時間：2022-03-15 03:28:34
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2給排水系統(tǒng)
使建筑物內(nèi)部的中水系統(tǒng)得到正常的運行是智能建筑中給排水系統(tǒng)的運行目標(biāo)與任務(wù)，給排水系統(tǒng)的主要功能是將建筑物內(nèi)水泵與排水泵、污水泵等運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與管理，使建筑內(nèi)各水箱的水位保持在安全可靠的限制值當(dāng)中。另外，給排水系統(tǒng)還會對給水系統(tǒng)的壓力進(jìn)行測量，使水位與壓力保持在安全范圍內(nèi)，根據(jù)水位與壓力的變化及時進(jìn)行水泵的關(guān)閉與開啟。
3照明系統(tǒng)
智能建筑中的照明系統(tǒng)是建筑物內(nèi)主要的節(jié)能系統(tǒng)，節(jié)能減排主要體現(xiàn)在照明系統(tǒng)的運行之中。照明系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度與運行力度是建筑物自動化與智能化的重要體現(xiàn)。在智能建筑中，電能是不可缺少的，照明系統(tǒng)是除了空調(diào)系統(tǒng)之外最大的電能消耗系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的建筑管理方法相比，智能建筑中的自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)40%左右電能的節(jié)省。照明系統(tǒng)的節(jié)能，主要利用于自動化系統(tǒng)對于停車場、走廊與對門廳等照明進(jìn)行開啟與關(guān)閉控制，對建筑物內(nèi)的照明回路進(jìn)行分組控制，使用電量過大、電路負(fù)荷過多時進(jìn)行自動切斷，對辦公室與廳堂這些地方的照明系統(tǒng)進(jìn)行無人熄燈的自動控制。這些控制的實現(xiàn)可以利用計算機中設(shè)定的開關(guān)開啟與關(guān)閉時間進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，門鎖與紅外線也是比較好的照明系統(tǒng)控制手段。
4電梯系統(tǒng)
電梯系統(tǒng)屬于智能建筑中的交通系統(tǒng)，對電梯系統(tǒng)的自動化管理也是樓宇交通管理的重要內(nèi)容。對于電梯而言，其本身具有全套的自動控制裝置，但是，要使其成為智能建筑中樓宇自動化系統(tǒng)的一部分，要將電梯本身的控制裝置與樓宇的自動化系統(tǒng)相聯(lián)系，使其實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，使建筑物的管理者可以對電梯的運行狀況進(jìn)行及時的掌握與分析，在有意外事故發(fā)生的時候，可以利用自動化系統(tǒng)對電梯進(jìn)行有效的控制。
5保安監(jiān)控系統(tǒng)
保安監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成。第一，閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)。閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)主要是利用攝像機完成的，管理人員將攝像機安放在需要進(jìn)行監(jiān)控的各個區(qū)域之間，利用電纜這一中介將圖像傳達(dá)到建筑控制中心，使建筑物的管理人員可以對大樓內(nèi)部的實時情況進(jìn)行觀察與管理。還可以利用現(xiàn)代化的計算機技術(shù)對這些上傳的圖像進(jìn)行分析，使影視中的物體與煙霧等不安全因素得到確認(rèn)，為事故的處理提供證據(jù)。第二，出入口控制系統(tǒng)。對建筑物的出入口進(jìn)行控制，就是利用電子鎖或者是門磁開關(guān)這些設(shè)備對建筑物的人群進(jìn)行控制。將讀卡機等設(shè)備安裝在建筑物當(dāng)中，使建筑物的進(jìn)入具有一定的權(quán)限性，對進(jìn)入到建筑物的對象與建筑物的開放時間進(jìn)行控制，隨時掌握人員的出入情況。第三，防盜報警系統(tǒng)。防盜功能的實現(xiàn)，是利用各種敏感軟件的安裝實現(xiàn)對建筑物內(nèi)部空間的控制，比如說紅外線與震動傳感器等等，將其安裝在重要的防盜部位，如果監(jiān)測區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)異常，報警系統(tǒng)可以做出相應(yīng)的反應(yīng)，通過建筑物管理人員對異常情況進(jìn)行及時的處理。
建筑電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用必然需要各種電氣設(shè)備的參與，并且設(shè)備的質(zhì)量在整個的建筑電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用中占據(jù)著重要的位置，一旦電氣設(shè)備存在一定的問題的話就會直接影響到整個建筑電氣自動化控制技術(shù)的實施質(zhì)量，進(jìn)而影響到后期建筑電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，具體來看，設(shè)備對于建筑電氣自動化控制技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在兩個方面:(1)設(shè)備自身的問題，電氣設(shè)備對于建筑電氣自動化控制技術(shù)的影響一個主要的問題就是我們所應(yīng)用的設(shè)備自身存在質(zhì)量問題，這種質(zhì)量問題存在的原因有很多，比如設(shè)備在生產(chǎn)過程中可能就存在著質(zhì)量問題，一旦在建筑電氣自動化控制技術(shù)應(yīng)用中采用這些質(zhì)量不達(dá)標(biāo)設(shè)備的話就會影響到建筑電氣自動化控制技術(shù)的質(zhì)量，另外，設(shè)備規(guī)格不符合我們所需要的要求的話也會影響到建筑電氣自動化控制技術(shù)的質(zhì)量，設(shè)備在運輸或者安裝過程中受到一定的損害的話必然也會影響到后期的正常使用;(2)環(huán)境因素的影響，電氣設(shè)備對于周圍環(huán)境的依賴性也是比較強的，尤其是對于電氣設(shè)備周圍空間內(nèi)的溫度和濕度的要求雖然不是特別的苛刻，但是一旦溫度或者濕度變化過大的話也會嚴(yán)重的影響設(shè)備的正常使用，最終影響建筑電氣自動化控制技術(shù)的質(zhì)量。
1．2技術(shù)對建筑電氣自動化控制技術(shù)的影響
建筑電氣自動化控制技術(shù)作為一種最為新型的技術(shù)手段自然也離不開技術(shù)的支持，因此，反過來說，技術(shù)必然也會對建筑電氣自動化控制技術(shù)的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，技術(shù)水平的高低也就直接決定著建筑電氣自動化控制技術(shù)運用水平的高低，但是就當(dāng)前我國的建筑電氣自動化控制技術(shù)中的技術(shù)水平現(xiàn)狀來看，仍然存在著一些問題，這些問題主要表現(xiàn)在兩個方面:(1)技術(shù)升級不及時，雖然建筑電氣自動化控制技術(shù)就當(dāng)前來看算是一種較為新型的技術(shù)手段，但是就建筑電氣自動化控制技術(shù)本身來說仍然需要不斷地進(jìn)行技術(shù)升級才能更好地適應(yīng)當(dāng)前人們對于建筑電氣不斷提高的要求，一旦建筑電氣自動化控制技術(shù)升級不及時導(dǎo)致電氣自動化技術(shù)落后于人們?nèi)找嫣岣叩囊蟮脑捑蜁?yán)重的影響建筑電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用價值，也不利于建筑電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展;(2)在技術(shù)管理方面存在一定的缺陷，技術(shù)管理對于整個建筑電氣自動化控制技術(shù)的重要性不言而喻，一個完善的技術(shù)管理體系能夠使得建筑電氣自動化控制技術(shù)最大程度的發(fā)揮自身的優(yōu)勢，甚至能夠最為及時的針對自身的不足進(jìn)行更新?lián)Q代，而當(dāng)前我國建筑電氣自動化控制技術(shù)不存在完善的技術(shù)管理制度和體系，進(jìn)而就極有可能導(dǎo)致建筑電氣自動化控制技術(shù)在具體運用中出現(xiàn)質(zhì)量問題。
1．3人員對建筑電氣自動化控制技術(shù)的影響
建筑電氣自動化控制技術(shù)的施工和具體應(yīng)用都離不開具體人員的操作，因此，人員也會對于建筑電氣自動化控制技術(shù)的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。就建筑電氣自動化控制技術(shù)本身而言，其應(yīng)用的最根本的目的就是發(fā)揮自動化功能來減少建筑電氣工程使用中對于人員的依賴，但是這并不代表著在實施中就可以減少人員的使用，或者是降低施工人員的素質(zhì)，就當(dāng)前我國建筑電氣自動化控制技術(shù)的現(xiàn)狀來看，人員的影響主要表現(xiàn)在以下兩點:(1)專業(yè)素質(zhì)不高，建筑電氣自動化控制技術(shù)作為一種新型的科學(xué)技術(shù)手段，其科技水平相對傳統(tǒng)電氣工程來說更高，因此，就對具體的工作人員提出了更高的要求，尤其是在專業(yè)性上更是要求人員具備較高的素質(zhì)，一旦工作人員專業(yè)水平不夠的話就會在很大程度上影響實施的質(zhì)量，最終影響建筑電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用效果;(2)缺乏對工作人員的監(jiān)督，工作質(zhì)量的高低和監(jiān)督存在著密切的聯(lián)系，如果我們對工作人員的施工質(zhì)量進(jìn)行密切監(jiān)督的話就會在一定程度上提高工作人員施工的質(zhì)量，進(jìn)而提高建筑電氣自動化控制技術(shù)的水平，而如果監(jiān)督不到位的話，那么就會很容易使工作人員產(chǎn)生懈怠，甚至?xí)霈F(xiàn)工作失誤，最終影響建筑電氣自動化控制技術(shù)的質(zhì)量。
2建筑電氣自動化控制技術(shù)的發(fā)展方向
2．1在建筑電氣自動化控制技術(shù)中融入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)作為當(dāng)前較為先進(jìn)的另一種科學(xué)技術(shù)也應(yīng)該使其在建筑電氣自動化控制技術(shù)中發(fā)揮一定的作用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理運用能夠在很大程度上提高建筑電氣自動化控制技術(shù)的更新速率，擴展建筑電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用范圍;并且除此之外，在建筑電氣自動化控制技術(shù)中合理的運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠在很大程度上提高建筑電氣自動化控制技術(shù)的管理水平，促進(jìn)建筑電氣自動化控制技術(shù)的快速發(fā)展。
2．2加強系統(tǒng)的修復(fù)和維護(hù)
建筑電氣自動化控制技術(shù)在實施和具體應(yīng)用過程中離不開系統(tǒng)的修復(fù)和維護(hù)過程，并且建筑電氣自動化控制技術(shù)的維護(hù)和修復(fù)極為關(guān)鍵，加強對于建筑電氣自動化控制技術(shù)的維護(hù)和修復(fù)管理能夠提高建筑電氣自動化控制技術(shù)的運用水平，確保建筑電氣自動化控制技術(shù)的應(yīng)用穩(wěn)定性。
2．3提高系統(tǒng)更新頻率
當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度越來越快，電氣自動化控制技術(shù)的更新也應(yīng)該緊隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐提高自身系統(tǒng)更新的速率，以滿足當(dāng)前人們對于建筑電氣自動化控制技術(shù)不斷提高的要求。
引言
建筑電氣自動化發(fā)展三十余年，是建筑行業(yè)重要組成部分，建筑自動化的發(fā)展變化對整個建筑行業(yè)都有著深遠(yuǎn)的影響，了解電氣自動化首先了解它的起源與演變，然后分析現(xiàn)狀及30年的發(fā)展趨勢，只有這樣才能正確發(fā)現(xiàn)建筑自動化未來的發(fā)展方向。
一、建筑電氣自動化的起源與演變
建筑最初只是一個供人們躲避惡劣自然環(huán)境的外殼，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑的組成部分逐漸增加，從最初的簡單殼子到能夠調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度和濕度的房體，人們開始注重安有供熱、冷功能的建筑設(shè)備，隨即產(chǎn)生了自動控制溫度、濕度的建筑設(shè)備自控系統(tǒng)。1973年，驚動中外的“石油危機”不僅讓OPEC禁運石油組織走進(jìn)人們視野，更讓 人們看到了隨之而來的建筑設(shè)備自控系統(tǒng)的升級，從單純的控能到管理自控再到完全自動化，一個世紀(jì)的時間里，建筑自動化實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。隨著社會的發(fā)展，計算機技術(shù)不斷被應(yīng)用與建筑領(lǐng)域，電氣自動化實現(xiàn)計算機采集監(jiān)督控制功能（SCADA）。在SCADA發(fā)展一段時間后，DDC作為分布式控制系統(tǒng)開始取代SCADA登上歷史舞臺，至此以計算機為監(jiān)督控能系統(tǒng)被淘汰。
