物业设备自动化系统是智能物业的基础，已成为现代智能物业必不可少的基本组成部分。它利用计算机技术来完成对各种设备运行的监控和协调工作，为人们提供安全、舒适、可靠、节能的工作或生活环境，实现现代综合性建筑追求的经济效益和社会效益的统一。本章将对物业设备自动化系统的构成及各子系统的原理、功能作详细的介绍。
第一节物业设备自动化系统概述
一、物业设备自动化系统的定义
物业设备自动化系统，是根据现代控制理论和控制技术，采用现代计算机技术，对建筑物(或建筑群)的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统进行自动监测、自动控制、自动调节和自动管理的系统。物业设备自动化系统通过对建筑物(或建筑群)的各种设备实施综合自动化管理，使建筑物(或建筑群)内的有关设备能够合理、高效地运行，从而为业主和用户提供安全、舒适、便捷、高效的工作与生活环境。
与传统的物业相同，在智能物业中有大量的设备，包括空调、给排水、供配电、照明、电梯、应急广播、保安监控、防盗报警、出入口门禁、停车场或车库等设备或设施，它们为用户的工作、生活和生产提供必需的环境。但是，传统的设备自动化仅仅注重于这些设备本身的自动控制，其目的主要是实现每个设备的优化控制和管理。而在智能物业中，建筑设备自动化系统(BAS)根据结构、系统、服务和管理等几个要素之间的关系，将智能物业中的设备分成若干个子系统。通过计算机控制技术、计算机通信技术和计算机网络技术，将各个功能子系统组成一个有机的整体，进行管理、控制或监视，它是一个综合自动化系统，是智能物业的重要组成部分之一。
二、物业设备自动化系统的发展历史
物业设备自动化系统是随着建筑物的环境设备，尤其是暖通空调系统，即供热、通风、空气调节与制冷系统的发展而出现的。物业设备自动化系统在20世纪50年代末期引入我国，在此后的20年随着自动化技术的进步也有所发展，但发展比较缓慢。近年来随着经济和科学技术的快速发展，特别是电子技术、计算机技术和自动化技术的高速发展，使物业设备自动化系统在科技与应用两个方面都得到了前所未有的迅猛发展。
物业设备自动化系统的发展与其他领域自控系统的发展是相似的。最早的物业设备自动化系统是气动系统，气动控制系统的能源是压缩空气，主要用于控制供热、供冷管道上的调节阀和空气调节系统的空气输配管道调节阀。当时由于市场的竞争和业主的需求，这种控制技术也进行了标准化，标准化的主要内容是统一压缩空气的压力和有关气动部件。在标准的规范下，许多控制设备生产厂商生产的控制设备可以互换，这样不仅可以满足用户的需求，更重要的是控制设备的标准化有利于市场竞争，促进了物业设备自动化系统的发展。
随后，电气控制系统逐渐代替气动控制系统，并成为物业设备自动化系统的主要控制形式。1973年爆发能源危机，迫使物业设备自动化系统必须寻求更为有效的控制方式来控制楼宇设备，以减少能源的消耗。这样，出现了以暖通空调系统为主要控制对象的计算机物业设备自动化系统，以后逐渐发展为包含照明、火灾报警等系统的集成计算机物业设备自动化系统。
三、物业设备自动化系统在智能物业中的作用
(一)实现功能
为了满足机电设备的一些工艺要求，必须有自动化系统。例如，空调系统的功能是根据气候的变化和室内热湿量的变化，改变送入室内的冷热量来达到控制环境的目的。气候和室内各种热湿干扰是随时间不断变化的，空调系统必须不断地进行相应的调节，否则就不可能满足室内环境控制的要求。而要达到恒温、恒湿的目的，无自动化系统几乎是不可能实现的。一些大型公共建筑公共区域的照明需要根据活动的性质开启不同的灯具和控制不同的亮度，实现场景控制，这时往往需要由设备自动化系统来实现。所以，只有通过设备自动化系统才能使机电设备各系统的各项功能按照设计意图得以全面实施。
(二)保障安全
保障安全是设备自动化系统的主要目的之一。保护措施不完善，就会导致重大事故或影响工艺系统的正常运行。例如，冬季北方地区突然出现寒流，气温急剧下降时，可能会发现大量的新风机组出现加热器冻裂的事故。而运用设备自动化系统，通过合理设计系统的自动控制方案，可以有效避免类似安全事故的发生。
