天津工业大学2016届本科生毕业论文
第一章绪论
1.1 智能建筑简介
在20世纪末智能建筑的概念在美国诞生了。在1984年，美国哈特福德（Hartford）市建成了第一个智能大厦，他是智能家居控制系统，利用的是手机Personal Digital Assistant。90年代初，在中国开始出现智能大厦，并且发展的速度令世人刮目相看。优化组合建筑物的管理、设备、服务和结构，条件要按照用户的需求，提供给用户的是一个高效、舒适、便利的以人为本的建筑环境，这样的建筑称为智能建筑。集中现代的很多科技形成了智能建筑。智能楼宇的技术基础：现代电脑技术、现代建筑技术、现代控制技术、现代通讯技术。 随科学技术的发展，建筑物智能化程度逐步提高，智能建筑是信息化的时代产物。现代世界科学技术发展的主要标志：4C技术（Control控制技术、CRT图形显示技术、Communication通信技术、Computer计算机技术）。
在建筑物内建立计算机网络综合系统并将4C技术结合应用之中，使建筑物智能化。4C技术在智能楼宇建筑中是指建筑的结构化、系统化。通过对建筑物的4个基本要素判断确定智能建筑的性质（4要素：结构、系统、服务、管理）。
高效率、优雅、舒适又具有快捷便利、安全性高且费用适宜的环境空间需要考虑4要素之间的内在联系，通过最优化的设计来实现。建筑的用户，资金的所有者和经营者等可以通过楼宇自动化察觉到他们在：消费开支、日常生活、商业沟通、生命安全等方面得到最大程度的回报。
建筑智能化结构组成部分：楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)、通信自动化系统(CAS)修订版的《智能建筑设计标准》是智能建筑概念的国家标准。
1.2 楼宇自动化简介
楼宇自动化控制通常利用上位计算机进行画面的监控和管理，这是采用Direct Digit Control,即直接数字控制器( DDC)。曲线、动画、脚本、文本、各种专用控件和数据库等是他的主要手段。这就是Decentralized centralized control（分散控制集中管理），所谓分散控制集中管理也是计算机集散控制。
1.2.1楼宇自动化控制系统组成
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图1.1 楼与自动化系统组成
需要很多的电器机械设备之间相互联系，形成较为完善的自动化管理系统。通过对各种设备进行综合管理、调度、监视、操作和控制建立机电设备管理系统。
1.2.2楼宇自动化控制系统原理
分散控制集中管理是楼宇自动化控制系统的特性。被控对象的实时监测和控制任务由分布在现场被控装置处的直接数字控制器（DDC）完成，对于常用仪器仪表控制功能简单的局限性、计算机集中控制高度会集的风险性的不足，都可以通过这种控制方法加以克服。中央管理计算机功能:CRT显示、打印输出、丰富的软件管理、较强的数字通讯。
具有这些功能的计算机要安装在中央控制室，要在避免了常规仪器仪表分散控制后人机联系困难、无法统一管理的缺陷的情况下能够完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务。保证系统在最佳状态下运行。distributed control systems （简称 DCS）是集散型计算机控制系统，即分布式控制系统，他采用的是基于现代控制理论的控制方法。
1.2.3 楼宇自动化发展历史
到目前为止以有了四代楼宇设备自动化系统的相关产品:
表1-1 四代产品对比
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名第一代 第二代 DCS集散控制系统 20世纪80年代 第三代 开放式集散系统 20世纪90年代 第四代 网络集成系统 21世纪产品 称 CCMS中央监控系统 时间 20世纪70年代 采用计算机键盘和CRT构成中央站，打印机代替记录仪表，散原设于建筑物各处的信DGP分站安装CPU，发展成直接数字控制器DDC并配有微处理机芯片，BAS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统 DDC分站连接传感器、执行器的输人输出模块，应用现场总线，形成分布式输入输出现场网络层 建筑设备自动化系统采用Web技术，BAS网络集成系统((EDI)是采用Web技术的建筑设备自动化系统 理 息采集站DGP通过总线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。 