DDC 出現(xiàn)直接成為建筑電氣自動化系統(tǒng)的核心，因為它不僅改變自控邏輯功能器件，更改變自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與布局，將原本集中總線控制形式改變?yōu)楝F(xiàn)場分布式控制，給電氣系統(tǒng)以獨立自主的權(quán)利，這個改變有利于現(xiàn)代控制系統(tǒng)的健康發(fā)展。事情的發(fā)展都存在雙面性，現(xiàn)場總線控制缺點是各廠商生產(chǎn)的設(shè)備不能通用，有效替換應(yīng)用性差，無形中提高了設(shè)備維護(hù)成本，業(yè)主都經(jīng)歷了增在成本的頭疼階段，隨后在市場和技術(shù)雙重因素的制約下，許多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)或自控網(wǎng)絡(luò)退出了這個行業(yè)，至今在建筑自動化行業(yè)，自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)基本上只有 BACnet 和 LonWorks 兩種主要標(biāo)準(zhǔn)。至此，從建筑自動化行業(yè)內(nèi)部來看，建筑自動化已走過了混沌無序的發(fā)展階段，步入了有序的發(fā)展軌道。
二、建筑電氣自動化的現(xiàn)狀與應(yīng)用技術(shù)
通過建筑電氣自動化的發(fā)展歷程可知，建筑自動化也是踩在“巨人的肩膀”，很多時候，它以后其他學(xué)科的創(chuàng)新發(fā)展而發(fā)展，取眾家之長，應(yīng)用諸多新的原理技術(shù)豐富自身，最終形成自己的特色內(nèi)容，如BACnet標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)建和建筑電氣自動化系統(tǒng)集成及操作技術(shù)規(guī)范等都是如此。
建筑電氣自動化的早期發(fā)展有賴許多自控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用原理，它們的存在指引并推動建筑電氣自動化的發(fā)展創(chuàng)新，但從某種程度上說它們也影響了建筑電氣自動化的深度發(fā)展：
首先，建筑電氣自動化系統(tǒng)對環(huán)境的檢測監(jiān)督有著嚴(yán)格的管理比對，一旦變化產(chǎn)生隨機產(chǎn)生傳感預(yù)警，但在檢測過程中，需在建筑內(nèi)分布大量測量傳感器、控制執(zhí)行器，統(tǒng)一集成操作，但是并不像我們想的那么簡單，不同的傳感器、執(zhí)行器之間網(wǎng)絡(luò)自控標(biāo)準(zhǔn)是不同的，這就為互操作提出挑戰(zhàn)。其次，除收到標(biāo)準(zhǔn)的制約外，用戶與業(yè)務(wù)也面對設(shè)備系統(tǒng)供應(yīng)商的制約，建筑在使用一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備后，更換與取代成為“老大難”問題。至此統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)控制標(biāo)準(zhǔn)成為迫切需求。網(wǎng)絡(luò)控制標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后不僅可以提高系統(tǒng)集成的互操作性，更能方便業(yè)主選擇服務(wù)好的供應(yīng)商合作，有利于市場公平競爭，更有效推動建筑電氣自動化的快速發(fā)展。
其次，建筑電氣自動化有屬于自身的特殊性，隨著現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用，人們逐漸發(fā)現(xiàn)該控制并不能滿足所有建筑電氣自動化要求，比如，人們對房子的使用并沒有嚴(yán)格的周期性與時效性，相反對建筑的房體的使用隨意性很強，這就要求自控系統(tǒng)要更加人性化，而不是死板的滾動變化，至此，現(xiàn)實需求要求總線控制方式做出改變，新的開發(fā)勢在必行。ASHRAE（美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會）經(jīng)過 8 年多時間的工作，于 1995 年 6 月正式公布了起源于建筑自動化領(lǐng)域并專用于該領(lǐng)域的 BACnet（BuildingAutomation and Control Network）標(biāo)準(zhǔn)。
有關(guān)建筑自動化自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的機構(gòu)或組織主要有三個：ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)組織）、CEN（歐盟標(biāo)準(zhǔn)組織）和 IEC（國際電工委員會）。其中，建筑自動化自控網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)化的工作主要由 ISO 組織的 205分技術(shù)委員會 ISO/TC205――Building environment design（建筑環(huán)境設(shè)計）負(fù)責(zé)，具體工作由ISO/TC205/WG3 工作組完成，現(xiàn)已完成了 ISO 16484 標(biāo)準(zhǔn)――Building automation and control systems （BACS， 建筑自動化系統(tǒng)）的大部分工作。
目前在歐洲，建筑自動化自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化由歐盟標(biāo)準(zhǔn)組織第 247 分技術(shù)委員會 CEN /TC247――Building Automation， Controls and Building Management（建筑自動化與樓宇管理）負(fù)責(zé)。從根本上看，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)操控從歐洲起源，后在美國得到發(fā)展應(yīng)用，CEN不得不兼顧多頭，既考慮歐盟國家的利益又兼顧美國的標(biāo)準(zhǔn)影響作用，于是在建筑電氣自動化系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)上制定多種并存標(biāo)準(zhǔn)體系。在CEN/TC247 標(biāo)準(zhǔn)體系中，管理層有 BACnet 標(biāo)準(zhǔn)，其他二層均有多個現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。事實上，BACnet 為了滿足 CEN 要求定義了與 KONNEX 標(biāo)準(zhǔn)的接口，另外，BACnet 標(biāo)準(zhǔn)在其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中也包括了 LonTalk 標(biāo)準(zhǔn)，因而 BACnet 可以直接應(yīng)用于現(xiàn)場層。其中，KONNEX 標(biāo)準(zhǔn)是Batibus （Batiment Intelligent Bus）， EIB（European Installation Bus）和EHS（European Home System）三個標(biāo)準(zhǔn)的合并版。
IEC 雖然沒有對建筑自動化自控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，但由于歷史原因，早在 1994 年就開始對照明技術(shù)自控技術(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并制訂了 IEC 60929――DALI（Digital Addressable Lighting Interface）標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)至今已進(jìn)行了多次修訂。
LonWorks 作為重要建筑電氣自動化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其地位是不容忽視。LonWorks 技術(shù)擁有較好的互操作性，能做到有效控制網(wǎng)絡(luò)，它既是 BACnet 國際標(biāo)準(zhǔn)的一個可選擇組成部分，又在技術(shù)上獨立于建筑自動化自控領(lǐng)域并且被人廣泛使用。由于受歡迎程度大，被適用范圍廣，該標(biāo)準(zhǔn)不僅是 ANSI（美國國家標(biāo)準(zhǔn)）、EIA（美國電氣工業(yè)協(xié)會）和 CEN 標(biāo)準(zhǔn)，并最終于 2008 年升級為 ISO 標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 14908）。
綜上所述，雖然許多標(biāo)準(zhǔn)還在發(fā)展應(yīng)用中，但無法取代BACnet、 LonWoks 這兩個標(biāo)準(zhǔn)，無論從技術(shù)角度還是應(yīng)用角度。二者長期占據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的霸主地位，并且在很長的時間內(nèi)，建筑電氣自動化的的標(biāo)準(zhǔn)都將以之為主。因此，在建筑自動化行業(yè)研究和應(yīng)用 BACnet 標(biāo)準(zhǔn)和 LonWorks 技術(shù)應(yīng)是建筑自動化研究和應(yīng)用的熱點。
三、建筑電氣自動化在我國的發(fā)展應(yīng)用
在我國，建筑電氣自動化受時代特色限制，秉持科學(xué)發(fā)展觀看待建筑電氣自動化是未來的方向，目前我國的建筑行業(yè)增值速度快，建筑電氣自動化市場發(fā)展速度快，利益驅(qū)使更多的供應(yīng)商看中建筑市場，正因如此，建筑電氣自動化市場兩極分化嚴(yán)重，供應(yīng)商良莠不齊，部分根本不懂技術(shù)的工作人員混跡該領(lǐng)域，市場秩序出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。
經(jīng)過多年的發(fā)展實踐，終于出現(xiàn)幾批優(yōu)秀的經(jīng)得起考驗的建筑電氣自動化系統(tǒng)，這對行業(yè)發(fā)展起到很好的指引作用，與此同時，我國的技術(shù)員技術(shù)磨練成熟，逐漸與國際標(biāo)準(zhǔn)縮減差距。目前我國許多電氣自動化系統(tǒng)品牌打入國際市場，雖然在建筑電氣自動化領(lǐng)域的研究呈上升趨勢，但這種上升與行業(yè)發(fā)展仍然存在差距。
在以開放為時代特征的今天，我國建筑自動化發(fā)展的可行方案應(yīng)是客觀評估現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并掌握、消化和吸收建筑自動化行業(yè)中的重大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，走自主研制和開發(fā)的道路，研究和開發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的實用產(chǎn)品和系統(tǒng)。
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Abstract: the construction of electrical automation for building users create a comfortable, safe, economic and efficient, convenient working environment, and through its strong management function realizes the equipment operation optimization of water supply, power supply, air conditioning system for monitoring and control, lower operating costs. This paper expounds the electrical automation system composition and basic functions, and analyses the architecture electrical automation control system of the principles, advantages, and introduces the electrical automation in the building of the application of the automatic control system, to have the certain reference value.
