暖通空調系統的計算機控制管理(3)

暖通空調系統的計算機控制管理(3)

　　提要本講介紹大型綜合商業(yè)建筑中的建筑設備自動(dòng)化系統，又稱(chēng)樓宇自動(dòng)化系統BAS（buildingautomationsystem）。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。據英國某咨詢(xún)公司對中國B(niǎo)AS市場(chǎng)的調查，1994年市場(chǎng)銷(xiāo)售額為80億元人民幣。預計2000年為150～200億元人民幣。下面首先介紹BAS系統包括的內容，然后分別對系統的通訊、布線(xiàn)及協(xié)調管理等做進(jìn)一步的討論。

　　關(guān)鍵詞BAS，計算機監控系統，建筑設備

　　AbstractDescribesthebuildingautomationsystem(BAS)inlargecommercialbuildings.Liststhepossiblesub-systemsinBASandtheirfunctions,discussestherequirementsforhardwareandsoftwareforthesefunctionsincludingthecommunicationnetwork,thePDS(premisesdistributionsystem)technologyandthecentrecomputerstationsandstudiesthemanagementfacilitiesofBASandtherelativesoftwaretechniquesindetail.

　　KeywordsBAS,computercontrol&monitoringsystem,buildingservice

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　　4.1什么是BAS系統

　　一座現代化建筑往往包括這些設備的全部或大部分。隨著(zhù)建筑物的規模增大，標準提高，這些設備的種類(lèi)、數量急劇增加，要求的監測控制點(diǎn)可多達幾千點(diǎn)至上萬(wàn)點(diǎn)。這些設備和測量控制點(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，就地監測和操作將占用大量人力資源，有時(shí)幾乎難以實(shí)現。利用計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，對這些設備進(jìn)行集中管理和自動(dòng)監測，對節省運行人力，保持設備正常，具有極大的意義。同時(shí)通過(guò)計算機系統及時(shí)啟停各有關(guān)設備，避免設備不必要的運行，又可以節省系統運行能耗。這樣，BAS系統的主要目的就是：提高系統管理水平；降低維護管理人員工作量；節省運行能耗。

　　4.1.1電力供應系統

　　電力供應系統的監測控制的關(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(kāi)關(guān)設備的狀態(tài)監測，主要回路的電流、電壓及功率因數的監測，變壓器及一些電纜的溫度監測。由于電力系統的狀態(tài)變化和事故都是在瞬間發(fā)生，因此利用計算機進(jìn)行這種監測時(shí)要求采樣間隔非常?。◣资翈装賛s），并且應能自動(dòng)連續記錄在這種采樣間隔下各開(kāi)關(guān)狀態(tài)和各測量參數的連續變化過(guò)程，這樣才能預測并防止事故的發(fā)生，或在事故發(fā)生后，及時(shí)判斷故障點(diǎn)。

　　將功能進(jìn)一步擴展，還可對有關(guān)的供電開(kāi)關(guān)通過(guò)計算機進(jìn)行遠動(dòng)控制。尤其在停電后可進(jìn)行自動(dòng)復電的順序控制。此外對設備用應急發(fā)電機的監測與控制，以及在啟用應急發(fā)電設備時(shí)自動(dòng)切斷一些非主要回路，以保護應急發(fā)電機不超載。

　　在保障安全可靠地供電的基礎上，計算機系統還可包括用電計量、各戶(hù)用電費用分析計算以及與供電政策有關(guān)的高峰時(shí)超負荷及分時(shí)計價(jià)高峰期對次要回路的切斷控制。

　　4.1.2照明系統

　　照明系統的控制與節能有重要關(guān)系。在大型商業(yè)建筑中它的電耗僅次于空調系統。與常規管理相比，好的BAS控制可省電30%～50%。這主要是對門(mén)廳、走廊、庭園和停車(chē)場(chǎng)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(wú)人熄燈"控制。這些控制可以通過(guò)在計算機上設定啟停時(shí)間表、值班人員遠動(dòng)等按照預定的建筑空間使用方式來(lái)進(jìn)行的前饋控制，也可以采用門(mén)鎖、紅外線(xiàn)等方式探測是否無(wú)人從而自動(dòng)熄燈的反饋控制方式。

