智能建筑理论与工程实践

第1章 建筑智能化技术的基础知识1

1.1 智能建筑的定义、分类1

1.1.1 智能建筑的定义1

1.1.2 智能建筑的分类2

1.2 智能建筑组成2

1.3 智能建筑的基本功能3

1.4 建筑智能化系统的投资和使用年限4

1.5 智能楼宇的分级4

1.6 智能建筑发展展望5

1.7 对建筑智能化系统的开放性认识6

1.7.1 建筑智能化系统与其中部分主流应用技术的开放性6

1.7.2 开放系统中的网络体系7

1.7.3 开放体系中的通信、安防与火灾报警联动控制系统9

1.7.4 对建筑智能化系统开放性的认识9

本章习题11

第2章 楼宇自控系统12

2.1 楼宇自控系统的组成和功能12

2.1.1 楼宇自控系统组成和功能12

2.1.2 楼宇自控系统的软件系统和功能12

2.2 楼宇自控系统的监控对象和功能13

2.2.1 楼宇自控系统的监控对象及相应的监控内容13

2.2.2 楼宇自控系统的功能14

2.3 楼宇自控系统的结构分类14

2.3.1 层级结构的楼宇自控系统14

2.3.2 使用通透以太网的楼控系统16

2.3.3 楼宇自控系统的架构设计17

2.4 中央空调系统组成分类和空调原理19

2.4.1 中央空调系统的组成和分类19

2.4.2 舒适度和湿空气的一些重要物理参量20

2.4.3 空调房间的热负荷和湿负荷23

2.4.4 空调房间送风量的确定和空调系统新风量的确定25

2.5 PID调节器25

2.5.1 PID控制25

2.5.2 连续控制系统中的PID控制27

2.5.3 离散控制系统中的PID控制28

2.5.4 PID控制器各参数对控制性能的影响29

2.5.5 连续系统和离散系统的转换30

2.6 楼宇自控系统中的传感器和执行器30

2.6.1 楼宇自控系统中的传感器30

2.6.2 楼宇自控系统中的部分执行器32

2.7 控制器32

2.7.1 直接数字控制器DDC32

2.8 空调系统的自动控制35

2.8.1 空调冷热水系统的一些设置参数35

2.8.2 中央空调冷热源系统及前端设备35

2.8.3 冷冻站的自动控制38

2.8.4 空调系统热源及自动控制43

2.9 新风机组和风机盘管45

2.9.1 新风机组及控制系统45

2.9.2 风机盘管及控制系统47

2.10 楼宇供配电系统的监控48

2.10.1 楼宇供配电系统的主要监控内容48

2.10.2 高低压供配电系统监控50

2.11 应急柴油发电机组与蓄电池组的监控50

2.12 楼宇自控系统中的通风设施和照明系统监控50

2.12.1 楼宇自控系统中的通风设施50

2.12.2 照明系统监控50

2.13 电梯系统监控51

2.13.1 电梯控制方式51

2.13.2 电梯监控系统的监控内容52

本章习题52

第3章 变风量空调系统及控制55

3.1 变风量空调系统及组成55

3.1.1 变风量空调系统概述55

3.1.2 VAV系统组成57

3.1.3 变风量空调机组的末端装置(VAVBox)57

3.2 变风量空调系统工作原理58

3.2.1 空调系统能量平衡方程式58

3.2.2 VAV末端的工作原理59

3.3 变风量空调系统的分类59

3.3.1 几种类型59

3.3.2 周边供热方式和VAVBox结构分类59

3.3.3 单风管VAV空调系统和单风管再加热VAV系统60

3.3.4 单风管旁通式VAV空调系统61

3.3.5 单风管送回风机联动VAV空调系统61

3.3.6 风机动力型VAV系统62

3.3.7 单风道型组合式VAV系统63

3.4 VAV系统运行控制与节能控制64

3.4.1 变风量空调系统的控制原理图64

3.4.2 变风量空调机组的控制方法与节能策略64

3.5 变风量空调系统应用中的分区情况68

3.6 VAV系统设计注意要点69

3.6.1 几个注意要点69

3.6.2 对最小风量影响较大的因素69

3.6.3 关于变风量空调系统的补充70

本章习题72

第4章 给排水系统73

4.1 给排水系统及自动控制73

4.2 高层建筑供水方式73

4.2.1 高位水箱给水73

4.2.2 恒压供水75

4.2.3 气压式自动给水系统76

4.2.4 供水方式的比较77

4.3 给排水系统监控77

4.3.1 给排水控制系统组成及监控功能77

4.3.2 高位水箱供水系统监控78

4.3.3 排水系统的自动控制79

4.3.4 水泵变频调速控制供水系统及节能80

本章习题81

第5章 安防系统82

5.1 安防系统的组成和发展82

5.2 防盗入侵报警系统83

5.2.1 入侵报警系统的探测器83

5.2.2 报警器选择与布防规划86

5.3 闭路电视监控系统86

5.3.1 模拟视频监控技术87