Keywords: electrical automation; Architecture; Automatic control system; application
中圖分類號：F407.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引 言：
電氣自動化是研究與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)以及電子與計算機應(yīng)用等領(lǐng)域的一門學(xué)科。隨著信息化社會的到來，人們對建筑控制系統(tǒng)的先進(jìn)性、開放性、互動操作性等方面的要求也越來越高。
建筑自控系統(tǒng) (Building Automation System) 是針對建筑內(nèi)各種機電設(shè)備進(jìn)行集中管理和監(jiān)控的綜合系統(tǒng)。建筑控制系統(tǒng)主要包括空調(diào)新風(fēng)機組、送排風(fēng)機、集水坑與排水泵、電梯、變配電、照明等。在整個建筑范圍內(nèi)，通過整套建筑自動控制系統(tǒng)及其內(nèi)置最優(yōu)化控制程序和預(yù)設(shè)時間程序，對所有機電設(shè)備進(jìn)行集中管理和監(jiān)控。在滿足控制要求的前提下，實現(xiàn)全面節(jié)能，用控制器的控制功能代替日常運行維護(hù)的工作，大大減少日常的工作量，減少由于維護(hù)人員的工作失誤而造成的設(shè)備失控或設(shè)備損壞。
隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)水平的日益增長，建筑電氣自動化在日常生活中的應(yīng)用變得越來越普遍，建造一座現(xiàn)代化、智能型的建筑，電氣自動化已成為建筑自控系統(tǒng)不可缺少的基本環(huán)節(jié)。隨著電氣自動化技術(shù)的發(fā)展,電氣自動化在建筑自控系統(tǒng)中也得到了更多的應(yīng)用。在此，文章對其應(yīng)用進(jìn)行了粗略的探討。
一、建筑電氣自動化系統(tǒng)的介紹
1、建筑電氣自動化系統(tǒng)組成
建筑電氣自動化系統(tǒng)通常包括暖通空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)。根據(jù)我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，BAS又可分為設(shè)備運行管理與監(jiān)控子系統(tǒng)和消防與安全防范子系統(tǒng)。一般情況下，這兩個子系統(tǒng)宜一同納入BAS考慮，如將消防與安全防范子系統(tǒng)獨立設(shè)置，也應(yīng)與BAS監(jiān)控中心建立通信聯(lián)系以便災(zāi)情發(fā)生時，能夠進(jìn)行一體化的協(xié)調(diào)控制。
2、建筑電氣自動化系統(tǒng)的基本功能
(1)自動監(jiān)視并控制各種機電設(shè)備的起、停，顯示或打印當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)；
(2)監(jiān)測并及時處理各種意外、突發(fā)事件；
(3)根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負(fù)載變化情況自動調(diào)節(jié)各種設(shè)備，使之始終運行于最佳狀態(tài)；
(4)自動檢測、顯示、打印各種機電設(shè)備的運行參數(shù)及其變化趨勢或歷史數(shù)據(jù)；
(5)設(shè)備管理：包括設(shè)備檔案、設(shè)備運行報表和設(shè)備維修管理等；
(6)能源管理：水、電、氣等的計量收費、實現(xiàn)能源管理自動化；
(7)實現(xiàn)對大樓內(nèi)各種機電設(shè)備的統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)控制。
3、建筑電氣自動化控制系統(tǒng)的原理
建筑電氣自動化控制系統(tǒng)采用的是集散型計算機控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現(xiàn)場被控設(shè)備處的微型計算機控制裝置(DDC)完成被控設(shè)備的實時檢測和控制任務(wù)。安裝于中央控制室的中央管理計算機具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報警、打印與優(yōu)化控制等任務(wù)，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機聯(lián)系困難、無法統(tǒng)一管理的缺點，保證設(shè)備在最佳狀態(tài)下運行。
4、建筑電氣自動化系統(tǒng)的優(yōu)點
(1)實現(xiàn)計算機測控網(wǎng)絡(luò)與管理的數(shù)據(jù)共享；
(2)建筑設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障自動診斷、報警；
(3)運行數(shù)據(jù)與故障信息自動存入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了運行數(shù)據(jù)的實時管理；
(4)確保建筑內(nèi)具有最佳的工作與生活環(huán)境；
(5)延長設(shè)備使用壽命；
(6)提高建筑物整體安全水平。
二、電氣自動化在建筑自控系統(tǒng)中的應(yīng)用
1、在電氣保護(hù)方面的應(yīng)用
建筑自控系統(tǒng)中的電氣保護(hù)主要包括交流工作、安全保護(hù)、屏蔽與防靜電、直流工作、防雷保護(hù)接地五方面內(nèi)容。
（1）交流工作接地指的是必須在變壓器中性線或者中性點接地,中性線選擇銅芯絕緣線,配電中存在的等電位接線端子通常在箱柜內(nèi)。需要注意的是,等電位接線端子不能外露,也不能和直流接地、安全保護(hù)接地或是屏蔽接地等其它接地系統(tǒng)混接,還不能和保護(hù)接地線連接。采取中性點接地能夠確保高壓系統(tǒng)繼電保護(hù)動作可靠、準(zhǔn)確,并避免零序電壓偏移,確保三相電壓平衡。
（2）安全保護(hù)接地指的是對電氣設(shè)備中沒有帶電的各個金屬部分使用金屬連接的方式與接地體作良好連接,使用保護(hù)接地線連接用電設(shè)備及其金屬構(gòu)件,但不能連接保護(hù)接地線與中性線。建筑中的強電設(shè)備、弱電設(shè)備、導(dǎo)電構(gòu)件都需要安全保護(hù)接地，如果不作安全保護(hù)接地,設(shè)備外部絕緣損壞可能使外殼帶電,不僅容易進(jìn)一步損壞設(shè)備,還可能造成人員觸電事故。使用安全保護(hù)接地,應(yīng)該盡量降低接地電阻,這樣可以保障電氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、安全,還能保障設(shè)備安全和人身安全。
（3）屏蔽與防靜電接地分別指的是用保護(hù)接地線連接設(shè)備外殼、屏蔽管路兩端、室內(nèi)的多個部位,用導(dǎo)靜電體連接帶靜電或可能產(chǎn)生靜電的物體與大地,以避免設(shè)備、導(dǎo)線受到電磁干擾。由于人員在房間內(nèi)走動或是移動設(shè)備等都可能產(chǎn)生大量靜電,如果接地不好不僅會對電子設(shè)備產(chǎn)生干擾,還可能損壞設(shè)備芯片,甚至引發(fā)一些安全事故,因此防靜電接地需要將所有可能產(chǎn)生或帶靜電的設(shè)備外殼和設(shè)施與保護(hù)接地線可靠連接,并使接地電阻盡量降低。
（4）直流工作接地指的是用截面積較大的銅芯絕緣線連接電子設(shè)備與基準(zhǔn)電位。由于建筑中有大量的電子設(shè)備,在計算機、自動化設(shè)備、通訊設(shè)備等電子設(shè)備中輸入、傳輸、輸出信息或是放大信號等操作都以微電位或者是微電流進(jìn)行,需要依靠直流工作接地使其基準(zhǔn)電位和供電電源保持穩(wěn)定,以提高其操作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。需要注意的是,直流工作接地不宜與保護(hù)接地線連接,更不能與中性線連接。
（5）防雷保護(hù)接地指的是對建筑中的電子設(shè)備、線路等做防雷保護(hù)接地。如通信自動化系統(tǒng)，火災(zāi)報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)，建筑自動化系統(tǒng)，保安監(jiān)擰系統(tǒng)，辦公自動化系統(tǒng)，閉路電視系統(tǒng)等，以及他們相應(yīng)的布線系統(tǒng)。這些電子設(shè)備及線路系統(tǒng)一搬均屬于耐壓等級低，防干擾要求高，最怕受到雷擊的部分。因此樓字的所有功能接地。必須以防雷接地系統(tǒng)為基礎(chǔ)，并建立嚴(yán)密，完整的防雷結(jié)構(gòu)。
2、在中央空調(diào)中的應(yīng)用
（1）中央空調(diào)的配電負(fù)荷電流的計算
中央空調(diào)負(fù)荷基本都屬于三相負(fù)荷, 在計算負(fù)荷電流時,要注意以下兩點：功率P是指電功率，而不是指制冷量，因為它們用的單位都是kw，有些人常將它們弄錯。中央空調(diào)中的電功率會隨著運行工況的變化而變化，在進(jìn)行電流計算時，應(yīng)取中央空調(diào)最惡劣工況下的電功率進(jìn)行計算。
（2） 電線電纜載流量
在計算好負(fù)荷電流后，就可以進(jìn)行低壓電器和電線電纜的選擇。選擇低壓電器, 需要滿足額定電流小于所在回路的計算電流。 電線的載流量不是跟截面積成正比關(guān)系的，而是根據(jù)不同的敷設(shè)方式和環(huán)境溫度查表得到的。因此，我們在進(jìn)行電線電纜選型時，務(wù)必認(rèn)真求實，保證有足夠的載流量，杜絕電線火災(zāi)隱患。
（3）中央空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控
中央空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控可以有很多種，我們這里講的是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS) ，實現(xiàn)的是用遠(yuǎn)程計算機直接對現(xiàn)場的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。一棟大樓的空調(diào)系統(tǒng), 可能包括多臺冷水主機和多臺空氣處理風(fēng)柜, 每臺冷水主機和空氣處理風(fēng)柜都有自己的獨立控制系統(tǒng)。對于設(shè)備管理部門來說, 多臺空調(diào)機組的開關(guān)機、故障處理、數(shù)據(jù)抄錄, 將耗費很大的人力物力， 并且效率低下。如果有一套集中監(jiān)控現(xiàn)場所有空調(diào)機組的系統(tǒng), 所有問題就可以解決, 這就是我們要討論的FCS系統(tǒng)。“現(xiàn)場設(shè)備”就是我們的空調(diào)機組，“操作站”就是我們的計算機監(jiān)控中心計算機監(jiān)控中心通過總線對現(xiàn)場的空調(diào)機組進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和修改,從而達(dá)到了監(jiān)控的目的計算機監(jiān)控。包括計算機、打印機、U PS 、上位機軟件、數(shù)據(jù)服務(wù)器等; 監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)( 通信線) 訪問現(xiàn)場控制器, 但在數(shù)據(jù)交換時, 我們需要用到通信協(xié)議, 在此, 我們使用免費開放的通信協(xié)議Modbus或Profibus，目前, 我們推薦使用Modbus通信方式, 因為Modbus通信方式需要的硬件配置很簡單: 1 套上位機軟件( 網(wǎng)絡(luò)主站) ，1個轉(zhuǎn)換器就可以與現(xiàn)場控制器建立通訊。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的使用, 大大提高了設(shè)備管理部門的工作效率, 他們通過在一臺計算機上面操作, 就可以對現(xiàn)場所有的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行集中管理。同時，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還生成了歷史故障報表，可直接在監(jiān)控中心的打印機上打印出來。
三、結(jié)束語
