提要　　本講介紹大型綜合商業(yè)建筑中的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，又稱樓宇自動化系統(tǒng)BAS （building automation system）。它被列為智能建筑的重要組成部分，目前在我國發(fā)展迅速。據(jù)英國某咨詢公司對中國BAS市場的調(diào)查，1994年市場銷售額為80億元人民幣。預(yù)計(jì)2000年為150～200億元人民幣。下面首先介紹BAS系統(tǒng)包括的內(nèi)容，然后分別對系統(tǒng)的通訊、布線及協(xié)調(diào)管理等做進(jìn)一步的討論。

關(guān)鍵詞　　BAS，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，建筑設(shè)備

Abstract　　 Describes the building automation system (BAS) in large commercial buildings. Lists the possible sub-systems in BAS and their functions, discusses the requirements for hardware and software for these functions including the communication network, the PDS (premises distribution system) technology and the centre computer stations and studies the management facilities of BAS and the relative software techniques in detail.

Keywords　　 BAS, computer control & monitoring system, building service

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　　 一座現(xiàn)代化建筑往往包括這些設(shè)備的全部或大部分。隨著建筑物的規(guī)模增大，標(biāo)準(zhǔn)提高，這些設(shè)備的種類、數(shù)量急劇增加，要求的監(jiān)測控制點(diǎn)可多達(dá)幾千點(diǎn)至上萬點(diǎn)。這些設(shè)備和測量控制點(diǎn)一般分散到建筑物的各層和各個(gè)角落，因此采用分散管理，就地監(jiān)測和操作將占用大量人力資源，有時(shí)幾乎難以實(shí)現(xiàn)。利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對這些設(shè)備進(jìn)行集中管理和自動監(jiān)測，對節(jié)省運(yùn)行人力，保持設(shè)備正常，具有極大的意義。同時(shí)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及時(shí)啟停各有關(guān)設(shè)備，避免設(shè)備不必要的運(yùn)行，又可以節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行能耗。這樣，BAS系統(tǒng)的主要目的就是：提高系統(tǒng)管理水平；降低維護(hù)管理人員工作量；節(jié)省運(yùn)行能耗。
　　　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　
　　4.1.1 電力供應(yīng)系統(tǒng)
　　 電力供應(yīng)系統(tǒng)的監(jiān)測控制的關(guān)鍵是保證建筑物安全可靠的供電。為此最基本的是對各級開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，主要回路的電流、電壓及功率因數(shù)的監(jiān)測，變壓器及一些電纜的溫度監(jiān)測。由于電力系統(tǒng)的狀態(tài)變化和事故都是在瞬間發(fā)生，因此利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行這種監(jiān)測時(shí)要求采樣間隔非常小（幾十至幾百ms），并且應(yīng)能自動連續(xù)記錄在這種采樣間隔下各開關(guān)狀態(tài)和各測量參數(shù)的連續(xù)變化過程，這樣才能預(yù)測并防止事故的發(fā)生，或在事故發(fā)生后，及時(shí)判斷故障點(diǎn)。
　　 將功能進(jìn)一步擴(kuò)展，還可對有關(guān)的供電開關(guān)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)動控制。尤其在停電后可進(jìn)行自動復(fù)電的順序控制。此外對設(shè)備用應(yīng)急發(fā)電機(jī)的監(jiān)測與控制，以及在啟用應(yīng)急發(fā)電設(shè)備時(shí)自動切斷一些非主要回路，以保護(hù)應(yīng)急發(fā)電機(jī)不超載。
　　 在保障安全可靠地供電的基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可包括用電計(jì)量、各戶用電費(fèi)用分析計(jì)算以及與供電政策有關(guān)的高峰時(shí)超負(fù)荷及分時(shí)計(jì)價(jià)高峰期對次要回路的切斷控制。

　　4.1.2 照明系統(tǒng)
　　 照明系統(tǒng)的控制與節(jié)能有重要關(guān)系。在大型商業(yè)建筑中它的電耗僅次于空調(diào)系統(tǒng)。與常規(guī)管理相比，好的BAS控制可省電30%～50%。這主要是對門廳、走廊、庭園和停車場等處照明的定時(shí)控制，對照明回路分組控制，以及對廳堂及辦公室和客房"無人熄燈"控制。這些控制可以通過在計(jì)算機(jī)上設(shè)定啟停時(shí)間表、值班人員遠(yuǎn)動等按照預(yù)定的建筑空間使用方式來進(jìn)行的前饋控制，也可以采用門鎖、紅外線等方式探測是否無人從而自動熄燈的反饋控制方式。

