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第7章 物业智能化技术及管理基础(2)

4.数据通信网络

数据通信网络由通信电缆和数据传输管理装置组成,用以传送数据信息,将监控级设备与现场控制级设备连接起来。数据通信网络是集散控制系统的支柱,整个集散控制系统的构成,实质上就是一个网络结构,现场控制站、数据采集站、监控计算机等都是这个网络上的节点,都含有CPU和网络接口,可以通过网络发送和接收数据。网络中的各个节点可以处于平等地位,既能共享资源,又不互相依赖,形成既有统一指挥,又使危险分散的功能结构。

(四)现场总线控制系统

20世纪90年代,现场总线控制系统(Fieldbus Control System,FCS)产生,使得自动控制设备与系统在功能性、可靠性、兼容性、智能化与网络化等方面都得到迅速的发展。

由于微电子学和通信技术的发展,出现了各种智能现场仪表,现场总线是适应智能仪表发展的一种计算机网络结构。现场总线的每个节点均是智能仪表或设备,把每个单个分散的测量控制设备变成了网络节点,网络上传输双向数字信号,是一种多节点、多分支结构的开放型控制系统。集散型控制系统是把控制网络连接到现场控制器,而现场总线控制系统则把通信一直连接到现场设备。

现场总线控制系统具有可靠性高、抗干扰能力强、便于容错、全数字化、通信距离长、速度快、通信方式灵活、造价低廉等优点,适应了控制系统向分散化、网络化、标准化和开放性发展的趋势。

集散型控制系统的现场控制器输入端连着传感器、变送器,输出端连着执行器,由控制器完成对现场设备的控制。传输的是模拟量信号和开关量信号,是一对一的物理连接。

随着电子技术、计算机技术、通信技术、控制技术等的不断发展,自动控制系统的现场仪表与装置的技术水平迅速提高,出现了大量智能化现场设备。智能化的现场设备不仅能检测、转换、传递现场参数(如温度、湿度、压力等),接收控制、驱动信号执行调节、控制功能,还含有运算、控制、校验和自诊断功能,智能化的现场设备自身就能完成基本的控制功能。这种智能化现场设备具有很强的通信能力,通过标准化的网络,将智能化的现场设备联系在一起,构成现场总线控制系统,实现了彻底的集散控制。现场总线控制系统的特点有以下几个方面。

1.系统的开放性

现场总线为开放式互联网络,既能与同类网络互连,也能与不同类型网络互连,并且可以与世界上任何地方遵守相同标准的设备或系统连接。通信协议的公开,使得遵守同一通信协议不同厂家的设备之间可以实现互换。用户可按自己的需要,选用不同供应商的产品,通过现场总线构筑自己所需要的自动化系统。

2.互操作性与互换性

不同生产厂家性能类似的设备可以相互通信、相互组态、互换构成控制系统。

3.现场设备的智能化与功能自治性

现场总线系统将传感测量、计算与转换、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成,仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能,并可随时诊断设备的完好状态。

4.分散的系统结构

现场总线系统把传感测量、补偿、运算、执行和控制等功能分散到现场设备中完成,体现了现场设备功能的独立性,构成新的分散控制的结构,简化了系统结构,提高了可靠性。

二、现代通信技术

当今社会已开始进入信息时代,信息技术的更新给人类的学习、生活、工作乃至整个社会都带来了巨大的影响,国家信息基础结构的建设已在许多国家兴起,并将对国家的经济、科技、教育、国防乃至综合国力的提高都起着重大的作用,而通信则在信息化中占有无可争议的重要地位,因此,只有通信的现代化才能实现全社会的信息化。

(一)通信的基本概念

简单意义上讲,通信系统是进行信号传输所使用的硬件设备和软件系统的总称。为了达到高速、高效、准确地传送信息,就需要建立优良的通信系统。通信系统的种类很多。信号由一地向另一地传输需要通过媒质,按媒质的不同,通信方式可分为两大类:一类称为有线通信,另一类称为无线通信。有线通信是用导线作为传输媒质的通信方式,这里的导线可以是架空明线、各种电缆及光纤等。无线通信则不需要架设导线,而是利用无线电波在空间的传播来传递信息。

