建筑自动化发展现状及趋势-建筑电气2012.8
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【摘要】回顾建筑自动化发展历程，介绍发展现状和主流核心技术，探讨建筑自动化发展趋势和当前热点问题，分析我国在该领域面临的
文本预览
建 筑 自动 化 发 展 现 状 及 趋 势
董春桥 (华中科技大学，武汉市 430074)
Development Status and Trend of Building Automation
Dong Chunqiao(Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)
Abstract Based 0n the development history of 发展，相继出现了继电器方式的电气 (electrica1)控
building automation，the current status and mainstream 制系统和电子仪表方式的电子 (electronic)控制系
core technologies are introduced，the development trend 统 ，上世纪 60年代中期 ，电子控制系统迅速发展成
and hot issues concerned are discussed，and problems 为具有多功能的通用电子仪表控制系统。随着计算机
and opportunities of China in this field are analyzed． 技术的出现，控制系统也很快出现了以计算机进行数
Key words Building automation Automation 据采集和监控的自控系统，即 SCADA系统。
and c0ntro】network standard Field b11S 上世纪 70年代后期至 80年代早期 ，DDC的出
现彻底改变了控制系统的结构，不仅将多功能电子仪
摘 要 回顾建筑 自动化发展历程 ．介绍发展 表控制 系统和以计算机仅作为监测功能的 自控系统
现状和主流核心技术 。探讨建筑 自动化发展趋势和 淘汰出局 ，而且也产生 了以 自控 网络 (automation
当前热点问题 ．分析我 国在该领域 面临的问题和发 and control network)为基 础 的 分布 式 控制 系 统 ，
展机遇。 即 DCS系统 。可 以说 ，现代大型 自控 系统均是 以
关键词 建筑 自动化 自控网络标准 现场总线 DCS为基础的自控网络。
DDC的出现不仅使 自控逻辑功能器件发生 了革
命性的变化 ，而且也使 自控系统的控制结构和控制功
1 建筑自动化的发展历程与演变
能布局发生了革命性的变化，将原来的集中控制方式
从 19世纪 50年代至 20世纪 70年代 ，几乎所有 改变为以现场总线或 自控网络为基础的分布式控制方
的建筑设备 自控系统都是以压缩空气为动力的气动 式。在这种控制方式中，各 DDC相对独立，并且通
(pneumatic)控制系统。在此期间，建筑设备 自控系 过 自控网络相互协调配合，共同完成自控系统的控制
统对建筑设备的控制作用只是体现在对室内环境参数 目标。由于 DDC的出现 ，自控系统产生了 “现场总
进行调节，并未将 “节能”和 “可持续发展”作为其 线”或 “自控网络” (以下均称为 “自控网络”)概
主要 目标 。直到 1973年 OPEC (石油输 出国组织 ) 念，并很快成为建筑 自动化系统的核心基础l3]。
进行石油禁运出现 “石油危机”时，建筑设备自控系 纵观 自控网络的发展过程，自上世纪 80年代以
统才 由单纯的自控功能转变为以 “能量管理”为主要 来 ，各种各样的自控网络不下百种。多种 自控网络的
目标 ，并 逐渐 发展 成 为 当今 的建 筑 自动 化 系统 产生和发展促进了现代 自控系统的快速发展。但是 ，
(BACS) 。 任何事情都有其两面性。多种现场总线的存在使各厂
在一个多世纪的发展历程中．气动温度 自控系统 商的设备不能实现互操作 (interoperation)，更不能相
直是建筑 自动化系统不可置疑的主体 ，至今仍有应 互备用和替换 ，这给运行和维护带来了高昂的成本。
一
用 ，且在某些特殊场所仍是最好的选择。随着社会的 当这种状况发展到一定程度时。就必须规范和标准化
作者信息
董春桥，男，华巾科技大学，副教授。
建篡宴 墨 墨趋苎 l熏查 j
http：／／W~CdW izdq．net c“建 丢
—_——·_——___—■ BUlLDING
2口 1 2年第日期 I ELECTRlClTY
自控网络标准。事实上，自控网络标准化的工∞作已舳经∞ ∞ 加器∞组∞成的∞ 自控加 子系统间的集成和互操作 ，另一方面用
O O 0 0 O 0 O 0 0 0 O
进行了多年，但由于不同的标准代表着不同组织或实 户和业主也受制于初始的自控设备或系统提供厂商。