5.3.2 闭路电视(模拟式)监控系统88

5.3.3 数字视频监控系统89

5.4 出入口控制系统和电子巡更系统91

5.4.1 出入口控制系统91

5.4.2 电子巡更系统91

5.5 停车场管理系统和对讲系统92

5.6 网络视频监控系统92

5.7 应用实例——某楼宇部分区域的视频监控系统94

5.7.1 系统结构94

5.7.2 系统中使用的部分传输线缆94

本章习题95

第6章 消防报警及联动控制系统96

6.1 消防自动化系统96

6.1.1 火灾自动报警系统的发展96

6.1.2 火灾自动报警系统的使用场所97

6.1.3 火灾探测器的分类97

6.1.4 火灾发展过程曲线99

6.2 高层建筑的火灾防范99

6.2.1 高层建筑的火灾危险性99

6.2.2 高层建筑的防火安全工作100

6.2.3 高层建筑的消防供水100

6.3 火灾自动报警及消防联动控制系统的设计101

6.3.1 控制中心的组成、功能、特点101

6.3.2 防火门及防火卷帘门控制系统102

6.3.3 电梯控制系统102

6.3.4 消防广播系统和警报装置102

6.3.5 火灾报警及联动控制系统102

6.4 探测器应用的场所103

6.4.1 不宜选择离子感烟探测器的场所103

6.4.2 感温探测器的应用场所103

6.4.3 不宜选择火焰探测器的情况和场所103

6.4.4 宜选择缆式线型定温探测器的场所103

6.5 部分规范内容103

6.6 区域型和通用型火灾报警系统104

6.6.1 区域型火灾报警系统104

6.6.2 集中?区域型火灾报警系统104

6.6.3 通用型火灾报警系统104

6.7 消防系统中的总线制和多线制105

本章习题105

第7章 综合布线系统107

7.1 综合布线系统及组成107

7.1.1 综合布线系统107

7.1.2 综合布线系统的组成109

7.2 和接入网及高速信息公路之间的关系109

7.2.1 接入网和信息高速公路109

7.2.2 综合布线、接入网和信息高速公路之间的关系110

7.3 综合布线的传输线缆和配线架111

7.3.1 综合布线的传输线缆111

7.3.2 配线架113

7.3 信息插座和跳线113

7.4 综合布线的六个子系统114

7.4.1 建筑群干线子系统和设备间子系统115

7.4.2 垂直干线子系统115

7.4.3 管理区子系统115

7.4.4 水平子系统及设计115

7.4.5 工作区子系统117

7.4.6 缆线长度划分118

7.5 T568B/A标准与对绞线缆的使用119

7.5.1 T568B标准和T568标准119

7.5.2 连接不同设备使用不同制式的线缆119

7.6 综合布线系统拓扑结构和交换机配线架的连接120

7.6.1 综合布线系统拓扑结构120

7.6.2 交换机和配线架的连接120

7.6.3 综合布线系统的配线架配置120

7.7 设备间、通信间子系统及设计122

7.7.1 设备间、通信间子系统概述122

7.7.2 通信间和设备间的设计122

7.8 综合布线工程链路测试模型和测试参数125

7.8.1 双绞线水平线缆测试模型125

7.8.2 水平光缆布线测试连接模型127

7.8.3 测试参数127

7.9 综合布线设计与电信网络的配合关系128

7.9.1 光纤接入网及基本结构128

7.9.2 光纤接入网的参考配置129

7.9.3 光纤接入网(OAN)的应用类型129

7.9.4 EPON和GPON无源光网络131

7.9.5 布线设计要和电信网络的发展与敷设进行配合132

7.1 0电气防护、接地和安装132

7.1 0.1 综合布线与电力电缆及电力设备之间的间距132

7.1 0.2 电气防护及接地133

7.1 1综合布线和楼宇自控系统的关系134

7.1 1.1 使用层级结构的楼控系统与综合布线的关系134

7.1 1.2 使用通透以太网的楼控系统与综合布线的关系134

本章习题135

第8章 现代建筑的通信及计算机网络136

8.1 程控数字用户交换机系统136

8.1.1 程控数字用户交换机系统作用和特点136

8.1.2 程控交换机基本构成138

8.2 宽带接入网139

8.2.1 Internet的接入方式139

8.2.2 数字用户线(XDSL)接入140

8.2.3 以太网接入方式(LAN接入方式)143

8.2.4 有线宽带网HFC(Cable Modem接入)143

8.2.5 无线网络与无线宽带接入144

8.3 移动无线网络及通信系统145

8.3.1 移动通信的发展及系统组成145

8.3.2 GPRS通信系统146

8.3.3 CDMA通信系统147

8.3.4 第三代移动通信系统148

8.4 短距无线网络技术150

8.4.1 短距无线网络150