　　4.1.3空調系統

　　空調系統控制管理的中心任務(wù)是在保證提供舒適環(huán)境的基礎上盡可能降低運行能耗。對空調機、冷熱源及水系統工程的控制在前幾講中已分別做了詳盡的討論。但系統的良好運行除對每個(gè)設備的良好控制外，還取決于各設備間的有機協(xié)調，并且與建筑物本身的使用方式有密切關(guān)系。例如根據上下班時(shí)間適時(shí)地提前啟動(dòng)空調進(jìn)行預冷：提前關(guān)閉空調，依靠建筑物的熱慣性維持下班前一段時(shí)間的室內環(huán)境；對不使用的廳堂關(guān)閉空調，同時(shí)根據空調開(kāi)啟程度確定冷凍機開(kāi)啟臺數及運行模式等。此類(lèi)協(xié)調需由空調系統的中央管理計算機通過(guò)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。

　　4.1.4給排水系統

　　給排水系統的控制管理主要是為了保證系統能正常運行，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行狀態(tài)的監測，對各種水箱及污水池的水位監測，給水系統壓力監測以及根據這些水位及壓力狀態(tài)，啟停相應的水泵。

　　4.1.5消防系統

　　消防系統，又稱(chēng)FAS（fireautomationsystem）是建筑設備自動(dòng)化中非常重要的一部分。有些場(chǎng)合FAS還被從BAS中分出，作為所謂的5A建筑（BAS，FAS，SAS即保安自動(dòng)化，OAS即辦公自動(dòng)化和CAS即通訊自動(dòng)化）的一個(gè)主要組成部分。FAS主要由火災報警系統與消防聯(lián)動(dòng)控制這兩部分構成。

　　火災報警系統是FAS的最主要部分。它要求在火災萌發(fā)狀態(tài)就能及時(shí)探測出，并準確指出火警位置。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)光又不出現誤報，這依賴(lài)于靈敏的火災參數探測傳感器及計算機的智能分析系統?；馂臑臓顩r可以通過(guò)煙感、溫感、光感和氣體成分的變化來(lái)監測，每種物理量又有不同類(lèi)型的傳感器來(lái)探測。應該探測的物理量、適宜的傳感器類(lèi)型都取決于建筑物的類(lèi)型和可能產(chǎn)生的火災種類(lèi)。文獻[1]對此有詳盡的的介紹和討論。一個(gè)探測區域所需要探測器的數量也有相應的規定。各種探測器的輸出狀態(tài)一般都是"通斷"兩種狀態(tài)，分別對應于所探測的物理量"超過(guò)標準"和"處于正常范圍"兩種狀態(tài)，各探測器通過(guò)總線(xiàn)連接至區域報警器，總線(xiàn)提供各個(gè)探測器的工作電源，并通過(guò)脈沖編碼的方式接收各個(gè)探測器的輸出狀態(tài)。采用了計算機的智能型區域報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，剔除誤報信息。例如某個(gè)傳感器偶然報警一次后，又恢復輸出正常狀態(tài)，或僅一個(gè)走廊中的傳感器報警，而相鄰的傳感器一直輸出正常狀態(tài)，這就都屬于"無(wú)火災"或"不能最后確定"的狀態(tài)。增加智能分析可以使火災報警的誤報率和漏報率顯著(zhù)降低，準確率提高。區域報警器通過(guò)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)掌握各種火災報警信息，以便及時(shí)做出統一判斷和決策。

　　消防聯(lián)動(dòng)控制包括對防火門(mén)、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(dòng)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，當出現火災信號后，自動(dòng)動(dòng)作。此時(shí)計算計算機控制系統應及時(shí)測出這些動(dòng)作，并使其它裝置的設備與其協(xié)調工作。其它消防裝置則是由值班人員手動(dòng)控制或由計算機系統自動(dòng)控制，在火災時(shí)產(chǎn)生要求的動(dòng)作。由于目前火災誤報率較高，因此很少使用計算機系統根據報警信息啟動(dòng)噴灑裝置的，一般都需要值班人員根據報警信號進(jìn)行確認后，才能啟動(dòng)這些消防設備。相當多的消防設備并非與其它建筑設備系統無(wú)關(guān)。如正壓送風(fēng)排煙、電梯扶梯等到。這些設備往往是在正常情況下就需要由BAS控制管理，按照某種運行模式運行，火災時(shí)，轉換到消防模式。此時(shí)，消防系統只是通過(guò)BAS向空調、電梯扶梯的控制系統發(fā)出向消防模式轉換的命令，通過(guò)這些設備自己的控制系統來(lái)實(shí)現消防動(dòng)作。