　　4.1.3 空調(diào)系統(tǒng)
　　 空調(diào)系統(tǒng)控制管理的中心任務(wù)是在保證提供舒適環(huán)境的基礎(chǔ)上盡可能降低運(yùn)行能耗。對空調(diào)機(jī)、冷熱源及水系統(tǒng)工程的控制在前幾講中已分別做了詳盡的討論。但系統(tǒng)的良好運(yùn)行除對每個(gè)設(shè)備的良好控制外，還取決于各設(shè)備間的有機(jī)協(xié)調(diào)，并且與建筑物本身的使用方式有密切關(guān)系。例如根據(jù)上下班時(shí)間適時(shí)地提前啟動空調(diào)進(jìn)行預(yù)冷：提前關(guān)閉空調(diào)，依靠建筑物的熱慣性維持下班前一段時(shí)間的室內(nèi)環(huán)境；對不使用的廳堂關(guān)閉空調(diào)，同時(shí)根據(jù)空調(diào)開啟程度確定冷凍機(jī)開啟臺數(shù)及運(yùn)行模式等。此類協(xié)調(diào)需由空調(diào)系統(tǒng)的中央管理計(jì)算機(jī)通過BAS索取到建筑物使用要求與使用狀況的信息，再進(jìn)行分析決策后，才能實(shí)現(xiàn)。

　　4.1.4 給排水系統(tǒng)
　　 給排水系統(tǒng)的控制管理主要是為了保證系統(tǒng)能正常運(yùn)行，因此其基本功能是對各給水泵、排水泵、污水泵及飲用水泵運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，對各種水箱及污水池的水位監(jiān)測，給水系統(tǒng)壓力監(jiān)測以及根據(jù)這些水位及壓力狀態(tài)，啟停相應(yīng)的水泵。

　　4.1.5 消防系統(tǒng)
　　 消防系統(tǒng)，又稱FAS（fire automation system）是建筑設(shè)備自動化中非常重要的一部分。有些場合FAS還被從BAS中分出，作為所謂的5A建筑（BAS，F(xiàn)AS，SAS即保安自動化，OAS即辦公自動化和CAS即通訊自動化）的一個(gè)主要組成部分。FAS主要由火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與消防聯(lián)動控制這兩部分構(gòu)成。
　　 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是FAS的最主要部分。它要求在火災(zāi)萌發(fā)狀態(tài)就能及時(shí)探測出，并準(zhǔn)確指出火警位置。同時(shí)，對于吸煙等到其它原因造成的局部發(fā)煙、高溫和發(fā)光又不出現(xiàn)誤報(bào)，這依賴于靈敏的火災(zāi)參數(shù)探測傳感器及計(jì)算機(jī)的智能分析系統(tǒng)。火災(zāi)災(zāi)狀況可以通過煙感、溫感、光感和氣體成分的變化來監(jiān)測，每種物理量又有不同類型的傳感器來探測。應(yīng)該探測的物理量、適宜的傳感器類型都取決于建筑物的類型和可能產(chǎn)生的火災(zāi)種類。文獻(xiàn)[1]對此有詳盡的的介紹和討論。一個(gè)探測區(qū)域所需要探測器的數(shù)量也有相應(yīng)的規(guī)定。各種探測器的輸出狀態(tài)一般都是"通斷"兩種狀態(tài)，分別對應(yīng)于所探測的物理量"超過標(biāo)準(zhǔn)"和"處于正常范圍"兩種狀態(tài)，各探測器通過總線連接至區(qū)域報(bào)警器，總線提供各個(gè)探測器的工作電源，并通過脈沖編碼的方式接收各個(gè)探測器的輸出狀態(tài)。采用了計(jì)算機(jī)的智能型區(qū)域報(bào)警器就不僅僅是將各探測器的輸出狀態(tài)按其位置進(jìn)行顯示，而且要進(jìn)一步進(jìn)行分析，剔除誤報(bào)信息。例如某個(gè)傳感器偶然報(bào)警一次后，又恢復(fù)輸出正常狀態(tài)，或僅一個(gè)走廊中的傳感器報(bào)警，而相鄰的傳感器一直輸出正常狀態(tài)，這就都屬于"無火災(zāi)"或"不能最后確定"的狀態(tài)。增加智能分析可以使火災(zāi)報(bào)警的誤報(bào)率和漏報(bào)率顯著降低，準(zhǔn)確率提高。區(qū)域報(bào)警器通過通訊網(wǎng)還要與BAS中心的消防控制中心連接，使消防中心及時(shí)掌握各種火災(zāi)報(bào)警信息，以便及時(shí)做出統(tǒng)一判斷和決策。
　　 消防聯(lián)動控制包括對防火門、防火卷簾和防火閥的控制，排煙和正壓送風(fēng)的控制，消防水泵、噴淋水泵的控制，自動噴灑滅火裝置的控制，疏散廣播，警鈴控制及電梯扶梯控制等。這些消防裝置中有些與它直接相關(guān)的感溫或感煙裝置連接，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)信號后，自動動作。此時(shí)計(jì)算計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)測出這些動作，并使其它裝置的設(shè)備與其協(xié)調(diào)工作。其它消防裝置則是由值班人員手動控制或由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動控制，在火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生要求的動作。由于目前火災(zāi)誤報(bào)率較高，因此很少使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)報(bào)警信息啟動噴灑裝置的，一般都需要值班人員根據(jù)報(bào)警信號進(jìn)行確認(rèn)后，才能啟動這些消防設(shè)備。相當(dāng)多的消防設(shè)備并非與其它建筑設(shè)備系統(tǒng)無關(guān)。如正壓送風(fēng)排煙、電梯扶梯等到。這些設(shè)備往往是在正常情況下就需要由BAS控制管理，按照某種運(yùn)行模式運(yùn)行，火災(zāi)時(shí)，轉(zhuǎn)換到消防模式。此時(shí)，消防系統(tǒng)只是通過BAS向空調(diào)、電梯扶梯的控制系統(tǒng)發(fā)出向消防模式轉(zhuǎn)換的命令，通過這些設(shè)備自己的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)消防動作。