无论是有线通信还是无线通信,为了实现消息的传送和交换,都需要一定的技术设备和传输媒质。为完成通信任务所需要的一切技术设备和传输媒质所构成的总体称为通信系统。

信息源即原始电信号的来源,它的作用是将原始信息转换为相应的电信号,这样的电信号通常称为消息信号或基带信号。常用的信息源有电话机的话筒、摄像机、传真机等。为了传输基带信号,发送设备对基带信号进行各种处理和变换,以使它适合于在信道中传输。这些处理和变换通常包括调制、放大、滤波等。在发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒质称为信道。在接收端,接收设备的功能与发送设备的功能相反,其作用是对接收的信号进行必要的变换,以便恢复出相应的基带信号。收信者的作用是将恢复出来的原始电信号转换成相应的信息,例如,电话机的听筒将音频电信号转换成声音,提供给最终的信息接收对象。图中的噪声源,是信道中的噪声及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。

(二)模拟通信与数字通信

通信系统有待传输的信息形式是多种多样的,它可以是符号、文字、语音或图像等。为了实现消息传输的交换,首先需要把信息转换为相应的电信号(以下简称信号)。通常,这些信号是以它的某个参量的变化来表示信息的。按照信号参量的取值方式不同可将信号分为两类,即模拟信号与数字信号。模拟信号的某个参量与信息相对应而连续取值,例如,电话机话筒输出的语音信号、电视摄像机输出的电视图像信号等都属于模拟信号。数字信号的参量是离散取值的,例如,计算机、电传机输出的信号就是数字信号。根据信道中传输的是模拟信号还是数字信号,通信分为模拟通信和数字通信两大类。目前,无论是模拟通信还是数字通信,都已取得了广泛应用。

虽然电信是始于19世纪30年代的电报通信(为数字通信),但是,由于技术和器件等原因,近一百多年来发展最快的却是模拟通信,并且长期占据统治地位。不过,20世纪中叶以后,由于晶体管和集成电路的出现,大大促进了数字电路技术和计算机技术的发展,数字电路的发展突飞猛进,目前已出现了数字通信取代模拟通信的趋势。这是因为,与模拟通信相比,数字通信更能适应于对通信技术越来越高的要求,其主要优点如下所述。

①抗干扰能力强。在远距离传输中,各中继站可以对数字信号波形进行整形再生而消除噪声的积累。此外,还可以采用各种差错控制编码方法进一步改善传输质量。

②便于加密。有利于实现保密通信。

③易于实现集成化,使通信设备的体积小、功耗低。

④数字信号便于处理、存储、交换。便于和计算机连接,也便于用计算机进行管理。

由于模拟信号和数字信号之间可以相互变换,因此,增加适当的变换设备,数字通信系统可以传输模拟信息,模拟通信系统也可以用来传输数字信息。

(三)现代通信技术

现代通信的内容涵盖了多媒体通信、计算机通信网络、个人通信、数字图像通信、程控交换、信息高速公路、语音信箱与电子信箱等,通信网络正在由模拟走向数字、由单一业务走向综合业务、由语音业务走向非语音业务、由自动控制走向智能控制、由窄带走向宽带、由固定走向移动、由服务到家走向服务到人、由电气通信走向光通信、由封闭式的网络结构走向开放式的网络结构。随着信息时代的到来,以数字化为基础、综合化为核心的电信网、计算机网和电视网将融合成新的通信网络。高清晰度电视(High Definition Television,HDTV)、视频点播(VideoOn Demand,VOD)、数字电声广播(Digital Audio Broadcasting,DAB)在数字传输方面已获成功,由移动通信和固定通信结合运用所组成的个人通信网(Personal Comunication Network,PCN)将向全球化、综合化、智能化的多媒体方向发展,帮助人们超越空间的限制。

现代通信技术是实现大厦内部,大厦与大厦,大厦与国内、国外信息交换不可缺少的关键技术。它在作为未来“信息高速公路”网站主节点的智能大厦中的地位和作用不言而喻。

三、计算机网络技术

计算机网络技术是智能建筑的核心技术,是计算机技术与通信技术的结合。计算机网络技术涉及通信网络系统、办公自动化系统和建筑设备自动化系统。这些系统已延伸到建筑的各个楼层及角落。计算机网络系统己成为智能建筑的重要设施之一。为了更好地理解智能建筑中的网络结构与作用,以便得心应手地使用,了解计算机网络的基本知识是很有必要的。