　　4.1.6保安系統

　　又稱(chēng)SAS（securityautomationsystem）亦是建筑設備自動(dòng)化的重要部分，它一般有如下內容：

　　出入口控制系統，即將門(mén)磁開(kāi)關(guān)、電子鎖或讀卡機等裝置安裝于進(jìn)入建筑物或主要管理區的出入口，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)掌握管理區內的人員狀況。

　　防盜報警系統，即將紅外或微波技術(shù)的運動(dòng)信號探測器安裝在一些無(wú)人值守部位，當發(fā)現所監視區出現移動(dòng)物體時(shí)，即發(fā)出信號通知SAS控制中心，由保安人員做相應處理。

　　閉路電視監視系統。將攝像機裝于需要監視控制的區域，通過(guò)電纜將圖像傳至控制中心，使中心可以隨時(shí)監視各監控區域的現場(chǎng)狀態(tài)。計算機技術(shù)的發(fā)展還可以進(jìn)一步對這些圖形進(jìn)行自動(dòng)分析，從而辨別出運行物體、火焰、煙及其它異常狀態(tài)，并進(jìn)行報警及自動(dòng)錄像。

　　保安人員巡邏管理系統，指定保安人員的巡邏路線(xiàn)，在路徑上設巡視開(kāi)關(guān)或讀卡機。從而計算機可確認保安人員是否按順序在指定路線(xiàn)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)現的異?，F象及時(shí)報至SAS控制中心，進(jìn)而由計算機進(jìn)行統一分析，幫助值班人員做出準確判斷與及時(shí)的處理。

　　4.1.7交通系統

　　交通系統指對建筑物內電梯扶梯及停車(chē)場(chǎng)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相連或實(shí)現其間的數據通訊，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、匪警等特殊場(chǎng)合以電梯扶梯的運行進(jìn)行直接控制，這已成為愈來(lái)愈多的業(yè)主對BAS提出的要求。

　　停車(chē)場(chǎng)的智能化控制也愈來(lái)愈重要和復雜，這主要包括停車(chē)場(chǎng)出入口管理，停車(chē)計費，車(chē)庫內外行車(chē)信號指示和庫內車(chē)位空額顯示、誘導等。停車(chē)場(chǎng)的計算機系統可以根據汽車(chē)探測器確定進(jìn)入場(chǎng)內的總車(chē)量，確定各層或各區的空車(chē)位，具體通過(guò)各種指示燈引導進(jìn)入場(chǎng)內的汽車(chē)找到空位。該系統亦需要隨時(shí)向BAS控制中心提供車(chē)輛信息，以利于在火災、匪警等情況下控制中心進(jìn)行正確判斷與指揮。

　　4.1.8BAS的集中管理與協(xié)調

　　上述各種系統都不是完全獨立運行，許多情況下系統間需要相互協(xié)調。例如消防系統在發(fā)現火災報警后，要通知空調系統、給排水系統轉入火災運行模式運行以進(jìn)行消防排煙；照明、電梯扶梯亦要改變運行模式以利于人員疏散；電力系統則需要停掉一些供電回路，以保證安全；保安系統在發(fā)現匪警時(shí)也要求照明系統、交通系統進(jìn)行一些相應的控制動(dòng)作。這些協(xié)調都是需要在BAS控制中心通過(guò)計算機和值班人員的相互配合來(lái)實(shí)現，這也是為什么將FAS、SAS系統與建筑設備的管理一同納入BAS的一個(gè)原因。

　　除了運行操作中的相互配合，在管理中上述各系統也有相當多的共同點(diǎn)：

　　利用計算機圖形方式指出各設備、裝置及至傳感器在建筑物中的具體位置，給維護管理人員查找提供方便；

　　管理這些設備、裝置的運行和維護信息，在計算機建立設備檔案庫；

　　顯示各系統實(shí)時(shí)運行情況和歷史狀況，打印各種運行報表；

　　進(jìn)行各種統計計算，如電耗、水耗、停車(chē)場(chǎng)狀況、保安系統報警率等，為建筑物管理提供科學(xué)依據，并可自動(dòng)計算各用戶(hù)需交納的水電費等各種費用。

