时间：2022-03-15 03:28:34
序论：速发表网结合其深厚的文秘经验，特别为您筛选了11篇建筑自动化论文范文。如果您需要更多原创资料，欢迎随时与我们的客服老师联系，希望您能从中汲取灵感和知识！
2给排水系统
使建筑物内部的中水系统得到正常的运行是智能建筑中给排水系统的运行目标与任务，给排水系统的主要功能是将建筑物内水泵与排水泵、污水泵等运行状态进行监测与管理，使建筑内各水箱的水位保持在安全可靠的限制值当中。另外，给排水系统还会对给水系统的压力进行测量，使水位与压力保持在安全范围内，根据水位与压力的变化及时进行水泵的关闭与开启。
3照明系统
智能建筑中的照明系统是建筑物内主要的节能系统，节能减排主要体现在照明系统的运行之中。照明系统的协调程度与运行力度是建筑物自动化与智能化的重要体现。在智能建筑中，电能是不可缺少的，照明系统是除了空调系统之外最大的电能消耗系统。与传统的建筑管理方法相比，智能建筑中的自动化系统可以实现40%左右电能的节省。照明系统的节能，主要利用于自动化系统对于停车场、走廊与对门厅等照明进行开启与关闭控制，对建筑物内的照明回路进行分组控制，使用电量过大、电路负荷过多时进行自动切断，对办公室与厅堂这些地方的照明系统进行无人熄灯的自动控制。这些控制的实现可以利用计算机中设定的开关开启与关闭时间进行远程控制，门锁与红外线也是比较好的照明系统控制手段。
4电梯系统
电梯系统属于智能建筑中的交通系统，对电梯系统的自动化管理也是楼宇交通管理的重要内容。对于电梯而言，其本身具有全套的自动控制装置，但是，要使其成为智能建筑中楼宇自动化系统的一部分，要将电梯本身的控制装置与楼宇的自动化系统相联系，使其实现数据的共享，使建筑物的管理者可以对电梯的运行状况进行及时的掌握与分析，在有意外事故发生的时候，可以利用自动化系统对电梯进行有效的控制。
5保安监控系统
保安监控系统主要由三部分组成。第一，闭路电视监视系统。闭路电视监视系统主要是利用摄像机完成的，管理人员将摄像机安放在需要进行监控的各个区域之间，利用电缆这一中介将图像传达到建筑控制中心，使建筑物的管理人员可以对大楼内部的实时情况进行观察与管理。还可以利用现代化的计算机技术对这些上传的图像进行分析，使影视中的物体与烟雾等不安全因素得到确认，为事故的处理提供证据。第二，出入口控制系统。对建筑物的出入口进行控制，就是利用电子锁或者是门磁开关这些设备对建筑物的人群进行控制。将读卡机等设备安装在建筑物当中，使建筑物的进入具有一定的权限性，对进入到建筑物的对象与建筑物的开放时间进行控制，随时掌握人员的出入情况。第三，防盗报警系统。防盗功能的实现，是利用各种敏感软件的安装实现对建筑物内部空间的控制，比如说红外线与震动传感器等等，将其安装在重要的防盗部位，如果监测区域内出现异常，报警系统可以做出相应的反应，通过建筑物管理人员对异常情况进行及时的处理。
建筑电气自动化控制技术的应用必然需要各种电气设备的参与，并且设备的质量在整个的建筑电气自动化控制技术应用中占据着重要的位置，一旦电气设备存在一定的问题的话就会直接影响到整个建筑电气自动化控制技术的实施质量，进而影响到后期建筑电气自动化控制技术的应用，具体来看，设备对于建筑电气自动化控制技术的影响主要体现在两个方面:(1)设备自身的问题，电气设备对于建筑电气自动化控制技术的影响一个主要的问题就是我们所应用的设备自身存在质量问题，这种质量问题存在的原因有很多，比如设备在生产过程中可能就存在着质量问题，一旦在建筑电气自动化控制技术应用中采用这些质量不达标设备的话就会影响到建筑电气自动化控制技术的质量，另外，设备规格不符合我们所需要的要求的话也会影响到建筑电气自动化控制技术的质量，设备在运输或者安装过程中受到一定的损害的话必然也会影响到后期的正常使用;(2)环境因素的影响，电气设备对于周围环境的依赖性也是比较强的，尤其是对于电气设备周围空间内的温度和湿度的要求虽然不是特别的苛刻，但是一旦温度或者湿度变化过大的话也会严重的影响设备的正常使用，最终影响建筑电气自动化控制技术的质量。