　　4.1.6 保安系統(tǒng)
　　 又稱SAS（security automation system）亦是建筑設(shè)備自動化的重要部分，它一般有如下內(nèi)容：
　　出入口控制系統(tǒng)，即將門磁開關(guān)、電子鎖或讀卡機(jī)等裝置安裝于進(jìn)入建筑物或主要管理區(qū)的出入口，從而對這些通道進(jìn)行出入對象控制、時(shí)間控制，并可隨時(shí)掌握管理區(qū)內(nèi)的人員狀況。
　　防盜報(bào)警系統(tǒng)，即將紅外或微波技術(shù)的運(yùn)動信號探測器安裝在一些無人值守部位，當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)視區(qū)出現(xiàn)移動物體時(shí)，即發(fā)出信號通知SAS控制中心，由保安人員做相應(yīng)處理。
　　閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)。將攝像機(jī)裝于需要監(jiān)視控制的區(qū)域，通過電纜將圖像傳至控制中心，使中心可以隨時(shí)監(jiān)視各監(jiān)控區(qū)域的現(xiàn)場狀態(tài)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展還可以進(jìn)一步對這些圖形進(jìn)行自動分析，從而辨別出運(yùn)行物體、火焰、煙及其它異常狀態(tài)，并進(jìn)行報(bào)警及自動錄像。
　　保安人員巡邏管理系統(tǒng)，指定保安人員的巡邏路線，在路徑上設(shè)巡視開關(guān)或讀卡機(jī)。從而計(jì)算機(jī)可確認(rèn)保安人員是否按順序在指定路線下巡邏，以保證保安人員的安全。
　　 上述各部分都需要將各自的工作狀態(tài)，尤其是所發(fā)現(xiàn)的異常現(xiàn)象及時(shí)報(bào)至SAS控制中心，進(jìn)而由計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一分析，幫助值班人員做出準(zhǔn)確判斷與及時(shí)的處理。

　　4.1.7 交通系統(tǒng)
　　 交通系統(tǒng)指對建筑物內(nèi)電梯扶梯及停車場的控制管理。電梯扶梯一般都有完備的控制裝置，但需要將這些控制裝置與BAS相連或?qū)崿F(xiàn)其間的數(shù)據(jù)通訊，使管理中心能夠隨時(shí)掌握各個(gè)電梯扶梯的工作狀況，并在火災(zāi)、匪警等特殊場合以電梯扶梯的運(yùn)行進(jìn)行直接控制，這已成為愈來愈多的業(yè)主對BAS提出的要求。
　　 停車場的智能化控制也愈來愈重要和復(fù)雜，這主要包括停車場出入口管理，停車計(jì)費(fèi)，車庫內(nèi)外行車信號指示和庫內(nèi)車位空額顯示、誘導(dǎo)等。停車場的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)汽車探測器確定進(jìn)入場內(nèi)的總車量，確定各層或各區(qū)的空車位，具體通過各種指示燈引導(dǎo)進(jìn)入場內(nèi)的汽車找到空位。該系統(tǒng)亦需要隨時(shí)向BAS控制中心提供車輛信息，以利于在火災(zāi)、匪警等情況下控制中心進(jìn)行正確判斷與指揮。

　　4.1.8 BAS的集中管理與協(xié)調(diào)
　　 上述各種系統(tǒng)都不是完全獨(dú)立運(yùn)行，許多情況下系統(tǒng)間需要相互協(xié)調(diào)。例如消防系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警后，要通知空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)轉(zhuǎn)入火災(zāi)運(yùn)行模式運(yùn)行以進(jìn)行消防排煙；照明、電梯扶梯亦要改變運(yùn)行模式以利于人員疏散；電力系統(tǒng)則需要停掉一些供電回路，以保證安全；保安系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)匪警時(shí)也要求照明系統(tǒng)、交通系統(tǒng)進(jìn)行一些相應(yīng)的控制動作。這些協(xié)調(diào)都是需要在BAS控制中心通過計(jì)算機(jī)和值班人員的相互配合來實(shí)現(xiàn)，這也是為什么將FAS、SAS系統(tǒng)與建筑設(shè)備的管理一同納入BAS的一個(gè)原因。
　　 除了運(yùn)行操作中的相互配合，在管理中上述各系統(tǒng)也有相當(dāng)多的共同點(diǎn)：
　　利用計(jì)算機(jī)圖形方式指出各設(shè)備、裝置及至傳感器在建筑物中的具體位置，給維護(hù)管理人員查找提供方便；
　　管理這些設(shè)備、裝置的運(yùn)行和維護(hù)信息，在計(jì)算機(jī)建立設(shè)備檔案庫；
　　顯示各系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和歷史狀況，打印各種運(yùn)行報(bào)表；
　　進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)計(jì)算，如電耗、水耗、停車場狀況、保安系統(tǒng)報(bào)警率等，為建筑物管理提供科學(xué)依據(jù)，并可自動計(jì)算各用戶需交納的水電費(fèi)等各種費(fèi)用。
　　 當(dāng)建筑物規(guī)模大、各種設(shè)備數(shù)量種類繁多、用戶情況不同時(shí)，用計(jì)算機(jī)完成上述各種管理與統(tǒng)計(jì)工作就顯得十分必要并且可顯著減少管理人員工作量，提高科學(xué)管理水平。

