本讲介绍大型综合商业建筑中的建筑设备自动化系统，又称楼宇自动化系统BAS （building automation system）。它被列为智能建筑的重要组成部分，目前在我国发展迅速。据英国某咨询公司对中国BAS市场的调查，1994年市场销售额为80亿元人民币。预计2000年为150～200亿元人民币。下面首先介绍BAS系统包括的内容，然后分别对系统的通讯、布线及协调管理等做进一步的讨论。
　　
4.1 什么是BAS系统

　　 图4-1列出BAS所涉及的内容。一座现代化建筑往往包括这些设备的全部或大部分。随着建筑物的规模增大，标准提高，这些设备的种类、数量急剧增加，要求的监测控制点可多达几千点至上万点。这些设备和测量控制点一般分散到建筑物的各层和各个角落，因此采用分散管理，就地监测和操作将占用大量人力资源，有时几乎难以实现。利用计算机和网络技术，对这些设备进行集中管理和自动监测，对节省运行人力，保持设备正常，具有极大的意义。同时通过计算机系统及时启停各有关设备，避免设备不必要的运行，又可以节省系统运行能耗。这样，BAS系统的主要目的就是：提高系统管理水平；降低维护管理人员工作量；节省运行能耗。
　
　　　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　　 　　 图4-1 BAS管理的范围

　　 下面对图4-1中的每个子系统中BAS的主要功能进行简单介绍。

　　4.1.1 电力供应系统
　　 电力供应系统的监测控制的关键是保证建筑物安全可靠的供电。为此最基本的是对各级开关设备的状态监测，主要回路的电流、电压及功率因数的监测，变压器及一些电缆的温度监测。由于电力系统的状态变化和事故都是在瞬间发生，因此利用计算机进行这种监测时要求采样间隔非常小（几十至几百ms），并且应能自动连续记录在这种采样间隔下各开关状态和各测量参数的连续变化过程，这样才能预测并防止事故的发生，或在事故发生后，及时判断故障点。
　　 将功能进一步扩展，还可对有关的供电开关通过计算机进行远动控制。尤其在停电后可进行自动复电的顺序控制。此外对设备用应急发电机的监测与控制，以及在启用应急发电设备时自动切断一些非主要回路，以保护应急发电机不超载。
　　 在保障安全可靠地供电的基础上，计算机系统还可包括用电计量、各户用电费用分析计算以及与供电政策有关的高峰时超负荷及分时计价高峰期对次要回路的切断控制。

　　4.1.2 照明系统
　　 照明系统的控制与节能有重要关系。在大型商业建筑中它的电耗仅次于空调系统。与常规管理相比，好的BAS控制可省电30%～50%。这主要是对门厅、走廊、庭园和停车场等处照明的定时控制，对照明回路分组控制，以及对厅堂及办公室和客房"无人熄灯"控制。这些控制可以通过在计算机上设定启停时间表、值班人员远动等按照预定的建筑空间使用方式来进行的前馈控制，也可以采用门锁、红外线等方式探测是否无人从而自动熄灯的反馈控制方式。

　　4.1.3 空调系统
　　 空调系统控制管理的中心任务是在保证提供舒适环境的基础上尽可能降低运行能耗。对空调机、冷热源及水系统工程的控制在前几讲中已分别做了详尽的讨论。但系统的良好运行除对每个设备的良好控制外，还取决于各设备间的有机协调，并且与建筑物本身的使用方式有密切关系。例如根据上下班时间适时地提前启动空调进行预冷：提前关闭空调，依靠建筑物的热惯性维持下班前一段时间的室内环境；对不使用的厅堂关闭空调，同时根据空调开启程度确定冷冻机开启台数及运行模式等。此类协调需由空调系统的中央管理计算机通过BAS索取到建筑物使用要求与使用状况的信息，再进行分析决策后，才能实现。

　　4.1.4 给排水系统
　　 给排水系统的控制管理主要是为了保证系统能正常运行，因此其基本功能是对各给水泵、排水泵、污水泵及饮用水泵运行状态的监测，对各种水箱及污水池的水位监测，给水系统压力监测以及根据这些水位及压力状态，启停相应的水泵。

