建 筑 自動 化 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 趨 勢
董春橋 (華中科技大學(xué)，武漢市 430074)
Development Status and Trend of Building Automation
Dong Chunqiao(Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)
Abstract Based 0n the development history of 發(fā)展，相繼出現(xiàn)了繼電器方式的電氣 (electrica1)控
building automation，the current status and mainstream 制系統(tǒng)和電子儀表方式的電子 (electronic)控制系
core technologies are introduced，the development trend 統(tǒng) ，上世紀(jì) 60年代中期 ，電子控制系統(tǒng)迅速發(fā)展成
and hot issues concerned are discussed，and problems 為具有多功能的通用電子儀表控制系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)
and opportunities of China in this field are analyzed． 技術(shù)的出現(xiàn)，控制系統(tǒng)也很快出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)
Key words Building automation Automation 據(jù)采集和監(jiān)控的自控系統(tǒng)，即 SCADA系統(tǒng)。
and c0ntro】network standard Field b11S 上世紀(jì) 70年代后期至 80年代早期 ，DDC的出
現(xiàn)徹底改變了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，不僅將多功能電子儀
摘 要 回顧建筑 自動化發(fā)展歷程 ．介紹發(fā)展 表控制 系統(tǒng)和以計(jì)算機(jī)僅作為監(jiān)測功能的 自控系統(tǒng)
現(xiàn)狀和主流核心技術(shù) 。探討建筑 自動化發(fā)展趨勢和 淘汰出局 ，而且也產(chǎn)生 了以 自控 網(wǎng)絡(luò) (automation
當(dāng)前熱點(diǎn)問題 ．分析我 國在該領(lǐng)域 面臨的問題和發(fā) and control network)為基 礎(chǔ) 的 分布 式 控制 系 統(tǒng) ，
展機(jī)遇。 即 DCS系統(tǒng) ?？?以說 ，現(xiàn)代大型 自控 系統(tǒng)均是 以
關(guān)鍵詞 建筑 自動化 自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)場總線 DCS為基礎(chǔ)的自控網(wǎng)絡(luò)。
DDC的出現(xiàn)不僅使 自控邏輯功能器件發(fā)生 了革
命性的變化 ，而且也使 自控系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和控制功
1 建筑自動化的發(fā)展歷程與演變
能布局發(fā)生了革命性的變化，將原來的集中控制方式
從 19世紀(jì) 50年代至 20世紀(jì) 70年代 ，幾乎所有 改變?yōu)橐袁F(xiàn)場總線或 自控網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的分布式控制方
的建筑設(shè)備 自控系統(tǒng)都是以壓縮空氣為動力的氣動 式。在這種控制方式中，各 DDC相對獨(dú)立，并且通
(pneumatic)控制系統(tǒng)。在此期間，建筑設(shè)備 自控系 過 自控網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)調(diào)配合，共同完成自控系統(tǒng)的控制
統(tǒng)對建筑設(shè)備的控制作用只是體現(xiàn)在對室內(nèi)環(huán)境參數(shù) 目標(biāo)。由于 DDC的出現(xiàn) ，自控系統(tǒng)產(chǎn)生了 “現(xiàn)場總
進(jìn)行調(diào)節(jié)，并未將 “節(jié)能”和 “可持續(xù)發(fā)展”作為其 線”或 “自控網(wǎng)絡(luò)” (以下均稱為 “自控網(wǎng)絡(luò)”)概
主要 目標(biāo) 。直到 1973年 OPEC (石油輸 出國組織 ) 念，并很快成為建筑 自動化系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)l3]。
進(jìn)行石油禁運(yùn)出現(xiàn) “石油危機(jī)”時，建筑設(shè)備自控系 縱觀 自控網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程，自上世紀(jì) 80年代以
統(tǒng)才 由單純的自控功能轉(zhuǎn)變?yōu)橐?“能量管理”為主要 來 ，各種各樣的自控網(wǎng)絡(luò)不下百種。多種 自控網(wǎng)絡(luò)的
目標(biāo) ，并 逐漸 發(fā)展 成 為 當(dāng)今 的建 筑 自動 化 系統(tǒng) 產(chǎn)生和發(fā)展促進(jìn)了現(xiàn)代 自控系統(tǒng)的快速發(fā)展。但是 ，
