建筑中的电气工程及其自动化技术研究

山东农业大学机械与电子工程学院    山东省交通厅公路局    山东农业大学信息科学工程学院 内容摘要    文章指出IBWPT是边缘科学体系——IBWP体系的重要组成之一。介绍了IBWFF的定义、理论基础、产生及其在IBWP体系三层结构中的位置和作用，指出IBWPT是以信息科学为主要内容的现代弱电技术，并简要介绍了当前主要的IBW—PT及其对IB的影响。 引言    近年来，我们研究并提出了智能建筑弱电理论及系统体系——IBWP体系。智能建筑弱电技术IBWPT是该体系的中间层（方法层），其上层为理论层IBWFFh.，其下层为系统工程实现层IBWPS。它们构成了具有紧密关系的IBWP体系三层结构。IBWPT对智能建筑的发展起承上启下的作用。本文介绍了它的理论基础、定义、内涵、作用及其与上下层之间的关系等内容。 IBWPT在IBWP体系中的描述 1  IBWP体系的三层结构    IBWP体系的三层结构如图所示。    （1）理论层IBWFTh.（上层） 是信息科学“三论”应用于智能建筑的派生理论和应用理论。    （2）方法层IBWPT（中间层） 是信息科学、“三论”在与建筑科学、技术交叉融合应用过程中形成的具体方法、途径和手段，是运用于智能建筑的现代弱电技术方法。