　　當建筑物規模大、各種設備數量種類(lèi)繁多、用戶(hù)情況不同時(shí)，用計算機完成上述各種管理與統計工作就顯得十分必要并且可顯著(zhù)減少管理人員工作量，提高科學(xué)管理水平。

　　4.2BAS系統的配置

　　BAS內諸系統盡管錯綜復雜，種類(lèi)繁多，但最低層仍是探測各物理量的各種傳感器、執行控制動(dòng)作的各種執行器以及直接連接這些傳感器、執行器的現場(chǎng)計算機（又稱(chēng)DCU，RTU，DDC分站等）。這些現場(chǎng)計算機接收相應的傳感受器信息，并將其轉換為數字信號，隨時(shí)向上一級管理計算機發(fā)送，再根據上一級的管理計算機命令及傳感器測出的系統狀態(tài)，驅動(dòng)執行器完成所要求的控制調節任務(wù)。系統涉及的監控對象不同，傳感器、執行器會(huì )很不相同。前幾講中已對空調的冷熱源及水系統等在這一層次的系統配置做了較詳細的討論。電力、照明、給排水系統除傳感器、執行器不同外，此層次的結構和基本配置思想與空調系統相同。消防、保安系統的主要特點(diǎn)是采用多個(gè)探測測頭共用總線(xiàn)的方式。此總線(xiàn)連入區域控制器，在區域控制器解碼，確定出每個(gè)探測器的輸出狀態(tài)。這樣，區域控制器也類(lèi)似于一臺現場(chǎng)控制機，由此，在現場(chǎng)控制機這一層次以上，各分系統就無(wú)大區別。所要研究的問(wèn)題成為如何將分布于建筑物各處的現場(chǎng)控制機連接，以實(shí)現它們之間的數據交換。如何設置各分系統的管理級計算機及BAS總的管理中央計算機，什么樣的管理組態(tài)軟件適宜系統管理控制等。

　　4.2.1網(wǎng)絡(luò )結構

　　BAS通訊網(wǎng)系統的布置中的主要問(wèn)題是按照功能設置子系統還是按照各現場(chǎng)計算機的物理位置設置子系統。每個(gè)子系統都可以獨立運行，受其它子系統的影響很小。相互間的協(xié)調在中央管理機層次實(shí)現。其缺點(diǎn)是通訊線(xiàn)路復雜，每個(gè)子系統都要有遍布整個(gè)建筑物的通訊線(xiàn)路，當DCU點(diǎn)數較多時(shí)，子系統內還會(huì )分出再深一級的系統及一些通訊控制接口，這樣顯得很零亂，不便于標準化設計、施工與管理。與綜合布線(xiàn)技術(shù)相結合，可以按標準化方式設計與施工，并便于隨建筑功能改變對BAS系統所做的各種變更。通訊網(wǎng)的調試管理亦由于其標準而改為通訊專(zhuān)業(yè)統一管理和調試，這給設計、安裝、維護和調試都帶來(lái)一系列的好處。隨著(zhù)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，通訊產(chǎn)品日益標準化、高速化，成本亦不斷下降，這種BAS的網(wǎng)絡(luò )結構將逐漸成為主流和發(fā)展趨勢。

　　4.2.2綜合布線(xiàn)技術(shù)

　　類(lèi)似于上一節圖4-3的標準通訊網(wǎng)的思想，近年來(lái)建筑物開(kāi)始推行綜合布線(xiàn)技術(shù)PDS（premisesdistributionsystem），又稱(chēng)開(kāi)放式布線(xiàn)系統。即將BAS系統、辦公室自動(dòng)化系統（OAS）、通訊設備自動(dòng)化系統（CAS）所需要的線(xiàn)路統一設計、統一配置，使用統一的配線(xiàn)接口和出線(xiàn)盒插座，可以隨時(shí)根據要求增裝或改動(dòng)任一建筑自動(dòng)化設備，而不需要重新布線(xiàn)。這是一種取代建筑物各個(gè)系統各自為戰、獨立布線(xiàn)、彼此互不兼容、很難改動(dòng)和增補的傳統布線(xiàn)方式的新技術(shù)。