(BACS) 。 任何事情都有其兩面性。多種現(xiàn)場總線的存在使各廠
在一個多世紀(jì)的發(fā)展歷程中．氣動溫度 自控系統(tǒng) 商的設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)互操作 (interoperation)，更不能相
直是建筑 自動化系統(tǒng)不可置疑的主體 ，至今仍有應(yīng) 互備用和替換 ，這給運(yùn)行和維護(hù)帶來了高昂的成本。
一
用 ，且在某些特殊場所仍是最好的選擇。隨著社會的 當(dāng)這種狀況發(fā)展到一定程度時。就必須規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化
作者信息
董春橋，男，華巾科技大學(xué)，副教授。
建篡宴 墨 墨趨苧 l熏查 j
http：／／W~CdW izdq．net c“建 丟
—_——·_——___—■ BUlLDING
2口 1 2年第日期 I ELECTRlClTY
自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的工∞作已舳經(jīng)∞ ∞ 加器∞組∞成的∞ 自控加 子系統(tǒng)間的集成和互操作 ，另一方面用
O O 0 0 O 0 O 0 0 0 O
進(jìn)行了多年，但由于不同的標(biāo)準(zhǔn)代表著不同組織或?qū)?戶和業(yè)主也受制于初始的自控設(shè)備或系統(tǒng)提供廠商。
體的利益 ，致使今天仍然存在多種自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)并存 這種狀況促使人們認(rèn)識到統(tǒng)一建筑 自動化 自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)
的現(xiàn)象。 準(zhǔn)的重要性。統(tǒng)一的自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是建筑 自動化實(shí)現(xiàn)
在建筑 自動化領(lǐng)域 ，最初也是多種自控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 其強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)，不僅可以實(shí)現(xiàn)互操作和系統(tǒng)集
的云集之地。隨后在市場和技術(shù)雙重因素的影響下 ， 成，更為重要的是給用戶和業(yè)主提供最大的靈活性和
許多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)或 自控網(wǎng)絡(luò)退出了自控行業(yè)，目前 自由度 ，讓用戶和業(yè)主可以選擇質(zhì)量更優(yōu)的自控設(shè)備
建筑 自動化行業(yè) 的主要 自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是 BACnet和 和服務(wù)更好的廠商 ，通過公平競爭降低成本。以擺脫
LonWorks／LonTalk，圖 1是不同自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用發(fā) 專用標(biāo)準(zhǔn)廠商的制約 ．從而有效地推動建筑 自動化的
展趨勢。 快速發(fā)展。因此 ，只有建筑 自動化 自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) “相
對統(tǒng)一”，建筑自動化才可能得以穩(wěn)健的發(fā)展。
1R
講K ／ 另外 ，由于建筑 自動化行業(yè)的特殊性 ，人們逐
k
lⅢ 漸發(fā)現(xiàn) ，起源于工業(yè)過程 自控行業(yè)的現(xiàn)場總線并不
、
聰
／ 能很好地滿足建筑 自動化的要求 。例如 ．人們對建
逛
／
— 筑的使用并沒有工業(yè)過程 自控行業(yè)所要求的嚴(yán)格周
專甩型
一 ／ ＼ ／ 期性和實(shí)時性．某些建筑房間的使用和所要求的控
／ ／
— — 制參數(shù)具有很大的隨意性。建筑 自動化系統(tǒng)的這種
．
、 9 一 ＼
特殊性要求人們必須針對建筑 自動化行業(yè)重新開發(fā)
—／ TCP，IP ’ 其他協(xié)議
種新型的 自控網(wǎng)絡(luò)。為了擺脫專用現(xiàn)場總線的束
一
2004 2008 2012 2016 2020 2024 2028
年份 縛 ，針對建筑 自動化行業(yè) 的特殊性 ，ASHRAE (美
圖 1 自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用發(fā)展趨勢 國采暖 、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會 )經(jīng)過 8年多的研
Fig．1 Development trend of automation and control
究和準(zhǔn)備，于 1995年 6月正式公布了建筑 自動化領(lǐng)
network standard application
域 的自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 一 BACnet(Building Automation
2 建筑 自動化的發(fā)展現(xiàn)狀與主流核心技術(shù) and Control Network)標(biāo)準(zhǔn) [