電氣自動化技術(shù)及其應(yīng)用在國民生產(chǎn)中各個部門和領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用，能夠有效提高建筑行業(yè)整體的自動化水平，特別是行業(yè)的運行管理水平，還可以大大節(jié)省建筑成本，提高設(shè)備的安全性和可靠性。隨著更多建筑的出現(xiàn)，將有更加先進(jìn)的技術(shù)補充到這一領(lǐng)域中，使這一技術(shù)更加成熟、完善，電氣自動化的應(yīng)用也必將有長足的進(jìn)步和發(fā)展。因此很有必要對其進(jìn)行探討，這是一個很漫長而艱巨的任務(wù)，同時也是一個新的研究趨勢，具有較大的經(jīng)濟價值和社會意義。
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中圖分類號：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
一．引言。
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在我國各大中城市中，涌現(xiàn)了新型的辦公樓宇和商業(yè)樓宇等智能化建筑。通過在建筑技術(shù)之上，融入計算機通訊技術(shù)、控制技術(shù)，來實現(xiàn)建筑的功能自動化，提高了生活環(huán)境質(zhì)量和舒適度。但由于智能建筑的發(fā)展時間較短，存在系統(tǒng)穩(wěn)定性能較差、自動化功能水平單一、技術(shù)水平參差不齊等問題，導(dǎo)致智能建筑屢遭詬病。為了保證建筑智能化水平，提升建筑自動化功能，就需要對智能建筑進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，通過對設(shè)計要點進(jìn)行重點控制，滿足建筑設(shè)計功用，實現(xiàn)建筑智能化。
二．智能建筑設(shè)計必須滿足的功能。
智能建筑應(yīng)是一個能被有效控制的，具備各個方面相關(guān)系統(tǒng)的運營環(huán)境，在生態(tài)系統(tǒng)上要滿足能源、服務(wù)和排污的需求，實現(xiàn)各個系統(tǒng)的協(xié)同運作和有機結(jié)合。進(jìn)行智能建筑設(shè)計時，要滿足四個基本功用：
能源管理：通過設(shè)計能源監(jiān)控和管理來達(dá)到節(jié)約能源的目的，減少建筑物生命周期內(nèi)的能源消耗和浪費，提高建筑物的可持續(xù)發(fā)展和設(shè)置效能。
空間管理：優(yōu)化建筑的空間結(jié)構(gòu)，掌握空間使用情況，發(fā)現(xiàn)未使用空間并進(jìn)行合理利用和空間再分配。
設(shè)施管理：掌握建筑物各功能類型設(shè)備的運行情況，并能實施有效管理，便于提高設(shè)施性能和使用率，延長設(shè)施的使用時間和生命周期。
服務(wù)管理：建筑智能化是為建筑住戶提供服務(wù)，提升用戶生活環(huán)境和生活質(zhì)量，智能建筑要實現(xiàn)降低用戶運營成本，提高用戶經(jīng)營效益的功用。
三.優(yōu)化智能建筑設(shè)計。
智能建筑的設(shè)計除了要進(jìn)行傳統(tǒng)建筑的建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備設(shè)計和裝飾設(shè)計外，其主要是對建筑智能化系統(tǒng)的設(shè)計。進(jìn)行建筑智能化設(shè)計時，要了解用戶的實際需求、建筑意圖、建筑物的用途和規(guī)模，設(shè)計中要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臈l件進(jìn)行可行性研究，對智能建筑的功能性、經(jīng)濟性、安全性、可靠性和維護(hù)擴展性進(jìn)行分析和研究，確定進(jìn)行智能建筑設(shè)計的基本設(shè)計條件。
智能建筑的設(shè)計優(yōu)化，要建立在對建筑物功用了解的基礎(chǔ)之上，要對建筑物當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件、交通、供電、供水、網(wǎng)絡(luò)通訊、無線通訊等情況進(jìn)行了解，必要時要研究有關(guān)法規(guī)、條例和標(biāo)準(zhǔn)，對建筑物的智能化設(shè)計可行性進(jìn)行研究分析。進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計前，要將建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電力、通信等專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行集中，并對設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題和決絕方案進(jìn)行分析和明確。設(shè)計時，對各類機器設(shè)備系統(tǒng)，要建立與信息類別、信息數(shù)量和使用程度、重要程度等參數(shù)相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，同時要保證系統(tǒng)運行效率，提升大量化、多樣化信息的適應(yīng)性。
四.智能建筑的供電設(shè)計。
智能建筑中的建筑自動化設(shè)備、辦公自動化設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備等智能化設(shè)備的綜合應(yīng)用，給建筑的供電提出了難題。進(jìn)行智能建筑供電設(shè)計時，要對供電系統(tǒng)的安全性、可靠性和靈活性加以重視。
由于智能建筑物中用電設(shè)備較多，用電負(fù)荷較大，進(jìn)行設(shè)計時，需要對負(fù)荷進(jìn)行分析，并對負(fù)荷級別進(jìn)行合理劃分；根據(jù)用電情況和負(fù)荷大小，選擇合適的供電系統(tǒng)，避免造成浪費而致使建筑費用上升。同時要考慮供電的可靠性以及電源質(zhì)量要求，根據(jù)用電負(fù)荷，確定供電方式。
選擇供電方式時，一般要采用配出為放射式的主結(jié)線方案，采用兩路10KV獨立電源，變壓器低壓測采取單母線分段的方式進(jìn)行。采取此種方式進(jìn)行供電時，要考慮建筑物中電梯和照明負(fù)荷的曲線變化已經(jīng)大功率電器和使用季節(jié)性變化。在智能建筑中，電梯一般為上下班時間為高峰負(fù)荷，下班或深夜為輕負(fù)荷；照明系統(tǒng)白天為輕負(fù)荷，夜晚18點-23點為高峰負(fù)荷；建筑物中的空調(diào)冷凍機在夏季為高峰負(fù)荷，冬季為空負(fù)荷或輕負(fù)荷。根據(jù)用電的負(fù)荷變化，選擇對應(yīng)的變壓器容量，并進(jìn)行容量合理組合，保證變壓器的經(jīng)濟運行狀態(tài)。
五.智能建筑的照明設(shè)計。
智能建筑的照明系統(tǒng)保障了建筑物內(nèi)用戶的生活環(huán)境安全，既要滿足基本生活功能，又要能達(dá)到美觀和節(jié)能的需要。照明系統(tǒng)的設(shè)計原則為“安全、經(jīng)濟、適用、美觀”。
智能建筑的照明安全是設(shè)計照明的基本前提，要通過對照明燈具的類型、安裝位置、安裝數(shù)量、燈具功率、照度控制等方面進(jìn)行合理設(shè)計，提供生活的工作環(huán)境的光亮。一方面要通過采取先進(jìn)技術(shù)，發(fā)揮照明系統(tǒng)的實際效益，在保障照明效果的基礎(chǔ)上減少費用，另一方面要從我國實際電力供應(yīng)和設(shè)備生產(chǎn)水平出發(fā)，選擇合理的照明設(shè)備，來提升智能建筑中照明系統(tǒng)的經(jīng)濟性。要結(jié)合建筑的環(huán)境條件，對光源種類、燈具功率、數(shù)量、燈具色彩等進(jìn)行選擇，配合色彩設(shè)計，體現(xiàn)建筑的空間立體感和裝飾表現(xiàn)感。設(shè)計時要注意色彩的協(xié)調(diào)，同時要避免出現(xiàn)眩光，根據(jù)工作和學(xué)習(xí)、生活的需要，合理布置照明的亮度。
六.智能建筑的系統(tǒng)集成設(shè)計。
智能建筑是建筑技術(shù)和計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的集成，進(jìn)行智能建筑設(shè)計時，要重視各系統(tǒng)之間的集成配合。系統(tǒng)集成的目標(biāo)是為了搭建建筑主體內(nèi)的智能化管理，通過對建筑自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、安全防范技術(shù)以及多媒體技術(shù)等將相關(guān)設(shè)備進(jìn)行整合，通過軟件進(jìn)行集成，實現(xiàn)建筑智能化的目的。
設(shè)計智能建筑系統(tǒng)集成時，要考慮各個子系統(tǒng)的檢測、管理和控制的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對子系統(tǒng)的統(tǒng)一控制和管理。對系統(tǒng)集成的信息資源、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備協(xié)議等要進(jìn)行明確，確保各子系統(tǒng)能統(tǒng)一、能管理、能控制。要明確提出各機電設(shè)備的接口、通信和控制的協(xié)議及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對設(shè)備端口的接線方式和方法，要進(jìn)行規(guī)定，對各設(shè)備的匹配情況要進(jìn)行分析和研究。
智能建筑采用RS485、BACnet、RS232C等標(biāo)準(zhǔn)通信和控制接口的系統(tǒng)及設(shè)備，要注意各設(shè)備接口的實際接法，進(jìn)行設(shè)計時，要對設(shè)備和系統(tǒng)間的通訊協(xié)議和控制要求進(jìn)行查證，對設(shè)備和系統(tǒng)間的信息開發(fā)要進(jìn)行確認(rèn)。對空調(diào)機組、電梯設(shè)備、冷水機組等設(shè)備，要進(jìn)行樣品查驗，必要時要進(jìn)行系統(tǒng)集成的實驗，避免出現(xiàn)安裝完成后無法實現(xiàn)管理和控制。
智能建筑要實現(xiàn)子系統(tǒng)的聯(lián)動，建成系統(tǒng)集成要能實現(xiàn)子系統(tǒng)在獨立運行的同時還要能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動，通過對子系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)計，來提高建筑的控制流程，實現(xiàn)自動化控制的目的。
七．結(jié)束語
智能建筑是現(xiàn)代建筑技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的綜合，同時也是未來建筑的設(shè)計走向。進(jìn)行設(shè)計時，要考慮到建筑功能的擴張性和系統(tǒng)的自動性，在滿足建筑基本功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)建筑管理和控制點餓自動化，從而提高建筑住戶的生活質(zhì)量和環(huán)境水平。通過提高建筑智能化設(shè)計，使得建筑走向“先進(jìn)性、可靠性、舒適性、網(wǎng)絡(luò)化和實用化”，便于建筑的可持續(xù)發(fā)展。
1.智能建筑的含義
智能化建筑，是指通過對智能建筑的四個基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理以及它們內(nèi)在聯(lián)系，以最優(yōu)化的設(shè)計，采用最先進(jìn)的計算機技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)，建立一個計算機系統(tǒng)管理的一體化集成系統(tǒng)，提供一個投資合理，擁有高效率的優(yōu)雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間(包括人類的生產(chǎn)、生活等空間)。其中，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)方面的優(yōu)化是指將4C技術(shù)(即Computer計算機技術(shù)、Control自動控制技術(shù)、Communication通信技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù))和集成技術(shù)(Integration)綜合應(yīng)用于建筑物之中，在建筑物內(nèi)建立一個計算機綜合網(wǎng)絡(luò)，使建筑物智能化。
2.我國智能建筑發(fā)展現(xiàn)狀
