建筑設備自動化技術第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求 8.1.1BAS的對象環境8.1.2BAS的功能要求8.1.3BAS的技術基礎8.1.4BAS常用檢測設備和執行器8.2集散控制 8.2.1集散控制系統的基本組成與系統結構集散控制系統的典型結構8.2.3集散控制系統的特點8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構集散型BAS系統的組態8.3.3集散型BAS的幾種方案8.3.4BAS中的基本監測點、接口位置及常用傳感器8.4智能建筑的BAS系統設計8.4.1BAS設計原則8.4.2BAS設計、施工及驗收依據8.4.3BAS設計步驟8.4.4BAS設計中的幾個關鍵問題第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日本章導讀

本章主要介紹了BAS對象環境、功能要求和技術基礎，然后介紹了當前主流BAS系統結構（集散系統）及發展方向，最后給出了BAS設計原則、步驟和依據。本章的重點和難點是在理解BAS系統構成的基礎上，結合以前所學的各門專業知識（檢測技術、控制原理和電氣控制技術），完成BAS設計。

第8章建筑設備自動化技術

第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日8.1.1BAS的對象環境

第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

建筑設備自動化系統（BAS）（BuildingAutomationSystem），指將建筑物或建筑群的電力、照明、給排水、防火、保安、車庫管理等設備或系統，以集中監視、控制和管理為目的，構成的綜合系統。

根據智能建筑設計標準（GB/T50314—2000），建筑設備自動化系統可分為建筑設備監控系統子系統和安防與消防系統（廣義BAS），其中，建筑設備監控系統子系統，被稱為俠義BAS。如圖8-1所示。

第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日BAS對象環境第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.1BAS的對象環境圖8-1BAS對象環境

第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日BAS功能要求第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.2BAS的功能要求

（1）對空調系統設備、通風設備及環境監測系統等運行工況的監視、控制、測量、記錄。（2）對供配電系統、變配電設備、應急（備用）電源設備、直流電源設備、大容量不停電電源設備監視、測量、記錄。（3）對動力設備和照明設備進行監視和控制。（4）對給排水系統的給排水設備、飲水設備及污水處理設備等運行工況的監視、控制、測量、記錄。（5）對熱力系統的熱源設備等運行工況的監視、控制、測量、記錄。（6）對公共安全防范系統、火災自動報警與消防聯動控制系統運行工況進行必要的監視及聯動控制。（7）對電梯及自動扶梯的運行監視。第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日BAS監視、測量、控制、記錄顯示的功能第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.1BAS的對象環境第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日8.1.3BAS的技術基礎第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

BAS將各個控制子系統集成為一個綜合系統，其核心技術是集散控制系統，它是由計算機技術、自動控制技術、通信網絡技術和人機接口技術相互發展滲透產生的。但它不同于分散的儀表控制系統，也不同于集中式控制系統，它吸取了二者的優點而發展起來的一種系統工程技術。利用集散控制技術把BAS構造成一個龐大的集散控制系統，在這個系統中處于最高層的是中央監控與管理計算機，中央管理計算機通過通信網絡與各個子系統的控制器相連，組成分散控制、集中監控和管理的功能模式，各個子系統也可以通過網絡能夠進行信息交換和聯動，實現優化管理。BAS的技術基礎

第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日8.1.3BAS的技術基礎第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

BAS將各個控制子系統集成為一個綜合系統，其核心技術是集散控制系統圖8-2廣義的BAS系統組成概念圖

第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日電量檢測設備第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-3電量檢測設備

對高、低壓進線及發電機電壓、電流監測，對低壓進線及發電機功率因數、有功功率、無功功率、電量的監測，它們將為繪制負荷曲線、進行無功補償、電費結算及能源管理、用電設備的運行和調度提供依據。

第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日溫度檢測設備第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-4溫度傳感器

在BAS中對溫度的檢測主要用于:室內氣溫、室外氣溫,范圍在-40～45℃；風道氣溫,范圍在-40～130℃；水管內水溫,范圍在0～90℃。

第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日濕度檢測設備第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-5相對濕度傳感器