建筑 自控網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至今 ，與建筑 自動化系統(tǒng)相關(guān)
從建筑 自動化的發(fā)展歷程不難看出．建筑自動化 的主要標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)或組織有 3個：ISO (國際標(biāo)準(zhǔn)化組
的發(fā)展除了隨著相關(guān)學(xué)科的發(fā)展而發(fā)展外。其 自身也 織 )、CEN (歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會 )和 IEC (國際電工
在不斷應(yīng)用相關(guān)學(xué)科最新技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出其獨(dú) 委員會)。
特的內(nèi)容和特色 (如BACnet標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)建、建筑自動 其中，建筑 自控網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)化的工作主要由
化系統(tǒng)集成和互操作技術(shù)規(guī)范的制定等)。 ISO組織的205分技術(shù)委員會 ISO／TC 205(Building
與工業(yè)過程自控行業(yè)一樣 ，多種 自控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 environment design。建筑環(huán)境設(shè)計(jì))負(fù)責(zé) ，具體工作
曾經(jīng)推動了建筑 自動化的早期發(fā)展，但又制約了建筑 由 ISO／TC 205／WG3工作組完成，現(xiàn)已完成了 ISO
自動化的進(jìn)一步發(fā)展。在建筑自動化系統(tǒng)中，為了對 1 6484標(biāo)準(zhǔn) (Building automation and control systems，
室內(nèi)環(huán)境 (如溫度、濕度、照度、有害氣體濃度等)、 BACS)的大部分工作。
火災(zāi)報(bào)警與消防、門禁等進(jìn)行高效監(jiān)控和管理 ，以及 在 歐洲 ，建 筑 自控 網(wǎng) 絡(luò)標(biāo) 準(zhǔn)化 由 CEN 的第
對各種突發(fā)事件進(jìn)行更好的實(shí)時響應(yīng)，就必須在建筑 247分技術(shù)委員會 CEN／TC 247(Building Automation，
內(nèi)設(shè)置為數(shù)眾多的測量傳感器和控制執(zhí)行器，并進(jìn)行 Controls and Building Management，建筑自動化與樓宇
數(shù)據(jù)通信和互操作功能的系統(tǒng)集成。但實(shí)際上 ，由于 管理)負(fù)責(zé)。由于現(xiàn)場總線最初源于歐洲，因而在歐
不同廠家的測量傳感器和控制執(zhí)行器多采用不同的 洲存在多種現(xiàn)場總線。于是 CEN在平衡歐盟內(nèi)部利
自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) ，一方面很難實(shí)現(xiàn)由不同傳感器和執(zhí)行 益的基礎(chǔ)上 ，考慮到 ISO 16484標(biāo)準(zhǔn)的影響和作用 。
44
l ～ 9 ～ 12～ lIl3 曼
536 http：f}www．1zdq net．ell在建筑 自動化系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制訂了多種標(biāo)準(zhǔn) 展．但 BACnet標(biāo)準(zhǔn)和 LonWorks標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用和主

"該內(nèi)容描述了在2012年8月的《建筑電氣》期刊中關(guān)于建筑自動化的深入探討。文章詳細(xì)分析了當(dāng)時建筑自動化領(lǐng)域的最新發(fā)展?fàn)顩r，涵蓋了自動化系統(tǒng)在樓宇、住宅、商業(yè)設(shè)施等各類建筑環(huán)境中的廣泛應(yīng)用，如智能照明、 HVAC（ heating, ventilation, and air conditioning，空調(diào)與通風(fēng)）系統(tǒng)、安全防護(hù)、能源管理等方面的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新。它可能涉及了樓宇自控系統(tǒng)的集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平提升，以及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)在建筑自動化中的融入和應(yīng)用帶來的新趨勢。此外，文章還可能對未來建筑自動化市場的發(fā)展預(yù)測、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定以及對于節(jié)能減排和綠色建筑目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的影響進(jìn)行了討論?？傊?，這篇專題報(bào)告為當(dāng)時的建筑設(shè)計(jì)者、建設(shè)者、運(yùn)營商和相關(guān)行業(yè)專業(yè)人士提供了一個全面理解并把握建筑自動化行業(yè)發(fā)展動態(tài)的重要參考文獻(xiàn)。"