自控系統(tǒng)集成在智能建筑集成控制中的應(yīng)用

楊接，趙金昭

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司西南分公司）

1 引言

智能建筑是建筑行業(yè)發(fā)展的主流方向，為進(jìn)一步提高對(duì)智能建筑的控制能力，智能建筑集成控制方法應(yīng)勢(shì)而生[1]。智能建筑集成控制方法的核心內(nèi)容在于通過(guò)建筑集成的方式，使各個(gè)單獨(dú)的建筑能夠有機(jī)聯(lián)合為一個(gè)整體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)建筑的集成，保證建筑之間的信息能夠共享。在我國(guó)，關(guān)于智能建筑集成控制研究并不少見(jiàn)，主要研究?jī)?nèi)容為通過(guò)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，集成控制智能建筑。但傳統(tǒng)控制方法在實(shí)際應(yīng)用中普遍存在控制波特率（Baud）低的現(xiàn)象，造成此現(xiàn)象的主要原因在于數(shù)據(jù)共享速率慢。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)智能建筑集成控制方法有待改進(jìn)，因此，針對(duì)智能建筑集成控制方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)是具有現(xiàn)實(shí)意義的[2]?；诖耍恼峦ㄟ^(guò)基于自控系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)智能建筑集成控制方法，致力于提高智能建筑集成控制波特率，進(jìn)而提升智能建筑集成控制效率，為實(shí)現(xiàn)集成控制的節(jié)本增效提供支持。

2 智能建筑集成控制方法

2.1 采集智能建筑集成控制信號(hào)

在智能建筑集成控制中，預(yù)先采集集成自動(dòng)控制信號(hào)，并將信號(hào)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞到控制主站，由控制主站分析上報(bào)，確定智能建筑集成控制頻率以及集成控制區(qū)段[3]。將智能建筑集成控制輻射功率最小化，起到除雜、降噪的目的，進(jìn)一步保障信號(hào)的精度。此過(guò)程可通過(guò)計(jì)算方程式加以表示，設(shè)其目標(biāo)函數(shù)為R，可得公式（1）。

公式（1）中，n為智能建筑集成控制信號(hào)集；i為控制點(diǎn)位個(gè)數(shù)；P為信號(hào)的初級(jí)聲源聲壓，Pa；PH為信號(hào)的次級(jí)聲源聲壓，Pa。通過(guò)公式（1），在保證智能建筑集成控制信號(hào)能量平衡的前提下，可以將其作為同步信號(hào)。

2.2 基于自控系統(tǒng)集成智能建筑集成控制數(shù)據(jù)

為進(jìn)一步提高智能建筑集成控制效率，基于自控系統(tǒng)集成，將智能建筑集成控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為智能建筑集成控制數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集成處理[4]。按照Myspl_num4，進(jìn)行控制信號(hào)與數(shù)據(jù)之間的同步轉(zhuǎn)換功能，將智能建筑集成控制信號(hào)從某一個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器連接到另一臺(tái)服務(wù)器上，并按照數(shù)據(jù)的分類(lèi)與存儲(chǔ)方式，進(jìn)行控制信號(hào)與數(shù)據(jù)之間的同步轉(zhuǎn)換。此過(guò)程中應(yīng)考慮到控制信號(hào)與數(shù)據(jù)之間的同步轉(zhuǎn)換并不是獨(dú)立行為，集成控制數(shù)據(jù)的處理應(yīng)可滿(mǎn)足面向自控系統(tǒng)集成、多數(shù)據(jù)異步并存的需求，為建立智能建筑集成控制協(xié)議提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 建立智能建筑集成控制協(xié)議

在完成基于自控系統(tǒng)集成智能建筑集成控制數(shù)據(jù)后，應(yīng)用通訊網(wǎng)絡(luò)，遵循高級(jí)協(xié)議內(nèi)容，在支持多路同步自動(dòng)化控制的行為上，對(duì)循環(huán)的次數(shù)進(jìn)行具體限制。具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 智能建筑集成控制協(xié)議具體信息

結(jié)合表1所示，為智能建筑集成控制協(xié)議參數(shù)。考慮到在實(shí)際智能建筑集成控制過(guò)程中，信息量不大，上述建立的智能建筑集成控制協(xié)議即可滿(mǎn)足需求。