体的利益 ，致使今天仍然存在多种自控网络标准并存 这种状况促使人们认识到统一建筑 自动化 自控网络标
的现象。 准的重要性。统一的自控网络标准是建筑 自动化实现
在建筑 自动化领域 ，最初也是多种自控网络应用 其强大功能的基础，不仅可以实现互操作和系统集
的云集之地。随后在市场和技术双重因素的影响下 ， 成，更为重要的是给用户和业主提供最大的灵活性和
许多现场总线标准或 自控网络退出了自控行业，目前 自由度 ，让用户和业主可以选择质量更优的自控设备
建筑 自动化行业 的主要 自控网络标准是 BACnet和 和服务更好的厂商 ，通过公平竞争降低成本。以摆脱
LonWorks／LonTalk，图 1是不同自控网络标准应用发 专用标准厂商的制约 ．从而有效地推动建筑 自动化的
展趋势。 快速发展。因此 ，只有建筑 自动化 自控网络标准 “相
对统一”，建筑自动化才可能得以稳健的发展。
1R
讲K ／ 另外 ，由于建筑 自动化行业的特殊性 ，人们逐
k
lⅢ 渐发现 ，起源于工业过程 自控行业的现场总线并不
、
聪
／ 能很好地满足建筑 自动化的要求 。例如 ．人们对建
逛
／
— 筑的使用并没有工业过程 自控行业所要求的严格周
专甩型
一 ／ ＼ ／ 期性和实时性．某些建筑房间的使用和所要求的控
／ ／
— — 制参数具有很大的随意性。建筑 自动化系统的这种
．
、 9 一 ＼
特殊性要求人们必须针对建筑 自动化行业重新开发
—／ TCP，IP ’ 其他协议
种新型的 自控网络。为了摆脱专用现场总线的束
一
2004 2008 2012 2016 2020 2024 2028
年份 缚 ，针对建筑 自动化行业 的特殊性 ，ASHRAE (美
图 1 自控网络标准应用发展趋势 国采暖 、制冷与空调工程师学会 )经过 8年多的研
Fig．1 Development trend of automation and control
究和准备，于 1995年 6月正式公布了建筑 自动化领
network standard application
域 的自控网络标准 一 BACnet(Building Automation
2 建筑 自动化的发展现状与主流核心技术 and Control Network)标准 [
建筑 自控网络发展至今 ，与建筑 自动化系统相关
从建筑 自动化的发展历程不难看出．建筑自动化 的主要标准机构或组织有 3个：ISO (国际标准化组
的发展除了随着相关学科的发展而发展外。其 自身也 织 )、CEN (欧盟标准化委员会 )和 IEC (国际电工
在不断应用相关学科最新技术的基础上发展出其独 委员会)。
特的内容和特色 (如BACnet标准的创建、建筑自动 其中，建筑 自控网络国际标准化的工作主要由
化系统集成和互操作技术规范的制定等)。 ISO组织的205分技术委员会 ISO／TC 205(Building
与工业过程自控行业一样 ，多种 自控网络的应用 environment design。建筑环境设计)负责 ，具体工作
曾经推动了建筑 自动化的早期发展，但又制约了建筑 由 ISO／TC 205／WG3工作组完成，现已完成了 ISO
自动化的进一步发展。在建筑自动化系统中，为了对 1 6484标准 (Building automation and control systems，
室内环境 (如温度、湿度、照度、有害气体浓度等)、 BACS)的大部分工作。
火灾报警与消防、门禁等进行高效监控和管理 ，以及 在 欧洲 ，建 筑 自控 网 络标 准化 由 CEN 的第
对各种突发事件进行更好的实时响应，就必须在建筑 247分技术委员会 CEN／TC 247(Building Automation，
内设置为数众多的测量传感器和控制执行器，并进行 Controls and Building Management，建筑自动化与楼宇
数据通信和互操作功能的系统集成。但实际上 ，由于 管理)负责。由于现场总线最初源于欧洲，因而在欧
不同厂家的测量传感器和控制执行器多采用不同的 洲存在多种现场总线。于是 CEN在平衡欧盟内部利
自控网络标准 ，一方面很难实现由不同传感器和执行 益的基础上 ，考虑到 ISO 16484标准的影响和作用 。
44
l ～ 9 ～ 12～ lIl3 曼
536 http：f}www．1zdq net．ell在建筑 自动化系统三层结构的基础上制订了多种标准 展．但 BACnet标准和 LonWorks标准的广泛应用和主
董春桥 (华中科技大学，武汉市 430074)
Development Status and Trend of Building Automation
Dong Chunqiao(Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)