图  IBWPT主要内涵及其在三层结构中的位置

   （3）实现层IBWPS（下层）是以IBWP理论为理论依据，运用IBWPT方法实现智能建筑功能环境的最终体现和成果。 2  IBWP体系的方法层IBWPT    方法层是IBWP体系的中间层，是贯彻IBWP理论、指导实现具体系统工程的方法途径和手段。这些方法、途径和手段是在IBWP理论的应用中形成的，所以本层的基础是理论层，具有逻辑上承上启下的地位和作用。没有中间层，IBWP理论和方向就无法实现，成为空头理论，没有先进技术作支持，下层的各系统工程就无法优化。    方法层的主要内涵：    （1）IBWPT是信息科学等现代科学技术同建筑科学技术交叉融合应用而产生的方法。    （2）IBWPT是IBWP理论运用于智能建筑的现代弱电技术的体现。    （3）IBWPT是以信息技术为主的多项现代弱电技术，主要有：现代通信技术、现代计算机技术、现代控制技术、现代图形图像技术、综合布线技术、系统集成等。    IBWPT及其理论基础 1   1BWPT的定义    我们由智能建筑弱电的概念给出智能建筑弱电技术的定义。智能建筑电气包括强电和弱电两大类。弱电是相对强电（或称电力电能）而言的。弱电又分为低压控制及系统类弱电和信息类弱电。其中又以信息类弱电为主，习惯上所称的弱电是指信息类弱电。信息类弱电主要指语音、数据、图像等信息的产生、传输、控制、处理等。    由上述IBWPT的概念，人们把弱电方面的技术称之为弱电技术。它包括低电压（安全电压）控制及系统类和信息类两种弱电技术。仍然以载有语音、数据、图像的信息类弱电技术为主要内容。    现代计算机技术、现代通信技术、现代自动控制技术和现代图像显示技术、综合布线技术、系统集成技术等现代信息技术以及其他现代弱电技术与建筑技术的有机结合构成了智能建筑，应用于智能建筑的弱电技术就是智能建筑弱电技术。智能建筑弱电技术是智能建筑的关键技术。智能建筑弱电技术以信息技术为主，是实现智能建筑功能的主要技术手段。 2   IBWPT的产生及其理论基础 2.1 IBWPT是多学科交叉融合的产物    通过研究IBWP体系的产生可知，20世纪80年代以来信息科学技术在世界范围内的迅速发展及广泛应用，使人类社会进入了信息时代。尤其20世纪90年代以来，信息科学技术飞速发展，信息科学与建筑科学的交叉融合又促使智能建筑迅速发展。对IBWPT起决定作用的是多学科的交叉、综合运用以及多项弱电技术与建筑技术的交叉融合。计算机技术和Intrenet、通信网络技术理论、自动控制技术、图形图像显示技术等被称为4C技术，它们广泛应用于建筑领域。这些弱电科学技术与建筑科学技术的交叉融合就产生了IBWPT。 2.2 IBWPT的理论基础    （1）IBWPT的理论基础是IBWP理论由IBWP体系三层结构可知，IBWPT是方法层（中间层），IBWPT是以IBWP理论为依据，实现IBWP系统工程的方法、途径和手段。IBWPT是IBWP理论在运用中形成的，所以无论从事实上还是从逻辑结构上，方法层都是以IBWP理论为基础的，即IBWP理论是IBWPT的理论基础：    这一点也可以从研究事物发展的规律中清楚看出。如前所述，IBWP理论主要揭示了当今信息时代，以信息科学等现代科学与建筑科学交叉融合规律而形成的边缘学科。这种交叉、融合必然有其途径、方式、方法和手段。这些在交叉、融合中形成的途径、方式、方法和手段就是IBWPT。当今的信息时代造就了智能建筑，产生了IBWP理论和技术。IBWP理论与IBWPT的关系是基础理论与实践技术方法之间的关系。    （2）IBWPT与信息科学技术的关系  信息科学和“三论”是IBWP理论的核心，它们是IBWPT的理论基础。信息科学是信息技术的理论基础，而IBWPT是以信息技术为主要内容的现代弱电技术。    由IBWPT定义可知，IBWPT主要是信息类弱电技术，主要是指语音、数据、图像等信息的产生、传输、控制、处理等现代技术。例如信息获取技术——信息检测技术；信息传输技术——通信技术、网络技术；信息处理技术——计算机技术、数字化；信息利用技术——控制技术；信息显示技术——光电技术、电声电视技术等。这些技术正是信息技术的主要内涵。    智能建筑弱电技术主要是应用于智能建筑的各种信息技术。 主要智能建筑弱电技术及其对IB影响 1   信息技术IT    通常信息技术包括：信息获取技术、信息传输技术、信息处理技术、信息检索技术、信息存储技术、信息显示技术和信息安全技术等。    应用于智能建筑中的信息技术包括了人们常说的4C技术，即现代通信技术、现代计算机技术、现代控制技术、现代图形图像技术，但是4C技术并不代表全部信息技术。    信息技术作为智能建筑弱电技术、应用到智能建筑后，人们的工作、生活都会发生巨大变化，在家里或办公室里可以实现很多服务。如电子商务、网上购物、可视电话、电视会议、远程教育、远程医疗、家庭办公。网上游戏、视频点播、办公自动化、物业管理自动化、设备自动化、便利的通信方式等。使人们处于信息社会的高效、舒适、方便的建筑环境中。 2   现代计算机技术    计算机技术是信息处理技术中的一项主要技术。计算机网络技术包含在计算机技术之中，它表现在计算机网络系统中，正沿着并行处理分布式方向发展。    计算机技术广泛应用到智能建筑中，以信息、通信管理、控制等方式在智能建筑CNS、OAS、BAS中起重要作用。构成高速主干网络技术主要有快速以太网、FDDI、ATM以及各种类型快速网络互连设备等。一般局域网采用以太网和环型令牌网等为主，用以满足建筑物内多种业务需要的信息传输和交换。智能建筑对外界通信的主要网络之—，也是运用局域网和Intemet等广域网共同承担的计算机网。    计算机技术是建筑设备自动化的核心技术。以计算机网络为基础（例如LonWorks、BACnet等）连接计算机和建筑物内空调、电梯等各种设备完成设备自动监控管理和系统集成，完成对消防和安全防范系统的自动控制和管理。    在办公自动化方面，计算机技术更是起到不可缺少的主导作用，使人们利用计算机足不出户就可完成各种层次的办公事务，以及各种信息服务性事务。计算机技术和通信技术、多媒体技术的结合正在创造家庭办公的条件。 3   现代通信技术    通信技术是现代信息技术的一个重要组成部分。    现代通信技术包括了综合业务数字网ISDN（Imegrated Services Digital Network）技术，即N—ISDN／B—ISDN技术、宽带多媒体网技术、异步传输ATM技术、同步数据系列SDH技术、接入网技术、互联网Intemet／Intranet、IP（IntemetProtoc01）通信技术、卫星通信技术、移动通信和个人通信技术、数字微波通信技术、数据通信技术等。通信技术应用于智能建筑形成了智能建筑通信网络CNS，通信网络和通信技术是智能建筑弱电技术的重要组成部分，也是其他弱电技术的基础。通信技术和通信网络系统是实现智能建筑通信功能和建筑设备自动化、办公自动化的基础，通过多种通信网络子系统和相应的各种通信技术对来自智能建筑内、外的语音、数据、图像等各种信息进行接收、存储、处理、交换、传输等，为人们提供满意的通信和控制管理等需求。 4   现代自动控制技术    现代自动控制技术是一项信息处理技术，是起主导作用的IBWPT。现代自动控制技术主要是数字控制技术，即计算机控制技术和网络技术。    现代自动控制技术利用网络集成控制技术可以形成整个智能建筑管理系统IBWS。目前应用最广泛的是设备自动化系统BMS。    我国目前建筑设备自动化系统正推行开放分布式网络结构和有关协议。在涌现出的诸多开放系统产品和标准中，目前常用的现场总线系统以LonWorks和BACnet应用较多。    伴随着Intemet和Intranet的广泛应用，促使BAS发展成为内外开放的网络集成系统。简言之，BAS中央站嵌入Web服务器，融合Web功能，以网页形式的工作模式，使BAS与Intranet成为一体化，构成了采用Web技术的BAS网络集成系统。 5  现代图形图像技术    图像技术是信息技术的一项重要技术。应用于智能建筑的现代图像技术主要包括两个方面：一方面是先进的图像信息技术，即信息显示图形图像化；另一方面是图像信息及相关管理信息的计算机处理、活动图像压缩编码以及网络控制技术，即计算机处理及网络控制。    图像信息计算机处理及网络控制技术，体现在MPEG系统标准中。MPEG系统标准是促进图像技术发展的国际标准。它是活动图像、音频及其组合的压缩、解压缩、处理和编码表示方面的标准。已经完成了  MPEG—1、MPEG—2,MPEG—4第一<< p="">