4.2 BAS系統(tǒng)的配置

　　 BAS內(nèi)諸系統(tǒng)盡管錯(cuò)綜復(fù)雜，種類繁多，但最低層仍是探測各物理量的各種傳感器、執(zhí)行控制動作的各種執(zhí)行器以及直接連接這些傳感器、執(zhí)行器的現(xiàn)場計(jì)算機(jī)（又稱DCU，RTU，DDC分站等）。這些現(xiàn)場計(jì)算機(jī)接收相應(yīng)的傳感受器信息，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，隨時(shí)向上一級管理計(jì)算機(jī)發(fā)送，再根據(jù)上一級的管理計(jì)算機(jī)命令及傳感器測出的系統(tǒng)狀態(tài)，驅(qū)動執(zhí)行器完成所要求的控制調(diào)節(jié)任務(wù)。系統(tǒng)涉及的監(jiān)控對象不同，傳感器、執(zhí)行器會很不相同。前幾講中已對空調(diào)的冷熱源及水系統(tǒng)等在這一層次的系統(tǒng)配置做了較詳細(xì)的討論。電力、照明、給排水系統(tǒng)除傳感器、執(zhí)行器不同外，此層次的結(jié)構(gòu)和基本配置思想與空調(diào)系統(tǒng)相同。消防、保安系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是采用多個(gè)探測測頭共用總線的方式。此總線連入?yún)^(qū)域控制器，在區(qū)域控制器解碼，確定出每個(gè)探測器的輸出狀態(tài)。這樣，區(qū)域控制器也類似于一臺現(xiàn)場控制機(jī)，由此，在現(xiàn)場控制機(jī)這一層次以上，各分系統(tǒng)就無大區(qū)別。所要研究的問題成為如何將分布于建筑物各處的現(xiàn)場控制機(jī)連接，以實(shí)現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)交換。如何設(shè)置各分系統(tǒng)的管理級計(jì)算機(jī)及BAS總的管理中央計(jì)算機(jī)，什么樣的管理組態(tài)軟件適宜系統(tǒng)管理控制等。

　　4.2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　 BAS通訊網(wǎng)系統(tǒng)的布置中的主要問題是按照功能設(shè)置子系統(tǒng)還是按照各現(xiàn)場計(jì)算機(jī)的物理位置設(shè)置子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)都可以獨(dú)立運(yùn)行，受其它子系統(tǒng)的影響很小。相互間的協(xié)調(diào)在中央管理機(jī)層次實(shí)現(xiàn)。其缺點(diǎn)是通訊線路復(fù)雜，每個(gè)子系統(tǒng)都要有遍布整個(gè)建筑物的通訊線路，當(dāng)DCU點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，子系統(tǒng)內(nèi)還會分出再深一級的系統(tǒng)及一些通訊控制接口，這樣顯得很零亂，不便于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、施工與管理 。與綜合布線技術(shù)相結(jié)合，可以按標(biāo)準(zhǔn)化方式設(shè)計(jì)與施工，并便于隨建筑功能改變對BAS系統(tǒng)所做的各種變更。通訊網(wǎng)的調(diào)試管理亦由于其標(biāo)準(zhǔn)而改為通訊專業(yè)統(tǒng)一管理和調(diào)試，這給設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)和調(diào)試都帶來一系列的好處。隨著通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，通訊產(chǎn)品日益標(biāo)準(zhǔn)化、高速化，成本亦不斷下降，這種BAS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將逐漸成為主流和發(fā)展趨勢。

　　4.2.2 綜合布線技術(shù)
　　 類似于上一節(jié)圖4-3的標(biāo)準(zhǔn)通訊網(wǎng)的思想，近年來建筑物開始推行綜合布線技術(shù)PDS（premises distribution system），又稱開放式布線系統(tǒng)。即將BAS系統(tǒng)、辦公室自動化系統(tǒng)（OAS）、通訊設(shè)備自動化系統(tǒng)（CAS）所需要的線路統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一配置，使用統(tǒng)一的配線接口和出線盒插座，可以隨時(shí)根據(jù)要求增裝或改動任一建筑自動化設(shè)備，而不需要重新布線。這是一種取代建筑物各個(gè)系統(tǒng)各自為戰(zhàn)、獨(dú)立布線、彼此互不兼容、很難改動和增補(bǔ)的傳統(tǒng)布線方式的新技術(shù)。
　　 綜合布線方式就是在每個(gè)末端工作區(qū)設(shè)置各干個(gè)信息插座，這些插座通過標(biāo)準(zhǔn)電纜按照一對一的星形方式接到每一層的管理區(qū)配線架中，各層的管理區(qū)配線架又通過由許多對電纜構(gòu)成的干線系統(tǒng)相連。這樣，使用一些標(biāo)準(zhǔn)連接器和適配器，在管理區(qū)配線架上可以很方便地實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)內(nèi)及各系統(tǒng)間的各種連接。這些線路可以作為電話線路；辦公用計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)；傳輸視頻信號電視或攝像機(jī)連接，BAS系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)等。由不采用標(biāo)準(zhǔn)化插接件等硬件產(chǎn)品，就使得管理、維護(hù)尤其是改裝、改動等非常方便。采用這種布線方式，圖4-3所示的BAS通訊網(wǎng)線路就完全可以搭用，線路由線路管理人員統(tǒng)一調(diào)試管理。
　　 從原理上講，BAS中的A弱電信號如各種傳感器信號均可通過綜合布線與控制器連接。但大多數(shù)現(xiàn)場控制機(jī)安裝在被測控的裝置附近，無必要搭用綜合布線，到管理區(qū)配線架中兜圈。只是當(dāng)測量離控制機(jī)較遠(yuǎn)的房間溫度時(shí)，以及使用可通訊VAV和風(fēng)機(jī)盤管末端控制器時(shí)，有可能搭用綜合布線作為傳感器接線或末端控制器通訊線路。消防用煙感器和保安用探測器盡管分布于建筑物各處，但目前的產(chǎn)品多為總線式串聯(lián)，搭用綜合布線將損失其總線節(jié)省線路的優(yōu)點(diǎn)，使線路成本顯著增加，因此目前還很少采用。

