下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
（1）结合案例，说出本工程建筑设备监控系统的监控范围、作用及功能；
（2）分析本工程建筑设备监控系统运用了哪些你熟悉的通信技术。
我国智能建筑起源于 20 世纪 90 年代，经历了初创期、规范期、发展期 3 个阶段，已形成了产业规模及产业链。智能建筑工程已普及到各种类型建筑并延伸到城市建设及相关行业。地域上，智能建筑由一线城市逐渐向二、三线城市推广，未来将普及农村、生态园、工业区等领域。技术上，由机电管理逐渐向数字化、网络化发展。随着时间、领域、技术 3 个维度的扩张，智能建筑覆盖领域逐渐增加，行业发展迅猛。
目前，中国建筑智能化的市场需求主要由新建建筑智能化技术应用和既有建筑智能化改造两部分组成。新增建筑面积对建筑智能化行业的市场需求影响较大，占据了市场的主要需求。在存量智能建筑规模方面，中国每年约 3%（平均改造周期 30 年）的住宅以及 6%（平均改造周期 15 年）的工业、公共建筑进行智能化改造，根据 2021 年 12 月由美控智慧建筑联合亿欧智库共同发布的《赋宇新生：2022 中国楼宇自控行业白皮书》，2021 年中国建筑智能化市场产值约达 7 238.2 亿元，结合近几年行业的发展趋势，经过初步估算，2016—2021 年中国建筑智能化行业市场规模逐年上升，存量规模接近 5 000 亿元而新增规模超过 2 200 亿元，如图1.1所示。
图 1.1 《赋宇新生：2022 中国楼宇自控行业白皮书》数据节选
因建筑智能化在低碳、节能方面的优势突出，同时能为人们的生活带来更多的舒适体验，加之政府对建筑智能化建设规范化、科学化的引导。2027 年，行业规模有望超过 10 000 亿元。对居民居住建筑的安全智能进行提升，利用现代信息技术辅助建筑智能化建设，在一定程度上使得入住居民的人身财产安全得到保障；在让人们的居住环境变得更加安全舒适，生活变得更加便捷的同时，行业实现节能减排的要求。基于上述市场对行业的潜在需求，行业的发展前景将与民生密不可分，且结合国家对节能建筑、绿色建筑和数字家庭的发展需求，中国建筑智能化行业的市场前景较好。
根据《智能建筑设计标准》（GB 50314—2015），智能建筑智能化系统工程系统配置分项宜分别以信息化应用系统（Information Technology Application System，ITAS）、智能化集成系统（Intelligented Integration System，IIS）、信息设施系统（ Information Technology System Infrastructure，ITSI）、建筑设备管理系统（Building Management System，BMS）、公共安全系统（Public Security System，PSS）、机房工程（Engineering of Electronic Equipment Plant，EEEP）为系统技术专业划分方式和设施建设模式进行展开，并作为后续设计要素分别作出技术要求的规定，如图 1.2 所示。
图 1.2 智能建筑系统的构成
建筑设备监控系统作为智能建筑的重要子系统之一，目前主要应用于大型商业建筑，民用建筑中建筑设备监控系统的应用较少，其中，办公用房和商厦房屋占比高达 60%。《赋宇新生：2022 中国楼宇自控行业白皮书》中指出，2021 年中国建筑智能化市场产值约达 7 238.2 亿元，其中，建筑设备监控行业市场规模为 71 亿元左右。经初步估算，2016—2021 年行业市场规模逐年上升且随着近几年“双碳”目标的确立，节能建筑、绿色建筑行业进行细化管理的要求逐渐成为行业主流，目前行业市场规模的发展趋势整体较好。
建筑设备监控系统在大型智能建筑的运行和管理中起着非常重要的作用，极大地提升了建筑物的价值，其主要作用体现在以下 4 个方面：