8.4.2 ZigBee网络技术151

8.4.3 蓝牙网络技术152

8.4.4 NCF技术152

8.4.5 短距无线网络的互联互通153

8.5 卫星通信系统155

8.5.1 我国卫星通信发展情况155

8.5.2 VSAT卫星通信技术156

8.6 建筑智能化控制中的控制网络159

8.6.1 控制网络159

8.6.2 控制网络与信息域中管理网络的连接160

8.7 建筑物地下空间及高层建筑的无线网络覆盖161

8.7.1 建筑内部分区域无线网络的补充覆盖161

8.7.2 常用室内分布系统的组成及特点161

8.7.3 室内无线通信信号覆盖系统的设计162

8.7.4 信号源的选取163

本章习题164

第9章 Lonworks技术在楼宇自控系统中的应用166

9.1 楼宇自动化控制与计算机控制技术166

9.1.1 计算机控制系统控制过程166

9.2 楼宇自动化中的现场总线技术167

9.2.1 DCS控制系统167

9.2.2 现场总线控制系统168

9.2.3 DCS控制系统和FCS控制系统的区别和功能重叠169

9.3 楼宇自控系统的Lonworks控制网络170

9.3.1 Lonworks总线作为楼控系统的控制网络170

9.3.2 神经元芯片171

9.3.3 收发器173

9.4 NeuronC语言175

9.4.1 NeuronC与ANSIC语言的区别175

9.4.2 事件驱动和when语句176

9.4.3 I/O对象178

9.5 网络变量179

9.6 Lonworks技术的应用与开发181

9.6.1 Lonworks应用系统开发的基本步骤181

9.6.2 Lonworks应用系统开发181

9.7 NodeBuilder开发工具和实现远程监控的网络服务器182

9.7.1 硬件部分182

9.7.2 软件部分183

9.7.3 实现远程监控的网络服务器184

9.8 Lonworks现场总线网络控制技术在楼宇自控系统中的应用184

9.8.1 基于LON总线与RS?485的楼宇自动化系统184

9.8.2 Metasys楼宇自控系统186

本章习题188

第10章 BACnet协议与楼宇自控系统189

10.1 BACnet协议及系统189

10.1.1 BACnet协议概述189

10.1.2 BACnet的体系190

10.2 BACnet的对象、服务194

10.2.1 BACnet的对象和对象属性194

10.2.2 BACnet系统中的服务和对象196

10.3 BACnet支持的控制网络和结构设计197

10.3.1 BACnet支持六种控制网络197

10.3.2 MS/TP子网197

10.3.3 Lonworks控制网络198

10.3.4 PTP点对点网络和ARCNET网络198

10.3.5 BACnet系统设计198

10.4 一种基于BACnet协议的楼宇自控系统199

10.4.1 BACtalk系统结构199

10.4.2 BACtalk控制器201

10.4.3 MS/TP控制总线的接地方式202

10.4.4 BACtalk系统的主要特点202

10.4.5 Envision for BACtalk的编程环境204

10.4.6 编制给排水控制系统的DDC控制程序举例207

10.4.7 空调机组控制系统DDC控制程序设计与系统硬件连接210

本章习题213

第11章 使用通透以太网的楼宇自控系统214

11.1 部分主流应用的楼宇自控系统结构214

11.2 以太网、工业以太网在智能型建筑中的应用215

11.2.1 以太网技术应用于工控和楼控系统中的优点215

10.2.2 对应用于工控和楼控领域中以太网的一些要求及解决办法217

11.3 使用通透以太网的楼宇自控系统218

11.3.1 卓灵楼控系统219

11.3.2 研华iBAS-2000楼宇自控系统221

11.3.3 基于以太网的APOGEE楼控系统224

11.4 工业以太网与商用以太网设备之间的主要区别225

11.4.1 工业以太网与商用以太网设备的区别225

11.4.2 工业以太网与信息网络的区别225

11.4.3 几种工业以太网的比较225

11.5 关于使用通透以太网的楼控系统的部分观点226

11.6 以太网的分类及标准系列228

11.6.1 IEEE802标准系列228

11.6.2 IEEE802.3 以太网标准229

本章习题229

第12章 楼宇自控系统设计技术231

12.1 楼宇自控系统的系统结构231

12.1.1 楼宇自控系统的通信网络架构231

12.1.2 使用层级结构的通信网络架构231

12.1.3 使用通透以太网的通信网络架构232

12.2 软件架构234

12.2.1 中央管理工作站的管理软件234