(三)降低能耗
一般来说，实现房间恒温、恒湿的方法有很多。例如，实际需要的冷量仅为冷机制冷量的1/3时，可以投入冷机满负荷运行，降温除湿，再开启电加热器和电加湿器补充过多的制冷量和除湿量，从而与实际的冷负荷、湿负荷匹配，实现恒温、恒湿。也可以使冷机间歇运行，恰好满足冷负荷与湿负荷，从而不需要开启电加热器和电加湿器。这两种方式尽管都实现了恒温、恒湿，但耗电量却相差几倍。类似的状况在空调系统中普遍存在。根据实际工况确定合理的运行方式和调节策略与不适当的运行方式相比，往往可产生运行能耗上的很大区别。
自动控制系统的目的之一是通过采用优化的运行模式和调节策略实现节省运行能耗的目的。
(四)提高工效
随着经济的发展和社会进步，降低运行维护人员工作量和劳动强度也逐渐成为一个重要问题。例如，候车厅和商业区的空调由分布于各个机房的几十台空调箱构成。对各台空调箱巡视检查一遍要爬上爬下，步行累计十余千米，共费3~4小时。如果没有遥控启/停系统，由运行工人到各个机房去启/停空调箱，几乎是不可能实现的。由物业设备自动化系统对各空调箱进行远程监测和控制，可有效地减少运行维护人员工作量并显着降低运行维护工作的劳动强度。随着建筑物的规模越来越大，系统越来越复杂，要求越来越严格，自动化系统在节省人力、降低劳动强度方面的要求就越来越高。
(五)改善管理
采用计算机联网的物业设备自动化系统，其另一个显着功能是极大地改善了系统管理水平。大型建筑的机电设备系统要求有完善的管理，包括对各系统图纸资料的管理，运行工况的长期记录和统计资料的整理与分析，各种检修与维护计划的编制和对维护检修过程记录等。手动进行这部分管理工作需要很大的工作量，且难以获得好的效果。物业设备自动化系统可以出色地承担这部分工作，实现完善的管理。
四、物业设备自动化系统的功能
物业设备自动化系统以提供安全舒适的高质量工作环境和先进高效的现代化管理手段、节省人力、提高效率和节省能源为设计目的。其基本功能包括以下几个方面。
①自动监视并控制各种机电设备的启、停，显示或打印当前运行状态。如显示设备出现故障，则控制备用设备投入等。
②自动监测、显示、打印各种设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。如温度、湿度、压差、流量、电压、电流、用电量等。当参数超过正常范围时，自动实现越限报警。物业设备自动化系统中需要监测及控制的参数主要有：风量、水量、压力或压差、温度、湿度、气体浓度等。监测及控制这些参数的元件包括温度传感器、湿度传感器、压力或压差传感器、风量及水量传感器、执行器(包括电动执行器、气动执行器、电动风阀、电动水阀等)及各种控制器等。在实际工程中，应具体分析和采用上述部分或全部参数的监测和控制。
③根据外界条件、环境因素、负荷变化情况自动调节各种设备，使其始终运行于最佳状态。如空调设备可根据环境和室内人数变化，自动进行调节，将系统优化到既节约能源又感觉舒适的最佳状态。
④监测并及时处理各种意外、突发事件。如监测到停电、煤气泄漏等偶然事件时，可按照预先编写的程序迅速进行处理，避免事态扩大。
⑤实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。如当火灾发生时，不仅消防系统立即自动启动，而且整个大楼内所有有关系统都将自动协同工作。供配电系统立即自动切断普通电源，确保消防电源；空调系统自动停止通风，启动排烟风机；电梯系统自动停止使用普通电梯并将其降至底层，自动启动消防电梯；照明系统自动接通事故照明、避难诱导灯；有线广播系统自动转入紧急广播、指挥安全疏散等。整个物业设备自动化系统将自动实现一体化的协调运转，以使火灾损失减少到最小。
⑥能源管理。自动进行对水、电、燃气等的计量与收费，实现能源管理自动化；自动提供最佳能源控制方案，达到合理、经济地使用电源；自动监测、控制设备用电量以实现节能。如下班后及节假日室内无人时，自动关闭空调机、照明等。