　　4.2.3 中央管理機(jī)
　　 BAS的中央管理工作站及各子系統(tǒng)的中央管理機(jī)擔(dān)負(fù)著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，分析處理，協(xié)調(diào)各DCU間的控制調(diào)節(jié)工作作為使用者與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間人-機(jī)接口。然而由于是分布式系統(tǒng)，主要的控制工作由現(xiàn)場控制機(jī)實(shí)現(xiàn)，中央管理機(jī)的瞬時(shí)停機(jī)與故障一般不會給系統(tǒng)帶來什么危害，因此用一般的個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）即可滿足要求，同時(shí)成本低，可利用軟件資源多，維護(hù)方便。當(dāng)要求中央管理計(jì)算機(jī)具有高可靠性時(shí)，還可以采用雙機(jī)熱備份方式，兩臺同樣的PC機(jī)同時(shí)接在通訊網(wǎng)上，運(yùn)行同樣的軟件，只是其中的一臺計(jì)算機(jī)通過通訊網(wǎng)檢測出另一臺計(jì)算機(jī)發(fā)出控制命令時(shí)，自己就自動設(shè)置為熱備用機(jī)，將要發(fā)出的控制命令屏蔽。在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)通訊網(wǎng)上沒有另一臺計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制命令時(shí)，即可判斷出另一臺計(jì)算機(jī)出故障，于是自動轉(zhuǎn)為主控機(jī)狀態(tài)，根據(jù)要求發(fā)送控制命令。另一臺計(jì)算機(jī)維修好再次投入運(yùn)行后則自動轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)。這樣，由于兩臺計(jì)算機(jī)運(yùn)行同樣的軟件，具有同樣的數(shù)據(jù)庫，因此這種熱備用主機(jī)的轉(zhuǎn)換不會對整個(gè)系統(tǒng)帶來任何影響。這種設(shè)備備用僅需要一種雙機(jī)熱備用軟件（如RH系列的HOT-DOG軟件），不需任何額外的硬件設(shè)備。文獻(xiàn)[2]中第一章推薦的"雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)"，在兩臺PC機(jī)間增加了復(fù)雜的"雙機(jī)總線"及"故障檢測判斷電路"，使系統(tǒng)變得復(fù)雜，同時(shí)接口電路并非雙機(jī)備用，它的故障反而導(dǎo)致系統(tǒng)不能運(yùn)行，因此不是好的解決方法。
　　
　　4.2.4 BAS的管理功能
　　 根據(jù)上面的介紹，可知BAS的主要任務(wù)之一是管理建筑設(shè)備，減少運(yùn)行管理人員工作量，提高系統(tǒng)管理水平。現(xiàn)場控制機(jī)主要承擔(dān)建筑設(shè)備與環(huán)境的測量與控制，管理工作則完全由BAS中央管理機(jī)及各分系統(tǒng)的中央管理機(jī)承擔(dān)。為此，有必要進(jìn)一步討論這此管理級計(jì)算機(jī)應(yīng)具備哪些管理功能，怎能樣實(shí)現(xiàn)這些管理功能。管理級計(jì)算機(jī)的功能初步可分為數(shù)據(jù)庫功能，顯示功能，設(shè)備操作功能，實(shí)時(shí)控制功能，統(tǒng)計(jì)分析功能，設(shè)備管理功能及故障診斷功能。下面逐個(gè)進(jìn)行討論。