　　4.1.5 消防系统
　　 消防系统，又称FAS（fire automation system）是建筑设备自动化中非常重要的一部分。有些场合FAS还被从BAS中分出，作为所谓的5A建筑（BAS，FAS，SAS即保安自动化，OAS即办公自动化和CAS即通讯自动化）的一个主要组成部分。FAS主要由火灾报警系统与消防联动控制这两部分构成。
　　 火灾报警系统是FAS的最主要部分。它要求在火灾萌发状态就能及时探测出，并准确指出火警位置。同时，对于吸烟等到其它原因造成的局部发烟、高温和发光又不出现误报，这依赖于灵敏的火灾参数探测传感器及计算机的智能分析系统。火灾灾状况可以通过烟感、温感、光感和气体成分的变化来监测，每种物理量又有不同类型的传感器来探测。应该探测的物理量、适宜的传感器类型都取决于建筑物的类型和可能产生的火灾种类。文献[1]对此有详尽的的介绍和讨论。一个探测区域所需要探测器的数量也有相应的规定。各种探测器的输出状态一般都是"通断"两种状态，分别对应于所探测的物理量"超过标准"和"处于正常范围"两种状态，各探测器通过总线连接至区域报警器，总线提供各个探测器的工作电源，并通过脉冲编码的方式接收各个探测器的输出状态。采用了计算机的智能型区域报警器就不仅仅是将各探测器的输出状态按其位置进行显示，而且要进一步进行分析，剔除误报信息。例如某个传感器偶然报警一次后，又恢复输出正常状态，或仅一个走廊中的传感器报警，而相邻的传感器一直输出正常状态，这就都属于"无火灾"或"不能最后确定"的状态。增加智能分析可以使火灾报警的误报率和漏报率显著降低，准确率提高。区域报警器通过通讯网还要与BAS中心的消防控制中心连接，使消防中心及时掌握各种火灾报警信息，以便及时做出统一判断和决策。
　　 消防联动控制包括对防火门、防火卷帘和防火阀的控制，排烟和正压送风的控制，消防水泵、喷淋水泵的控制，自动喷洒灭火装置的控制，疏散广播，警铃控制及电梯扶梯控制等。这些消防装置中有些与它直接相关的感温或感烟装置连接，当出现火灾信号后，自动动作。此时计算计算机控制系统应及时测出这些动作，并使其它装置的设备与其协调工作。其它消防装置则是由值班人员手动控制或由计算机系统自动控制，在火灾时产生要求的动作。由于目前火灾误报率较高，因此很少使用计算机系统根据报警信息启动喷洒装置的，一般都需要值班人员根据报警信号进行确认后，才能启动这些消防设备。相当多的消防设备并非与其它建筑设备系统无关。如正压送风排烟、电梯扶梯等到。这些设备往往是在正常情况下就需要由BAS控制管理，按照某种运行模式运行，火灾时，转换到消防模式。此时，消防系统只是通过BAS向空调、电梯扶梯的控制系统发出向消防模式转换的命令，通过这些设备自己的控制系统来实现消防动作。

　　4.1.6 保安系统
　　 又称SAS（security automation system）亦是建筑设备自动化的重要部分，它一般有如下内容：
　　出入口控制系统，即将门磁开关、电子锁或读卡机等装置安装于进入建筑物或主要管理区的出入口，从而对这些通道进行出入对象控制、时间控制，并可随时掌握管理区内的人员状况。
　　防盗报警系统，即将红外或微波技术的运动信号探测器安装在一些无人值守部位，当发现所监视区出现移动物体时，即发出信号通知SAS控制中心，由保安人员做相应处理。
　　闭路电视监视系统。将摄像机装于需要监视控制的区域，通过电缆将图像传至控制中心，使中心可以随时监视各监控区域的现场状态。计算机技术的发展还可以进一步对这些图形进行自动分析，从而辨别出运行物体、火焰、烟及其它异常状态，并进行报警及自动录像。
　　保安人员巡逻管理系统，指定保安人员的巡逻路线，在路径上设巡视开关或读卡机。从而计算机可确认保安人员是否按顺序在指定路线下巡逻，以保证保安人员的安全。
　　 上述各部分都需要将各自的工作状态，尤其是所发现的异常现象及时报至SAS控制中心，进而由计算机进行统一分析，帮助值班人员做出准确判断与及时的处理。

