建筑自动化论文范文

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2建筑电气工程自动化技术的体现

建筑电气工程自动化技术主要体现在以下几个方面:首先，需要对建筑进行接地性测试，并一定要在接地性测试通过以后，再对建筑进行施工，尤其要对防雷自动技术充分重视，以保证接地引下线。另外，在对建筑施工的过程中，相应施工人员需要对钢筋进行标记，以防止施工现场出现混乱。其次，关注相关的接地支线，也就是说，在建筑电气工程中，不是所有的装置与配件都需要应用金属材质，也可以使用新型的塑料制品，因此，相关施工人员应当对接地的支线种类与作用进行系统明确的区分。再次，施工过程中需要对接地的支线与分线进行合理选择，其原因在于不同用途的接地线其线路直径也各不相同，如果出现差错，不仅会在很大程度上影响接地效果，还会给用电户带来安全风险。最后，建筑工程完工以后，工作人员需要运用电气工程自动化技术对接地线路进行监测，以防止线路被腐蚀，同时也对火灾事故做出预防。

3建筑电气工程自动化技术的应用

3．1变配电系统

1)变电系统的施工过程。

变电系统对建筑电气工程自动化系统来说，有着非常重要的作用，因此，在整个施工过程中，应充分重视变电系统的施工，其具体的施工过程主要涉及到以下几个步骤:首先，准备好建筑电气工程施工所能够应用到的一系列材料与装备，之后对变电系统进行定位与测量，与此同时，还需要对设施定时开箱检验。其次，装置变电系统设施所需要的基础型钢，并测量母线槽上下角度的水平与尺寸。最后，装置变电系统所需要的电缆桥架，之后进行连接与铺设，再进行试验，并根据变电系统的情况做出合理调整。

2)低电压配电系统。

所谓的低压配电，事实上指的是以低压电线为载体的配电，其配电方式主要有树形结构、放射性结构以及链形结构三种。当前的很多建筑中，其电气工程系统普遍使用的都是低电压干线这种配电方式。一般情况下，低压配电系统主要由配电线路以及配电设施共同组成，从我国当前的电压标准来看，低压配电设备的使用标准为1kV以下，在建筑工地中，常用的低压配电装置包括熔断器、开关、低压配电柜、接触器等。在进行电气工程自动化时，还要对其安全性进行充分考虑，低压设备往往容易引发火灾，在施工过程中，一定要对其倍加关注。

3)高电压配电系统。

我国当前规定的高压配电设备需要保证其电压值要在1kV以上，但如此高的电压值会令配电系统承受相对高的放射性电压，因此，在选择配电方式的过程中，要充分注重客观条件，进行科学合理的选择。在建筑施工过程中，常用的高压配电装置主要包括高压的隔离开关、熔断器、开关柜、避雷器、负荷开关、互感器、断路器等，在建筑中运用电气工程机器自动化技术，会很大程度上提升配电设备的电压，因此，在整个施工过程中，要充分注意电气事故的预防与控制。

3．2楼宇自动化系统

普遍意义上讲，楼宇自动化控制系统的核心为分散控制集中管理，而该系统中的分散控制器一般情况下使用的是数字控制器，即Charge-CoupledDevice简称CCD，也叫电荷耦合原件，该装置主要利用上位计算机来控制与管理想用的计算机画面，而其主要的方式则是由一系列专门化的动画、文本、曲线、控件、数据、脚本等组成。楼宇自动化控制系统内部主要分为消防、电梯、照明、通风、给排水、保安、电力等几大系统，在对楼宇自动化控制系统进行设计的过程中，其根本目的在于将系统中的基点设施进行分析与整合，并对系统整体装置进行统一管控，从而保证整个系统中的其他子系统可以协调有序，将其工作场所搭载得更加舒适、安全、高效，并在最大限度内降低能源与成本的消耗，节省工程造价。

3．3电气安全

自人类进入电气时代以来，用电安全问题便一直得到社会大众的普遍关注，而建筑电力工程的电力安全问题始终威胁着施工人员的生命财产安全，因此，保证建筑电力工程的电力安全，是当前急需解决的主要问题。

1)安全载流量。

所谓的安全载流量，指的是建筑电气工程中，能够不间断在导体里通过的相应电流量。正是因为其电流量不间断，因此，在其内部的电流超出了安全载流量时，便会导致导体发热，而当导体发热到一定程度之后，随着其温度的升高，便会造成绝缘装置的损坏，严重时还可能会造成漏电，甚至产生火灾，对整个系统的用电安全产生严重威胁。因此，在建筑电气工程中，采用适合的导体安全载流量，能够有效帮助相关人员对设备进行选择，同时也对确定导体截面有着非常重要的作用。

2)安全距离。

所谓的安全距离，指的是人或物在接近带电物体的过程中，能够保持安全的距离，这个距离能够在最大限度内防止带电物体中的电流对人体或物体产生伤害。举例来说，在建筑电气工程中，带电体与人体，或与其他设备之间，都需要保持一定的安全距离，不仅如此，带电体之间以及带电体与地面之间，也都需要保持安全距离。所以，在建筑电气工程的配电与变配电工作中，需要注重保持设备之间的安全距离，另外，在检修以及安装变配电方面，也需要注意安全距离。

3)电气绝缘。

因为电具有一定的伤害性，所以在建筑电气工程中，需要对电气装置以及配电线路进行绝缘处理，这样做能够在最大限度内保证施工人员的人身安全。同时，还要对电气装置进行绝缘检验，以在最大限度内避免电气工程中电力安全事故的发生。

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电气自动化作为自动化技术领域中的一大重点分支，包含着较为繁琐的工作内容以及较为庞大的施工运行体制。实际电气自动化施工工程的建设工作也包含着较为广泛的实际内容，主要包含配电系统、照明系统、动力系统、弱电系统、保护系统、防雷接地六大系统的实际建设工作。就此而言，如此庞大的系统性工程施工如若想要保证其施工工程中工作运行的稳定性以及科学性，对其进行施工管理工作就存在着相应的价值。但现如今，我国在建筑工程电气自动化的相关施工工作中施工管理工作的建设现状并不十分完善，在实际施工过程中依旧存在着施工管理的缺失以及施工管理体系建设不完善的现状，就此来看在建筑工程电气自动化相关施工工作中进行工程管理有效性的相关研究就具有着一定的积极价值。

一、我国建筑施工中电气自动化施工管理现状分析

就我国当前多数建筑工程的实际施工现状来看，实际工程管理工作中存在着普遍性的缺失。其中，管理体制建设以及管理工作内涵缺失作为我国建筑工程中的实际现状，具有着较高的研究价值。就其缺失现状来看，我国建筑工程中存在的相关缺失现状主要体现在以下两个方面。现就其实际缺失内容，浅析我国建筑工程电气自动化施工管理建设工作的主要重点内容。1.缺乏完善健全的管理体制。由于电气自动化相关施工工程在我国建筑施工单位中具有着工作强度大、工作内容丰富以及实际施工工作覆盖面较广的特点，在电气自动化相关施工工程中进行施工管理就需要对电气自动化相关工程施工领域的各个细节进行覆盖。这一施工方式就与传统的建筑工程施工方式存在着较大的区别，管理工作的实际职能也与传统建筑工程施工管理的职能存在着较大的差异性。就此看来，传统的工程施工管理工作在管理内容上以及管理机制的构建方面都需要得到相应的加强。然而就我国建筑工程电气自动化工程施工管理的现状来看，多数施工工程的管理者都没有对管理体制的构建做到较为深化的认识，实际管理机制的构建依旧进行着与传统管理体制的构建模式完全相同的方式进行。这就使得我国建筑工程在电气自动化相关施工工作中表现出了较为不完善的实际管理体制，管理工作的实际内涵出现了目的与实际不符的现状。管理体制的完善性对管理工作的实际进行具有着较为高度的促进作用，进行较为完善的实际管理体制建设也能直接提升我国电气自动化相关建筑施工工程的质量提升，并直接提高电气自动化相关建筑工程的品质以及效率。就此看来，缺乏健全的电气工程自动化相关建筑工程管理体制作为我国建筑施工工程中较为严重的缺失，需要得到相关革新。2.缺乏正确的管理方法。由于电气自动化相关建筑工程在管理机制以及管理模式上均与传统的建筑施工工程存在着较为明显的差异性，因而在实际管理方法上也存在着相应的差异性。因建筑工程电气自动化工程的工程量较多,且涉及面广等特点,这使得电气自动化工程施工管理需要负责的内容较多。为了保证施工管理充分发挥作用,通常在具体执行施工管理之前根据建筑工程实际情况及电气自动化施工特点及要求,合理规划设计施工管理方案,选用适合的管理方法,以便在电气自动化施工中有计划的、有序的执行施工管理。但就我国建筑工程电气自动化相关施工工程的管理现状来看，管理的方法以及实际内容与传统建筑工程依旧存在着较大的相似度。这在提升了实际管理机制的效率同时却忽视了电气自动化相关建筑工程与传统建筑工程之间的体制差异，进而在实际管理工作上存在着重点管理方向缺失的问题。相关管理者在实际管理工作进行之前，往往忽视了对实际管理机制覆盖面的实际考察，在实际管理方法上也一味采用着较为固定的管理内容与管理手段，这在电气自动化相关施工工程的实际进行中往往只能降低施工工程的有效性，并降低管理机制发挥的实际效力，进而导致后续电气自动化施工中按照方案所实施的施工管理方法不尽人意,使施工管理效果不佳,不利于保证电气自动化工程质量。

二、优化建筑工程电气自动化的施工管理相关有效措施分析

由于现阶段我国在建筑工程相关电气自动化施工工程中依旧存在着较多方面的缺失，既制约了我国建筑施工领域的实际发展，同时对我国电气自动化相关领域的施工工程存在着管理工作相关的实际制约性，因而就我国建筑工程领域的实际发展前景而言，对建筑工程相关电气自动化施工管理进行优化革新具有着较大的积极意义与研究价值。为保证我国建筑工程相关电气自动化施工工作的高效性，笔者建议从以下方面开展相关优化工作。1.做好电气自动化相关施工工作的准备工作。良好的准备工作在一定意义上来讲能够为后续施工工作提供有效的管理工作的相关帮助。因此为提升我国建筑工程相关电气自动化施工管理，对电气自动化相关施工工程进行施工工作准备阶段的监督提升具有着良好的应用价值。首先，应当做好施工工程的前期准备。由于电气自动化相关施工工程能够有效在后续施工工作中对管理的实际内容进行优化与简化。电气自动化相关施工工作由于其存在着较为广泛的涉及内容，因而在准备阶段如果没有对实际设计内容进行较为良好的优化，实际施工工作没有了相应依据则会导致因设计施工不合理而返工或施工工作不达标而引发建筑施工的质量问题。而相应质量问题的变数一旦产生，就会对传统的建筑施工电气自动化相关工作的管理问题造成影响。其次，应保证设备选型的科学性。由于建筑工程中电气自动化相关施工工程的实际内容较为丰富，在设备的使用方面也存在着相应的广泛需求，因而就建筑施工的实际内涵来看，想要保证工程管理工作的科学性，在设备选型方面同样应加强相应重视型号、规格不同的电气设备的性能和标准，进而对采购的电气设备进行质量检查、功能测试、使用分析，进而根据不同设备的相应质量来满足对于施工工作的具体要求。2.电气工程自动化施工管理。在实际施工管理的直接提升方面，需要管理者对以下两方面进行管理工作的革新加强。首先，需要监督工作人员加强做好日常的监督检查工作。在工程施工过程中就需要结合建筑工程实际情况及电气自动化施工要求,规范化、合理化地实施施工质量管理，可以有效控制电气自动化施工工艺，避免质量隐患遗留。加强施工管理的实际规范性，不仅能够促进工程施工相关工作人员提升自我防范意识，在实际施工管理工作中加强对管理工作的重视程度，且就其施工管理的工作内容来看需要使施工人员端正态度，并就实际管理职能来完善其管理的相关体系，做到建筑工程电气自动化相关施工的科学性与完善性。

作者:黄炎 单位:中国二十二冶集团有限公司

参考文献：

[1]彭公俊.现代建筑中电气自动化的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2016(9):3884.