　　綜合布線(xiàn)方式就是在每個(gè)末端工作區設置各干個(gè)信息插座，這些插座通過(guò)標準電纜按照一對一的星形方式接到每一層的管理區配線(xiàn)架中，各層的管理區配線(xiàn)架又通過(guò)由許多對電纜構成的干線(xiàn)系統相連。這樣，使用一些標準連接器和適配器，在管理區配線(xiàn)架上可以很方便地實(shí)現各系統內及各系統間的各種連接。這些線(xiàn)路可以作為電話(huà)線(xiàn)路；辦公用計算機通訊網(wǎng)；傳輸視頻信號電視或攝像機連接，BAS系統的通訊網(wǎng)絡(luò )等。由不采用標準化插接件等硬件產(chǎn)品，就使得管理、維護尤其是改裝、改動(dòng)等非常方便。采用這種布線(xiàn)方式，圖4-3所示的BAS通訊網(wǎng)線(xiàn)路就完全可以搭用，線(xiàn)路由線(xiàn)路管理人員統一調試管理。

　　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(guò)綜合布線(xiàn)與控制器連接。但大多數現場(chǎng)控制機安裝在被測控的裝置附近，無(wú)必要搭用綜合布線(xiàn)，到管理區配線(xiàn)架中兜圈。只是當測量離控制機較遠的房間溫度時(shí)，以及使用可通訊VAV和風(fēng)機盤(pán)管末端控制器時(shí)，有可能搭用綜合布線(xiàn)作為傳感器接線(xiàn)或末端控制器通訊線(xiàn)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(xiàn)式串聯(lián)，搭用綜合布線(xiàn)將損失其總線(xiàn)節省線(xiàn)路的優(yōu)點(diǎn)，使線(xiàn)路成本顯著(zhù)增加，因此目前還很少采用。

　　4.2.3中央管理機

　　BAS的中央管理工作站及各子系統的中央管理機擔負著(zhù)實(shí)時(shí)數據采集，分析處理，協(xié)調各DCU間的控制調節工作作為使用者與計算機系統間人-機接口。然而由于是分布式系統，主要的控制工作由現場(chǎng)控制機實(shí)現，中央管理機的瞬時(shí)停機與故障一般不會(huì )給系統帶來(lái)什么危害，因此用一般的個(gè)人計算機（PC）即可滿(mǎn)足要求，同時(shí)成本低，可利用軟件資源多，維護方便。當要求中央管理計算機具有高可靠性時(shí)，還可以采用雙機熱備份方式，兩臺同樣的PC機同時(shí)接在通訊網(wǎng)上，運行同樣的軟件，只是其中的一臺計算機通過(guò)通訊網(wǎng)檢測出另一臺計算機發(fā)出控制命令時(shí)，自己就自動(dòng)設置為熱備用機，將要發(fā)出的控制命令屏蔽。在一段時(shí)間內發(fā)現通訊網(wǎng)上沒(méi)有另一臺計算機發(fā)出的控制命令時(shí)，即可判斷出另一臺計算機出故障，于是自動(dòng)轉為主控機狀態(tài)，根據要求發(fā)送控制命令。另一臺計算機維修好再次投入運行后則自動(dòng)轉為熱備用狀態(tài)。這樣，由于兩臺計算機運行同樣的軟件，具有同樣的數據庫，因此這種熱備用主機的轉換不會(huì )對整個(gè)系統帶來(lái)任何影響。這種設備備用僅需要一種雙機熱備用軟件（如RH系列的HOT-DOG軟件），不需任何額外的硬件設備。文獻[2]中第一章推薦的"雙機容錯系統"，在兩臺PC機間增加了復雜的"雙機總線(xiàn)"及"故障檢測判斷電路"，使系統變得復雜，同時(shí)接口電路并非雙機備用，它的故障反而導致系統不能運行，因此不是好的解決方法。