我國的智能化建筑開始起步于20世紀(jì)9O年代，并在沿海等經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)、城市得到了迅速的發(fā)展，目前的發(fā)展速度居世界前列。1990年建成的北京發(fā)展大廈(18層)可認(rèn)為是我國智能建筑的雛形，而1993年建成的位于廣州市的廣東國際大廈可稱為我國大陸首座智能化商務(wù)大廈。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)已建與在建的樓宇中，帶有“智能建筑”色彩的約有數(shù)千幢，上海約有800余幢。這些工程投資在智能化設(shè)備上的費用一般占總投資的5％～8％。國內(nèi)已建成的180m以上的建筑，都具有比較完善的智能化功能。目前，智能建筑所分布的行業(yè)主要集中在金融業(yè)、行政機構(gòu)、商業(yè)、公共建筑(醫(yī)院、圖書館、博物館、體育場館等)、住宅小區(qū)、交通樞紐等。
3.建筑智能化集成存在的問題
智能建筑多包含HVAC系統(tǒng)、電梯控制、消防、出入控制系統(tǒng)等多種系統(tǒng)和設(shè)備，這些系統(tǒng)和設(shè)備通常來自各個不同的供應(yīng)商，他們僅僅關(guān)注自己的設(shè)備的應(yīng)用，并不顧及他們的設(shè)備和系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)的互聯(lián)。為了實現(xiàn)多種不同系統(tǒng)間的通信和互動使得設(shè)施管理人員不得不操作多個系統(tǒng)界面，設(shè)備的管理不能發(fā)揮最大的效應(yīng)。另外，這些子系統(tǒng)的封閉特性也大大限制了在系統(tǒng)擴建和改造時對產(chǎn)品的選擇性。這種限制主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)設(shè)備選型受到很大限制，不能根據(jù)性能和價格隨意選擇產(chǎn)品和供應(yīng)商，系統(tǒng)部署后，維修配件供應(yīng)得不到保障，后期設(shè)備維護(hù)費用高，對產(chǎn)品和供應(yīng)商存在很大的依賴型。免費論文。(2)用戶必須面對不同的用戶界面來管理不同的子系統(tǒng)，大大降低了生產(chǎn)率，同時大幅度提高了管理人員的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。(3)各個子系統(tǒng)間不支持互動，增加了操作復(fù)雜性。免費論文。一個典型的例子是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和HVAC系統(tǒng)之間的互動。當(dāng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)探測到火警時，需要改變風(fēng)門的位置、關(guān)掉風(fēng)扇或加快風(fēng)扇的速度來消除煙霧，這就需要系統(tǒng)互動的支持。免費論文。
4.改進(jìn)：系統(tǒng)集成的主要技術(shù)手段
隨著智能建筑的功能需求不斷增長，使建筑內(nèi)各種各樣的機電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)的種類和范圍不斷擴大，它們可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)平臺、不同的通信協(xié)議。在實現(xiàn)BMS系統(tǒng)集成時，為了解決互聯(lián)和互操作的問題，所采用的技術(shù)手段大致為以下幾種：
(1)采用統(tǒng)一的通信協(xié)議實現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式
建筑自動化系統(tǒng)應(yīng)屬過程控制范疇，長期以來沒有建立國際性的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，這種局面嚴(yán)重障礙了智能建筑技術(shù)的發(fā)展。1995年美國暖通空調(diào)工程師協(xié)會推出了樓宇自動控制領(lǐng)域的第1個開放式標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議一BACnet。該協(xié)議密切結(jié)合建筑工程特點，定義了23種對象、
39種服務(wù)、六種數(shù)據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)、三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，正在向BACne/IP方向發(fā)展。同年通過ANSI認(rèn)證，成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。很多空調(diào)、制冷、鍋爐、變配電等設(shè)備制造廠商均采納該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，為智能建筑的系統(tǒng)集成開創(chuàng)了十分有利的局面。BACnet采納了五種協(xié)議EIA232一PTP，EIA485一MS/TP，LonTalk，ArCnet，Ethernet。但是在先前的BAC—net協(xié)議中，不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備互聯(lián)仍需通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器，尚未達(dá)成開放系統(tǒng)實現(xiàn)互操作的要求。
(2)采用協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式
協(xié)議轉(zhuǎn)換器分為專用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。專用協(xié)議轉(zhuǎn)換器指兩種協(xié)議之間專用的轉(zhuǎn)換器。采用這種協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如果要連接多個不同類型的網(wǎng)絡(luò)，就需要多種類型的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。有時協(xié)議轉(zhuǎn)換器難于匹配不同的網(wǎng)絡(luò)的安置機制和服務(wù)。另外，當(dāng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器故障時，這種結(jié)構(gòu)沒有提供可靠的端到端的機制，所以這種專用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器不可取。采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，在局域網(wǎng)內(nèi)部通信采用了簡單的通信結(jié)構(gòu)，包括物理層、鏈路層以及對應(yīng)用層提供連接服務(wù)的會話，傳送協(xié)議。這種方案中，接在局部網(wǎng)絡(luò)上的所有站只使用簡單的會話／傳送協(xié)議，而所有協(xié)議轉(zhuǎn)換器之間通信只使用同樣的傳送層協(xié)議IP，由此解決了互聯(lián)網(wǎng)的匹配問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，協(xié)議轉(zhuǎn)換器方式的應(yīng)用將越來越少。特別是OPC(OLEfor Process Contro1)技術(shù)與ODBC(OpenDatabaseC0nneCtivity，開放數(shù)據(jù)庫互連)技術(shù)的成功應(yīng)用，為不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連，開辟了新的途徑，協(xié)議轉(zhuǎn)換方式的應(yīng)用將會更少。
(3)采用OPC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式
0PC(OLEfor Process Contro1)是一種基于OLE的通信標(biāo)準(zhǔn)，用于過程控制的OLE0OPC重點解決應(yīng)用軟件與過程控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)的讀取和寫人的標(biāo)準(zhǔn)化及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。OPC提供信息管理域應(yīng)用軟件與實時控制域進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ峁?yīng)用軟件訪問過程控制設(shè)備數(shù)據(jù)的方法，解決應(yīng)用軟件與過程控制設(shè)備之間通信的標(biāo)準(zhǔn)問題。當(dāng)設(shè)備通過OPC互聯(lián)時，圖形化應(yīng)用軟件、趨勢分析應(yīng)用軟件、報警應(yīng)用軟件等應(yīng)用軟件均基于OPC標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動程序也均基于OPC標(biāo)準(zhǔn)。在統(tǒng)一的OPC環(huán)境下，各應(yīng)用程序可以直接讀取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)，不需要一個一個地編制專用的接口程序，各現(xiàn)場設(shè)備也可直接與不同應(yīng)用之間互連。OPC的重要作用是使設(shè)備的軟件標(biāo)準(zhǔn)化，從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)平臺，不同通信協(xié)議、不同廠家的產(chǎn)品方便地實現(xiàn)互聯(lián)和互操作。OPC技術(shù)的完善和推廣，為智能建筑系統(tǒng)集成時，實時控制域與信息管理域的全面集成創(chuàng)造了良好的軟件環(huán)境。所以說，OPC開創(chuàng)了系統(tǒng)集成的新途徑，OPC將成為系統(tǒng)集成的主要方式。如果我們將OPC技術(shù)與ODBC技術(shù)作以比較，可以發(fā)現(xiàn)OPC技術(shù)現(xiàn)在比ODBC技術(shù)更為成熟、產(chǎn)品更多，而且我國已有比較成熟的OPC技術(shù)和產(chǎn)品。所以目前采用OPC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成，可能會比采用ODBC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成更為廣泛一些。兩種技術(shù)的融合與補充，將會使系統(tǒng)集成技術(shù)加快發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
On the Combination of University Physics
Experiments and Professional Knowledge
LIU Jian
(Faculty of Science, Shenyang Jianzu University, Shenyang,Liaoning 110168)
Abstract College physics experiment teaching and the teaching content of organic combination of instance, on the importance of college physics experiment teaching and expertise, and pointed out the direction of physics experiment teaching development efforts with other disciplines, cross lateral development.
Key words college physical experiment; apply the knowledge; professional contacts; laying the foundation; example
1 學(xué)學(xué)物理實驗，具有非常重要的意義
1.1 學(xué)科之間橫向發(fā)展，學(xué)科知識出現(xiàn)交叉
高校各學(xué)科發(fā)展方向有兩方面，一是向著更深、更細(xì)的分支發(fā)展，研究尖端科學(xué)；另一方面就是建立各學(xué)科之間的聯(lián)系，橫向交叉發(fā)展，彼此互相補充，互相充實，與實踐生活結(jié)合。物理實驗也如此，物理實驗雖然是基礎(chǔ)的驗證性的實驗居多，但是也要與時俱進(jìn)，以適應(yīng)學(xué)生由基礎(chǔ)向高深尖端學(xué)科內(nèi)容發(fā)展的過程。當(dāng)學(xué)生剛接觸高深理論時不可能立即接受，物理實驗課程如果和其它專業(yè)知識結(jié)合，可能成為學(xué)生學(xué)習(xí)高深理論知識的橋梁，因為實驗是具體操作，是比較容易理解的。所以，物理實驗發(fā)展方向就應(yīng)該向著其他學(xué)科應(yīng)用方向發(fā)展，成為學(xué)生“認(rèn)可的、有用的”實驗課。
