智能建筑自动控制系统的重构与应用.pdfVIP

第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集 广东佛山·2006 智能建筑自动控制系统的重构与应用 张永坚任立全 (山东建筑大学信息与电气工程学院) 【摘要】智能建筑自动控制系统的优化控制与节能运行一直是智能建筑工程设计与建设过程中需要解 决的重要问题，本文依据“基于智能控制理论的BAS系统模型”，提出在原有智能建筑自动控制系统的基 础上，应用智能控制技术重构系统结构，旨在建立基于公共建筑节能的智能化控制系统，解决系统优化控 制与节能运行问题。该研究结果将首先应用于智能建筑自动控制系统设计与检测。 【关键词】智能建筑自动控制；系统重构；节能研究：智能控制；模型 1前言 我国建筑耗能已超过全国能源消费总量的1／4，正在逐步上升到1／3以上。全国每年竣 工建筑面约20亿平方米，其中公共建筑约有4亿平方米。在公共建筑中，50％-60％能源 消耗于空调制冷与采暖系统，20％一30％用于照明，能耗巨大，能源利用效率低，建筑节能 成为一个亟待解决的重要问题。目前，公共建筑中普遍采用建筑设备自动化系统(BAS： Automation Building System)实现对采暖、空调、通风，照明等机电设备的控制。系统主 要由传感器、控制器、执行机构、中央监控软件和网络构成，以改善室内环境为主要目标， 完成设备运行管理和环境目标优化控制，达到建筑节能的目的。2005年，国家颁布了《公 未采取节能措施前相比，全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗应减少50％。”新颁 布的国家标准对建筑节能提出了更高的要求，因此，探索智能建筑自动控制系统新的控制 模型与系统结构，对降低设备能耗，实现建筑节能目标有极其重要的意义。 2系统分析 智能建筑自动控制系统是一个多任务、多目标的复杂控制系统。系统的应用目标是构 造一个不仅能完成常规监控任务，而且能主动地对用户提供支持的系统，并且这种支持是 可靠的和实际有效的。另外，系统还应能处理不精确、不完全的感觉信息和不完全的控制。 在建筑物中，由于环境的动态性、复杂性等因素，经常造成对控制对象的不确定描述， 而现有的控制系统仍然是基于传统的自动控制体系，在完成常规监控任务的同时，缺少必 要的推理决策功能，不能应对和处理复杂多变的现场信息并实施有效控制。以空调自控系 统为例，智能建筑中的空调白控系统需要对大楼内的环境温度、湿度、空气质量等多种指 标进行综合监视和控制，例如，冬季作用温度应为2024℃；室内平均气流速度应小于0．15 413 第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集 广东佛山·2006 m／s。夏季作用温度应为23～26C；室内的平均气流速度应小于0．25m／s。但在现有的实际 系统中，很难达到理想的控制目标，主要受到以下方面原因影响： 第一，建筑物内人员的经常性流动等因素造成了控制目标的不断变化并使控制目标产 生某种不确定和不可预测性； 第二，系统的现场反馈控制信息一般是基于对某一点温、湿度的测定，而不是对控制 区域各典型控制点及其相互之间的关系做出的综合判断，使得反馈控制量不能准确地反映 现场实际状况； ． 第三，使用者经常试图通过现场的调节器来调整环境舒适度，但实际给出的信息可能 是不确定的，从而导致系统不完整调节。以上情况难以用常规方法建模，也不能完全用经 典控制和自动化理论求解。 因此，在系统研究和实际应用中，传统的控制理论存在较明显的缺陷和不足，其应用 的有效性受到很大的限制。而系统要求以各种形式，包括视觉的、听觉的、触觉的以及直 接操作的方式，将周围环境信息作为系统输入，并将各种信息进行融合、分析和推理。系 统需要随环境与条件的变化，相应地采取对策或行动。对这样的控制系统就要求有自适应、 自学习和白组织的功能，需要有相应的控制策略和逻辑推理机制。因而需要新的控制理论 和技术来支持。 3基于智能控制理论的系统重构模型 基于以上分析，我们提出在原有智能建筑自动控制系统的基础上，应用智能控制理论 重构系统结构，建立系统的智能控制模型，重点解决系统优化控制与节能运行问题。 3．1理论依据