　　4.2.4BAS的管理功能

　　根據上面的介紹，可知BAS的主要任務(wù)之一是管理建筑設備，減少運行管理人員工作量，提高系統管理水平?，F場(chǎng)控制機主要承擔建筑設備與環(huán)境的測量與控制，管理工作則完全由BAS中央管理機及各分系統的中央管理機承擔。為此，有必要進(jìn)一步討論這此管理級計算機應具備哪些管理功能，怎能樣實(shí)現這些管理功能。管理級計算機的功能初步可分為數據庫功能，顯示功能，設備操作功能，實(shí)時(shí)控制功能，統計分析功能，設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數據庫功能

　　數據庫主要用來(lái)存儲現場(chǎng)控制機實(shí)測運行參數及操作動(dòng)作，供以后顯示輸出和分析計算時(shí)用。由于中央管理計算機的管理工作主要是圍繞這些數據開(kāi)展的，因此數據庫是中央管理計算機運行軟件中的重要部分。目前市場(chǎng)上的各種BAS產(chǎn)品中，有的使用生產(chǎn)廠(chǎng)家自己開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用數據庫軟件，也有的使用一些通用數據庫軟件（如Window下的EXECEL數據庫），目前的發(fā)展趨勢是試圖使用一些通用的數據庫軟件。

　　BAS實(shí)時(shí)系統的數據庫主要是連續記錄各參數隨時(shí)間的變化，數據庫結構的不同重點(diǎn)也就反映在對時(shí)間的處理上。最簡(jiǎn)單的定時(shí)間步長(cháng)的數據庫是每隔一定的時(shí)間間隔記錄一次數據庫所管理的所有參數值。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)很大的系統相當長(cháng)周期（如1a）的各參數的變化。然而某些參數（如供電系統中的供電參數）需要記錄和分析其每min甚至每s的變化，這時(shí)所有參數就都需要以1min或1s作為記錄的時(shí)間步長(cháng)。以1h為時(shí)間步長(cháng)可存儲1a的數據時(shí)，以1s為時(shí)間步長(cháng)時(shí)就僅能存儲2h多的數據，這顯然又不能滿(mǎn)足存儲長(cháng)周期數據的要求。同時(shí)，有些參數（如風(fēng)機的開(kāi)關(guān)狀態(tài)）在這2h內根本無(wú)任何變化，卻被重復記錄了近萬(wàn)次，這顯然很不合理。

　　再一種數據庫可以對不同的參數以不同的時(shí)間步長(cháng)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(cháng)存儲數據，還是不適于需要記錄一些突然的狀態(tài)場(chǎng)合，例如風(fēng)機早8：00左右開(kāi)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)機狀態(tài)，而實(shí)際上一天內風(fēng)機狀態(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(lèi)參數，這種定時(shí)間步長(cháng)的方式效率還是太低。

　　解決上述問(wèn)題的數據庫方式就是采用不定時(shí)間間隔的方法，每個(gè)數據同時(shí)要記錄此數據出現的時(shí)間，數據庫中就需要同時(shí)記錄時(shí)間和參數值。對于確實(shí)需要經(jīng)常不斷連續記錄的量（如房間空氣溫度）這樣做又顯得效率低。同時(shí)，這種不定長(cháng)的數據庫的檢索要比定長(cháng)的復雜得多，檢索速度也慢。

　　采用不同方式的數據庫會(huì )使其外在性能有很大區別，這就是為什么有的BAS系統可以記錄1a的運行狀況，有的則僅能記錄一周或二三天；有的BAS可以顯示參數的逐秒變化，有的卻僅能看各小時(shí)平均數值。根據具體的管理要求，在選擇BAS產(chǎn)品時(shí)注意其數據庫的工作方式、功能及最大容量是確保BAS能夠實(shí)現預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實(shí)現，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)各種運行參數的顯示只能以專(zhuān)門(mén)定義的參數名稱(chēng)為標志。對于一個(gè)由多個(gè)子系統組成的BAS，參數數量一般都在幾千至上萬(wàn)之間，弄清每一個(gè)參數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。采用圖形化方式，將每個(gè)參數的物理意義通過(guò)圖形給出，整個(gè)顯示系統由許多幅畫(huà)面構成，畫(huà)面中給出被監控系統的結構或流程，相應的參數值則直接顯示在對應的位置上，許多參數還可以以動(dòng)畫(huà)或其它方式形象地顯示。例如用轉動(dòng)和停止的葉輪表示水泵或風(fēng)機的運行和停止，用紅燈、綠燈表示電器設備狀態(tài)，用圖形的形狀變化表示閥門(mén)的開(kāi)啟位置等，使各種參數以非常直觀(guān)的形式顯示出來(lái)，并準確地說(shuō)明其物理意義與幾何位置，給使用者帶來(lái)極大的方便。除了當前狀態(tài)的顯示，還可以曲線(xiàn)顯示長(cháng)期歷史數據（如果所有的數據庫能提供這樣的數據），也給分析研究系統的的過(guò)渡過(guò)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)一步將各系統的連接形式與建筑物間的關(guān)系，每個(gè)設備在建筑物中的位置等信息同時(shí)與現場(chǎng)狀態(tài)顯示系統做在一起，成為在線(xiàn)的建筑設備信息管理系統。管理和維修人員可以通過(guò)屏幕方便地查找有關(guān)系統的信息，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(lái)很大好處。