⑦设备管理。包括设备档案管理(设备配置及参数档案)、设备运行报表和设备维修管理等。
此外，根据建筑物的用途，还应具有停车场管理、客房管理和建筑群管理等方面的功能。
五、物业设备自动化系统的监控范围
物业设备自动化系统的任务是提供给用户安全、舒适的生活与高效的工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化，因此，系统的监控范围涉及面很宽。
它适用于需要集中管理、要求现代化管理水平高的场所。
1.暖通空调系统
暖通空调系统是建筑物内功能最复杂、涉及设备最多、设备分布最分散和能耗最大的一个系统，是物业设备自动化系统控制的主要对象。
暖通空调系统需要监控的主要设备有热水泵、冷却塔、冷冻水泵、冷水机组、新风机组、空气处理机组、变风量机组、风机盘管、热交换器、锅炉、分汽缸、凝结水回收装置等。空调系统在建筑物中的能耗最大，故在保证提供舒适环境的条件下，应尽量降低能耗。
主要节能控制措施如下所述。
①设备最佳启/停控制。
②空调及制冷机的节能优化控制。
③设备运行周期控制。
④电力负荷控制。
⑤蓄冷(热)系统最优控制等。
2.给排水系统
在智能物业中，生活给水系统通常有水泵直接供水方式、高位水箱供水方式和气压给水方式等。生活排水系统通常采用先把污水集中于污水池，然后用排水泵排水的方式。
建筑给排水系统需要监控的设备主要有高位水箱、低位水箱、蓄水池、污水池、水泵、饮水设备、热水供应设备、生活水处理设备、污水处理设备等。给排水系统设备监测控制的内容主要包括如下几项。
①给排水系统的状态检测。
②使用水量、排水量测量。
③污水池、集水坑水位检测及异常报警。
④地下、中间层屋顶水箱水位检测。
⑤公共饮水过滤、杀菌设备控制、给水质量监测。
⑥给排水泵的状态控制。
⑦卫生、污水处理设备运转监测、控制。
3.电气系统
电气系统包括供配电与电气照明两个系统。
安全、可靠供电是智能物业正常运行的先决条件。供配电系统的主要任务是为整个建筑物提供电源，保证各个系统的正常供电要求，保障整个建筑物的正常工作秩序。供配电系统除具有继电保护与备用电源自投入等功能要求外，还必须具备对开关和变压器的状态、系统的电流、电压、有功功率与无功功率、电能等参数的自动监测，进而实现全面的能量管理。
照明系统能够为人们的工作和生活提供必需的光环境，并且满足人体舒适感的要求，但是照明系统能耗很大，在大型高层建筑中往往仅次于供热、通风与空调系统，并导致冷气负荷的增加。因此，智能照明控制应十分重视节能，例如，人走灯灭，用程序设定开/关灯时间，利用钥匙开关、红外线、超声波及微波等测量方法，实现按设定时间自动关灯等。
电气系统需要监控的设备主要有变配电设备、自备电源、不间断电源(Uninterruptable Power Source，UPS)、照明设备、动力设备等。其监控内容主要包括以下几个方面。
①高低压柜主开关动作状态的监视及故障报警。
②变压器与配电柜运行状态及参数的自动检测与报警。
③主要设备的供电控制。
④停电复电自动控制。
⑤应急电源供电顺序控制。
⑥各楼层门厅照明定时开关控制。
⑦楼梯照明定时开关控制。
⑧灯光照明定时开关控制。
⑨停车场照明设备定时开关控制。
⑩航空障碍灯状态显示及故障报警。
4.电梯系统
大型建筑均配备多组电梯。需要利用计算机实现群控，以达到优化传送、控制平均设备使用率与节约能源的运行管理等目的。电梯楼层的状况、电源状态、供电电压、系统功率因数等都需要监测，并联网实现优化管理。
5.停车场管理系统
停车场管理常采用读卡方式。内部车库若不采用计时收费方式，汽车经读卡器确认属该系统后，即可进入停车场；若采用计时收费方式，通常分为两种计费方式：一种是当汽车经过读卡器进入车库后即开始计时，在出口处按时收费；另一种是在停车场的每个车位设一车位传感器，当车停在车位时开始计时，当车辆离开车位时计时停止。