　　4.3.1 數(shù)據(jù)庫功能
　　 數(shù)據(jù)庫主要用來存儲現(xiàn)場控制機(jī)實(shí)測運(yùn)行參數(shù)及操作動作，供以后顯示輸出和分析計(jì)算時(shí)用。由于中央管理計(jì)算機(jī)的管理工作主要是圍繞這些數(shù)據(jù)開展的，因此數(shù)據(jù)庫是中央管理計(jì)算機(jī)運(yùn)行軟件中的重要部分。目前市場上的各種BAS產(chǎn)品中，有的使用生產(chǎn)廠家自己開發(fā)的專用數(shù)據(jù)庫軟件，也有的使用一些通用數(shù)據(jù)庫軟件（如Window下的EXECEL數(shù)據(jù)庫），目前的發(fā)展趨勢是試圖使用一些通用的數(shù)據(jù)庫軟件。
　　 BAS實(shí)時(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要是連續(xù)記錄各參數(shù)隨時(shí)間的變化，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的不同重點(diǎn)也就反映在對時(shí)間的處理上。最簡單的定時(shí)間步長的數(shù)據(jù)庫是每隔一定的時(shí)間間隔記錄一次數(shù)據(jù)庫所管理的所有參數(shù)值。這樣，如果將時(shí)間間隔定為1h或0.5h，則可記錄存儲一個(gè)很大的系統(tǒng)相當(dāng)長周期（如1a）的各參數(shù)的變化。然而某些參數(shù)（如供電系統(tǒng)中的供電參數(shù)）需要記錄和分析其每min甚至每s的變化，這時(shí)所有參數(shù)就都需要以1min或1s作為記錄的時(shí)間步長。以1h為時(shí)間步長可存儲1a的數(shù)據(jù)時(shí)，以1s為時(shí)間步長時(shí)就僅能存儲2h多的數(shù)據(jù)，這顯然又不能滿足存儲長周期數(shù)據(jù)的要求。同時(shí)，有些參數(shù)（如風(fēng)機(jī)的開關(guān)狀態(tài)）在這2h內(nèi)根本無任何變化，卻被重復(fù)記錄了近萬次，這顯然很不合理。
　　 再一種數(shù)據(jù)庫可以對不同的參數(shù)以不同的時(shí)間步長存儲，存儲周期亦可各不相同。這雖然解決了上述矛盾，但由于仍以等時(shí)間步長存儲數(shù)據(jù)，還是不適于需要記錄一些突然的狀態(tài)場合，例如風(fēng)機(jī)早8：00左右開啟，晚6：00左右停止，希望將啟停時(shí)間的記錄精確到min，就要記錄每min的風(fēng)機(jī)狀態(tài)，而實(shí)際上一天內(nèi)風(fēng)機(jī)狀態(tài)只變化了2次，1440個(gè)記錄中只有2個(gè)記錄真正有意義。對于這類參數(shù)，這種定時(shí)間步長的方式效率還是太低。
　　 解決上述問題的數(shù)據(jù)庫方式就是采用不定時(shí)間間隔的方法，每個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)要記錄此數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時(shí)間，數(shù)據(jù)庫中就需要同時(shí)記錄時(shí)間和參數(shù)值。對于確實(shí)需要經(jīng)常不斷連續(xù)記錄的量（如房間空氣溫度）這樣做又顯得效率低。同時(shí)，這種不定長的數(shù)據(jù)庫的檢索要比定長的復(fù)雜得多，檢索速度也慢。
　　 采用不同方式的數(shù)據(jù)庫會使其外在性能有很大區(qū)別，這就是為什么有的BAS系統(tǒng)可以記錄1a的運(yùn)行狀況，有的則僅能記錄一周或二三天；有的BAS可以顯示參數(shù)的逐秒變化，有的卻僅能看各小時(shí)平均數(shù)值。根據(jù)具體的管理要求，在選擇BAS產(chǎn)品時(shí)注意其數(shù)據(jù)庫的工作方式、功能及最大容量是確保BAS能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的管理功能效果的基本要求。

　　4.3.2 顯示功能
　　 BAS與使用者之間的聯(lián)系主要依靠中央管理機(jī)實(shí)現(xiàn)，而屏幕顯示是BAS與使用者交流的主要方式。目前的BAS產(chǎn)品有圖形和表格兩種顯示方式。采用表格方式時(shí)各種運(yùn)行參數(shù)的顯示只能以專門定義的參數(shù)名稱為標(biāo)志。對于一個(gè)由多個(gè)子系統(tǒng)組成的BAS，參數(shù)數(shù)量一般都在幾千至上萬之間，弄清每一個(gè)參數(shù)名的意義有一定的困難，使用者需要一定時(shí)間熟悉與培訓(xùn)。采用圖形化方式，將每個(gè)參數(shù)的物理意義通過圖形給出，整個(gè)顯示系統(tǒng)由許多幅畫面構(gòu)成，畫面中給出被監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或流程，相應(yīng)的參數(shù)值則直接顯示在對應(yīng)的位置上，許多參數(shù)還可以以動畫或其它方式形象地顯示。例如用轉(zhuǎn)動和停止的葉輪表示水泵或風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和停止，用紅燈、綠燈表示電器設(shè)備狀態(tài)，用圖形的形狀變化表示閥門的開啟位置等，使各種參數(shù)以非常直觀的形式顯示出來，并準(zhǔn)確地說明其物理意義與幾何位置，給使用者帶來極大的方便。除了當(dāng)前狀態(tài)的顯示，還可以曲線顯示長期歷史數(shù)據(jù)（如果所有的數(shù)據(jù)庫能提供這樣的數(shù)據(jù)），也給分析研究系統(tǒng)的的過渡過程提供了很大的方便。由于存在圖形方式的顯示功能，還可以進(jìn)一步將各系統(tǒng)的連接形式與建筑物間的關(guān)系，每個(gè)設(shè)備在建筑物中的位置等信息同時(shí)與現(xiàn)場狀態(tài)顯示系統(tǒng)做在一起，成為在線的建筑設(shè)備信息管理系統(tǒng)。管理和維修人員可以通過屏幕方便地查找有關(guān)系統(tǒng)的信息，而減少在工程圖紙資料中查找信息的大量工作，這也給科學(xué)化管理帶來很大好處。