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引言

建筑电气自动化发展三十余年，是建筑行业重要组成部分，建筑自动化的发展变化对整个建筑行业都有着深远的影响，了解电气自动化首先了解它的起源与演变，然后分析现状及30年的发展趋势，只有这样才能正确发现建筑自动化未来的发展方向。

一、建筑电气自动化的起源与演变

建筑最初只是一个供人们躲避恶劣自然环境的外壳，随着技术的不断发展，建筑的组成部分逐渐增加，从最初的简单壳子到能够调节内部温度和湿度的房体，人们开始注重安有供热、冷功能的建筑设备，随即产生了自动控制温度、湿度的建筑设备自控系统。1973年，惊动中外的“石油危机”不仅让OPEC禁运石油组织走进人们视野，更让 人们看到了随之而来的建筑设备自控系统的升级，从单纯的控能到管理自控再到完全自动化，一个世纪的时间里，建筑自动化实现了质的飞跃。随着社会的发展，计算机技术不断被应用与建筑领域，电气自动化实现计算机采集监督控制功能（SCADA）。在SCADA发展一段时间后，DDC作为分布式控制系统开始取代SCADA登上历史舞台，至此以计算机为监督控能系统被淘汰。

DDC 出现直接成为建筑电气自动化系统的核心，因为它不仅改变自控逻辑功能器件，更改变自控系统的结构与布局，将原本集中总线控制形式改变为现场分布式控制，给电气系统以独立自主的权利，这个改变有利于现代控制系统的健康发展。事情的发展都存在双面性，现场总线控制缺点是各厂商生产的设备不能通用，有效替换应用性差，无形中提高了设备维护成本，业主都经历了增在成本的头疼阶段，随后在市场和技术双重因素的制约下，许多现场总线标准或自控网络退出了这个行业，至今在建筑自动化行业，自控网络标准基本上只有 BACnet 和 LonWorks 两种主要标准。至此，从建筑自动化行业内部来看，建筑自动化已走过了混沌无序的发展阶段，步入了有序的发展轨道。

二、建筑电气自动化的现状与应用技术

通过建筑电气自动化的发展历程可知，建筑自动化也是踩在“巨人的肩膀”，很多时候，它以后其他学科的创新发展而发展，取众家之长，应用诸多新的原理技术丰富自身，最终形成自己的特色内容，如BACnet标准的创建和建筑电气自动化系统集成及操作技术规范等都是如此。

建筑电气自动化的早期发展有赖许多自控网络的应用原理，它们的存在指引并推动建筑电气自动化的发展创新，但从某种程度上说它们也影响了建筑电气自动化的深度发展：

首先，建筑电气自动化系统对环境的检测监督有着严格的管理比对，一旦变化产生随机产生传感预警，但在检测过程中，需在建筑内分布大量测量传感器、控制执行器，统一集成操作，但是并不像我们想的那么简单，不同的传感器、执行器之间网络自控标准是不同的，这就为互操作提出挑战。其次，除收到标准的制约外，用户与业务也面对设备系统供应商的制约，建筑在使用一种网络设备后，更换与取代成为“老大难”问题。至此统一网络控制标准成为迫切需求。网络控制标准统一后不仅可以提高系统集成的互操作性，更能方便业主选择服务好的供应商合作，有利于市场公平竞争，更有效推动建筑电气自动化的快速发展。

其次，建筑电气自动化有属于自身的特殊性，随着现场总线网络控制的应用，人们逐渐发现该控制并不能满足所有建筑电气自动化要求，比如，人们对房子的使用并没有严格的周期性与时效性，相反对建筑的房体的使用随意性很强，这就要求自控系统要更加人性化，而不是死板的滚动变化，至此，现实需求要求总线控制方式做出改变，新的开发势在必行。ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）经过 8 年多时间的工作，于 1995 年 6 月正式公布了起源于建筑自动化领域并专用于该领域的 BACnet（BuildingAutomation and Control Network）标准。

有关建筑自动化自控网络标准化的机构或组织主要有三个：ISO（国际标准组织）、CEN（欧盟标准组织）和 IEC（国际电工委员会）。其中，建筑自动化自控网络国际标准化的工作主要由 ISO 组织的 205分技术委员会 ISO/TC205――Building environment design（建筑环境设计）负责，具体工作由ISO/TC205/WG3 工作组完成，现已完成了 ISO 16484 标准――Building automation and control systems （BACS， 建筑自动化系统）的大部分工作。

目前在欧洲，建筑自动化自控网络标准化由欧盟标准组织第 247 分技术委员会 CEN /TC247――Building Automation， Controls and Building Management（建筑自动化与楼宇管理）负责。从根本上看，现场总线网络操控从欧洲起源，后在美国得到发展应用，CEN不得不兼顾多头，既考虑欧盟国家的利益又兼顾美国的标准影响作用，于是在建筑电气自动化系统三层结构上制定多种并存标准体系。在CEN/TC247 标准体系中，管理层有 BACnet 标准，其他二层均有多个现场总线标准。事实上，BACnet 为了满足 CEN 要求定义了与 KONNEX 标准的接口，另外，BACnet 标准在其物理层和数据链路层中也包括了 LonTalk 标准，因而 BACnet 可以直接应用于现场层。其中，KONNEX 标准是Batibus （Batiment Intelligent Bus）， EIB（European Installation Bus）和EHS（European Home System）三个标准的合并版。

IEC 虽然没有对建筑自动化自控网络进行标准化工作，但由于历史原因，早在 1994 年就开始对照明技术自控技术进行了标准化，并制订了 IEC 60929――DALI（Digital Addressable Lighting Interface）标准，该标准至今已进行了多次修订。

LonWorks 作为重要建筑电气自动化技术标准，其地位是不容忽视。LonWorks 技术拥有较好的互操作性，能做到有效控制网络，它既是 BACnet 国际标准的一个可选择组成部分，又在技术上独立于建筑自动化自控领域并且被人广泛使用。由于受欢迎程度大，被适用范围广，该标准不仅是 ANSI（美国国家标准）、EIA（美国电气工业协会）和 CEN 标准，并最终于 2008 年升级为 ISO 标准（ISO/IEC 14908）。

综上所述，虽然许多标准还在发展应用中，但无法取代BACnet、 LonWoks 这两个标准，无论从技术角度还是应用角度。二者长期占据标准中的霸主地位，并且在很长的时间内，建筑电气自动化的的标准都将以之为主。因此，在建筑自动化行业研究和应用 BACnet 标准和 LonWorks 技术应是建筑自动化研究和应用的热点。

三、建筑电气自动化在我国的发展应用

在我国，建筑电气自动化受时代特色限制，秉持科学发展观看待建筑电气自动化是未来的方向，目前我国的建筑行业增值速度快，建筑电气自动化市场发展速度快，利益驱使更多的供应商看中建筑市场，正因如此，建筑电气自动化市场两极分化严重，供应商良莠不齐，部分根本不懂技术的工作人员混迹该领域，市场秩序出现混乱现象。

经过多年的发展实践，终于出现几批优秀的经得起考验的建筑电气自动化系统，这对行业发展起到很好的指引作用，与此同时，我国的技术员技术磨练成熟，逐渐与国际标准缩减差距。目前我国许多电气自动化系统品牌打入国际市场，虽然在建筑电气自动化领域的研究呈上升趋势，但这种上升与行业发展仍然存在差距。

在以开放为时代特征的今天，我国建筑自动化发展的可行方案应是客观评估现有的技术标准，并掌握、消化和吸收建筑自动化行业中的重大主流技术标准，走自主研制和开发的道路，研究和开发具有自主产权的实用产品和系统。

参考文献：

[1]杨东林.太原城市土地利用中的问题与对策[期刊论文]-太原大学学报2005，6（1）

[2]张永林.旧房改建中的碳纤维加固施工实践[期刊论文]-建筑施工2009，31（7）

[3]周萍.关于旧房的改建技术[期刊论文]-沿海企业与科技2008（6）

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科学技术是第一生产力,是推动社会进步的巨大动力。人是从事科学技术的主体,因此当今社会的竞争就是人才的竞争。而人才核心竞争力的培养,主要来源于大学教育。为了适应社会的发展,教育部在上世纪末对大学很多专业都进行了调整,包括建筑环境与设备专业。论文百事通建筑环境与设备工程专业是根据教育部1998年颁布的全国普通高等学校本科专业目录,将“供热通风与空调工程”和“燃气工程”两专业合并,调整、拓宽组建而成的新专业[1]。该专业以培养从事工业与民用建筑室内环境及建筑设备、公共设施、建筑热能供应系统的设计和建筑自动化与能源管理工作的人才为目标。这次调整,不是简单的合并,而是产生了一个面向21世纪新的专业学科。近年来,该专业如雨后春笋般在全国范围91所各类众多高校中涌现出来,问题也随之凸现。笔者认为有必要进行深入的、切实可行的教学改革。

一、主要凸现的问题

(一)办学思路不清晰

虽然很多学校秉承了“厚基础、宽口径”的办学思想,在教学内容上增加了建筑环境、建筑热能供应以及建筑自动化等方面的知识,并把建筑环境学列为了专业的平台,搭建了新的本科专业的框架体系。但是“厚而宽”不是“大而全”。知识口径的拓宽不是各种知识的堆积和罗列。专业的办学首先要服从于所在大学的办学思路,即学校的定位。一般院校和重点院校不同,创新型大学与研究型大学和综合型大学也不同。如果全国九十一所建筑环境与设备专业的教学体系都参照某一两个名牌大学的教学体系,那么这样的后果是显而易见的:一,专业建设没有或者散失了原有专业的特色;二,专业培养出来的人才也没有特色。

(二)教材建设的质量不容乐观

目前围绕建筑环境与设备专业的教材种类繁多,质量参差不一。教材是教学内容的具体体现,教学体系中的教材应该具有知识的系统性、延续性和完整性。而不是各个知识块之间简单的粘贴或移动的关系。以《暖通空调》为例,集结了原来供热、供燃气及通风空调工程专业的主要专业课:《空气调节》、《工业通风》以及《供热工程》的主要内容。剔出了三门课管网输配的交叉部分,而另设了一门课:《流体输配管网》。但就这两门课程的教材来看,共同的缺点是把原来空调、通风和供热三门课的三个系统简单地归类总结,系统总结有余,阐述不足。使得在具体教学过程中,出现老师觉得不好讲,学生不易接受的情况。