在BAS中對濕度的檢測主要用于室內室外的空氣濕度、風道的空氣濕度的檢測等。第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日壓力檢測設備第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-6壓力壓差傳感器在BAS中對壓力的檢測主要用于風道靜壓、供水管壓、差壓的檢測,有時也用來測量液位的高程,如水箱的水位等。大部分的應用屬于微壓測量,量程在0～5000Pa。第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日液位檢測設備第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-7液位傳感器BAS中對液位的監測主要是供水系統的中地下水或者高位水箱的水位，排水系統中集水坑的水位，消防水箱的水位等。第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日流量檢測設備第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-7水流量計熱源系統中鍋爐熱水流量和二次熱水回水流量等的監測。根據分水器、集水器的供、回水溫度及回水干管的流量測量值，來實時計算空調末端設備所需的熱負荷，按照熱負荷自動調整熱交換器及熱水給水泵的臺數。第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日照度監測設備第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-9照度傳感器BAS中采用照度傳感器對室外照度自然光度進行測量，實現照明系統根據不同室外照度環境進行自動調光，保證良好照度的前提下，實現節能。第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日電磁閥第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-10電磁閥結構原理電磁閥是電動執行器中最簡單的一種，它利用電磁鐵的吸合和釋放對小口徑閥門作通、斷兩種狀態的控制，由于結構簡單、價格低廉，常和兩位式簡易控制器組成簡單的自動調節系統。其原理如圖8-10所示。第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日電動閥第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-11電動閥結構原理電動執行器使用電動機作動力元件，將控制器來的信號轉變為閥的開度。如圖8-11,12所示。第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日風門第8章建筑設備自動化技術

8.1建筑設備自動化系統（BAS）的功能需求

8.1.4BAS常用檢測設備和執行器圖8-13電動式風門的結構原理在智能樓宇的空調、通風系統中，用得最多的調節機構是風門，風門用來精確控制風的流量。如圖8-13所示。第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日三大部分組成第8章建筑設備自動化技術

8.2集散控制8.2.1集散控制系統的基本組成與系統結構圖8-14集散控制系統的組成集散控制系統是由分散過程控制裝置、操作管理裝置、通信系統三大部分組成的,如圖8-14所示。第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日各部分功能第8章建筑設備自動化技術

8.2集散控制8.2.1集散控制系統的基本組成與系統結構1、分散過程控制裝置①采集生產過程中的各種過程變量；②進行模擬量和數字量的相互轉換，完成控制算法的各種運算，對輸入與輸出量進行有關的軟件濾波及其他的一些運算；③將運算結果送到執行機構；④通過通信部分將相關數據送到操作和管理裝置。2、操作管理裝置①顯示現場裝置當中的各種參數，便于操作人員監視和操作；②操作人員通過它發出操作指令給生產過程。3、通信系統完成分散過程控制裝置和操作管理裝置之間的通信第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第三代集散控制系統的典型結構第8章建筑設備自動化技術

8.2集散控制集散控制系統的典型結構圖8-15模件化控制站+與MAP兼容的局域網+信息綜合管理系統第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二代集散控制系統的典型結構第8章建筑設備自動化技術

8.2集散控制集散控制系統的典型結構圖8-16分散過程控制站+局域網+信息管理系統構成第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日PLC+通信系統+操作管理站第8章建筑設備自動化技術

8.2集散控制集散控制系統的典型結構圖8-17PLC+集散控制系統結構第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日8.2.3集散控制系統的特點第8章建筑設備自動化技術

8.2集散控制(1)分級遞階控制；(2)分散控制；(3)自治性；(4)協調性；(5)友好性；(6)適應性、靈活性和可擴充性；(7)開放系統；(8)可靠性。第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日BAS中的集散控制網絡綜述第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統