中央站功能 采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制 使BAS与监视 管理 Intranet成为一体系统 只有中央站和分站两特一台中央计算机操纵类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治 BAS控制网络形成了3层结构，分别是管理层(中央站)、自动化层(DDC分站)和现场网络层(ON) EBI系统从不同层次的需要出发提供各种完善的开放技术，实现各个层次的集成 点 着整个系统的工作
到现在为止，德国Siemens公司、美国KMC公司、Johnson Controls公司、Honeywell公司等公司是规模和影响较大的楼宇设备供应公司。
1.3 国内外研究状况及成果
楼宇自动化系统的实质:通讯技术、图形显示技术、控制技术、计算机技术。 通过利用这些技术自动化控制与管理整个大厦的建筑设备，使得大厦的信息含量与技术有所增加，整体竞争力不断提高。建筑设备有：照明、供电、供水、消防、空调、电梯。
由于信息技术的快速推进，客户对各类建筑物的使用功能要求不断提高，楼宇自动化系统也在原有基础上变得更加繁琐。开始在楼宇中使用由电子器件组成的控制系统是有一部分发达国家早在上世纪50年代初期就开始了，以便于集中监视管理设备的运行状况将各种信号灯、仪器仪表以及操作按钮通过不同线路连
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接到分布在现场的机电设备上，同时对各种机电系统进行自动或手动切换控制。数字式自动化系统是进入上一世纪60年代末第一次出现，并逐渐使用专用计算机系统进行显示、管理和控制。随着微电子技术的发展在20世纪80年代中期，开始出现采用计算机构成的控制系统，常规控制技术无法实现的性能指标使用计算机都可以达到了，这些技术的发展奠定了扎实的基础可以更好的实现楼宇的智能化。
自从在19世纪80年代开始，首个楼宇自动化建筑在美国修建之后，全世界范围内，楼宇自动化迅速在各地展开，并以一种全新的技术和面貌出现。当代社会，通过多年的进展使得楼宇自动化步入了“绿色环保建筑”的更高阶段的新智能时期。楼宇自动化目的：各个设备的管理和控制、实现保护环境、可持续发展、节约能源。
实现目的要以贯彻以人为本为前提条件，强调低污染、低能耗、高效率是对设备的管理和控制总的精神。另外一点，伴随着信息技术产业的迅猛突破，智能建筑的面貌和内涵不断翻新，楼宇系统集成作为智能建筑的核心，网络化的集成是最高要求，并不仅仅是以服务器或处理器为中心。
计算机环境、面向过程、信息交互转变方向如下图： 计算机环境 客户机 /服务器模式 转变方向
浏览器/服务器和C 1 Tent/Network模式 图1.2 计算机环境转变方向
面向过程的转变方向 集成系统的开发 为面向对象、强调综合集成、密切联系应用需求 图1.3 面向过程的转变方向
信息交互的转变 简单的状态信息组合和方向 基于监视控制的处理 图1.4 信息交互的转变方向
基于内容的处理和融合以及基于虚拟和多媒体技术的人机接口
1.4 Simulink仿真软件
软件简介
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Simulink是一个集成了环境,集成了动态系统仿真、建立模型和分析综合的仿真软件。MATLAB最重要的组成部分之一就是他。只是要通过简单方便的鼠标操作，而不用大量编写编程，就可组建出繁琐的系统的环境就是它所提供的。
Simulink的优点： 1、广泛适应性； 2、接近实际； 3、高效率； 4、灵活； 5、结构明了； 6、清晰的流程； 7、精细仿真；
Simulink被广泛应用于数字信号处理以及控制理论的复杂仿真和设计中就是基于以上的优点。可应用在或被要求应用在Simulink中有很多的第三方硬件和软件。
1.5 Simulink仿真软件在自动控制系统中的应用实例
Simulink仿真在测控系统中有广泛的应用。某测控系统的时域微分方程为：
d2ydy
52 +3 +y=6x dxdx
Simulink仿真框图
图1.5 仿真结构图
仿真结果如图：
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