　　4.1.7 交通系统
　　 交通系统指对建筑物内电梯扶梯及停车场的控制管理。电梯扶梯一般都有完备的控制装置，但需要将这些控制装置与BAS相连或实现其间的数据通讯，使管理中心能够随时掌握各个电梯扶梯的工作状况，并在火灾、匪警等特殊场合以电梯扶梯的运行进行直接控制，这已成为愈来愈多的业主对BAS提出的要求。
　　 停车场的智能化控制也愈来愈重要和复杂，这主要包括停车场出入口管理，停车计费，车库内外行车信号指示和库内车位空额显示、诱导等。停车场的计算机系统可以根据汽车探测器确定进入场内的总车量，确定各层或各区的空车位，具体通过各种指示灯引导进入场内的汽车找到空位。该系统亦需要随时向BAS控制中心提供车辆信息，以利于在火灾、匪警等情况下控制中心进行正确判断与指挥。

　　4.1.8 BAS的集中管理与协调
　　 上述各种系统都不是完全独立运行，许多情况下系统间需要相互协调。例如消防系统在发现火灾报警后，要通知空调系统、给排水系统转入火灾运行模式运行以进行消防排烟；照明、电梯扶梯亦要改变运行模式以利于人员疏散；电力系统则需要停掉一些供电回路，以保证安全；保安系统在发现匪警时也要求照明系统、交通系统进行一些相应的控制动作。这些协调都是需要在BAS控制中心通过计算机和值班人员的相互配合来实现，这也是为什么将FAS、SAS系统与建筑设备的管理一同纳入BAS的一个原因。
　　 除了运行操作中的相互配合，在管理中上述各系统也有相当多的共同点：
　　利用计算机图形方式指出各设备、装置及至传感器在建筑物中的具体位置，给维护管理人员查找提供方便；
　　管理这些设备、装置的运行和维护信息，在计算机建立设备档案库；
　　显示各系统实时运行情况和历史状况，打印各种运行报表；
　　进行各种统计计算，如电耗、水耗、停车场状况、保安系统报警率等，为建筑物管理提供科学依据，并可自动计算各用户需交纳的水电费等各种费用。
　　 当建筑物规模大、各种设备数量种类繁多、用户情况不同时，用计算机完成上述各种管理与统计工作就显得十分必要并且可显著减少管理人员工作量，提高科学管理水平。

4.2 BAS系统的配置

　　 BAS内诸系统尽管错综复杂，种类繁多，但最低层仍是探测各物理量的各种传感器、执行控制动作的各种执行器以及直接连接这些传感器、执行器的现场计算机（又称DCU，RTU，DDC分站等）。这些现场计算机接收相应的传感受器信息，并将其转换为数字信号，随时向上一级管理计算机发送，再根据上一级的管理计算机命令及传感器测出的系统状态，驱动执行器完成所要求的控制调节任务。系统涉及的监控对象不同，传感器、执行器会很不相同。前几讲中已对空调的冷热源及水系统等在这一层次的系统配置做了较详细的讨论。电力、照明、给排水系统除传感器、执行器不同外，此层次的结构和基本配置思想与空调系统相同。消防、保安系统的主要特点是采用多个探测测头共用总线的方式。此总线连入区域控制器，在区域控制器解码，确定出每个探测器的输出状态。这样，区域控制器也类似于一台现场控制机，由此，在现场控制机这一层次以上，各分系统就无大区别。所要研究的问题成为如何将分布于建筑物各处的现场控制机连接，以实现它们之间的数据交换。如何设置各分系统的管理级计算机及BAS总的管理中央计算机，什么样的管理组态软件适宜系统管理控制等。

　　4.2.1 网络结构
　　 BAS通讯网系统的布置中的主要问题是按照功能设置子系统还是按照各现场计算机的物理位置设置子系统。图4-2为按系统功能设置时的示意图。图4-3则为按各现场控制机所在楼层设置时的网络结构图。按照图4-2设置，各子系统间相对独立，各子系统可采用不同的控制器产品，甚至采用不同的通讯协议，只是到子系统的中央管理层以后，再通过一些标准办公用区域网相连，并接到BAS的中央管理站。这样做比较容易解决各子系统监控设备的不兼容性。每个子系统都可以独立运行，受其它子系统的影响很小。相互间的协调在中央管理机层次实现。其缺点是通讯线路复杂，每个子系统都要有遍布整个建筑物的通讯线路，当DCU点数较多时，子系统内还会分出再深一级的系统及一些通讯控制接口，这样显得很零乱，不便于标准化设计、施工与管理。