在一幢大樓中，需要實時監測與控制的設備品種多、數量大，并且分布在建筑物的各個空間。大型的建筑物有幾十層樓面，多達幾十萬平方米的建筑面積，需要數千套設備遍布建筑內外。對于BAS這一個規模龐大、功能綜合、因素眾多的大系統，要解決的不僅是各個子系統的局部優化問題，而且是一個整體綜合優化問題。若采用集中式計算機控制，則所有現場信號都集中于同一個地方，由一臺計算機進行集中控制。這種控制方式雖然結構簡單，但功能有限，且可靠性不高，故不能適應智能建筑的需要。第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日BAS中的集散控制網絡綜述第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統

鑒于集中式控制系統的缺點，目前的BAS廣泛應用集散控制系統，充分利用其集中操作和管理、分散控制的優勢。值得注意的是，相比于工業生產過程，BAS對控制精度、系統實時性、可靠性要求的控制指標可能要求要低一些。所以BAS中集散控制系統產品的檔次和性能有所削弱，但系統架構還是一樣的。目前基于DCS的樓宇自動化產品和生產廠商很多，國外有美國Honeywell（霍尼韋爾）的EXCEL5000，JONHNSONCONTROL（江森）的METASYS，德國SIEMENS的SYSTEM600APOGEE，瑞典TAC的TACVISTA，國內有清華同方的RH-2000等。第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日單層網絡結構第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構圖8-18工作站＋現場控制設備的單層網絡結構

第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日單層網絡結構的特點第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構

現場設備通過現場控制網絡相互連接，工作站通過通信適配器直接接入現場控制網絡。它適用于監控節點少、分布比較集中的小型樓宇自控系統單層網絡結構特點有：

（1）整個網絡的網絡配置、集中操作、管理和決策全部由工作站承擔；（2）控制功能分散在各類現場控制器和智能傳感器以及智能執行機構中；（3）同一條現場控制總線上的設備可以直接通信，不同總線上的設備必須通過工作站才能通信；（4）構建簡單、配置方便；（5）只支持一個工作站，該工作站承擔不同總線設備直接通信中轉的任務。第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日兩層網絡結構第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構圖8-19BAS兩層網絡結構

第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日兩層網絡結構的特點第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構兩層網絡結構適用于大多數的BAS，其特點是：（1）現場控制設備之間的通信要求實時性高，抗干擾能力強，對通信效率要求不高，一般采用控制總線（例如現場總線）完成；

絕大多數BAS廠商在底層控制總線上都有一些支持某種開放式現場總線的技術的產品，例如第五章中的Lonworks現場總線。這樣兩層網絡都可以構成開放式的網絡結構，不同的廠家間的產品可以互聯。（2）操作員站（工作站、服務器）之間由于需要大量的數據、圖形的交互、通信帶寬要求高，而對實時性、抗干擾能力要求不高，所以多采用以太網技術；注意這一部分的內容和第5章的聯系起來！第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日兩層網絡結構的特點第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構（3）通信控制器可以由專門的網橋、網關設備或者工控機實現。不同的BAS產品中，通信控制器的功能強弱不同。功能簡單的僅僅起到協議轉換的作用，在采用這種產品的網絡中，不同現場總線之間的設備的通信仍舊要通過工作站進行中轉；復雜的可以實現路由選擇、數據存儲等功能，甚至可以直接對輸入輸出模塊進行控制，起到DDC的功能，這時候不再是簡單的通信控制器，而是一個區域控制器。

在采用區域控制器的網絡中，不同控制總線之間的設備的通信不用通過工作站，而且由于這時候系統除了人機界面以外的功能外的所有功能都是由區域控制器以下的現場設備完成的，因此工作站的的關閉不影響系統的工作，這是兩層網絡結構的最大優勢。第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日三層網絡結構第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構圖8-20BAS三層網絡結構

第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日三層網絡結構的特點第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構