(三)配套的师资队伍结构有待改善

由于建筑环境与设备专业由原来的暖通空调专业或燃气专业演变而来,因此师资基本上是暖通空调或燃气专业的。但是专业的领域已经扩充到建筑室内环境、建筑设备、公用设备和智能建筑等方面。专业的内涵已经由原来的设备或系统扩充到既包括设备、系统,也包括智能建筑。其中的弱势部分是智能建筑。因为智能建筑技术也是一门交叉学科,而大部分搞自动控制的人才是自动化专业、电气工程及其自动化专业或计算机专业的人员。对智能建筑、智能化系统及设备缺乏全面的了解和掌握,缺乏建筑结构、建筑设备、供热空调等方面的专业知识和理解。另一方面,搞设备的人才又缺少对建筑自动化、BAS功能科学要求的理解,缺少有效的上层控制管理逻辑与算法。两方面人才又缺少“接口”,从而制约了智能建筑技术的发展[2]。因此合理搭配师资,在教学安排方面与其它专业知识交叉融合,才能培养出新时代的建筑环境与设备复合型人才。

二、改革的内容

(一)明确办学思路,办出专业特色[3]

明确办学思路是确定专业人才培养目标和教学体系的前提和基础。是以科研人才为主,还是以工程技术人员为主,不仅与专业本身的内涵有关,更重要的是与专业所在大学的性质有关。这样才能形成专业建设和发展的良性竞争。办学思路还与专业特色有着密切联系。专业特色与专业在多年的建设发展过程中的教学和科研历史有关,如有的学校在暖通空调的系统工程方面是强项,而有的学校在制冷空调设备的研究与开发方面是强项。那么在培养人才方面,这些特色就应该很好的继承和发挥,在课程设置和训练中要体现出来。

(二)稳固基础知识,拓宽专业口径

建筑环境与设备专业是一门跨学科的工科专业,学生基础知识应包括数理方面、工程热物理方面、流体机械方面、建筑热物理方面和自动化控制的知识。只有牢固的基础知识,学生才能深刻地理解专业课程,拓宽本专业的服务领域。当然,正如前面强调的,专业办学的前提是要继承和发扬本专业的特色。这些基础知识本身就是属于很多领域,要与专业在建设和发展过程中的特色结合起来,构造和稳固所必需的专业基础知识。

专业知识的拓宽,是构架新时代建筑环境与设备专业教学体系的重要部分。专业教学体系不仅仅局限于暖通空调,或是供热供燃气,或是把这两方面的课程全部笼统地包括进去,或是把建筑环境、公用设备和智能建筑方面的知识硬塞进去。在专业学时有限的条件下,很有可能会造成各种知识的七拼八凑。因此,要有侧重点地把某些方面作为原本专业特色的延伸和发展,切忌一口吃成一个胖子的思想,盲目地贪大。

(三)编制优秀的教材,配备合理的师资队伍

正如前面所说,由于原有专业教学体系架构的割断和组合,使得最近几年采用的教材在编制上都有这样或那样的问题,因此在教材的建设方面还必需投入更多的精力。而选用合适的优秀教材的基础正是现在的教学体系的完善,必需从根本上理解和制定本专业的教学体系和知识模块。

师资的知识结构要分布合理,除了保留原来专业特色的知识结构以外,还要补充新的知识,如智能建筑和建筑环境方面的知识结构。师资的梯队建设也很重要。教学梯队的形成有利于知识传授的传承和不断更新。每个专业知识模块,也就是我们所说的课群下面,形成以教授为龙头,教授副教授主讲,青年教师为重要组成的教学梯队。

三、我校建筑环境与设备专业教学体系改革的几点思路

中南大学建筑环境与设备工程专业主要源于长沙铁道学院的制冷空调学科。长沙铁道学院从上世纪70年代起,就开展了制冷空调及冷藏运输方面的研究工作,1985年在机车车辆系成立制冷空调教研室,并开始招收制冷空调专业专科学生;1989年开始招收供热通风与空调专业本科学生;1998年根据教育部文件调整为建筑环境与设备专业。因此,在二十多年的建设中,形成了制冷与暖调、系统与设备并重的特色。我专业在调整后修订了教学计划,增加了供燃气、建筑环境和建筑自动化方面的知识模块,保留了原来的制冷方面的知识模块,包括有制冷原理、制冷压缩机和铁路车辆制冷、制冷装置自动化等课程。

目前已拟定完2008级新的教学体系和教学计划,主要的思路有如下几点。

(一)明确办学思路,与学校的定位一致。

我专业隶属于以本科生、研究生教育为主的高层次综合性大学——中南大学,学校的定位是立足湖南,面向全国,放眼世界,努力建设国内一流、国际上有重要影响的高水平、综合性、研究型、创新型大学[4]。因此,我专业的办学思路是以创新素质教育为核心,坚持全面发展的人才培养标准,面向社会主义市场经济的人才需求,培养出具有实践能力、创新能力,既懂技术又懂管理的复合型人才。

(二)继承和发扬专业特色,整合知识架构。

充分利用能源知识的平台。从2008年开始本专业与同属能源科学与工程学院的热能专业进行能源与动力大类招生,使学生在低年级的时候的基础知识面广,起到“厚基础、宽口径”的作用。

继续保留专业的特色之一:制冷模块。从毕业生就业的反馈来看,用人单位对既懂制冷,又懂暖通,既了解系统,又了解设备的人才非常欢迎。

加强暖通和建筑环境的优势。把空调、供热、通风和建筑环境的节能、环保、热舒适与空气品质结合起来,也是当前时展的需求。

减弱供燃气和燃烧模块。从本系教师多年从事的科研工作来看,燃气和燃烧模块并没有形成特色,因此可以适当减少其份额,作为选修课程开设。

加强智能建筑模块。智能建筑是楼宇发展的重要方向。本系在制冷和空调系统的自动化控制方面有着多年的研究和实践经验。可以在此基础上进一步扩充相关领域的知识内容。新晨

(四)加强实践环节,培养创新人才

实践环节包括实习、课程设计和毕业设计。实践环节应受到更多的重视。既保证实践环节的“量”,又要保证实践环节的“质”。即:实践环节的课时量必需严格保证,同时要求学生在实践环节动手、动脑,培养其综合运用所学知识和创新能力。

毕业设计从选题开始抓起,选题来源于教师的科研课题或工程实际,具有很强的实际意义和理论研究价值,有利于培养学生的综合能力。

严格把握好实践环节的考核。本系在近两年所有的专业实践环节考核中都涵盖有答辩部分的考核,既锻炼了学生的胆量、自信和表达能力,又能很客观地反映实际的情况。

参考文献:

[1]肖勇全,李岱森.建筑环境与设备工程专业[J].高等建筑教育,2002,(2).

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中图分类号：TS958文献标识码： A

目前，已经有越来越多计算机科学技术运用于现代建筑的通信连接方面，科学、合理的分布监控系统、安全防范系统等，已在智能化建筑中应用，使建筑各个系统之间进行有效协调。 在设备和功能方面形成整体智能化的特性，则就是智能化建筑的体现。1 建筑电气工程的智能化设备

建筑智能化系统主要是经由建筑物里面分散装置的远程处理机和中央处理设备等来实现，以总线桥来实现信息的通信和交换，包括输出设备、系统输入设备和系统设备三种，根据智能化设备的构造方式可分为以下的几种：中央处理设备，其主要包括的是显示屏、中央电脑、数字化仪、操作键盘和打印机组成；远程处理机，一般都采用 TA6711 以及 TA6585 两种型号的远程处理设备，这两种设备和接收处理设备的功能差不多是相同的，能够实现对建筑物的数据通信和实时监控，远程处理机也能经过总线桥直接的连到 M7 的中央系统之中，变成二级控制的独用系统；总线桥是主要用在二级操控系统通信的处理器之中，共有八条通信的线路，每一条通信的线路能够连到起码三十个地区的控制器；测量元件和控制键，不一样型号的测量元件在湿度传感器、流量传感器、压差传感器和温度传感器等方面是不一样的，控制键主要包括的是三通阀、二通阀和继电器。

2 智能化建筑

2.1 智能建筑自动化系统的应用

一座智能化建筑，其设备数量、设备本身自动化程度以及这些设备智能化的管理系统，组成了设备自动化系统。 这些设备包括用于监控整个设备状态的中央监控系统,给建筑内提供水、电、气以及智能照明、智能空调、智能门禁系统、防火防盗系统、影像监控系统、电梯等,同时也包括这些设备正常运营管理系统,以实现根据不同的客户进行差异化的调控和科学管理，为客户提供一个舒适（温度、湿度、空气净化等）、便捷、节能、安全的环境。 智能化建筑系统及其子系统是一个开放的系统，并备有符合标准的通信协议接口，为系统不断升级兼容创造了条件。 这个庞大的系统包括几个子系统，具有几个基本的功能。

（1）科技应用安全监控功能。 计算机应用技术在建筑安全监控设备方面可以同其他的安全设备联动使用，比如门禁系统，当发现有人非正常进入建筑物内部时，系统就会发出警示，提醒安保人员到现场处理等。当然对重要部位的监控警示， 可以直接与 110 报警系统联动。

（2）消防灭火报警监控功能。 现在智能型建筑都有烟火探测传感器以及自动喷水装置，也就是当烟火探测传感器探测到“烟火”指标超过一定程度时，就自动将信息传给控制中心（包括位置、烟火指标等信息），并自动进行报警，必要时还会开启自动喷淋阀门（消防栓），进行自动灭火。 当然这里还有一些系统会联动，比如事故照明电源等监视系统、逃生系统（应急疏散指示路标和路灯开启帮助被困人员离开现场）。

（3）实施集中监控功能。 公共设施是关系到整个建筑的安全问题，其中一些设备包括：A.配电中心的变压器、配电箱、公共设施照明电源、电梯电源、锅炉房电源、水泵电源等设施进行必要的监控；B.对给水系统、排水系统和卫生系统的设备也要进行有效的监控；C. 取暖、通风和空调等设备运行状况的有效监控；D.对电梯的运行情况、锅炉的运行状况以及公用饮水设备的运行状况进行有效的监控；E.对出入停车场或车库的车辆人员自动管理系统运行情况的监控。

2.2 多系统集成化建筑的结构

集成化建筑结构由多个系统组成，结构平台作为系统的总管理端， 负责整个建筑系统的信息收集和处理，对计算机技术应用中处理的结构之间应有控制和决策方式。 运用计算机科学技术将建筑物智能化进行系统设计展现出科技应有的特征，对总体的设计结构综合信息管理，形成有效的建筑系统之间信息的协调工作。 对建筑的方案设计和分布计算技术应用系统做出软件方面的支持，使其能够灵活地在计算机技术应用方面作出合理的分布使用。 在智能化建筑中计算机系统中对技术的运用应协调配合，实现共同的功能分配需要。

2.3 计算机技术系统管理智能化建筑

智能化建筑中存在组织模式上的差异，早期的数据应用技术已经不符合现代化建设的需求，要求更新数据库的组织信息形式，保障信息资源结构的完善性。 运用计算机科学技术设计出符合智能化建筑的特征，进行总体的信息系统管理和协调。 根据计算机应用技术系统管理对数据和程序之间起到相互调节作用，用对等关系将智能化建筑中各方面内容结合。