Abstract Based 0n the development history of 发展，相继出现了继电器方式的电气 (electrica1)控
building automation，the current status and mainstream 制系统和电子仪表方式的电子 (electronic)控制系
core technologies are introduced，the development trend 统 ，上世纪 60年代中期 ，电子控制系统迅速发展成
and hot issues concerned are discussed，and problems 为具有多功能的通用电子仪表控制系统。随着计算机
and opportunities of China in this field are analyzed． 技术的出现，控制系统也很快出现了以计算机进行数
Key words Building automation Automation 据采集和监控的自控系统，即 SCADA系统。
and c0ntro】network standard Field b11S 上世纪 70年代后期至 80年代早期 ，DDC的出
现彻底改变了控制系统的结构，不仅将多功能电子仪
摘 要 回顾建筑 自动化发展历程 ．介绍发展 表控制 系统和以计算机仅作为监测功能的 自控系统
现状和主流核心技术 。探讨建筑 自动化发展趋势和 淘汰出局 ，而且也产生 了以 自控 网络 (automation
当前热点问题 ．分析我 国在该领域 面临的问题和发 and control network)为基 础 的 分布 式 控制 系 统 ，
展机遇。 即 DCS系统 。可 以说 ，现代大型 自控 系统均是 以
关键词 建筑 自动化 自控网络标准 现场总线 DCS为基础的自控网络。
DDC的出现不仅使 自控逻辑功能器件发生 了革
命性的变化 ，而且也使 自控系统的控制结构和控制功
1 建筑自动化的发展历程与演变
能布局发生了革命性的变化，将原来的集中控制方式
从 19世纪 50年代至 20世纪 70年代 ，几乎所有 改变为以现场总线或 自控网络为基础的分布式控制方
的建筑设备 自控系统都是以压缩空气为动力的气动 式。在这种控制方式中，各 DDC相对独立，并且通
(pneumatic)控制系统。在此期间，建筑设备 自控系 过 自控网络相互协调配合，共同完成自控系统的控制
统对建筑设备的控制作用只是体现在对室内环境参数 目标。由于 DDC的出现 ，自控系统产生了 “现场总
进行调节，并未将 “节能”和 “可持续发展”作为其 线”或 “自控网络” (以下均称为 “自控网络”)概
主要 目标 。直到 1973年 OPEC (石油输 出国组织 ) 念，并很快成为建筑 自动化系统的核心基础l3]。
进行石油禁运出现 “石油危机”时，建筑设备自控系 纵观 自控网络的发展过程，自上世纪 80年代以
统才 由单纯的自控功能转变为以 “能量管理”为主要 来 ，各种各样的自控网络不下百种。多种 自控网络的
目标 ，并 逐渐 发展 成 为 当今 的建 筑 自动 化 系统 产生和发展促进了现代 自控系统的快速发展。但是 ，
(BACS) 。 任何事情都有其两面性。多种现场总线的存在使各厂
在一个多世纪的发展历程中．气动温度 自控系统 商的设备不能实现互操作 (interoperation)，更不能相
直是建筑 自动化系统不可置疑的主体 ，至今仍有应 互备用和替换 ，这给运行和维护带来了高昂的成本。
一
用 ，且在某些特殊场所仍是最好的选择。随着社会的 当这种状况发展到一定程度时。就必须规范和标准化
作者信息
董春桥，男，华巾科技大学，副教授。
建篡宴 墨 墨趋苎 l熏查 j
http：／／W~CdW izdq．net c“建 丢
—_——·_——___—■ BUlLDING
2口 1 2年第日期 I ELECTRlClTY
自控网络标准。事实上，自控网络标准化的工∞作已舳经∞ ∞ 加器∞组∞成的∞ 自控加 子系统间的集成和互操作 ，另一方面用
O O 0 0 O 0 O 0 0 0 O
进行了多年，但由于不同的标准代表着不同组织或实 户和业主也受制于初始的自控设备或系统提供厂商。
体的利益 ，致使今天仍然存在多种自控网络标准并存 这种状况促使人们认识到统一建筑 自动化 自控网络标
的现象。 准的重要性。统一的自控网络标准是建筑 自动化实现
在建筑 自动化领域 ，最初也是多种自控网络应用 其强大功能的基础，不仅可以实现互操作和系统集
的云集之地。随后在市场和技术双重因素的影响下 ， 成，更为重要的是给用户和业主提供最大的灵活性和
许多现场总线标准或 自控网络退出了自控行业，目前 自由度 ，让用户和业主可以选择质量更优的自控设备
建筑 自动化行业 的主要 自控网络标准是 BACnet和 和服务更好的厂商 ，通过公平竞争降低成本。以摆脱