①优化建筑物内各个工艺系统的运行管理，提高工作人员效率，减少运行人员及费用（如维保人员可减少 30%），提升建筑物的管理效率。
②为建筑物提供良好的环境；对室内空气、温度、湿度、光照度等进行控制，改善了室内舒适度。
③节省建筑物能耗，与没有使用建筑设备监控系统相比，可节约能源约 25%。
④对电梯、供配电系统的监控，结合消防与安全防范系统的联动控制，加强建筑物的使用安全。
建筑设备监控系统（Building Automation System，BAS）可称为“楼宇自动化系统”“楼宇自控系统”“建筑设备自动化系统”等，是智能建筑中的一个独立系统，在国外文献中相关术语还有Building Management System（BMS）、Building Control System（BCS）、Building Energy Management System（BEMS）等，在系统组成和主要功能方面都非常类似。
智能建筑的基本功能主要由三大部分构成，即楼宇自动化系统（BAS）、通信自动化系统（Communication Automation System，CAS）和办公自动化系统（Office Automation System，OAS）集成组成，简称 3A。后来，由于火灾自动报警系统（Fire Alarm System，FAS）和安全防范自动化系统（Security Protection & Alarm System，SAS）分别由公安部消防局和公安部安防办进行管理，因此将这 2 个系统与前面 3 个自动化系统合并，简称 5A。通常，将国外的BAS或BMS等称为广义的BAS，而我国除了FAS和SAS的BAS称为狭义的BAS；国内的BMS即包含了消防和安防系统进行信息交互和联动控制的功能，可对应于国外的BMS或广义的BAS。
建工行业标准《建筑设备监控系统工程技术规范》（ JGJ/ T 334—2014）中将“建筑设备监控系统（Building Automation System，BAS）”定义为：“将建筑设备采用传感器、执行器、控制器、人机界面、数据库、通信网络、管线及辅助设施等连接起来，并配有软件进行监视和控制的综合系统，简称监控系统。”
建筑设备监控系统的主要功能是对建筑物内的机电设备（空调机组、风机、水泵等）的运行状况及建筑物的环境参数（温度、湿度、压力、流量、光照度等）进行集中监视、自动测量和控制调节，以满足相关管理需求对公共安全系统进行监视和联动控制。
建筑设备监控系统属于计算机生产过程控制系统领域，是计算机生产过程控制系统在民用建筑中的重要应用分支。因此，其设备制造、检验、设计、安装、验收标准都应符合国家现行的电气、计算机过程控制以及自动化仪表专业的相关标准和规范。
建筑设备监控系统主要包括以下系统的监视及控制：
①电力供应系统（高压配电、变电、低压配电、应急发电）。
②照明系统（工作照明、事故照明、艺术照明、障碍灯等特殊照明）。
③环境控制系统（空调及冷热源、通风环境监测与控制、给水、排水、卫生设备、污水处理）。
④消防系统（火灾自动检测与报警、自动灭火、排烟、联动控制、紧急广播）。⑤安防系统（防盗报警、视频监控、出入口控制、电子巡更）。
⑥交通运输系统（电梯、电动扶梯、停车场）。
⑦广播系统（背景音乐、事故广播、紧急广播）。
建筑设备监控系统对上述系统的监视及控制的功能要求如下：
①具有对建筑机电设备测量、监视和控制的功能，确保各类设备系统运行稳定、安全可靠并达到节能和环保的管理要求。
②采用集散式控制系统。
③具有对建筑物环境参数的监测功能。
④满足对建筑物的物业管理需要。
⑤具有良好的人机交互界面及采用中文操作界面。
⑥共享所需的公共安全等相关系统的数据信息等资源。
电子技术、通信技术和信息技术的发展给建筑设备监控系统的创新发展带来了新的机遇，通过这些新技术的利用，可实现更加人性化、智能化、简单化的建筑设备监控系统，无线无源传感通信技术、大数据技术的应用等可为建筑设备监控系统的推广提供更大的动力，为建筑设备监控系统的有效应用搭建了更广阔的平台。
1）无源无线传感通信技术