3 系统集成化模型管理的应用

3.1 系统集成技术原理

（1）协议转换器解决了网络匹配问题 ，可以任意把新系统集成到原有的系统中。（2）为解决软件开发与硬件厂商的矛盾 ，也就是软件操作系统和设备控制系统的矛盾，OPC 标准应运而生，可以完成系统的集成，而且可以进行软、硬件数据读取和录入，并且使各个设备互联互通，提高了系统的开放度和可互操作性。

3.2 智能化建筑的关键技术

说到智能化建筑的关键技术离不开数据通信技术、计算机技术、图像处理显示技术以及自动化控制技术。

3.3 多系统集成化模型管理应用

对于每个智能化建筑的多系统集成模型都存在一定的差异，也就是信息的组织模式都或多或少地存在着差异。 我们将集成平台分为三层分平台：首先就是数据通信，做到互通，也就是标准接口和子系统之间的任务交换；第二层就是分析控制；第三层就是协助决策层。 接下来就是各个子系统，各个子系统是实现集成平台和整日模型的一个重要环节。按照智能化建筑 5A 组成要求，共有包括数据通信设备、保安监控、办公、通讯联络以及火灾隐患应急预警自动操系统接口在内的五大自动化系统接接口类型，并通过集成平台实现各个子系统之间文件、程序、数据信息的调用以及对等交换。

4 计算机技术与通讯监控系统的应用

（1） 现场监控单元系统。 简单地说就是起到上情下达，下情上传的作用，以达到智能化调节现场环境的目的。（2）区域性监控中心系统。 “区域性的监控中心”就是一个中转站，是一个进入智能化、远程化的起始点。 它是通过接口接收到控制单元传来的信息，依据标准条件设置数据，对当前信息进行甄别，并对数据进项保存、统计、分析，然后将结果反馈给集中化监控中心。（3）集中化监控中心系统。 集中监控中心通过相同的访问来获取相应的区域监控中心反馈数据信息，其形式以文本、图像或声音等进行人机交互，将监控实际对象状态信息和紧急数据真实反映出来，并对分析各种参数进行保存。 由另一个访问接口将分析结果反馈给区域监控中心，来发出控制指令,以实现控制目标的所有设备，并根据需求生成各种报告存档。 集中监控中心系统的建设来促进整个监控系统的集中控制管理，并实现智能建筑控制中心实现自动化操作、管理和控制,以改善所有设备的可靠性和安全性,全面促进智能建筑自动化和集成的水平和程度。（4）计算机技术监控终端。 要完成计算机技术在智能建筑通信监视应用程序任务，自然离不开先进的监控终端设备,这些监控终端设备包括智能开关、显示屏、电源以及包括温度计、湿度计在内的环境监测设备、温度、湿度控制设备―――空调、通风设备以及控制设备等监控终端。

5 结束语

综上所述，在智能化建筑中能够将各种智能的系统有机的整合，能够在一个监控平台对全局建筑进行掌控， 将建筑内的信息汇集在一起，展现建筑的智能化优点。随着我国经济的快速发展以及国力的增强， 为城市化的建设起着关键的推进作用， 为智能建筑的发展建设作出重要的保障。

篇6

 

1.智能建筑的含义

智能化建筑，是指通过对智能建筑的四个基本要素，即结构、系统、服务、管理以及它们内在联系，以最优化的设计，采用最先进的计算机技术、控制技术和通信技术，建立一个计算机系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合理，拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间(包括人类的生产、生活等空间)。其中，结构和系统方面的优化是指将4C技术(即Computer计算机技术、Control自动控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)和集成技术(Integration)综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。

2.我国智能建筑发展现状

我国的智能化建筑开始起步于20世纪9O年代，并在沿海等经济发达地区、城市得到了迅速的发展，目前的发展速度居世界前列。1990年建成的北京发展大厦(18层)可认为是我国智能建筑的雏形，而1993年建成的位于广州市的广东国际大厦可称为我国大陆首座智能化商务大厦。据不完全统计，目前国内已建与在建的楼宇中，带有“智能建筑”色彩的约有数千幢，上海约有800余幢。这些工程投资在智能化设备上的费用一般占总投资的5％～8％。国内已建成的180m以上的建筑，都具有比较完善的智能化功能。目前，智能建筑所分布的行业主要集中在金融业、行政机构、商业、公共建筑(医院、图书馆、博物馆、体育场馆等)、住宅小区、交通枢纽等。

3.建筑智能化集成存在的问题

智能建筑多包含HVAC系统、电梯控制、消防、出入控制系统等多种系统和设备，这些系统和设备通常来自各个不同的供应商，他们仅仅关注自己的设备的应用，并不顾及他们的设备和系统与其它子系统的互联。为了实现多种不同系统间的通信和互动使得设施管理人员不得不操作多个系统界面，设备的管理不能发挥最大的效应。另外，这些子系统的封闭特性也大大限制了在系统扩建和改造时对产品的选择性。这种限制主要体现在以下几个方面：

(1)设备选型受到很大限制，不能根据性能和价格随意选择产品和供应商，系统部署后，维修配件供应得不到保障，后期设备维护费用高，对产品和供应商存在很大的依赖型。免费论文。(2)用户必须面对不同的用户界面来管理不同的子系统，大大降低了生产率，同时大幅度提高了管理人员的学习负担。(3)各个子系统间不支持互动，增加了操作复杂性。免费论文。一个典型的例子是火灾自动报警系统和HVAC系统之间的互动。当火灾自动报警系统探测到火警时，需要改变风门的位置、关掉风扇或加快风扇的速度来消除烟雾，这就需要系统互动的支持。免费论文。

4.改进：系统集成的主要技术手段

随着智能建筑的功能需求不断增长，使建筑内各种各样的机电设备的监控系统的种类和范围不断扩大，它们可能采用不同的网络平台、不同的通信协议。在实现BMS系统集成时，为了解决互联和互操作的问题，所采用的技术手段大致为以下几种：

(1)采用统一的通信协议实现系统集成的方式

建筑自动化系统应属过程控制范畴，长期以来没有建立国际性的标准通信协议，这种局面严重障碍了智能建筑技术的发展。1995年美国暖通空调工程师协会推出了楼宇自动控制领域的第1个开放式标准通信协议一BACnet。该协议密切结合建筑工程特点，定义了23种对象、

39种服务、六种数据链路结构、三层网络架构，正在向BACne/IP方向发展。同年通过ANSI认证，成为美国国家标准。很多空调、制冷、锅炉、变配电等设备制造厂商均采纳该标准协议，为智能建筑的系统集成开创了十分有利的局面。BACnet采纳了五种协议EIA232一PTP，EIA485一MS/TP，LonTalk，ArCnet，Ethernet。但是在先前的BAC—net协议中，不同厂家生产的设备互联仍需通过协议转换器，尚未达成开放系统实现互操作的要求。

(2)采用协议转换实现系统集成的方式

协议转换器分为专用的协议转换器和标准的协议转换器。专用协议转换器指两种协议之间专用的转换器。采用这种协议转换器，如果要连接多个不同类型的网络，就需要多种类型的协议转换器。有时协议转换器难于匹配不同的网络的安置机制和服务。另外，当协议转换器故障时，这种结构没有提供可靠的端到端的机制，所以这种专用的协议转换器不可取。采用标准的协议转换器，在局域网内部通信采用了简单的通信结构，包括物理层、链路层以及对应用层提供连接服务的会话，传送协议。这种方案中，接在局部网络上的所有站只使用简单的会话／传送协议，而所有协议转换器之间通信只使用同样的传送层协议IP，由此解决了互联网的匹配问题。随着技术的发展，协议转换器方式的应用将越来越少。特别是OPC(OLEfor Process Contro1)技术与ODBC(OpenDatabaseC0nneCtivity，开放数据库互连)技术的成功应用，为不同协议的网络互连，开辟了新的途径，协议转换方式的应用将会更少。

(3)采用OPC技术实现系统集成的方式

0PC(OLEfor Process Contro1)是一种基于OLE的通信标准，用于过程控制的OLE0OPC重点解决应用软件与过程控制设备之间的数据的读取和写人的标准化及数据传输等功能。OPC提供信息管理域应用软件与实时控制域进行数据传输的方法，提供应用软件访问过程控制设备数据的方法，解决应用软件与过程控制设备之间通信的标准问题。当设备通过OPC互联时，图形化应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等应用软件均基于OPC标准，现场设备的驱动程序也均基于OPC标准。在统一的OPC环境下，各应用程序可以直接读取现场设备的数据，不需要一个一个地编制专用的接口程序，各现场设备也可直接与不同应用之间互连。OPC的重要作用是使设备的软件标准化，从而实现不同网络平台，不同通信协议、不同厂家的产品方便地实现互联和互操作。OPC技术的完善和推广，为智能建筑系统集成时，实时控制域与信息管理域的全面集成创造了良好的软件环境。所以说，OPC开创了系统集成的新途径，OPC将成为系统集成的主要方式。如果我们将OPC技术与ODBC技术作以比较，可以发现OPC技术现在比ODBC技术更为成熟、产品更多，而且我国已有比较成熟的OPC技术和产品。所以目前采用OPC技术实现系统集成，可能会比采用ODBC技术实现系统集成更为广泛一些。两种技术的融合与补充，将会使系统集成技术加快发展。

参考文献：

[1]任庆吕．关于智能建筑的一些主要技术与发展趋势[J]．中国智能网，2005．

[2]陆伟良．智能建筑主流技术及其应用[J]．城市建筑智能系统，1999．

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Abstract: with the people in recent years the improvement of living standards, the emergence of the intelligent building further improve the quality of life. Intelligent building system will intelligent computer technology, communication technology, information technology and construction technology organically, to all sorts of equipment can automatic monitoring information analysis, judgement and processing. The improvement of intelligent building requirements will occur in the electrical equipment system is complicated, the installation construction put forward a higher demand.