LonWorks／LonTalk，图 1是不同自控网络标准应用发 专用标准厂商的制约 ．从而有效地推动建筑 自动化的
展趋势。 快速发展。因此 ，只有建筑 自动化 自控网络标准 “相
对统一”，建筑自动化才可能得以稳健的发展。
1R
讲K ／ 另外 ，由于建筑 自动化行业的特殊性 ，人们逐
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lⅢ 渐发现 ，起源于工业过程 自控行业的现场总线并不
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／ 能很好地满足建筑 自动化的要求 。例如 ．人们对建
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— 筑的使用并没有工业过程 自控行业所要求的严格周
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2004 2008 2012 2016 2020 2024 2028
年份 缚 ，针对建筑 自动化行业 的特殊性 ，ASHRAE (美
图 1 自控网络标准应用发展趋势 国采暖 、制冷与空调工程师学会 )经过 8年多的研
Fig．1 Development trend of automation and control
究和准备，于 1995年 6月正式公布了建筑 自动化领
network standard application
域 的自控网络标准 一 BACnet(Building Automation
2 建筑 自动化的发展现状与主流核心技术 and Control Network)标准 [
建筑 自控网络发展至今 ，与建筑 自动化系统相关
从建筑 自动化的发展历程不难看出．建筑自动化 的主要标准机构或组织有 3个：ISO (国际标准化组
的发展除了随着相关学科的发展而发展外。其 自身也 织 )、CEN (欧盟标准化委员会 )和 IEC (国际电工
在不断应用相关学科最新技术的基础上发展出其独 委员会)。
特的内容和特色 (如BACnet标准的创建、建筑自动 其中，建筑 自控网络国际标准化的工作主要由
化系统集成和互操作技术规范的制定等)。 ISO组织的205分技术委员会 ISO／TC 205(Building
与工业过程自控行业一样 ，多种 自控网络的应用 environment design。建筑环境设计)负责 ，具体工作
曾经推动了建筑 自动化的早期发展，但又制约了建筑 由 ISO／TC 205／WG3工作组完成，现已完成了 ISO
自动化的进一步发展。在建筑自动化系统中，为了对 1 6484标准 (Building automation and control systems，
室内环境 (如温度、湿度、照度、有害气体浓度等)、 BACS)的大部分工作。
火灾报警与消防、门禁等进行高效监控和管理 ，以及 在 欧洲 ，建 筑 自控 网 络标 准化 由 CEN 的第
对各种突发事件进行更好的实时响应，就必须在建筑 247分技术委员会 CEN／TC 247(Building Automation，
内设置为数众多的测量传感器和控制执行器，并进行 Controls and Building Management，建筑自动化与楼宇
数据通信和互操作功能的系统集成。但实际上 ，由于 管理)负责。由于现场总线最初源于欧洲，因而在欧
不同厂家的测量传感器和控制执行器多采用不同的 洲存在多种现场总线。于是 CEN在平衡欧盟内部利
自控网络标准 ，一方面很难实现由不同传感器和执行 益的基础上 ，考虑到 ISO 16484标准的影响和作用 。
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l ～ 9 ～ 12～ lIl3 曼
536 http：f}www．1zdq net．ell在建筑 自动化系统三层结构的基础上制订了多种标准 展．但 BACnet标准和 LonWorks标准的广泛应用和主
AIGC"该内容描述了在2012年8月的《建筑电气》期刊中关于建筑自动化的深入探讨。文章详细分析了当时建筑自动化领域的最新发展状况，涵盖了自动化系统在楼宇、住宅、商业设施等各类建筑环境中的广泛应用，如智能照明、 HVAC（ heating, ventilation, and air conditioning，空调与通风）系统、安全防护、能源管理等方面的技术进步和创新。它可能涉及了楼宇自控系统的集成化、网络化、智能化水平提升，以及物联网、云计算、大数据等新兴技术在建筑自动化中的融入和应用带来的新趋势。此外，文章还可能对未来建筑自动化市场的发展预测、标准规范制定以及对于节能减排和绿色建筑目标实现的影响进行了讨论。总之，这篇专题报告为当时的建筑设计者、建设者、运营商和相关行业专业人士提供了一个全面理解并把握建筑自动化行业发展动态的重要参考文献。"