　　4.3.3設備操作功能

　　中央管理機的另一任務(wù)就是遠動(dòng)操作。使用者可通過(guò)中央管理機直接對BAS中的某個(gè)設備進(jìn)行啟/?？刂萍罢{節，亦可直接對某些控制參數進(jìn)行重新設定。由于BAS管理著(zhù)多個(gè)子系統的成百上千臺設備，使用和操作者也較多，為了防止各種誤操作和責任事故，就要求有一套嚴格的保護系統。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)范圍內的設備進(jìn)行操作，同時(shí)計算機還應自動(dòng)記錄下該操作者所做的全部遠動(dòng)控制操作及主要相關(guān)設備的瓜，以便在出現事故時(shí)分析原因，查清責任。對于大型的BAS，每個(gè)持有密碼的操作者只能對某個(gè)預先限定的范圍內的設備進(jìn)行操作。這樣，任何使用者可以利用顯示功能查看系統狀態(tài)信息。當他要控制某個(gè)設備時(shí)，則需用輸入姓名與密碼，計算機檢查出該姓名與密碼一致，并且已授權可能以操作皮設備時(shí)，他才可以進(jìn)行相應的遠動(dòng)操作。

　　4.4.4定時(shí)控制功能

　　BAS中相當多的設備需要定時(shí)啟/停，例如照明、空調等。保安系統中的一些防盜報警系統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(wú)人時(shí)啟動(dòng)。這種啟停時(shí)間表還會(huì )經(jīng)常出現一些變化，因此需要通過(guò)中央管理機來(lái)設定、修改。這樣，就要求中央管理機能夠對所轄的每個(gè)設備進(jìn)行單獨的和成組的啟停時(shí)間的設定與修改。具體實(shí)施這種啟?？刂?，可以有兩種方式。一種是由中央管理機承擔，判斷到時(shí)間時(shí)，直接向現場(chǎng)控制機發(fā)出啟/停命令；再一種方式則是直接啟停時(shí)間表送到現場(chǎng)控制機，由現場(chǎng)控制機根據其內部時(shí)鐘自行判斷，到時(shí)進(jìn)行啟/停操作。

　　4.3.5統計分析功能

　　為配合管理人員的分析判斷，中央管理機不能僅顯示和存儲現場(chǎng)控制機的實(shí)測參數，而還應對這些數據做進(jìn)一步的統計分析，以滿(mǎn)足各種管理要求，這些統計分析主要包括：

　　能量統計，如各子系統的耗電量，耗蒸汽量，耗水量的日累計、月累計及長(cháng)年累計，平均值及最大值，以幫助運行管理人員分析能耗狀況，做出判斷決策；

　　收費統計，根據預先指定的各用戶(hù)范圍統計每個(gè)用戶(hù)每個(gè)月需負擔的電費、水費、空調費及用熱費，幫助管理人員進(jìn)行經(jīng)濟管理；

　　設備運行統計，計算各臺設備的連續運轉時(shí)間，自大修后的累計運轉時(shí)間，為維修和管理這些設備提供依據；

　　參數統計，例如統計各個(gè)空調區域的日、月平均溫度，最高、最低溫度，一個(gè)月內溫度高于上限低于下限的累計時(shí)間等，供評價(jià)系統運行效果時(shí)參考。