Key words: intelligent building; Building automation; Equipment installation; Quality monitoring

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

引 言

本文基于多年从事建筑机电设备安装的工作经验,以建筑自动化机电设备安装为研究对象,深度探讨了设备安装过程中应该注意的细节和要点,首先分析了建筑设备自动化的定义,而后研究探讨了主要设备的安装和安装过程中的质量监控要点,以下是多年从事建筑机电设备安装经验在文中阐述了机电设备安过程应注意的问题。

1、智能建筑的概念和构成

1.1谈到楼宇自动化, 首先要引入智能建筑的概念。建筑设备如水、电、暖通和通信等随着科学技术的发展, 尤其是计算机技术、自动控制技术的发展, 已越来越多地采用自动控制的方式。而建筑物除居住外, 已向多功能的方向发展, 如提供集娱乐、生活、办公一体化的人工舒适环境等。

1.2智能建筑是建筑技术与信息技术相结合的产物, 起源于80 年代初期的美国。当时大公司为满足公司本身办公业务和设施管理发展的需要, 依靠通信和计算机技术迅速发展的条件, 在自由竞争体制下发展起来的。1 9 8 4 年美国康涅狄格州哈特福特市的“城市广场” 是世界上公认的第一座智能化大厦。1 9 8 5 年日本东京的一座智能大厦电报电话大楼落成。日本还于当年底成立了国家智能建筑专业委员会, 准备将智能化建筑从单一扩大到整个城市、国家。新加坡政府的公共事业部门为推广智能建筑, 专门制定了“ 智能大厦手册” 。英国、法国、加拿大、瑞典、德国等也相继在80 年代末90 年代初建成了各具特色的智能建筑。据初步统计, 在美国已有上万座智能建筑, 日本在现在新建的大型建筑中约有60 % 是属智能型的。

1.3智能建筑目前尚无统一的定义。美国的智能建筑学会(AIBI )把智能大厦定义为: 通过对建筑物的四个基本要素即结构、系统、服务和管理以及它们之间的内在关联的最优化考虑, 来提供一个投资合理的、且又拥有高效率的舒适、温馨、便利的环境。日本智能大厦研究会认为:智能大厦是指兼备信息通信、办公自动化信息服务以及楼宇自动化各项功能的、便于进行智能活动需要的建筑物。

2、设备自动化系统

2.1智能建筑的管理系统(Intelligent Building Management system一IBMS )由楼宇设备自动化系统(B A )、通信自动化系统(C A ) 、办公自动化系统(OA)构成, 俗称3A系统。结构化综合布线系统(PDS) 是构成3A系统的基础。

(l) 楼宇设备自动化系统主要是对现代建筑物中所有的机电设备和能源实现控制。

(2) 通信自动化系统是利用集成网络系统和现代通信技术实现通信的自动控制。

(3) 办公自动化系统支持日常事务处理及决策管理。

(4) 综合布线系统是建立在双绞线或光导纤维传导技术基础上, 解决不同计算机系统间的信息传递网络。

2.2楼宇自动化(BA) 只是智能建筑系统的一个子系统。

从技术上讲, 智能建筑系统是采用先进的4C技术的集成系统, 即:

(1)计算机技术(Computer )。采用并行处理分布式结构, 由个人计算机或工作站组成。

(2)现代控制技术(Control)。实时的集散控制系统(DCS,DDC ) , 使用微处理器技术, 软硬件采用标准化、模块化设计, 组态灵活。

(3) 现代通信与网络技术(Communieat-ion )。

采用综合业务数字网ISDN、以太网和ATM交换式网络技术。

(4) 现代图形显示技术(CRT)。动态图形和图形符号显示, 采用多媒体技术。

。

建筑电气设备自动化系统为智能建筑系统的重要系统之一。其采用具有高速处理能力的微处理机，通过通信网络对整个建筑物的空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、广播音响、闭路电视、通信、防盗、巡逻等众多设备进行实时测量、监视和全面监控，实现最优化的管理，从而提高了系统运行的安全可靠性;节省了人力、物力和能源;降低设备运行费用;随时掌握设备状态及运行时间、能量的消耗及变化等。因此要深入了解业主的各种需求，并据此制定详细的实施计划，提出能满足其需求的智能建筑标准，使智能系统具有可靠性、开放性和先进性。

3. 主要设备安装

3.1远程处理机的安装

楼宇自动控制系统与各可重构处理单元RPU之间的通信是透明的，可利用同一线路不同的RPU完成同一个控制系统。一般而言，建筑电气设备自动化系统大量监控的是空调机组，所以将RPU布置在机房之中或附近，把空调机组控制系统使用后剩余的输入输出接口用于连接附近的水流量计、水位信号、照明控制等。为了日后的发展，RPU的接口要留出20%～30%为宜。

3.2建筑电气设备自动化系统的布线

在建筑电气设备自动化系统进行布线时，要注意某些线路需要专门的导线，如通信线路、温度湿度传感器线路、水位浮子开关线路、流量计线路等，它们一般需要屏蔽线，或者由制造商提供专门的导线。电源线与信号、控制电缆应分槽、分管敷设;数据显示通道(DDC)、计算机、网络控制器、网关等电子设备的工作接地应连在其他弱电工程共用的单独的接地干线上。

3.3输入设备的安装

输入设备应安装在能正确反映其性能的位置，便于调试和维护的地方。不同类型的传感器应按设计、产品的要求和现场实际情况确定其位置:水管型温度传感器、蒸汽压力传感器、水流开关、水管流量计不宜安装在管道焊缝及其边缘上开孔焊接;风管型湿度传感器、室内温度传感器、风汽压力传感器、空气质量传感器应避开蒸汽放空口及出风口处。

3.4输出设备的安装

风阀箭头、电动阀门的箭头应与风门、电动阀门的开闭和水流方向一致;安装前宜进行模拟动作;电动阀门的口径与管道口径不一致时，应采取渐缩管件，但阀门口径一般不应低于管道口径二个档次，并应经计算确定满足设计要求;电动与电磁调节阀一般安装在回水管上。

4. 安装过程中的质量监控

4.1配电装置

配电装置是电气工程的核心，一旦出现问题，设备无法正常工作，供电可靠性下降，整个工程失去安全感。因此，对配电装置从设备进货到安装调试，都要严格按图施工并规范验收。

4.2电力电缆

电缆是输送电能的载体，若质量不高，会造成火灾等事故的频繁发生。电缆多数是沿竖井、桥架和沟道铺设。电缆集中、数量多、各类型号规格多，若不分门别类，严格审查，容易导致施工混乱，造成运行中电缆过热，信号电缆相互干扰。

4.3配电箱

配电箱型号多，工作原理复杂，各专业又有自己的使用特点，受干扰的情况较多，会造成设计修改通知单增加，箱内的设备和回路修改多。若施工单位在订货时只考虑按蓝图订货而忽视修改，在安装时只对号入座而不仔细地进行技术审核，就满足不了有关专业功能的要求。

4.4电梯安装

(1)安装程序及质量要求。轿箱地坎与各层门地坎间距的偏差均不得超过电梯行业有关规定。开门刀与各层门地坎以及各层门开门装置的滚轮与轿箱地坎问的间隙均必须在5mm～8mm范围以内。轿箱组装牢固，轿壁结合处平整，开门侧轿壁应垂直。层门指示灯盒及召唤盒其面板与墙面贴实，横竖端正。门扇启闭时无摆动、撞击和阻滞现象。中分式门关闭时上下部同时合拢。

(2)电梯装置安装。电梯的供电电源线必须单独敷设，保护接地系统必须良好。电线管、槽及箱、盒连接处的跨接地线必须紧密牢固、无遗漏。电梯的随行电缆敷设长度必须保证轿箱在极限位置时不受力、不拖地。机房内的配电、控制屏、柜、盘的安装要布局合理，横竖端正。配电盘、箱及设备配线要连接牢固，接触良好，包扎紧密，绝缘可靠，标志清楚。

(3)安全保护装置。与机械配合的各安全开关，必须可靠动作，能达到电梯本身的设计技术参数要求。电梯起动、运行和停止，轿箱内无较大的振动和冲击，制动器可靠。运行控制功能达到设计要求：指令、召唤、定向、程序转换、开车、截车、停车、平层等准确无误，声光信号显示清晰、正确。消防电梯要保证通过政府有关部门的验收。

4.5闭路电视系统调试

闭路电视系统调试包括电源检测，线路检查，接地电阻测量，电动云台、摄像机、控制器、门禁系统、监视器进行单体试验及系统调试。

4.6电讯系统

电讯系统调试包括电话交换机系统、数据科技网络系统、电讯综合布线系统和多媒体数据终端机的线路测试，设备单体调试，系统调试和各系统联合调试。

结束语

智能建筑是社会信息化与经济国际化的必然产物;是多学科、高新技术的巧妙集成;也是综合经济实力的象征。在建筑智能化工程建设中，机电安装作为工程非常重要的一部分，认真做好机电安装工程只有不断的创新，通过技术更新和改造，才能有效地保证工程使用功能，增加经济效益。

参考文献

[1] 裴燕玲,张钊.建筑设备监控系统的设计[A].2005年度山东建筑学会优秀论文集[C].2005.

[2] 马智亮.建设领域信息化下的工程设计信息化[A];勘察设计企业信息化建设研讨会资料汇编[C],2003.

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智能建筑最近几年在我国发展很快。许多公共设施、高层建筑、住宅小区都已智能化。任何新事物从出现到认识都有个过程，一旦被人们认识了，很快就会引起一股热潮，当热过了头的就要适当冷一下，要去重新认识一下，否则会热过了头就会生病，智能建筑也一样。

1. 我国智能建筑概况

我国90年代就建成了不少智能建筑，但据资料介绍及实践接触的情况，已建成的智能建筑有70％以上运行不正常，至今真正达到并运行正常的智能建筑标准的确实为数不多。造成投资浪费现象惊人。国家已经发现了再这样下去会造成更大的浪费，因此成立了智能建筑专家委员会，开始着手编制有关标准与设计规定。

智能建筑运行不正常，可分为以下几种情况：一些系统处于停运状态；一些仍在运行，但只能进行显示与人为手动控制。。达到自动运行及实现经济效益的工程简直寥寥无几。

造成大量智能建筑不能正常运行的原因是多方面的，有对智能建筑定义认识不正确，有设计不合理的原因，有验收程序不规范及培训工作不完善的原因，有供货商的售后服务问题（产品质量与维修费用高问题，或者产品已更新换代无法匹配问题）及产品功能设计缺陷原因，有施工单位施工工艺粗糙的原因，有期物业企业服务技术含量偏低的原因，有使用人素质偏低不会使用等等原因。

只有在近几年来人们注意了对供货商或商资质的审查，并对设计、调试、验收、培训及后期服务在合同中都作了明确规定之后，情况才有好转。需要进行认真分析，总结经验，不断改进。

由于人们对智能建筑的定义认识不足，加上一些开发商的不切实际的宣传，以及智能系统后期运行的等等现况，就会对智能建筑产生误解，这不仅有损于智能建筑，也对智能建筑运行发挥的经济效益与社会效益形成负面的作用。

2. 智能建筑标准的制定

智能建筑中正常投运率低，造成投资与能源的大量浪费，己引起政府有关部门的重视，专门成立了智能化系统工程设计专家工作委员会，该委员会作为建设部勘筹设计司的顾问，参谋和助手，协助设计司开展工作，其中一项任务是协助政府制定有关标准、规范与行业法规。

市场经济情况下能化建筑标准如何制订，制订出来以后又如何去执行，这是一个新问题。有些专家建议标准按建筑面积制定，有些专家建议按行业划分来制定，有些专家建议按地区划分来制定，这些都需要去论证，但作为一个政府部门制定出来的标准规范，就要能在全国建筑范围内都适用。笔者人为其主要原因是大家对智能建筑及其标准的制定理解与认识上差异较大。所以智能化建筑标准的制定如何适应市场经济的发展应该引起标准制定者的高度重视。

3. 智能化建筑设计规范的制定

设计规范在设计中起到法律的作用，国家制定的设计规范实际上就是建设单位与设计单位必须遵守的法规。安全性在智能化建筑中的位置是非常重要的，没有安全性，舒适性和使用性都无法保证。安全性包括人身安全与设备安全。智能化建筑人员集中，设备昂贵，安全性就尤为重要，所以智能化建筑必须严格遵守设计规范，所以大家都希望智能化建筑的设计规范早日制定。但仔细分析一下智能化建筑的设计规范如何制定，制定出来又如何执行都存在不少问题。就这个问题曾经咨询过国内制定电气专业有关设计规范编制的专家学者，他们介绍，设计规范一般都按专业制定，它要求各种类型的建筑物都要遵守，国外还没有类似的智能化建筑的设计规范供参考。