1.2 作為實驗基礎(chǔ)課程，可以為其他實驗課程打基礎(chǔ)
學(xué)生通過物理實驗學(xué)習(xí)，多了解其他專業(yè)知識，擴大知識面?？梢曰菊莆諏嶒灱寄?，為其他專業(yè)實驗的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，動手能力的提高，對學(xué)生適應(yīng)社會生活有非常大的幫助。加大各屆學(xué)生之間宣傳力度，調(diào)動學(xué)生實驗熱情，使物理實驗“活”起來。
1.3 與其他專業(yè)課有必然聯(lián)系
（1）課程內(nèi)容設(shè)置側(cè)重基礎(chǔ)又結(jié)合專業(yè)知識。為培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才，大學(xué)物理實驗課程結(jié)合學(xué)校各專業(yè)的特點，經(jīng)過了多輪的教學(xué)實踐，不斷改革，本著在基礎(chǔ)原理技能培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，將原來的物理實驗內(nèi)容與其他專業(yè)知識整合，融入一些學(xué)生感興趣，便于掌握，覺得“有用”的知識點。（2）選課體系有利于學(xué)生有側(cè)重點的學(xué)習(xí)。物理實驗現(xiàn)在實行選課，課程內(nèi)容比學(xué)生所選內(nèi)容多，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要，自由選擇與他們專業(yè)相關(guān)的實驗，或者要擴展知識面，選擇感興趣的實驗項目，學(xué)生自由選擇項目給出了非常重要的信息，學(xué)生選擇結(jié)果能夠幫助物理實驗教師了解學(xué)生需要，可以決定學(xué)科的發(fā)展動態(tài)，能夠確立實驗改革的方向。（3）對各專業(yè)學(xué)生畢業(yè)論文和專題研究有幫助。多屆畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計很多涉及要進(jìn)行物理實驗和咨詢，這充分說明，物理實驗課程對學(xué)生是“有用”的，不少其他專業(yè)的老師到實驗室借實驗儀器設(shè)備，進(jìn)行材料分析，研究物質(zhì)的性質(zhì)，測試力的作用效果。這些都充分說明物理實驗對某些專題研究很有幫助。
2 物理實驗開設(shè)內(nèi)容與專業(yè)聯(lián)系實例
對所有專業(yè)學(xué)生來說，緒論中有效數(shù)字表示測量結(jié)果都是必不可少的學(xué)習(xí)內(nèi)容。建筑類學(xué)校是以土木，建筑專業(yè)為主要專業(yè)的學(xué)校，其他各專業(yè)也都要接觸測量，測量結(jié)果要使用有效數(shù)字加上單位表示，為準(zhǔn)確的表示測量結(jié)果，有效數(shù)字位數(shù)取舍是關(guān)鍵，有效數(shù)字之間的運算規(guī)律是依據(jù)。所以緒論知識對所有各專業(yè)學(xué)生都要求必須學(xué)習(xí)。
（1）對環(huán)境專業(yè)學(xué)生來說，制冷系數(shù)測試實驗是他們的最愛，很多學(xué)生都選擇該實驗項目，實驗中介紹壓縮機工作原理，通過實驗學(xué)生能夠了解日常生活中的冰箱、空調(diào)等制冷設(shè)備的工作情況，這與學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)建立起一定的聯(lián)系。學(xué)生覺得所學(xué)知識“有用”。
（2）對交通機械專業(yè)。交通機械專業(yè)的學(xué)生主要進(jìn)行機械工程領(lǐng)域知識的學(xué)習(xí)，未來從事機械工程領(lǐng)域設(shè)計、科技開發(fā)和應(yīng)用研究等工作。他們需要在大學(xué)階段掌握機械工程理論、電工電子技術(shù)、測試技術(shù)、計算機技術(shù)和信息處理等各種知識。對交通機械專業(yè)學(xué)生來說，最重要的應(yīng)該是設(shè)計理念的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。他們應(yīng)該首先學(xué)會將日常生活中基本物理想象和本專業(yè)知識結(jié)合起來，再通過思維的整合產(chǎn)生設(shè)計理念，最后達(dá)到實際應(yīng)用的目的。因此，在學(xué)生學(xué)習(xí)的每一個環(huán)節(jié)上，都應(yīng)該有意識的安排一些與專業(yè)相關(guān)的課程內(nèi)容。比如在大學(xué)物理中有聲速的測量實驗，通過該實驗，學(xué)生可以掌握測量超聲波在空氣中的傳播速度的方法，同時對駐波和振動合成等理論的也有了更加深入的認(rèn)識，并且可以提高學(xué)生綜合使用示波器、聲速發(fā)生器等儀器的能力。傳感器技術(shù)在日常生活應(yīng)用也越來越廣泛。在以上實驗基礎(chǔ)上可以給學(xué)生提供傳感器，超聲波發(fā)射接受等裝置啟發(fā)學(xué)生設(shè)計汽車倒車防碰裝置。實驗課與日常實際應(yīng)用的結(jié)合吸引了學(xué)生的眼球，學(xué)生頓時覺得枯燥的實驗內(nèi)容有用了，即使實驗有一定難度，學(xué)生也非常愿意做，這樣就達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生思考的目的，同時培養(yǎng)了他們的設(shè)計理念。
（3）對信息專業(yè)。信息與控制工程專業(yè)的學(xué)生將從事建筑智能化及電氣自動化工程設(shè)計、施工、運行管理和科學(xué)研究等領(lǐng)域工作，學(xué)生需要掌握建筑自動化，電氣自動化，通信自動化，安全保衛(wèi)自動化等專業(yè)知識，具有建筑電氣自動化工程設(shè)計、施工、系統(tǒng)運行與維護(hù)等基本能力。通信中應(yīng)用最多的應(yīng)該是光纖，物理實驗課程中設(shè)置了光纖傳感技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，通過光纖傳感器原理的學(xué)習(xí)及對光纖傳感器的實際應(yīng)用使學(xué)生掌握位移、電壓、溫度信號的基本物理量的測量。在物體導(dǎo)熱系數(shù)測量中，通過導(dǎo)熱系數(shù)PID自動控溫系統(tǒng)的介紹，使學(xué)生從實際中掌握所學(xué)專業(yè)的實際應(yīng)用的意義，使學(xué)生更加熱愛學(xué)習(xí)，同時也增強了學(xué)生對自動控溫技術(shù)的理解。
（4）對土木專業(yè)。土木專業(yè)主要培養(yǎng)從事土木工程的設(shè)計、施工、安裝、管理、科研以及工程項目規(guī)劃等方面工作的高級工程技術(shù)人才。該專業(yè)學(xué)生通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)和基本訓(xùn)練，掌握結(jié)構(gòu)工程、道路與鐵道工程、橋梁與隧道工程、巖土工程和地下工程等學(xué)科的基本理論和知識，具備土木工程項目的勘察設(shè)計、研究、開發(fā)、施工與管理等初步能力。要想具備以上能力必須學(xué)會測量。測量是土木學(xué)院學(xué)生最基本的技能。為培養(yǎng)學(xué)生測量能力，在物理實驗中設(shè)置了分光計的應(yīng)用實驗，讓學(xué)生學(xué)會測量光學(xué)角度，會進(jìn)行光譜分析。學(xué)會用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)儀器，分光計的調(diào)節(jié)比較麻煩，通過該實驗培養(yǎng)學(xué)生的耐心，讓學(xué)生懂得，要測量精確，前提必須熟練掌握儀器調(diào)節(jié)。從而可以使這種理念應(yīng)用于專業(yè)測量儀器上。
（5）對材料專業(yè)。材料專業(yè)主要培養(yǎng)建筑材料科學(xué)與工程領(lǐng)域科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計、建筑施工、監(jiān)理、材料檢測、技術(shù)及經(jīng)營管理等方面工作技術(shù)人才。學(xué)生通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)和專業(yè)訓(xùn)練，掌握該領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能；研究無機非金屬材料及其復(fù)合材料的組成結(jié)構(gòu)、合成制備與性能之間的關(guān)系；探索無機非金屬材料及其復(fù)合材料的制備、加工工藝技術(shù)及性能測試評價。以無機非金屬材料科學(xué)為中心，以工業(yè)化、工程化高新技術(shù)為先導(dǎo)，發(fā)展新型無機非金屬材料。對無機材料物理性能了解需要通過一定測試和研究獲得，物理實驗對材料專業(yè)學(xué)生設(shè)置導(dǎo)熱系數(shù)測量實驗，使學(xué)生掌握導(dǎo)熱系數(shù)測試儀的使用，會用穩(wěn)態(tài)法測量不良導(dǎo)體導(dǎo)熱系數(shù)方法，加深對熱學(xué)基本知識的理解。
3 結(jié)論
大學(xué)物理實驗作為基礎(chǔ)操作課程，一定要與學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)聯(lián)系起來，讓學(xué)生覺得學(xué)學(xué)物理實驗是非常必要的，是有用的。任課教師備課過程中，不應(yīng)該僅局限于課本知識的熟悉，還要了解所教授學(xué)生涉及的專業(yè)知識領(lǐng)域，將實驗教學(xué)和專業(yè)知識的結(jié)合既有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也有利于物理實驗內(nèi)容的充實。
參考文獻(xiàn)
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二、國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)
我國的辦公空間理論研究發(fā)展比較晚，幾乎從起步，就是沿著國外的路子走，無法擺脫國外設(shè)計的影子?，F(xiàn)代的開放式辦公空間在70年代末才由外資公司帶到國內(nèi)，就連我們在辦公間設(shè)計中使用的人體比例尺寸都是國外的。此后，我國的室內(nèi)設(shè)計和家具設(shè)計工作者們不斷引入國外辦公空間相關(guān)的發(fā)展技術(shù)和模式，對于現(xiàn)代辦公空間、現(xiàn)代辦公家具、智能辦公建筑的研究都在慢慢深入，為我國的辦公空間設(shè)計做出了很多貢獻(xiàn)。但是，國內(nèi)很多辦公場所仍然流行單元式辦公室，并且不太注重室內(nèi)環(huán)境與辦公氣氛，很多人性化的因素都沒有加以考慮，造成這種現(xiàn)象的原因主要是社會基礎(chǔ)在辦公空間環(huán)境上的反映。其次也是現(xiàn)有辦公空間的建筑形式?jīng)Q定的，另外設(shè)計師也沒有切實地從使用者角度進(jìn)行設(shè)計，或者單純追求形式的表現(xiàn)，造成了大量冷漠、雷同的辦公空間。隨著信息經(jīng)濟的發(fā)展，我國辦公建筑的發(fā)展水平逐步提高，出現(xiàn)了數(shù)量眾多的5A級智能辦公建筑，其內(nèi)部空間也越來越人性化、智能化，但是對辦公空間的系統(tǒng)化研究還處于初級階段，只注重辦公空間環(huán)境的優(yōu)化，而忽視了辦公空間應(yīng)有的對信息化社會、新型組織結(jié)構(gòu)的潛在回應(yīng)。在理論研究的文獻(xiàn)資料方面，雖然國外辦公建筑的作品與理論推陳出新，但我國關(guān)于辦公建筑的文獻(xiàn)資料要么偏重于辦公建筑相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)，要么偏重于純純粹實例圖片信息，還有就是偏重對辦公建筑外部造型探討，研究其內(nèi)部空間理論的資料還是相對缺乏的。