三層網絡的特點是：（1）在各末端現場安裝一些小點數、功能相對簡單的現場控制裝置，完成末端設備基本控制功能，這些小點數現場控制設備通過現場總線相連；（2）小點數現場控制設備通過現場控制總線接入一個現場大型通用控制器，大量聯動運算在此控制設備內完成。這些現場大型通用控制器也可以帶一些輸入輸出模塊直接監控現場設備；（3）現場大型通用控制器之間通過中間控制網絡實現互聯，這層網絡在通信效率、抗干擾能力等方面的性能介于以太網和現場總線之間。第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日BAS網絡結構發展趨勢第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.1集散型BAS的典型網絡結構BAS網絡結構不斷朝著開放化、標準化、遠程化、集成化方向發展。(1)現場總線技術應用于BAS現場控制網絡。(2）工業以太網在各方面的性能都達到甚至超過一些現場總線技術。DDC直接接入工業以太網可以簡化集散控制系統的網絡結構，提高網絡監控性能，是集散控制系統的一個重要發展方向。(3）BACnet從整體上對系統通信網絡的標準結構及各層協議進行了定義，為整個BAS網絡完全標準化提供了可能。(4）OPC(OLEforprocesscontrol)技術為實現BAS與智能樓宇中其他子系統之間的聯動和信息集成提供了一種開放、靈活、標準的技術。第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日畫面的組態第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統集散型BAS系統的組態

圖8-21設備運行狀態顯示

第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日按建筑層面組織的集散型BAS系統第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.3集散型BAS的幾種方案圖8-22按樓層面組織的集散型BAS系統

第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日按建筑設備功能組織的集散型BAS系統第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.3集散型BAS的幾種方案圖8-23按設備功能組織的集散型BAS系統第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日混合型的集散型BAS系統第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.3集散型BAS的幾種方案這是兼有上述二種結構特點的混合型,即某些子系統(如供電、給排水、消防、電梯)采用按整座樓宇設備功能組織的集中控制方式,另外一些子系統(如燈光照明、空調、等等)則按樓宇建筑層面組織的分區控制方式。這是一種靈活的結構系統,它兼有上述兩種方案的特點,可以根據實際的需求而調整。第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日表

1第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.4BAS中的基本監測點、接口位置及常用傳感器第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日表

2第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.4BAS中的基本監測點、接口位置及常用傳感器第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日表

3第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.4BAS中的基本監測點、接口位置及常用傳感器第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日表

4第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.4BAS中的基本監測點、接口位置及常用傳感器第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日表

5第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.4BAS中的基本監測點、接口位置及常用傳感器第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日表

6第8章建筑設備自動化技術

8.3BAS中的集散控制系統8.3.4BAS中的基本監測點、接口位置及常用傳感器第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日8.4.1BAS設計原則第8章建筑設備自動化技術

8.4智能建筑的BAS系統設計BAS的設計原則是功能實用、技術先進、設備及系統具有良好開放性和可集成性、選擇符合主流標準的系統和產品、保證在建筑物生命周期內BAS系統的造價和運行維護費用盡可能低、系統安全、可靠、具有良好容錯性。

第四十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日8.4.2BAS設計、施工及驗收依據第8章建筑設備自動化技術

8.4智能建筑的BAS系統設計1．國家標準（1）《智能建筑設計標準》（GB/T50314—2000）；（2）《民用建筑電氣設計規范》（JGJ/T16-1992）；（3）《供配電系統設計規范》（GB50052/95）；（4）《工業企業通信接地設計規范》（GB/TJ79-1985）；（5）《采暖通風于空氣調節設計規范》（GBJ19-1987）；（6）《智能建筑弱電工程設計施工圖集》（GJBT－471）；（7）《自動化儀表工程施工及驗收規范》（GB50093-2002）；（8）《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范》(GB50168-1992)；（9）《建筑電氣安裝工程質量驗收標準》（GB50303-2002）；（10）《智能建筑施工驗收規范》（GB50-2003）等。2．其他依據：（1）甲方提供的技術資料和設計要求；（2）采用的控制系統的技術手冊。第四十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日8.4.3BAS設計步驟第8章建筑設備自動化技術

8.4智能建筑的BAS系統設計1.技術需求分析設計人員根據建筑物的實際情況以及業主的要求（一般通過招標文件實現），依據相關規范與規定，確定建筑物內實施自動控制及管理的各個功能子系統。根據業主提供的技術數據與設計資料（一般為設計圖紙），確認各功能子系統所包含的需要監控、管理的設備數量。2.確定各功能子系統的控制方案對于需要