对建筑其他专业来讲，国家已经颁布了许多规范，如电气、消防、计算机、接地等专业的规范，智能建筑物的设计首先必须要遵守上述规范，否则就会给建设工作造成混乱。当然智能化建筑是一门技术先进的新的学科，在现有国家规范与法规不能满足智能建筑的要求的情况下，然后再进行补充或修订，认真论证，再制定一套科学可行的智能建筑设计规范。

4. 针对智能建筑目前现状建议采取的措施

4.1客观独立的市场需求分析是智能建筑建设的首要前提

不同的客户、不同的建筑物就有不同的需求。比如在普通工薪阶层的安居房或拆迁安置房中，大量应用千兆网络布线就是一处不必要的浪费，因为客户暂时没有这种需求。所以了解客户需求，是有效进行智能建筑建设的首要前提。

目前在上海、深圳等城市工程建设的环节中，由专业顾问公司进行需求分析。顾问公司通过编制技术规格书规定系统技术性能，对产品选择和实施方案具有否决权但对产品不具备推荐权。。

在合理的工程实施架构里，顾问、设计的角色与承建商、集成商的角色一定要分开。如果设计和施工由同一家公司完成，就有可能引起方案偏向乙方和在工程实施中产生偏向乙方和工程变更。从而很难产生有利于客户的需求分析，容易引起“求高、求全”的浪费。

4.2 严谨、合理的方案设计是智能建筑建设的关键

方案设计必须以需求分析为首要依据，必须针对建筑的具体要求作出符合该建筑物要求的的方案。现实中，设计初期业主以至建筑师基本不考虑或很少考虑智能系统的要求。因此，建筑师和各专业工程师之间必须要紧密配合，才可能创造出完美的智能建筑作品。假设建筑师和不同专业的工程师分别来自不同的公司，实践证明其配合是非常困难的。所以，建设部专门发文，要求主体设计单位对智能建筑系统的设计总体负责。所谓“总体负责”，其实就是设计总承包的概念。业主、设计、监理、施工等建设各方都应该认识到：总体设计是整个工程建设的龙头，马虎不得。

“以客户需求为依据，按照实际需求进行集成”是一种务实的、正确的智能建筑设计技术思想。作为设计人员，应该认识到：技术最终是为用户服务的，而不能让用户屈从于技术。

4.3弱电承包商的选择是智能建筑建设的重点

目前智能建筑的工程管理并没有形成一个公认的模式，但就效率最高、效果最好而言应是弱电总承包这种模式。如果业主将弱电系统划分成若干个子系统分包，就要求业主具备很强的智能建筑方面的专业知识和施工管理的经验。而目前的情况是，一般单位的业主对弱电工程缺乏较深的了解，即使是一些大单位，对新兴的建筑智能化方面的知识仍有欠缺，这就难免造成对弱电系统的管理力不从心。负责的人员费了很大的心血但效果不好，巨大的投资不能收到相应的回报。因此，业主单个系统分包的这种办法要求业主方面有很强的技术能力和工程管理能力，而这又是目前实际情况很难达到的。

由弱电总承包商对整个弱电系统进行统一管理，这符合国际上专业化的趋势。弱电总承包商是专业从事建筑智能化工作的，他们会不断跟踪新技术，力求把事情做到尽善尽美。。

4.4完善的售后服务、培训工作、物业管理是智能建筑正常运行的基本保障

在实践工作中，经常发现弱电总承包商简单应付的培训后，拿了钱就找不到人，或者找到人以设备免保期结束为由不派人维修，再加上物业服务企业或管理人员频繁更换造成使用维护无法连续，以致现在大多的智能建筑不智能。笔者建议我们政府的主管部门及开发商要在工程合同中的售后服务予以更多细节的捆绑，如免保无条件终身合理有偿维修，要让更多施工单位与供货商负起更多的社会责任。

5.结束语

现在国内智能化建筑选用的设备大部分都从国外进口。但近几年来我国计算机系统技术水平与产品质量提高的也非常快，造价比国外同类系统低很多。有些公司与大专院校也开发出国产的楼字自动化系统，但由于敏感元件、执行机构、阀门与变送器等没有形成配套开发与生产，给国产建筑自动化系统的推广与应用造成较大影响，希望能引起政府有关部门与专家工作委员会的足够重视，并给予大胆而必要的扶持，为楼宇智能化系统早日实现国产化生产以及智能建筑“智能化”作出应有的贡献。

【参考文献】

[1]段文凯. 弱电总包工程项目管理实践及思索.智能建筑，2000，10 .

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中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：2095-1302（2014）01-0057-03

0 引 言

低功耗有损网络路由协议 （RPL）是IETF的ROLL（Routing Over Low power and Lossy networks ）工作组，专门针对低功耗有损网络LLN（Low power and Lossy network）新提出来的路由协议[1]。低功耗有损网络是由功率、存储空间、处理能力等资源受限的嵌入式设备所组成的网络。它们可以通过多种链路连接，比如IEEE 802.15.4、蓝牙、低功率Wi-Fi，甚至低功耗电力线通信（PLC）等等。ROLL将LLN网络的应用主要划分为四个领域[2]：城市网络（包括智能电网应用）、建筑自动化、工业自动化以及家庭自动化，并且分别制定了针对四个应用领域的路由需求[3-6]。由于LLN的独特性，传统的IP路由协议，比如OSPF、IS-IS、AODV、OLSR，无法满足其独特的路由需求，因此ROLL工作组制定了RPL协议，其协议标准RFC6550[1]于2012年3月。

本论文首先介绍了RPL的应用场景及基本原理，并在路径选择策略中加入了对节点剩余能量的考虑；最后通过仿真验证了改进后的路由协议的性能。

1 RPL协议工作原理

RPL是一个矢量路由协议，通过构建有向非循环图（DAG）来形成拓扑结构，加入DAG中的节点自动形成一条指向根节点的路径。RPL主要为数据汇聚型的场景设计，即数据流量由叶节点指向根节点。当然RPL也扩展支持多点对点（MP2P）和点对点（P2P）的应用场景。

图1所示为典型的DAG结构。其中的每一个节点至少有一条指向根节点的路径。

1.1 DODAG的形成

DODAG（Destination Oriented Directed Acyclic Graph）是面向目的地的有向非循环图的简称，可以视为物理网络上的逻辑路由拓扑。

RPL中定义了由多种ICMPv6消息来控制拓扑的形成。DIO消息用于通告有关DODAG的参数，例如DODAGID、目标函数（OF）、DODAG版本号等[1]。其中OF规定了拓扑建立及最优父节点的选择方式，规定了节点级别的计算方法，是路径选择的首要参考标准。级别决定了节点在DODAG中的相对位置，主要用于避免回路。DAO消息是用来建立从根节点到叶节点的“向下”的路径。根据节点的存储能力，RPL协议中将节点类型定义为可存储型和非存储型，两者的区别在于是否存储有路由表信息。在图1中，当D节点要和E节点通信时，如果B节点和C节点是非存储型，那么必须先追溯到根节点A，查找路由，即路径为D—C—B—A—B—C—E。若C为可存储型节点，则只需追溯到共同的祖先节点即可找到路由，即路径为D—C—E。DIS消息用于向邻居节点请求DODAG信息。当一个孤立的节点没有收到任何DIO消息的时候，可通过DIS向周围节点请求DODAG信息。收到DIS消息的节点会反馈DIO消息给DIS源节点。

如图1所示，首先A节点通过DIO消息广播自己创建的DODAG信息，收到DIO消息的节点根据OF来决定是否应该加入该DODAG；加入之后然后再向自己周围的节点继续广播DIO消息；这样一层一层地建立拓扑结构。当节点加入DODAG之后，就自动创建一条“向上”汇聚到根节点的路径。“向下”的路径则由DAO消息完成。

1.2 定时器管理

RPL中使用细流算法[7]来控制DIO消息的发送。细流算法是一个适应性的机制，用来限制控制协议的开销。与传统IP网络不同，LLN网络有着非常有限的资源，必须尽可能的减少控制协议消息所占的比例，但同时又必须要维护好网络结构。当网络改变时，节点会以较高的频率发送控制包；当网络趋于稳定时，则控制流的速率减少。算法中定义了控制消息发送间隔参数I，当网络很稳定时，则I成倍的增加；而网络有动荡时，则发送间隔迅速降为最小值，高频率的发送控制消息以修复网络。

本文借助Contiki系统中的Cooja模拟器，对RPL协议进行了仿真。图2所示为节点布局图，并在图3中以节点5为例展示了DIO消息的发送控制过程。从图3中可以看到，当网络刚形成逐步趋于稳定的时候，DIO消息发送间隔成倍增加；图3中23：00和01：20附近陡峭的转折点表明此时监测到节点5和网络存在不一致性，迅速将控制消息发送间隔调至最小值以迅速修复网络。

1.3 环路避免机制

RPL中规定，在沿着叶节点到根节点的路径上，节点级别必须是递减的[1]，即父节点的级别必须小于子节点的级别。当节点在网络中位置发生改变时，必须根据父节点重新计算自己的级别。假设节点N的最优父节点为P，P的级别为R（P），那么N的级别R（N）计算公式为：

R（N）=R（P）+ rank_increase

rank_increase为子节点和父节点级别的差值，其算法在OF中有定义。

节点的级别在环路避免中有着重要的意义。RPL协议也通过在包头上设定标志位来附带路由控制数据，以避免数据包被循环转发。

2 考虑节点剩余能量的RPL协议

2.1 RPL协议原始路由方案

目标函数决定了RPL协议的路径选择方式。目前RPL的官方文件中，只明确定义了零目标函数（OF0）[8]，即以跳数（HC）为最佳路径选择的唯一标准，而其他的目标函数则由开发者根据需求灵活定义。比如对链路可靠性要求较高的应用，可将链路质量作为路由选择的首要考虑标准；而对能量受限的环境则可以定义在路径中尽量避开电池供电节点。在文档RFC6551[9]中，提出了多种可供开发者参考的路由度量。

在选择路径时，若只考虑跳数因素，必然会导致Sink周边节点数据压力过大，从而使关键节点能量过早消耗而死亡。文献[10]将网络的生命长度定义为第一个节点死亡的时间。对于能量受限的低功耗有损网络，如何平衡能量消耗，延长网络整体寿命，是协议要考虑的重要因素。

2.2 优化之后的RPL路由方案

目前已有多种针对无线传感网络能量优化的路由协议，比如分级能量路由协议LEACH和TEEN，以数据为中心的能量有效路由协议DD和SPIN，还有基于地理位置的路由协议GPSR和GEAR等[11]。 但这些协议都很难实现和RPL协议的融合。RPL协议是通过在container metric中，定义路径选择时所考虑的参数，然后再以一定的方式将所需要考虑的参数相结合，从而确定一个合理的路径选择方案。

本篇论文中采取的是跳数（HC）和节点能量（EN）相结合的方式。结合方式有两种[12]，一种是Lex，一种是Add。Lex是指优先考虑跳数，只有在跳数相同的情况下，才考虑节点能量；而Add则是采取两种参数综合考虑的方式，按照一定的比例相结合，即：

