20世纪80年代早期,计算机技术和微处理器有了突破性的发展,产生了直接数字控制(DDC, Direct Digital Control)技术。DDC技术在楼宇自控系统中的应用极大地提高了楼宇设备的效率,并简化了楼宇设备的运行和维护。随后在计算机网络技术的带动下,产生了各种以DDC技术为基础的分布式控制系统(DCs, Distributed Control System)。DCS在楼宇设备控制系统中的应用就形成了楼宇自动化系统早期的楼宇自动化系统通常只有楼宇设备自控系统。随着计算机技术、数字通信技术控制技术以及微电子技术的发展,其他楼宇设备的自动控制系统也逐渐地被集成到楼宇自动化系统中,如火灾自动报警与消防灭火设备自动控制系统、智能卡设备自控系统等。现代智能建筑的楼宇自动化系统是个高度集成、和谐互动、具有统一操作接口和界面的“高智商”的自动化系统信息技术的飞速发展使楼宇自动化系统发生了本质的变革。在以往的智能建筑中,楼宇自动化系统通常与系统是分离的。随着企业级管理( Enterprise-wide Management)的日益流行,开放系统技术( Open Systems Technology)以及 Internet技术的发展,单纯的物业管理( Facility Management)必将会纳入企业管理之中;专有通信协议的自动化系统将被开放通信协议的自动化系统所取代,并在整个楼宇自动化系统内实现完全互操作, Internet将会成为企业级的基础网络设施( infrastructure)这些发展趋势必将导致楼宇自动化系统建立在企业管理系统的基础设施之上,形成网络化的楼宇系统(NBS, Networked Building Systems),真正成为全业级信息系统的一个子系统。网络化楼宇系统使楼宇自动化系统不仅具有统一的操作界面(如Web浏览器,这种技术在控制系统中的应用己趋成熟),而且使包含物业管理在内的企业管理更加高效。随着社会与科技的进步与发展,只有楼宇自动化系统所提供的建筑环境已无法适应信息技术的飞速发展和满足人们对建筑环境信息化、智能化的需求。1984年1月在美国康涅狄格州 Hartford竣工的 City Place大楼的宣传材料中,第一次出现“智能建筑(IB, IntelligentBuilding)”一词,标志着“智能建筑”概念的形成。该大楼以当时最先进的技术来控制空调设备、照明设备、防灾和防盜系统、垂直交通运输(电梯)设备、通信和办公自动化等,除
可实现舒适、安全的办公环境外,还具有高效、经济的优点。大楼的用户可以获得语音、文字、数据等各类信息服务,而大楼内的空调、供水、防火防盜、供配电等系统均为计算机控制,实现了自动化综合管理,为用户提供了舒适、方便和安全的建筑环境,引起全世界的关注。随后,智能建筑及其“建筑智能化系统”蓬勃发展,以美国和日本最为突出。此外,法国、瑞士、英国等欧洲国家和新加坡、马来西亚、香港等国家和地区的智能建筑也迅速发展
据有关统计,美国的智能建筑超过万幢,日本新建大楼中60%以上是智能建筑。我国智能建筑起步较晚,直到20世纪80年代末期才有较大的发展,但其迅猛的发展势头令世人瞩目近几年来,在我国的北京、上海、广州、深圳等城市,相继建成了批具有相当水平的智能建筑,如北京的发展大厦、上海的金茂大厦、深圳天安数码城等。当前国内的智能建筑开始转向大型公共建筑,例如会展中心、图书馆、体育场馆,乃至城市信息化小区。据国外媒体预测,近期在中国兴建的大型建筑将占全球的一半,21世纪全世界的智能建筑将有一半以上在中国建成。