电子技术的发展使得物品智能化的成本大大降低，任何一个设备都可以容易地、低成本地开发成为智能设备，这促成了物联网概念的形成与物联网技术的应用尝试。由于物联网系统中物联网体数目众多，有线电力供给和有线通信限制物联网推广应用的瓶颈。因此，电池供电和无线通信是目前物联网应用普遍采用的技术手段。然而，受电池容量限制，定期更换电池的成本与人力成本也不可忽视，因此，在有些物联网应用中采用有线电源供电和无线通信的有线无线混合模式。想要突破物联网推广应用的瓶颈，需要研发无源无线传感通信技术。
目前，无线通信技术已较为成熟，其在建筑设备监控系统中的应用刚刚兴起。在公共建筑领域，全部采用无线通信的建筑设备监控系统尚未见成熟的实际工程应用，在研究领域，有较多的应用探讨。在智能家居领域，因为智能化系统以户为单位，规模比公共建筑智能化系统小很多，所以更容易开发和推广使用，无线通信技术在智能家居领域的应用呈现出百花齐放的繁荣局面，很多生产厂家推出了各种基于无线通信的智能家居解决方案。
传感通信网络的无源功能的实现可以通过使用能量采集（Energy Harvesting）技术来实现。能量采集技术是指采集环境中广泛存在的微弱能量将其转化为电能的技术。2011 年，英国商业创新与技能部的报告指出，能量采集与合成生物学（Synthetic Biology）、高能效计算（EnergyEfficient Computing）、石墨烯（Graphene）为未来四大战略性研究领域，到 2020 年能量采集技术的市场规模将达到 40 亿美元，是非常值得期待的技术。常见的可采集并转化为电能的微弱能量包括光能、电磁波、热能、振动能等。如图1.3所示，无线自发电门铃、无源表带式测温传感器等为无源无线设备。
图 1.3 无源无线设备实物
2）大数据技术
对于“大数据”的概念，不同的机构给出了不同的定义。通用定义如下：“大数据是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。”
大数据在商业、金融、电子商务、新闻媒体、医疗、教育、工业制造、城市规划等多个领域均有应用，并取得一定成效。然而在建筑设备监控系统领域，研究与应用尚少，有待进一步拓展。
大数据技术的应用可分别给建筑业主、用户和建筑设备制造商、供应商带来一系列的价值。对于建筑业主、用户来说，通过能耗数据、室内环境数据的分区分析、显著性检验、聚类分析等，可帮助建筑业主、用户清楚地掌握建筑的性能、能耗等级以及检测与诊断建筑设备运行过程中出现的故障；通过关联规则挖掘等知识挖掘技术，可帮助建筑业主、用户通过专家系统提高建筑能效，通过预测能源需求与费用、挖掘建筑的节能潜力，对人类的可持续发展作出贡献。对于建筑设备制造商、供应商来说，通过关联规则挖掘等知识挖掘技术，可帮助确定产品开发方向，使之与用户需求相匹配，以及预测什么时候该进行设备维护与售后服务，防患于未然。知识挖掘之后的分析，可帮助建筑设备制造商、供应商之间实现设备的交叉性检查与预测性控制、提高服务效率、发现新商业模式等，如图 1.4 所示。
图 1.4 大数据技术在建筑设备监控系统中的应用能够带来的价值
（1）结合案例，说出本工程建筑设备监控系统的监控范围、作用及功能。
根据建筑设备监控系统的定义、功能、地位等知识与案例图纸、投标书，结合参观建筑智能化实训基地建筑设备监控系统、江森集成监控仿真平台、智能建筑系统演示动画等，小组讨论并分析各组工程案例中建筑设备监控系统的监控范围、作用及功能。需要注意的是，不同类型的工程案例其监控范围与功能会有所不同并各有侧重（见表 1.1，仅供参考）。
表 1.1 工程案例建筑设备监控系统的认知——范围、作用及功能
（2）分析本工程建筑设备监控系统运用了哪些你熟悉的通信技术。
观察设备接口及型号，查找设备参数，小组讨论并分析，其产品设备涉及哪些通信技术的应用，并列表归纳、汇总填写至任务单。
任务 1.1 知识导图，如图 1.5 所示。
图 1.5 任务 1.1 知识导图