其中：

本文对这两种不同的结合方式做了仿真对比。

2.3 RPL协议改进前后的仿真对比

仿真工具采用的是美国UIUC大学开发的针对无线传感网络研究的J-Sim平台，该平台基于Java语言，和NS2相比具有内存消耗小、仿真速度快、有更好的可扩展性等优点。本文仿真了传感网络数据收集的场景。在100×100的区域里，规则的布置有100个节点，图4所示是网络节点布局图和OF0的拓扑结构，其中最左上侧的0号节点为数据汇聚节点，右下侧的49-99和94-98这11个节点为传感器数据采集节点。数据从右下侧的11个源节点发送到左上侧的0号节点。由于该网络具有对称性，1和10对称，2和20对称等，对称节点的能量消耗基本一致。本文中重点仿真了具有代表性的1、2、11、12、22这几个关键节点的能量消耗情况。

对于OF0，由于跳数是路径选择的唯一标准，节点位置固定的网络，其拓扑结构也相对保持不变。图4即为这种情况下的拓扑结构。由图4中可以看到，节点1和节点10承载了大部分的数据量，几乎任何从下侧或者右侧源节点发过来的数据都要经过这两个节点转发到Sink节点。而节点11，则只有来自源节点99的数据由它转发。

图5所示是系统节点能耗图。其中图5（a）为OF0方案下部分节点能量消耗图。从图中可以看出，最关键的节点1和节点10，能量很快就消耗殆尽。而节点11，则能耗相对较少。这对节点位置固定的网络是很不利的，会使数据量较大的节点在短期内能量迅速消耗完而死亡，而其他非位置关键节点，则一直被闲置。造成网络能耗分布极其不均匀，能量利用率不高。

接下来可以仿真跳数和节点剩余能量相结合的路径选择方式，图5（b）为跳数和能量按照2∶8的比例加权所得到的能耗结果。从图5（b）可以看出，节点1、10和11的能耗更为均衡，第一个节点死亡的时间大为延长。跳数和节点剩余能量相结合的路径选择方式，能一定程度上改善以跳数为唯一度量所造成了能量消耗不均的情况，从而延长关键节点的生命长度。仿真中也能看到，最佳路径的拓扑图一直处于动态变化，原先经过节点1和节点10到达汇聚节点的数据，有一部分从节点11分流，从而缓解节点1和节点10的压力。

（a） HC路径选择方案节点能耗 （b） HC+EN路径选择方案节点能耗

本文也仿真了跳数（HC）和节点能量（EN）按照Lex的结合方式，即优先考虑最小跳数，当跳数相同的时候再考虑节点能量，以及在Add结合方式下按0.8HC+0.2EN和0.2HC+0.8EN的不同比例相结合的情况对比。最后得出的结论是，两种不同的结合方式对网络能耗均衡都有一定程度的改善；而Add的结合方式能耗更为均衡，且剩余能量所占的比例越高，改善的效果越为显著。图6所示是在不同路由策略下，关键节点能耗的对比情况。

4 结 语

本文描述了RPL协议的基本原理，并且对原路由协议的路径选择策略进行了改进，在只考虑跳数的基础上，加入节点剩余能量的考虑，从而平衡了网络能耗，延长网络整体寿命。由于RPL是近几年新提出的协议，随着实践的不断深入，越来越多的新问题被提出，还有很大的研究空间。RPL协议在物联网领域有着广阔的应用前景，值得广大学者进一步深入研究。

5 致 谢

本论文的工作得到了实验室项目的大力支持。感谢国家自然科学基金（61271257），北京市自然科学基金（4122034）和教育部博士点基金（20120005110007）对本文研究工作的支持。

参 考 文 献

[1] WINTER T. RFC6550 RPL： routing protocol for low power and lossy networks [S]. USA： Internet Engineering Task Force， 2012.

[2] VASSEUR J P， DUNKELS A.基于IP的物联网架构、技术与应用[M]. ，田辉，徐贵保，译.北京：人民邮电出版社，2011.

[3] DOHLER M. RFC 5548 routing requirements for urban low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2009.

[4] PISTER K. RFC5673 industrial routing requirements in low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2009.

[5] BRANDT A. RFC5826 home automation routing requirements in low-power and lossy networks[S]. Internet Engineering Task Force， 2010.

[6] MARTOCCI J. RFC5867 building automation routing requirements in low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2010.6

[7] LEVIS P. The trickle algorithm draft-ietf-roll-trickle-08 [S]. Internet Engineering Task Force， 2011.

[8] THUBERT P. RFC6552 objective function zero for the routing protocol for low-power and lossy networks （RPL） [S]. Internet Engineering Task Force， 2012.

[9] VASSEUR JP. RFC6551 routing metrics used for path calculation in low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2012.

篇10

图 2：旋转发动机 b. 反馈 为提供有关位置、速度、扭矩或传动系统其他动力属性的反馈，需要具备反馈传感器。最常用的反馈传感器可能是旋转编码器，它是由安装在发动机轴上、带有变化条带的转轮构成的。在发动机转动时，光传感器会检测条带的经过并生成电信号，控制器可利用这些信号来确定发动机的转动情况。其他类型的传感器为转速计、同步器和分解器，这些均是基于电感的传感器；另外还有基于电磁的霍尔效应传感器以及基于电阻的电位计。 无论采用哪种传感器方式，数字控制器必须重复采样传感器信号，以便不断了解系统的当前动力运转情况。根据系统对速度、动力响应及精度的要求，反馈采样率可超过每秒几千次采样。 c. 控制器 无论是数字控制器还是模拟控制器，都需要与系统的预定转动和实际动力进行比较，同时处理相关输入，来产生对传动装置的控制信号。如果采用数字控制器，会需要一些附加任务，包括系统启动例程、诊断程序、通信控制以及多个采样传感器。 数字控制器可能像专用计算机处理器般复杂，也可能如单芯片编程门阵列般简单。设计人员不仅可设计出具有为传动控制而优化的功能的数字信号处理器，还可设计出具有可变功能的微控制器，以便实现适应众多应用的最佳解决方案。请参见 ti.com 上的"数字控制"部分。 d. 数据传输 本节将重点讨论在发动机控制和传动控制应用中采用 RS-485 的优势。如下所述，该技术在与抗扰性、广泛的共模范围、充足的数据速率以及多点功能有关的这些应用中具有众多优势。其他应用也采用 RS-485 信令，以期利用这些相同优势。因此，诸如过程控制网络、工业自动化、远程终端、建筑自动化和安全系统等应用均广泛采用了RS-485，以便满足对强大可靠的远距离数据传输的需要。通常 RS-485 信令与 Profibus、Interbus、Modbus 或 BACnet 一起使用，这些协议都是针对最终用户的特殊需求而量身定做的。 如果 R-485 的优势不足以满足需求，还可以采用其他信令技术。例如，RS-232 或 RS-422 信令技术在某些应用中可能是非常适用的，而在另外一些应用中可能会首选CAN（控制器局域网）或 EtherNet/IP（行业协议），因为它们可与现有网络进行兼容。对于高速应用以及对长途及共模电压要求不高的情况，M-LVDS可提供较低的功耗。在 ti.com 上的应用手册"总线方案对比"中讨论了多种替代方法。 e. 基本拓扑 在所示的传动控制应用示例中，需要特别注意多个不同接口的数据传输问题。下表说明了信号的多种分类并总结了信令速度和信号电平的关键特性。

表1：典型传动控制系统中的信号 信号说明典型速度典型电平 传动指令数字（脉冲或二进制编码）可达 10MbpsTTL 或 CMOS 逻辑 模拟达到系统的伺服带宽10V 典型范围 传动反馈数字（脉冲或二进制编码）可达 10MbpsTTL 或 CMOS 逻辑 位置反馈同步器、分解器（正弦）可达 10kHz >20Vac 编码器、数字输出（A、B 及索引脉冲）可达 10Mbps（内插之后）TTL 或 CMOS 逻辑 驱动电压发动机线圈电压，1～3相如果是 DC 或AC，则可达 1kHz；如果是PWM，则可达 100kHz可达 200V，取决于发动机功率和绕组 整流信号二进制信号，通常为3相，用于根据绕组位置来确定发动机的整流可达 3kHzTTL或CMOS 逻辑 工具／负载指令专用指令信号，通常与运动轨迹保持一致专用的专用的 传动装置限制／状态限位开关、连锁装置、自动寻的传感器（homing sensor），等可达 1 kHzTTL、CMOS 或 DC，可达 24V 该表显示了任何数据传输方案都必须具有广泛的操作范围，以便适应各种数字传动控制需要。RS-485信令技术由于速率范围介于 DC～10MHz 以上，并且具有强大可靠的信号电平，因此可很好地满足大多要求。图3显示了这些信号。请注意：该图显示了单轴系统；多轴系统可共享相同的控制器并把相关机构（mechanics）连接到相同的工具或负载上。

图3：发动机控制系统中的接口（单轴） 根据特定应用的物理安排，控制器、伺服放大器、发动机和负载之间可能会有比较大的距离。除了距离之外，在设计这些系统时还应该考虑其他因素，如：电气噪声、温度和线缆故障等。尽管存在距离或环境条件干扰，但有效数据传输的目的仍是在这些部件之间提供可靠通信。 II. 数据传输问题与485的应对方法 数字传动控制应用对在实现系统部件之间有效、可靠的通信方面面临众多挑战。根据其内在性质，这会涉及到机电传动装置，而这种装置会产生电气噪声及较高的电流电平。安全性和可靠性进一步要求通信通道必须非常可靠，以便控制运动机构。另外与运动应用相伴而来的还有对线缆路由的限制，这需要更长的布线。伺服系统的稳定性对信令速率也有额外要求。 a. 环境 i. EMI/抗扰性 电磁干扰（EMI）会破坏发动机控制系统中的信号。典型的EMI源是发动机驱动电压、发动机电刷噪声、工具源、以及来自时钟、显示器和其他计算机组件的电气噪声。在模拟系统中，噪声信号可能会造成有害的运动或不稳定性。由于二进制编码的内在信噪比，数字系统的主要问题是寄生脉冲，这可能会被解释成指令或反馈信号。 RS-485 信令标准包含了非常适于解决这些 EMI 问题的功能。RS-485 信令具有平衡及差分的特点，一般通过双绞线进行传输。它会导致任何电气噪声都会被等同连接到两条线路上。因此，由于接收器对差分电压很敏感，这种噪声会被消除，而电压差会继续携带该信号信息。 RS-485 信号电平进行了定义，因此对于任何有源驱动器，一条线路为高电平驱动，另一条为低电平驱动。两条线路上的电压差必须高于 1.5V 或者低于 -1.5V，以便传输有效状态。这适用于所有有效负载条件。 接收器规格对于EMI噪声消除极其重要。485标准要求在接收差分信号强度达到200mV以上时对有效状态进行检测。这种灵敏度可以弥补线缆中的损耗，而这种损耗会在驱动器端将信号幅度降至1.5V以下（或更低）。 接收器磁滞虽然在485标准中未予以规定，但也非常重要，它是低电平到高电平以及高电平到低电平传输阈值之间的差分。