2.4 計(jì)算智能建筑集成控制頻率

以上述建立的智能建筑集成控制協(xié)議為控制數(shù)據(jù)傳輸通道，計(jì)算智能建筑集成控制當(dāng)量[5]。計(jì)算時(shí)，首先給智能建筑一個(gè)已知的數(shù)值，利用該數(shù)值，自動(dòng)給出智能建筑集成控制的原始恒定數(shù)值。待自控系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，通過(guò)改變這一定值，計(jì)算相關(guān)當(dāng)量。設(shè)智能建筑集成控制頻率為W，可得公式（2）：

公式（2）中，K為智能建筑集成控制過(guò)程中的比例系數(shù)；x為系統(tǒng)自動(dòng)采樣次數(shù)（次），為實(shí)數(shù)；f(x)為當(dāng)系統(tǒng)第x次自動(dòng)采樣時(shí)與實(shí)際定量之間的偏差；j為控制誤差比例系數(shù)。利用上述公式計(jì)算出智能建筑集成控制頻率，為集成控制智能建筑提供數(shù)據(jù)支持。

2.5 輸入智能建筑集成控制量

根據(jù)計(jì)算得出的智能建筑集成控制頻率，基于自控系統(tǒng)集成輸入智能建筑集成控制量。通過(guò)I/O點(diǎn)的內(nèi)部集合，實(shí)現(xiàn)智能建筑集成，輸入智能建筑集成控制量，得出智能建筑集成控制數(shù)據(jù)的傳遞函數(shù)，設(shè)此目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算表達(dá)式為D，可得公式（3）：

公式（3）中，G為智能建筑集成度；s為智能建筑集成控制量。通過(guò)公式（3），輸入傳遞智能建筑集成控制數(shù)據(jù)可知，輸入集成控制量越高，集成度越高；反之，集成控制量越低，集成度越低。但即使輸入集成控制量最高，也不能超過(guò)智能建筑被控制量的上限。通過(guò)此種方式，在滿(mǎn)足智能建筑集成控制要求的同時(shí)，能夠有效避免控制失效的現(xiàn)象，保證智能建筑集成控制效果。

2.6 實(shí)現(xiàn)智能建筑集成控制

輸入智能建筑集成控制量后，利用計(jì)算機(jī)接口集成控制智能建筑，映射出兩個(gè)4位數(shù)的8進(jìn)制數(shù)，最終獲得在每個(gè)控制點(diǎn)位上的控制數(shù)據(jù)[6]。利用特定的變量數(shù)據(jù)對(duì)智能建筑集成控制數(shù)據(jù)映射，形成區(qū)域性映射。將智能建筑集成控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具體的參數(shù)控制，用戶(hù)只需事先將規(guī)定的智能建筑集成控制限制輸入系統(tǒng)中，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)是否執(zhí)行控制參數(shù)的改變。利用計(jì)算機(jī)的端口狀態(tài)存儲(chǔ)控制數(shù)據(jù)及控制信息，并將其輸入相應(yīng)的映射區(qū)域中，通過(guò)在區(qū)域映射中對(duì)應(yīng)的控制語(yǔ)義、詞義等分析，得出正確的控制結(jié)果，實(shí)現(xiàn)智能建筑集成控制功能。以此，實(shí)現(xiàn)自控系統(tǒng)集成在智能建筑集成控制中的應(yīng)用，完成智能建筑集成控制方法設(shè)計(jì)。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇某智能建筑，高度為35.5m，寬度為10.2m，共有15層。在本次實(shí)例分析中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為智能建筑集成控制；實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑閷?duì)比本文設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)兩種控制方法的控制性能。首先，使用基于自控系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)方法集成控制智能建筑，通過(guò)MATALB軟件測(cè)試控制波特率，并記錄，將其設(shè)為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)方法集成控制智能建筑，同樣通過(guò)MATALB軟件測(cè)試控制波特率，并記錄，將其設(shè)為對(duì)照組。由此可見(jiàn)，本次實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為測(cè)試兩種方法的控制波特率，控制波特率數(shù)值越高證明該方法的控制效率越高。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 控制波特率對(duì)比表

通過(guò)表2可知，本文設(shè)計(jì)的控制方法控制波特率明顯高于對(duì)照組。由此可見(jiàn)，應(yīng)用自控系統(tǒng)集成后的控制方法能夠在限定時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高效集成控制智能建筑。

4 結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)實(shí)例分析的方式，證明了設(shè)計(jì)控制方法在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。通過(guò)本文基于自控系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)，能夠解決傳統(tǒng)智能建筑集成控制中存在的效率問(wèn)題。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)在未對(duì)本次控制波特率測(cè)定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)。與此同時(shí)，還需要對(duì)智能建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究。