辦公空間作為與人們?nèi)粘Ｏ⑾⑾嚓P(guān)的建筑空間類型，歷來受到人們的廣泛關(guān)注。國外有許多專家學(xué)者從不同角度對辦公空間進(jìn)行了理論和實踐的探索，并獲得了許多值得借鑒的成果。國外的辦公空間研究發(fā)展較早，歐美及北美發(fā)達(dá)國家都很重視工作環(huán)境的優(yōu)劣，美國企業(yè)家成功的經(jīng)驗是：必須有一流的辦公室，這是一項重要的企業(yè)投資。國外的建筑師們更是不斷探索新型的辦公空間，不斷對可能出現(xiàn)的辦公方式以及未來辦公空間環(huán)境做出預(yù)測。北歐和日本的研究也都有自己的風(fēng)格。例如日本學(xué)者主要致力于辦公系統(tǒng)自動化的研究，預(yù)測信息的迅速發(fā)展對辦公空間帶來的影響等等。當(dāng)工業(yè)社會逐漸進(jìn)入信息社會后，智能化辦公建筑逐漸成為人們研究的重心，英國辦公建筑專家弗蘭克·代菲在“智能化辦公建筑的出現(xiàn)”（The emergence of theintelligence officebuilding）一文中對智能化辦公建筑的特點做出了這樣的描述：智能化辦公建筑的特點
主要應(yīng)體現(xiàn)在四個方面：辦公室自動化、先進(jìn)的通訊設(shè)備、．建筑自動化、對未來發(fā)展的第一章緒論手法。大多數(shù)研究者均將辦公空間的設(shè)計
作為有機的整體來看待。同時，辦公空間的設(shè)計不僅受到功能需要與技術(shù)可能性的轉(zhuǎn)化的影響，而且更多的是社會文化的一種反映。
三、辦公空間發(fā)展趨勢
辦公空間相應(yīng)的發(fā)生著劇烈的變化。一個根本性的辦公空間設(shè)計變革即將來臨。2000年以后，這種新型的辦公空間在很大程度上將變成一個網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，包括高度靈活的交流空間和工作方式，它不再是傳統(tǒng)的金字塔式的辦公模式，單純的程序性工作場所將轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€信息交流的場所。目前，辦公建筑的建設(shè)規(guī)模和數(shù)量都在日益擴大，扮演著社會生活中越來越不可或缺的角色。對新型辦公空間的研究在發(fā)達(dá)國家逐漸成為一門學(xué)科，各種專門的學(xué)術(shù)會議、期刊、研究論文不斷出現(xiàn)在公眾的視野中，深入分析研究新型企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、辦公模式和相應(yīng)的辦公空間之間的關(guān)系，重新對現(xiàn)代辦公空間的性質(zhì)和特征做出科學(xué)的判斷，并用于指導(dǎo)新型辦公空間的設(shè)計工作，這對于適應(yīng)信息時代的發(fā)展要求、創(chuàng)造科學(xué)的人性辦公空間具有重要意義。
四、現(xiàn)代辦公空間的設(shè)計特點
4。1人性化
自從Internet出現(xiàn)以來在短短的數(shù)年內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)就使我們的生活方式發(fā)生了巨大改變，通過網(wǎng)絡(luò)看新聞、購物、學(xué)習(xí)、娛樂、工作，甚至與人交流。網(wǎng)絡(luò)也正在改變著我們的辦公方式，只需要在顯示器前點擊鼠標(biāo)、敲擊鍵盤就可以進(jìn)行工作從世界各地了解自己所需要的相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)下達(dá)和通知任務(wù)，甚至進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)會議接治客戶。在此強大的技術(shù)之下孕育出兩種新型的辦公方式。一種是以新的管理模式和高科技的辦公設(shè)備為代表的現(xiàn)代企業(yè)，一種是為家庭辦公者和自由職業(yè)者提供SOHO（small office home office）式的辦公。如此便利和高效的辦公方式是否讓我們充滿了創(chuàng)造力和工作熱情？答案是否定的。高科技的應(yīng)用并沒有使我們工作精神狀態(tài)得到極大的改善，我們常常過多地依賴于電腦千變?nèi)f化的網(wǎng)絡(luò)信息與不斷更新?lián)Q代的操作軟件把我們搞得頭昏目眩。而大部分SOHO人士們常常是長時間獨處變得不善于和別人交往造成心理上的障礙。據(jù)調(diào)查表明在我國新型辦公模式下的工作人員40％左右的人是處于亞健康狀態(tài)。現(xiàn)在的辦公空間設(shè)計更多地強調(diào)科按發(fā)展給工作帶來的高效而往往忽略了人文關(guān)懷，解決這些問題，創(chuàng)造出健康的可持續(xù)發(fā)展的和人性化的辦公空間是我們設(shè)計師要考慮的問題。
4。2生態(tài)化
隨著全球生態(tài)危機的加劇，人類越來越體會到需要保護(hù)自然、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，需要在設(shè)計中體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的原則。在建筑界，走可持續(xù)發(fā)展之路已經(jīng)成為人們的共識，這在室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域也不例外，在室內(nèi)設(shè)計中貫徹可持續(xù)發(fā)展的原則正成為廣大室內(nèi)設(shè)計師的共識。辦公空間的綠色化涉及對自然的尊重和對人體健康的關(guān)注。從對自然的尊重而言，涉及盡量引入天然采光和自然通風(fēng)，盡量在辦公空間內(nèi)實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計，通過一切技術(shù)手段減少辦公空間對自然資源和能源的消耗，減少對自然的傷害，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的原則等內(nèi)容。當(dāng)然，辦公空間的綠色化也表現(xiàn)為盡量在內(nèi)部空間引入自然元素，環(huán)境心理學(xué)的研究表明：室內(nèi)自然景觀可以滿足人類向往自然的天性，具有緩解工作壓力和獲得理想視覺景觀的作用。因此，我們可以盡量通過運用植物、山石和水體營造富有自然氣息的人工環(huán)境，為廣大員工提供良好的工作環(huán)境。從關(guān)注人體健康而言，在辦公空間的室內(nèi)設(shè)計中，應(yīng)該注重使用綠色材料。科學(xué)研究證明：以往的不少裝飾材料中存在對人體有害的元素。因此從保障員工的健康和提高員工的勞動生產(chǎn)率出發(fā)，必須采用綠色材料，改善辦公空間的室內(nèi)空氣質(zhì)量，這在當(dāng)前發(fā)達(dá)國家的室內(nèi)設(shè)計中已經(jīng)成為共識。
4。3智能化
其次從智能化方面分析一下：便攜式電腦和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使人們的辦公形式發(fā)生了很大的變化，據(jù)國際著名的策劃公司DEGW統(tǒng)計，目前大約有20%～30%的白領(lǐng)人士處于流動狀態(tài)，這些白領(lǐng)在全市、全國甚至全球范圍內(nèi)奔走，因此如何為這些白領(lǐng)人士提供一個舒適的工作環(huán)境就成為值得思考的問題。為了應(yīng)對這一趨勢不少設(shè)計師都進(jìn)行了嘗試。例如：美國海沃氏家具公司和上海瑞安集團就試圖通過公共區(qū)域、半公共區(qū)域和私密區(qū)域的劃分來應(yīng)對辦公智能化的趨勢。在海沃氏家具公司新天地企業(yè)大廈的亞太區(qū)辦公總部內(nèi)，辦公區(qū)分成三部分，即：公共區(qū)域、半公共區(qū)域和私密區(qū)域。公共區(qū)域向所有辦公人士開放，在這一區(qū)域內(nèi)設(shè)有工作式休閑椅和因特網(wǎng)接口，辦公人員可以隨時通過網(wǎng)絡(luò)與客戶聯(lián)系，同時辦公環(huán)境也設(shè)計得相當(dāng)休閑，既可以俯瞰新天地的人工湖，又可以免費享受歐式咖啡，使人感到舒適放松；半公共區(qū)域主要為企業(yè)大廈的租戶和海沃氏家具公司的客戶服務(wù)，該空間可以容納80人左右，適合進(jìn)行展覽、會議、小型培訓(xùn)等活動，并能提供餐飲服務(wù)；私密區(qū)域則通過靈活隔斷與半公共區(qū)域分開，僅為海沃氏家具公司的工作人員服務(wù)。海沃氏家具公司就試圖通過公共區(qū)域和半公共區(qū)域為流動的白領(lǐng)人士提供舒適的辦公環(huán)境，促進(jìn)人們之間的交流，激發(fā)員工的靈感，展示未來辦公空間智能化設(shè)計的新理念。
五、現(xiàn)代辦公空間的設(shè)計
辦公空間的各項功能設(shè)計
辦公空間包括了辦公工作場地和相關(guān)的配套空間。其首要任務(wù)是：
1、使辦公工作達(dá)到最高效率；
2、其次是塑造和宣傳企業(yè)的形象；
3、再者要突出使用者的身份和個性得到體現(xiàn)，同時還必須具有較高的安全系數(shù)，如放火、防盜、防震等安全性能。
辦公空間的室內(nèi)設(shè)計程序
一、設(shè)計前期的調(diào)研工作
1、施工現(xiàn)場的研究
應(yīng)注意的事項：
A、應(yīng)記錄各窗戶的外部環(huán)境，以便使某些辦公室有較好的朝向和景觀。
B、應(yīng)仔細(xì)考察建筑的結(jié)構(gòu)，考慮將來裝修結(jié)構(gòu)的固定和連接方式。
C、應(yīng)檢查樓板和天花是否有裂縫或漏水，窗戶的結(jié)合處是否緊密等。
D、應(yīng)在現(xiàn)場對一些較特殊的位置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝飾處理的構(gòu)思。
2、與用戶溝通
考察現(xiàn)場之后，應(yīng)充分聽取用戶意見，其內(nèi)容如下：
A、充分了解用戶的工作性質(zhì)
B、了解用戶的審美傾向
C、了解用戶的預(yù)計投資
D、對某些特殊處理要與用戶達(dá)成共識。
二、辦公的平面布局與天花設(shè)計
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1302（2014）01-0057-03
0 引 言
低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議 （RPL）是IETF的ROLL（Routing Over Low power and Lossy networks ）工作組，專門針對低功耗有損網(wǎng)絡(luò)LLN（Low power and Lossy network）新提出來的路由協(xié)議[1]。低功耗有損網(wǎng)絡(luò)是由功率、存儲空間、處理能力等資源受限的嵌入式設(shè)備所組成的網(wǎng)絡(luò)。它們可以通過多種鏈路連接，比如IEEE 802.15.4、藍(lán)牙、低功率Wi-Fi，甚至低功耗電力線通信（PLC）等等。ROLL將LLN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要劃分為四個領(lǐng)域[2]：城市網(wǎng)絡(luò)（包括智能電網(wǎng)應(yīng)用）、建筑自動化、工業(yè)自動化以及家庭自動化，并且分別制定了針對四個應(yīng)用領(lǐng)域的路由需求[3-6]。由于LLN的獨特性，傳統(tǒng)的IP路由協(xié)議，比如OSPF、IS-IS、AODV、OLSR，無法滿足其獨特的路由需求，因此ROLL工作組制定了RPL協(xié)議，其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)RFC6550[1]于2012年3月。
本論文首先介紹了RPL的應(yīng)用場景及基本原理，并在路徑選擇策略中加入了對節(jié)點剩余能量的考慮；最后通過仿真驗證了改進(jìn)后的路由協(xié)議的性能。
1 RPL協(xié)議工作原理
RPL是一個矢量路由協(xié)議，通過構(gòu)建有向非循環(huán)圖（DAG）來形成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，加入DAG中的節(jié)點自動形成一條指向根節(jié)點的路徑。RPL主要為數(shù)據(jù)匯聚型的場景設(shè)計，即數(shù)據(jù)流量由葉節(jié)點指向根節(jié)點。當(dāng)然RPL也擴展支持多點對點（MP2P）和點對點（P2P）的應(yīng)用場景。
圖1所示為典型的DAG結(jié)構(gòu)。其中的每一個節(jié)點至少有一條指向根節(jié)點的路徑。
1.1 DODAG的形成
DODAG（Destination Oriented Directed Acyclic Graph）是面向目的地的有向非循環(huán)圖的簡稱，可以視為物理網(wǎng)絡(luò)上的邏輯路由拓?fù)洹?/p>