图4：具有及没有磁滞的接收器功能 因为不存在完美平衡的线对，因此 EMI 源会产生以下差分噪声。如果没有接收器磁滞，无论是由于有效信号改变还是噪声响应，接收器均会在每次输入交叉（0差分电压）时改变状态。因此，需要磁滞来避免寄生脉冲，在空闲总线或过渡期间更是如此。这些寄生脉冲会被解释成编码器计数、阶跃指令（step command）或传动装置信号，其取决于它们在系统中出现的位置。接收器磁滞值越高就越能抵抗EMI噪声。一般RS-485接收器的磁滞为40～60mV，而磁滞达到100mV的接收器可应对尤为恶劣的电气噪声环境，如：数字发动机控制。

图5：磁滞可消除寄生过渡 ii. 接地电势／共模 另一个可影响传动控制应用中通信的电气挑战是驱动器与接收器节点之间的接地参考参考。电流负载（如：高功率工具可能产生的电流负载）会造成这类问题。由于发动机反向 EMI、设备故障以及附近闪电产生的二次浪涌（secondary surge），会出现局部电压浪涌。 通过示例可说明在传动控制应用中如何会出现接地偏移。设想一个典型的发动机与放大器／控制器，它们采用一定长度的线缆相互连接来进行通信并提供电源。 如果节点1与2之间的 24V 电源采用50米 14 AWG 线缆连接的话，则RCOPPER 大约为 0.5Ohm。在正常操作中，发动机电流低于 2A。但是在失速故障（stall fault）情况下，电流可能激增到 10A。由于接地线上的压降，这会导致 GND1 与 GND2 之间 5V 的压差。因此，任何引用 GND1 的信号在节点2被接收到时都会出现 -5V 的偏移。由于所有信号都会受到普通偏移的影响，因此其称为共模电压偏移。 尽管这种情况会阻止与单端数据传输之间的可靠通信，但 5V 接地偏移仍处于标准 RS-485 共模电压 (VCM) 范围之内。由于节点1的差分信号进行了同等偏移，因此差模信号仍然有效，而 RS-485 接收器也将可靠地接收正确的信号。

图6：带有接地电势偏移的系统 TI 的所有RS-485收发器均可满足或超出可在介于-7～12V共模电压范围内操作的 TIA/EIA-485标准要求。对于更宽VCM范围的操作，诸如 SN65HCD22 的新产品将在-20V～25V的共模范围内操作。 iii. ESD 静电放电 (ESD) 对于通过线缆连接的所有电路都是非常危险的，其可能导致产生处理或外部高电压。诸如 JEDEC 人体模型 (HBM) 与IEC ESD 抗扰性测试 (IEC 61000-4-2) 等各种测试方法可用于模拟差分ESD危险。某些收发器具有集成到总线电路中的 ESD 保护功能。 典型的保护电平为 8kV～15kV，而诸如 SN65LBC184 的某些收发器可提供超过30kV的事件保护。任何特定应用所需的保护电平很难进行预测，但设计人员应考虑以下因素： 收发器所处的电气环境 处理条件与线缆接入频率 确定故障点的诊断程序 替换停机时间以及相关的人力费用另一类电气危险是由于瞬态（浪涌）过压造成的损害。由击穿次级电源变压器的闪电或者由机器故障导致的局部电源故障会造成这类事件。IEC61000-4-5 中规定了这种危险类型的测试方法。一般通过添加外部保护二极管来提供这种能量消散的安全通道。带有集成瞬态电压抑制电路的 SN65LBC184 能够保护浪涌电压电源超过 400W 的总线输入。 iv. 一般强度 其他考虑因素与发动机控制应用的苛刻环境有关。对于高功率及工业应用来说，需要具备温度范围较大的性能。TI 提供了专门用于商业、工业、汽车和军事温度范围的 RS-485 收发器。 另一个问题是收发器的电源及电源容限。TI 认识到高电流发动机应用可能会在电源中产生压降，因此，TI 提供了一套精选的收发器，它们能够满足电源中5％或10％变化的完整性能规格。在大多情况下，即使在更大的电源变化范围内，RS-485 收发器也能运行，但是它可能无法满足所有参数规格。收发器选项包括 5V 与 3.3V 电源的产品。 b. 速度 i. 反馈环路延迟 工程师在设计数字发动机控制的通信时应考虑通信部件是否会明显增加伺服环路的延迟。一般来说，与RS-485数据传输相关的传播延迟在典型系统中可以忽略。通信延迟可分为： 收发器与介质的传播延迟 信令速率（同步）延迟 由编码增加的开销ii. 传播延迟（线缆传输延迟，收发器延迟……） 收发器与介质的传播延迟主要是通过半导体器件及铜线传输电信号的物理过程造成的。收发器的典型传播延迟为10到100毫微秒量级。诸如 RS-485 的双绞线等线缆的传播延迟一般为每米5毫微秒。 相比而言，可想象一下具有 10 kHz 伺服带宽的高性能系统。因此，即使是速度非常快的系统，1微秒（1000毫微米）的收发器延迟也只是对应不到4度的相移。对于长度不到100米的线缆，由线缆延迟造成的附加相移也可以忽略不计。 iii. 信令速率 如果数据传输达到一旦数据可用就能够收发时，那么信令速率一般只受数据源的限制，而不受数据传输链的限制。例如，一旦检测到运动就异步发送脉冲的编码器。旋转编码器可以产生每转8192个、甚至32000个计数，其速率超过每秒一百万个计数。如果直接与收发器相连，不到1微秒就可将这些脉冲发送出去，而其对系统造成的延迟一般可以忽略。但是，如果控制器同步对收发器定时，则信令速率将会大大降低，同时会限制系统的性能。典型的同步信令速率为 9600bps、19200bps、115kbps 等。系统设计人员应该考虑这种信令速率对数据传输时间以及系统性能的影响。 iv. 串行通信更大的有效负载 除了传播延迟和同步信令延迟之外，与数据协议相关的编码格式也会造成延迟。出于多种原因，在数据传输方案中可能结合了编码。其中一个原因是提供错误检测方式。典型的示例是常用于验证每组8个数据位保真度的奇偶校验位。另一个示例是用于指示消息开始与结束的起始位与停止位。如果数据源具备足够复杂性来支持这些单元，诸如指令／状态代码等说明位也可以构成消息协议的一部分。 这些增加的位可为传输方案提供附加功能，但还需要传输及解码时间。因此，系统设计人员在设置系统速度要求及信令速率时必须要保证为这些"开销"位提供裕度。例如，假设一个应用带有通过三个8位字方式提供绝对位置数据的编码器。凭借 9600bps 的信令速率，反馈速度可达到每秒400个位置。但是，如果消息协议需要每条信息8个附加位（用于确定最高位字、起始位、停止位、奇偶校验位等），则有效更新速率会降低至每秒200次位置更新。 c. 多点拓扑 另一个应考虑问题的是是否有两个以上的节点在同一总线上进行通信。如果一个节点向多个接收器发送数据，则这称为多点配置。如果多个节点中的任何一个都可以控制总线并向其他节点发送数据，则这称为多点结构。当然，随着系统复杂性的增加，信令协议必须包含可确定哪个节点何时发送数据的程序。这可以避免总线争用，此时两个收发器会彼此争着设置总线电压。为安全起见，RS-485标准还要求每个收发器包含防止总线争用造成损害的保护功能。这就是说，如果两个驱动器出现相反的有源状态时，则两者均不会因为争用共享总线上的电压电平而遭受损害。 利用 RS-485 信令技术，在多点分配中可将32个节点（或者如果采用更低单元负载的收发器，可达到256个节点）连接到相同的双绞线线缆上。这可简化多轴、多传感器系统中的布线。 所选的信令速率应足够高，以便允许所有节点都能够满足各自的更新要求。TIA/EIA-485 标准建议信令速率为 10Mbps。虽然这种速率已经完全满足大多系统的需要，但某些收发器为满足最苛刻高速系统的需求，具有可提供超过 30Mbps 信令速率的能力。 多个标准协议均采用了基于 RS-485 的信令技术。这些协议可实施各种方法来设置消息格式，检查错误，进行多点总线控制及协商信令速率。发动机与传动控制常用的协议包括Modbus、Profibus 及 Interbus-S。每种协议均由不同厂商及商业机构所支持，并且专门针对不同网络条件而进行优化。 III. 应用示例 a. 到高性能伺服驱动器的阶跃与方向指令 由于时间限制删除了这部分内容 b. 来自高分辨率增量式编码器的编码器反馈信号 在图7的应用示例中，RS-485信令技术用于向传动控制器报告编码器信息。将传动控制器放置到离编码器一定距离的地方非常必要，这主要是因为空间的限制或者出于轻松接入控制器的需要。 在此示例中有4个点对点配置信号，因此需要一个四通道驱动器与一个四通道接收器。在总线的接收端需要一个终端电阻，以匹配线缆阻抗并从而消除信号反射。最佳驱动器和接收器芯片的选择将取决于多个因素： 编码器到控制器的距离 发动机的最大转速 内插因子，可决定编码器分辨率 ESD 保护、功耗及成本等要求

图7：典型应用，编码器反馈信号 IV. 结论 RS-485 信令提供了可应对众多数字发动机控制通信挑战的解决方案。 它克服了具有高驱动器输出电压及高接收器磁滞的电气噪声。 对于远距离情况，强大的差分驱动器与广泛的共模功能可确保可靠的信号发送。 作为集成功能提供 ESD 保护与抗浪涌性；它们可提高在苛刻环境中的可靠性。 RS-485 信令可提供足够快的速度，这样即使在具有差错检查及协议开销负载的情况下，对伺服性能的影响也会微乎其微。 在多点架构中运行的功能可使RS-485成为高级联网应用的灵活、可扩展方案。总之，适当的信令速率、强大可靠的功能以及广泛的精选收发器使这种技术能够非常好地适应大多数数字传动控制应用。 Clark Kinnaird是一名系统工程师，目前就职于达拉斯德州仪器高性能模拟部门。他负责设计新型数据传输产品，其中包括RS-485和CAN收发器。此外，他还为设计人员提供系统分析、电气设计和详细实验室测试支持。Clark Kinnaird还在南卫理工会大学 (SMUP) 教授电气工程课程。 Clark Kinnaird于1999年获得SMU的电气工程博士学位。另外，他还拥有电气工程硕士学位和核工程学士学位。Kinnaird博士在多个领域已经获得和正在申请多项专利，并当选为Eta Kappa Nu和Phi Kappa Phi协会荣誉会员。Clark Kinnaird也是IEEE会员，并且是德克萨斯州注册职业工程师。 参考书目： 《ANSI TIA/EIA-485：用于平衡数字多点系统的发电机和接收机电气特性》，《全球工程设计文件》中提供，global.ihs.com

《TIA/EIA-485（RS-485）的接口电路》，《德州仪器应用记录SLLA036》 ti.com

《总线解决方案比较》，《德州仪器应用记录SLLA067》，ti.com

《采用 Sin/Cos 编码器的高分辨率位置 DSP 解决方案》，《德州仪器应用报告SPRA496》，ti.com

《传动控制电路中的电气噪声》，应用记录 #5438，Galil Motion Control Inc.， galilmc.com

《分解器或旋转编码器，两个测量系统的特性》，Heidenhain 技术论文，Peter Polak，heidenhain.com

《线性发动机的线性编码器》，《Heidenhain技术论文》，heidenhain.com

《MODBUS初学入门》，《Acromag技术参考》，acromag.com

InterBus协会网站，interbusclub.com