　　這些統計分析需要有適宜的數據庫支持，通過(guò)能提供這些統計分析功能的軟件來(lái)實(shí)現。

　　4.3.6設備管理功能

　　在計算機內同時(shí)建立各主要設備的檔案，儲存各設備性能規格及廠(chǎng)家信息，安裝位置與連接關(guān)系，記錄根據實(shí)測數據統計分析出的自大修后累計運行時(shí)間及其它運行狀況參數。計算機還可根據這些統計參數及預先規定的規則，自動(dòng)編排設備的維修計劃。這些維修計劃可以根據累計和連續運行時(shí)間，同時(shí)顧及各臺設備間的相互備用以及季節性使用設備（如冷凍機）的時(shí)間特點(diǎn)。在計算機的設備管理檔案中還可以由維修人員輸入每次的維修記錄，這樣將預先錄入的設計與竣工資料，動(dòng)態(tài)輸入的維修記錄以及實(shí)時(shí)統計的運行信息結合在一起，再配之以常有一些規則的推理系統，可構成在線(xiàn)的實(shí)時(shí)設備管理專(zhuān)家系統，它將顯著(zhù)提高設備維護管理水平。

　　4.3.7故障診斷功能

　　BAS的另一重要功能就是系統各設備的故障診斷。這也是由中央管理機在分析從各現場(chǎng)控制機采集來(lái)的實(shí)時(shí)運行數據的基礎上實(shí)現的。根據診斷內容及分析的深入程度，故障診斷可分為如下三個(gè)層次：

　　(1)運行數據的上下限報警，對各主要運行參數給出正常工況下的最高值與最低值，當實(shí)測數據超出些范圍時(shí)，通過(guò)改變此參數的顯示顏色等方式報警。一般的BAS軟件產(chǎn)品能提供此功能，但是當出現報警時(shí)并不能直接判斷此參數超限的原因。例如某房間溫度偏高，可能是測溫傳感器的故障，可能是水系統的故障導致送風(fēng)溫度偏高，還可以是當地控制系統的故障導致空調機的錯誤操作或該房間窗子大開(kāi)，室外熱空氣侵入導致負荷太高，運行維護人員只能根據其它運行參數自行分析或到現場(chǎng)檢查判斷。

　　(2)BAS的故障報警，例如某個(gè)傳感器或閥門(mén)的故障，現場(chǎng)控制機整機或其中的一部分運行不正常，通風(fēng)系統部分中斷等，這些故障有些是在現場(chǎng)控制中直接判斷，再將結果傳給中央管理機，有些則是由中央管理機根據采集到的運行參數參數進(jìn)行"如果……則……"形式的判斷而得到。由于這種判斷分析相對簡(jiǎn)單，因此大多數BAS產(chǎn)品都可以提供這種功能。

　　(3)被控設備的故障診斷，即根據實(shí)測的運行數據，分析出諸如管道漏水，閥門(mén)或除污器堵塞，風(fēng)機皮帶輪松動(dòng)掉轉及至換熱器結垢換熱不良等到故障。這些故障通過(guò)簡(jiǎn)單的"如果……則……"形式的規則很難直接判斷。目前，世界上還有許多研究小組在進(jìn)行這類(lèi)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(kāi)展建筑節能項目中的第25項課題的主題也是建筑設備實(shí)時(shí)故障診斷，該課題于1996年結題，初步總結出目前世界上的各種可行的方法[3]?；镜乃悸肥歉鶕?shí)測數據綜合設備本身的一些信息，在線(xiàn)地由計算機辨識出設備或系統的預測模型；根據這個(gè)預測模型對設備或系統的輸出參數進(jìn)行預測；比較預測驗結果與實(shí)測驗結果，如果差別超出一定界限，則認為設備或系統出現故障。根據各種參數偏差的方向與程度，判斷故障的性質(zhì)、種類(lèi)和位置。目前用來(lái)辨識系統和設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，根據預測結果與實(shí)測驗結果的差別判斷故障種類(lèi)的方法則有基于樹(shù)狀結構推理"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

　　1華東建筑設計研究院.智能建筑設計技術(shù).上海：同濟大學(xué)出版社.1996。

　　2張瑞武.智能建筑.北京：清華大學(xué)出版社.

　　3JuhaniHyvarinen.BuildingOptimizationandFaultDiagnosisSourceBook.VTT,Finland.