　　4.3.3 設(shè)備操作功能
　　 中央管理機(jī)的另一任務(wù)就是遠(yuǎn)動操作。使用者可通過中央管理機(jī)直接對BAS中的某個(gè)設(shè)備進(jìn)行啟/停控制及調(diào)節(jié)，亦可直接對某些控制參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)定。由于BAS管理著多個(gè)子系統(tǒng)的成百上千臺設(shè)備，使用和操作者也較多，為了防止各種誤操作和責(zé)任事故，就要求有一套嚴(yán)格的保護(hù)系統(tǒng)。這一般要求采用密碼制，只有操作者輸入正確密碼，才能直接對某個(gè)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行操作，同時(shí)計(jì)算機(jī)還應(yīng)自動記錄下該操作者所做的全部遠(yuǎn)動控制操作及主要相關(guān)設(shè)備的瓜，以便在出現(xiàn)事故時(shí)分析原因，查清責(zé)任。對于大型的BAS，每個(gè)持有密碼的操作者只能對某個(gè)預(yù)先限定的范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行操作。這樣，任何使用者可以利用顯示功能查看系統(tǒng)狀態(tài)信息。當(dāng)他要控制某個(gè)設(shè)備時(shí)，則需用輸入姓名與密碼，計(jì)算機(jī)檢查出該姓名與密碼一致，并且已授權(quán)可能以操作皮設(shè)備時(shí)，他才可以進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)動操作。

　　 4.4.4 定時(shí)控制功能
　　 BAS中相當(dāng)多的設(shè)備需要定時(shí)啟/停，例如照明、空調(diào)等。保安系統(tǒng)中的一些防盜報(bào)警系統(tǒng)則需要在建筑物使用期間停止工作，而在下班后建筑物中無人時(shí)啟動。這種啟停時(shí)間表還會經(jīng)常出現(xiàn)一些變化，因此需要通過中央管理機(jī)來設(shè)定、修改。這樣，就要求中央管理機(jī)能夠?qū)λ牭拿總€(gè)設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)的和成組的啟停時(shí)間的設(shè)定與修改。具體實(shí)施這種啟停控制，可以有兩種方式。一種是由中央管理機(jī)承擔(dān)，判斷到時(shí)間時(shí)，直接向現(xiàn)場控制機(jī)發(fā)出啟/停命令；再一種方式則是直接啟停時(shí)間表送到現(xiàn)場控制機(jī)，由現(xiàn)場控制機(jī)根據(jù)其內(nèi)部時(shí)鐘自行判斷，到時(shí)進(jìn)行啟/停操作。

　　4.3.5 統(tǒng)計(jì)分析功能
　　 為配合管理人員的分析判斷，中央管理機(jī)不能僅顯示和存儲現(xiàn)場控制機(jī)的實(shí)測參數(shù)，而還應(yīng)對這些數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析，以滿足各種管理要求，這些統(tǒng)計(jì)分析主要包括：
　　能量統(tǒng)計(jì)，如各子系統(tǒng)的耗電量，耗蒸汽量，耗水量的日累計(jì)、月累計(jì)及長年累計(jì)，平均值及最大值，以幫助運(yùn)行管理人員分析能耗狀況，做出判斷決策；
　　收費(fèi)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)預(yù)先指定的各用戶范圍統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶每個(gè)月需負(fù)擔(dān)的電費(fèi)、水費(fèi)、空調(diào)費(fèi)及用熱費(fèi)，幫助管理人員進(jìn)行經(jīng)濟(jì)管理；
　　設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算各臺設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，自大修后的累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，為維修和管理這些設(shè)備提供依據(jù)；
　　參數(shù)統(tǒng)計(jì)，例如統(tǒng)計(jì)各個(gè)空調(diào)區(qū)域的日、月平均溫度，最高、最低溫度，一個(gè)月內(nèi)溫度高于上限低于下限的累計(jì)時(shí)間等，供評價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行效果時(shí)參考。
　　 這些統(tǒng)計(jì)分析需要有適宜的數(shù)據(jù)庫支持，通過能提供這些統(tǒng)計(jì)分析功能的軟件來實(shí)現(xiàn)。