12.2.2 DDC控制程序编程软件和中央管理工作站的操作系统234

12.3 通信网络架构中网关的位置236

12.3.1 网关的作用236

12.3.2 楼控系统中网关的位置236

12.4 楼宇自动化系统设计237

12.4.1 楼宇自动化系统设计内容237

12.4.2 部分设计要求238

12.5 空气调节系统的选择与设计240

12.5.1 空气调节风系统的划分240

12.5.2 一次回风系统的选择240

12.5.3 变风量空气调节系统的选择240

12.5.4 变风量空气调节系统的设计241

12.5.5 风机盘管加新风系统的选择设计241

12.5.6 两管制与四管制空气调节水管路系统的选择241

12.5.7 一次泵与二次泵系统的选择原则241

12.5.8 空气调节水循环泵的设置242

12.6 监控点表242

12.6.1 监控点表中的内容242

12.6.2 监控点表的举例242

第13章 建筑智能化技术中施工调试和运行管理244

13.1 通风与空调施工技术244

13.1.1 通风与空调施工技术的主要要求244

13.1.2 对风管系统中部件的主要要求244

13.1.3 通风与空调设备安装的主要要求244

13.1.4 空调制冷系统安装的主要要求245

13.1.5 空调水系统管道与设备安装246

13.1.6 系统调试247

13.1.7 楼控通风与空调系统中主要输入输出设备安装248

13.1.8 楼控系统自控箱及DDC的安装251

13.2 空调通风系统运行管理251

13.2.1 技术要求中的部分重要规定251

13.2.2 节能要求252

13.2.3 卫生要求252

13.2.4 空调通风系统运行管理综合评价253

13.2.5 空调通风系统能耗系数的计算方法253

13.2.6 空调机组“关”状态下的人工观测及手持终端功能测试253

13.2.7 空调机组过滤器报警运行前调试254

13.2.8 空调机组的温度控制254

13.2.9 连锁功能测试254

13.2.10 最终调整与标定254

第14章 综合性实训操作255

14.1 综合布线中的网络线缆制作255

14.1.1 实验目的和实验学时255

14.1.2 实验内容和方法255

14.1.3 实验操作的原理和依据255

14.1.4 实验报告撰写要点256

14.1.5 实验设备257

14.2 部分网络测试命令的使用和对等式局域网的组织257

14.2.1 实验目的和实验学时257

14.2.2 实验内容和方法257

14.2.3 实验操作的原理和操作依据262

14.2.4 实验报告撰写要点262

14.2.5 实验设备262

14.3 DDC和传感器、执行器的接线实验262

14.3.1 实验目的和实验学时262

14.1.2 实验内容和方法263

14.3.3 实验操作的原理和依据267

14.3.4 实验报告撰写要点267

14.3.5 实验设备268

14.4 楼控系统中常见通信接口和通信总线的认知实验(2学时)268

14.4.1 实验目的和实验学时268

14.4.2 实验内容和方法268

14.4.3 实验操作的原理和依据269

14.4.4 实验报告撰写要点270

14.4.5 实验设备270

14.5 楼控系统中管理网络和控制网络的认知及网络组织实验(2学时)271

14.5.1 实验目的和实验学时271

14.5.2 实验内容和方法271

14.5.3 实验操作的原理和依据271

14.5.4 实验报告撰写要点271

14.5.5 实验设备271

14.6 卓林楼控系统DDC控制程序编程实验(6～12学时)271

14.6.1 实验目的和实验学时271

14.6.2 实验内容和方法(一)272

14.6.3 实验内容和方法（二）273

14.6.4 实验报告撰写要点282

14.6.5 实验设备282

14.7 控制系统集成工程实验282

14.7.1 实验目的和实验学时282

14.7.2 实验内容和方法(一)283

14.7.3 实验内容和方法(二)288

参考文献293

《智能建筑理论与工程实践》为高等教育“十二五”规划教材之一。 《智能建筑理论与工程实践》共分为14章，内容主要包括：建筑智能化技术的基础知识；楼宇自控系统；变风量空调系统及控制；给排水系统；安防系统；消防报警及联动控制系统；综合布线系统；现代建筑的通信及计算机网络；Lonworks技术在楼宇自控系统中的应用；BACnet协议与楼宇自控系统；使用通透以太网的楼宇自控系统；楼宇自控系统设计技术；建筑智能化技术中的施工调试和运行管理；综合性实训操作等。《智能建筑理论与工程实践》可作为高等院校建筑电气与智能化、电气工程与自动化、自动化、电气工程等专业师生的教材，也可供建筑智能化领域的工程技术人员、管理人员参考。