RPL中定義了由多種ICMPv6消息來控制拓?fù)涞男纬?。DIO消息用于通告有關(guān)DODAG的參數(shù)，例如DODAGID、目標(biāo)函數(shù)（OF）、DODAG版本號等[1]。其中OF規(guī)定了拓?fù)浣⒓白顑?yōu)父節(jié)點的選擇方式，規(guī)定了節(jié)點級別的計算方法，是路徑選擇的首要參考標(biāo)準(zhǔn)。級別決定了節(jié)點在DODAG中的相對位置，主要用于避免回路。DAO消息是用來建立從根節(jié)點到葉節(jié)點的“向下”的路徑。根據(jù)節(jié)點的存儲能力，RPL協(xié)議中將節(jié)點類型定義為可存儲型和非存儲型，兩者的區(qū)別在于是否存儲有路由表信息。在圖1中，當(dāng)D節(jié)點要和E節(jié)點通信時，如果B節(jié)點和C節(jié)點是非存儲型，那么必須先追溯到根節(jié)點A，查找路由，即路徑為D—C—B—A—B—C—E。若C為可存儲型節(jié)點，則只需追溯到共同的祖先節(jié)點即可找到路由，即路徑為D—C—E。DIS消息用于向鄰居節(jié)點請求DODAG信息。當(dāng)一個孤立的節(jié)點沒有收到任何DIO消息的時候，可通過DIS向周圍節(jié)點請求DODAG信息。收到DIS消息的節(jié)點會反饋DIO消息給DIS源節(jié)點。
如圖1所示，首先A節(jié)點通過DIO消息廣播自己創(chuàng)建的DODAG信息，收到DIO消息的節(jié)點根據(jù)OF來決定是否應(yīng)該加入該DODAG；加入之后然后再向自己周圍的節(jié)點繼續(xù)廣播DIO消息；這樣一層一層地建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)節(jié)點加入DODAG之后，就自動創(chuàng)建一條“向上”匯聚到根節(jié)點的路徑?！跋蛳隆钡穆窂絼t由DAO消息完成。
1.2 定時器管理
RPL中使用細(xì)流算法[7]來控制DIO消息的發(fā)送。細(xì)流算法是一個適應(yīng)性的機制，用來限制控制協(xié)議的開銷。與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)不同，LLN網(wǎng)絡(luò)有著非常有限的資源，必須盡可能的減少控制協(xié)議消息所占的比例，但同時又必須要維護(hù)好網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)改變時，節(jié)點會以較高的頻率發(fā)送控制包；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)趨于穩(wěn)定時，則控制流的速率減少。算法中定義了控制消息發(fā)送間隔參數(shù)I，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)很穩(wěn)定時，則I成倍的增加；而網(wǎng)絡(luò)有動蕩時，則發(fā)送間隔迅速降為最小值，高頻率的發(fā)送控制消息以修復(fù)網(wǎng)絡(luò)。
本文借助Contiki系統(tǒng)中的Cooja模擬器，對RPL協(xié)議進(jìn)行了仿真。圖2所示為節(jié)點布局圖，并在圖3中以節(jié)點5為例展示了DIO消息的發(fā)送控制過程。從圖3中可以看到，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)剛形成逐步趨于穩(wěn)定的時候，DIO消息發(fā)送間隔成倍增加；圖3中23：00和01：20附近陡峭的轉(zhuǎn)折點表明此時監(jiān)測到節(jié)點5和網(wǎng)絡(luò)存在不一致性，迅速將控制消息發(fā)送間隔調(diào)至最小值以迅速修復(fù)網(wǎng)絡(luò)。
1.3 環(huán)路避免機制
RPL中規(guī)定，在沿著葉節(jié)點到根節(jié)點的路徑上，節(jié)點級別必須是遞減的[1]，即父節(jié)點的級別必須小于子節(jié)點的級別。當(dāng)節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中位置發(fā)生改變時，必須根據(jù)父節(jié)點重新計算自己的級別。假設(shè)節(jié)點N的最優(yōu)父節(jié)點為P，P的級別為R（P），那么N的級別R（N）計算公式為：
R（N）=R（P）+ rank_increase
rank_increase為子節(jié)點和父節(jié)點級別的差值，其算法在OF中有定義。
節(jié)點的級別在環(huán)路避免中有著重要的意義。RPL協(xié)議也通過在包頭上設(shè)定標(biāo)志位來附帶路由控制數(shù)據(jù)，以避免數(shù)據(jù)包被循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)。
2 考慮節(jié)點剩余能量的RPL協(xié)議
2.1 RPL協(xié)議原始路由方案
目標(biāo)函數(shù)決定了RPL協(xié)議的路徑選擇方式。目前RPL的官方文件中，只明確定義了零目標(biāo)函數(shù)（OF0）[8]，即以跳數(shù)（HC）為最佳路徑選擇的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而其他的目標(biāo)函數(shù)則由開發(fā)者根據(jù)需求靈活定義。比如對鏈路可靠性要求較高的應(yīng)用，可將鏈路質(zhì)量作為路由選擇的首要考慮標(biāo)準(zhǔn)；而對能量受限的環(huán)境則可以定義在路徑中盡量避開電池供電節(jié)點。在文檔RFC6551[9]中，提出了多種可供開發(fā)者參考的路由度量。
在選擇路徑時，若只考慮跳數(shù)因素，必然會導(dǎo)致Sink周邊節(jié)點數(shù)據(jù)壓力過大，從而使關(guān)鍵節(jié)點能量過早消耗而死亡。文獻(xiàn)[10]將網(wǎng)絡(luò)的生命長度定義為第一個節(jié)點死亡的時間。對于能量受限的低功耗有損網(wǎng)絡(luò)，如何平衡能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)整體壽命，是協(xié)議要考慮的重要因素。
2.2 優(yōu)化之后的RPL路由方案
目前已有多種針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)能量優(yōu)化的路由協(xié)議，比如分級能量路由協(xié)議LEACH和TEEN，以數(shù)據(jù)為中心的能量有效路由協(xié)議DD和SPIN，還有基于地理位置的路由協(xié)議GPSR和GEAR等[11]。 但這些協(xié)議都很難實現(xiàn)和RPL協(xié)議的融合。RPL協(xié)議是通過在container metric中，定義路徑選擇時所考慮的參數(shù)，然后再以一定的方式將所需要考慮的參數(shù)相結(jié)合，從而確定一個合理的路徑選擇方案。
本篇論文中采取的是跳數(shù)（HC）和節(jié)點能量（EN）相結(jié)合的方式。結(jié)合方式有兩種[12]，一種是Lex，一種是Add。Lex是指優(yōu)先考慮跳數(shù)，只有在跳數(shù)相同的情況下，才考慮節(jié)點能量；而Add則是采取兩種參數(shù)綜合考慮的方式，按照一定的比例相結(jié)合，即：
其中：
本文對這兩種不同的結(jié)合方式做了仿真對比。
2.3 RPL協(xié)議改進(jìn)前后的仿真對比
仿真工具采用的是美國UIUC大學(xué)開發(fā)的針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究的J-Sim平臺，該平臺基于Java語言，和NS2相比具有內(nèi)存消耗小、仿真速度快、有更好的可擴展性等優(yōu)點。本文仿真了傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集的場景。在100×100的區(qū)域里，規(guī)則的布置有100個節(jié)點，圖4所示是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點布局圖和OF0的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中最左上側(cè)的0號節(jié)點為數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點，右下側(cè)的49-99和94-98這11個節(jié)點為傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點。數(shù)據(jù)從右下側(cè)的11個源節(jié)點發(fā)送到左上側(cè)的0號節(jié)點。由于該網(wǎng)絡(luò)具有對稱性，1和10對稱，2和20對稱等，對稱節(jié)點的能量消耗基本一致。本文中重點仿真了具有代表性的1、2、11、12、22這幾個關(guān)鍵節(jié)點的能量消耗情況。
對于OF0，由于跳數(shù)是路徑選擇的唯一標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)點位置固定的網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也相對保持不變。圖4即為這種情況下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由圖4中可以看到，節(jié)點1和節(jié)點10承載了大部分的數(shù)據(jù)量，幾乎任何從下側(cè)或者右側(cè)源節(jié)點發(fā)過來的數(shù)據(jù)都要經(jīng)過這兩個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)到Sink節(jié)點。而節(jié)點11，則只有來自源節(jié)點99的數(shù)據(jù)由它轉(zhuǎn)發(fā)。
圖5所示是系統(tǒng)節(jié)點能耗圖。其中圖5（a）為OF0方案下部分節(jié)點能量消耗圖。從圖中可以看出，最關(guān)鍵的節(jié)點1和節(jié)點10，能量很快就消耗殆盡。而節(jié)點11，則能耗相對較少。這對節(jié)點位置固定的網(wǎng)絡(luò)是很不利的，會使數(shù)據(jù)量較大的節(jié)點在短期內(nèi)能量迅速消耗完而死亡，而其他非位置關(guān)鍵節(jié)點，則一直被閑置。造成網(wǎng)絡(luò)能耗分布極其不均勻，能量利用率不高。
接下來可以仿真跳數(shù)和節(jié)點剩余能量相結(jié)合的路徑選擇方式，圖5（b）為跳數(shù)和能量按照2∶8的比例加權(quán)所得到的能耗結(jié)果。從圖5（b）可以看出，節(jié)點1、10和11的能耗更為均衡，第一個節(jié)點死亡的時間大為延長。跳數(shù)和節(jié)點剩余能量相結(jié)合的路徑選擇方式，能一定程度上改善以跳數(shù)為唯一度量所造成了能量消耗不均的情況，從而延長關(guān)鍵節(jié)點的生命長度。仿真中也能看到，最佳路徑的拓?fù)鋱D一直處于動態(tài)變化，原先經(jīng)過節(jié)點1和節(jié)點10到達(dá)匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)，有一部分從節(jié)點11分流，從而緩解節(jié)點1和節(jié)點10的壓力。
（a） HC路徑選擇方案節(jié)點能耗 （b） HC+EN路徑選擇方案節(jié)點能耗
本文也仿真了跳數(shù)（HC）和節(jié)點能量（EN）按照Lex的結(jié)合方式，即優(yōu)先考慮最小跳數(shù)，當(dāng)跳數(shù)相同的時候再考慮節(jié)點能量，以及在Add結(jié)合方式下按0.8HC+0.2EN和0.2HC+0.8EN的不同比例相結(jié)合的情況對比。最后得出的結(jié)論是，兩種不同的結(jié)合方式對網(wǎng)絡(luò)能耗均衡都有一定程度的改善；而Add的結(jié)合方式能耗更為均衡，且剩余能量所占的比例越高，改善的效果越為顯著。圖6所示是在不同路由策略下，關(guān)鍵節(jié)點能耗的對比情況。
4 結(jié) 語
本文描述了RPL協(xié)議的基本原理，并且對原路由協(xié)議的路徑選擇策略進(jìn)行了改進(jìn)，在只考慮跳數(shù)的基礎(chǔ)上，加入節(jié)點剩余能量的考慮，從而平衡了網(wǎng)絡(luò)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)整體壽命。由于RPL是近幾年新提出的協(xié)議，隨著實踐的不斷深入，越來越多的新問題被提出，還有很大的研究空間。RPL協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，值得廣大學(xué)者進(jìn)一步深入研究。
5 致 謝
本論文的工作得到了實驗室項目的大力支持。感謝國家自然科學(xué)基金（61271257），北京市自然科學(xué)基金（4122034）和教育部博士點基金（20120005110007）對本文研究工作的支持。
參 考 文 獻(xiàn)
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