　　4.3.6 設(shè)備管理功能
　　 在計(jì)算機(jī)內(nèi)同時(shí)建立各主要設(shè)備的檔案，儲存各設(shè)備性能規(guī)格及廠家信息，安裝位置與連接關(guān)系，記錄根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析出的自大修后累計(jì)運(yùn)行時(shí)間及其它運(yùn)行狀況參數(shù)。計(jì)算機(jī)還可根據(jù)這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)及預(yù)先規(guī)定的規(guī)則，自動編排設(shè)備的維修計(jì)劃。這些維修計(jì)劃可以根據(jù)累計(jì)和連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)顧及各臺設(shè)備間的相互備用以及季節(jié)性使用設(shè)備（如冷凍機(jī)）的時(shí)間特點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)的設(shè)備管理檔案中還可以由維修人員輸入每次的維修記錄，這樣將預(yù)先錄入的設(shè)計(jì)與竣工資料，動態(tài)輸入的維修記錄以及實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的運(yùn)行信息結(jié)合在一起，再配之以常有一些規(guī)則的推理系統(tǒng)，可構(gòu)成在線的實(shí)時(shí)設(shè)備管理專家系統(tǒng)，它將顯著提高設(shè)備維護(hù)管理水平。

　　4.3.7 故障診斷功能
　　 BAS的另一重要功能就是系統(tǒng)各設(shè)備的故障診斷。這也是由中央管理機(jī)在分析從各現(xiàn)場控制機(jī)采集來的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)診斷內(nèi)容及分析的深入程度，故障診斷可分為如下三個(gè)層次：
　　(1) 運(yùn)行數(shù)據(jù)的上下限報(bào)警，對各主要運(yùn)行參數(shù)給出正常工況下的最高值與最低值，當(dāng)實(shí)測數(shù)據(jù)超出些范圍時(shí)，通過改變此參數(shù)的顯示顏色等方式報(bào)警。一般的BAS軟件產(chǎn)品能提供此功能，但是當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)并不能直接判斷此參數(shù)超限的原因。例如某房間溫度偏高，可能是測溫傳感器的故障，可能是水系統(tǒng)的故障導(dǎo)致送風(fēng)溫度偏高，還可以是當(dāng)?shù)乜刂葡到y(tǒng)的故障導(dǎo)致空調(diào)機(jī)的錯(cuò)誤操作或該房間窗子大開，室外熱空氣侵入導(dǎo)致負(fù)荷太高，運(yùn)行維護(hù)人員只能根據(jù)其它運(yùn)行參數(shù)自行分析或到現(xiàn)場檢查判斷。
　　(2) BAS的故障報(bào)警，例如某個(gè)傳感器或閥門的故障，現(xiàn)場控制機(jī)整機(jī)或其中的一部分運(yùn)行不正常，通風(fēng)系統(tǒng)部分中斷等，這些故障有些是在現(xiàn)場控制中直接判斷，再將結(jié)果傳給中央管理機(jī)，有些則是由中央管理機(jī)根據(jù)采集到的運(yùn)行參數(shù)參數(shù)進(jìn)行"如果……則……"形式的判斷而得到。由于這種判斷分析相對簡單，因此大多數(shù)BAS產(chǎn)品都可以提供這種功能。
　　(3) 被控設(shè)備的故障診斷，即根據(jù)實(shí)測的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析出諸如管道漏水，閥門或除污器堵塞，風(fēng)機(jī)皮帶輪松動掉轉(zhuǎn)及至換熱器結(jié)垢換熱不良等到故障。這些故障通過簡單的"如果……則……"形式的規(guī)則很難直接判斷。目前，世界上還有許多研究小組在進(jìn)行這類故障的實(shí)時(shí)診斷的方法研究和工程嘗試。國際能源組織（IEA）組織十幾個(gè)國家開展建筑節(jié)能項(xiàng)目中的第25項(xiàng)課題的主題也是建筑設(shè)備實(shí)時(shí)故障診斷，該課題于1996年結(jié)題，初步總結(jié)出目前世界上的各種可行的方法[3]。基本的思路是根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)綜合設(shè)備本身的一些信息，在線地由計(jì)算機(jī)辨識出設(shè)備或系統(tǒng)的預(yù)測模型；根據(jù)這個(gè)預(yù)測模型對設(shè)備或系統(tǒng)的輸出參數(shù)進(jìn)行預(yù)測；比較預(yù)測驗(yàn)結(jié)果與實(shí)測驗(yàn)結(jié)果，如果差別超出一定界限，則認(rèn)為設(shè)備或系統(tǒng)出現(xiàn)故障。根據(jù)各種參數(shù)偏差的方向與程度，判斷故障的性質(zhì)、種類和位置。目前用來辨識系統(tǒng)和設(shè)備模型的方法有最小二乘法、時(shí)間序列法以及神經(jīng)元法等，根據(jù)預(yù)測結(jié)果與實(shí)測驗(yàn)結(jié)果的差別判斷故障種類的方法則有基于樹狀結(jié)構(gòu)推理"如果……則……"方法、模糊識別方法及神經(jīng)元方法等。但要將這些方法作為BAS的產(chǎn)品的一部分正式出售，在建筑物中廣泛使用，恐怕還需要一段時(shí)間。
　　
4.4 參考文獻(xiàn)

　　1 華東建筑設(shè)計(jì)研究院.智能建筑設(shè)計(jì)技術(shù).上海：同濟(jì)大學(xué)出版社.1996。
　　2 張瑞武.智能建筑.北京：清華大學(xué)出版社.
　　3 Juhani Hyvarinen. Building Optimization and Fault Diagnosis Source Book. VTT, Finland.