(一)计算机网络的概念

计算机网络是通过通信设备将地理上分散的多个计算机系统连接起来,按照协议互相通信,达到信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。

从定义中不难看出计算机网络有以下一些特点。

①计算机网络是多个计算机系统互连而成的一个群体,这些系统在地理上是分散的,小到一间办公室就可容纳,如局域网;大到遍布一个国家甚至全球,如因特网。

②进行通信的每台主机都是独立工作的,它们需要遵循共同的网络协议,才能协同工作。

③系统互连需要通过各种有线、无线或卫星等通信线路及相关设备组成的通信设施来实现。

(二)计算机网络的功能

一般而言,大部分计算机网络都具备以下基本功能。

①数据快速传送和集中处理,这是计算机网络的最基本功能。

②资源共享,这是计算机网络最有吸引力的功能。由于计算机的许多资源成本是非常昂贵的,如大型数据库、海量存储器、特殊的外部设备等,资源共享指的是网上用户能部分或全部地享用这些资源,使网络中各地区的资源互通有无、分工协作,从而大大提高系统资源的利用率。

③提高可用性及可靠性。网络中的各台主机通过网络连接起来后,当某台主机负担过重时,网络可将它的部分任务转交网络中较空闲的主机处理,这样就能均衡各台主机的负载。另外,通过网络,各台主机可以彼此互为备份,如果某台主机出现故障,它的任务可由网络中其他主机代为完成,这就避免了系统瘫痪,提高了系统可靠性。

④实现分布处理。对大型的综合性问题可将任务交给多台计算机完成,达到分布处理的目的。

第二节物业智能化管理基础

物业设备管理在整个智能化物业管理中处于非常重要的地位,它是物业运作的物质和技术基础。建筑智能化系统使用期限的长短、工作效率和工作精度的高低,既取决于系统本身的结构和精度性能,也在很大程度上取决于对它的使用和维护情况。科学、合理的物业设备管理是对设备从使用、维护保养、检查修理、更新改造直至报废的过程进行技术管理和经济管理,使设备始终可靠、安全、经济地运行,为人们提供生活和工作所需的舒适、安全、方便、快捷的环境,从而体现物业的使用价值和经济效益。

一、智能物业设备管理概念

建筑物本体及其中的设施设备都是有寿命的,通常建筑物本体的寿命在60~70年不等。

而设施设备的寿命在6~25年不等。建筑物一经投入使用,就需要良好的经营管理和维护管理。对建筑物本体和其中的设施设备,要定期地进行测试和诊断,及时地进行维护和修理,以保证建筑物及设施的完好,这不仅可以延长使用寿命,而且还可以使物业增值。因此,可以说物业设备管理是一个朝阳产业。

国际物业设施管理协会(International Facility Management Association,IFMA)对于物业设施管理所下的定义是:“以保持业务空间高品质的生活和提高投资效益为目的,以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、准备和维护管理的工作。”

根据国际物业设施管理协会的分类,物业设施管理的业务内容主要为以下9项。

①物业的长期规划。

②物业管理的年度计划。

③物业的财务预测和预算。

④不动产的获得及其处理。

⑤物业规划、业务房间装修标准的设定,机器、器具和备品的设置及房间管理。

⑥建筑和设备的规划和设计。

⑦新建筑或原建筑的改造更新。

⑧维护管理和运行管理。

⑨物业的支援机能和服务。

智能建筑设备管理是由一系列以智能建筑设备为核心的管理规章、方法和环节组成,这些设备与系统、管理规章、方法和环境相互联系、相互制约、协调配合地组成了一个为人们提供特大使用功能、实现设备资产目标的设备及其管理的有机体系。智能建筑设备管理工程分为规划设计管理工程和使用维修管理工程两大部分,它与建筑公用工程和安全与环境保护工程密不可分,它是对楼宇设备进行全寿命周期的管理。

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