1．2技术对建筑电气自动化控制技术的影响
建筑电气自动化控制技术作为一种最为新型的技术手段自然也离不开技术的支持，因此，反过来说，技术必然也会对建筑电气自动化控制技术的质量产生直接影响，技术水平的高低也就直接决定着建筑电气自动化控制技术运用水平的高低，但是就当前我国的建筑电气自动化控制技术中的技术水平现状来看，仍然存在着一些问题，这些问题主要表现在两个方面:(1)技术升级不及时，虽然建筑电气自动化控制技术就当前来看算是一种较为新型的技术手段，但是就建筑电气自动化控制技术本身来说仍然需要不断地进行技术升级才能更好地适应当前人们对于建筑电气不断提高的要求，一旦建筑电气自动化控制技术升级不及时导致电气自动化技术落后于人们日益提高的要求的话就会严重的影响建筑电气自动化控制技术的应用价值，也不利于建筑电气自动化控制技术的发展;(2)在技术管理方面存在一定的缺陷，技术管理对于整个建筑电气自动化控制技术的重要性不言而喻，一个完善的技术管理体系能够使得建筑电气自动化控制技术最大程度的发挥自身的优势，甚至能够最为及时的针对自身的不足进行更新换代，而当前我国建筑电气自动化控制技术不存在完善的技术管理制度和体系，进而就极有可能导致建筑电气自动化控制技术在具体运用中出现质量问题。
1．3人员对建筑电气自动化控制技术的影响
建筑电气自动化控制技术的施工和具体应用都离不开具体人员的操作，因此，人员也会对于建筑电气自动化控制技术的质量产生重要影响。就建筑电气自动化控制技术本身而言，其应用的最根本的目的就是发挥自动化功能来减少建筑电气工程使用中对于人员的依赖，但是这并不代表着在实施中就可以减少人员的使用，或者是降低施工人员的素质，就当前我国建筑电气自动化控制技术的现状来看，人员的影响主要表现在以下两点:(1)专业素质不高，建筑电气自动化控制技术作为一种新型的科学技术手段，其科技水平相对传统电气工程来说更高，因此，就对具体的工作人员提出了更高的要求，尤其是在专业性上更是要求人员具备较高的素质，一旦工作人员专业水平不够的话就会在很大程度上影响实施的质量，最终影响建筑电气自动化控制技术的应用效果;(2)缺乏对工作人员的监督，工作质量的高低和监督存在着密切的联系，如果我们对工作人员的施工质量进行密切监督的话就会在一定程度上提高工作人员施工的质量，进而提高建筑电气自动化控制技术的水平，而如果监督不到位的话，那么就会很容易使工作人员产生懈怠，甚至会出现工作失误，最终影响建筑电气自动化控制技术的质量。
2建筑电气自动化控制技术的发展方向
2．1在建筑电气自动化控制技术中融入网络技术
网络信息技术作为当前较为先进的另一种科学技术也应该使其在建筑电气自动化控制技术中发挥一定的作用，网络技术的合理运用能够在很大程度上提高建筑电气自动化控制技术的更新速率，扩展建筑电气自动化控制技术的应用范围;并且除此之外，在建筑电气自动化控制技术中合理的运用网络技术能够在很大程度上提高建筑电气自动化控制技术的管理水平，促进建筑电气自动化控制技术的快速发展。
2．2加强系统的修复和维护
建筑电气自动化控制技术在实施和具体应用过程中离不开系统的修复和维护过程，并且建筑电气自动化控制技术的维护和修复极为关键，加强对于建筑电气自动化控制技术的维护和修复管理能够提高建筑电气自动化控制技术的运用水平，确保建筑电气自动化控制技术的应用稳定性。
2．3提高系统更新频率
当前科学技术的发展速度越来越快，电气自动化控制技术的更新也应该紧随科学技术发展的步伐提高自身系统更新的速率，以满足当前人们对于建筑电气自动化控制技术不断提高的要求。
引言
建筑电气自动化发展三十余年，是建筑行业重要组成部分，建筑自动化的发展变化对整个建筑行业都有着深远的影响，了解电气自动化首先了解它的起源与演变，然后分析现状及30年的发展趋势，只有这样才能正确发现建筑自动化未来的发展方向。
一、建筑电气自动化的起源与演变
建筑最初只是一个供人们躲避恶劣自然环境的外壳，随着技术的不断发展，建筑的组成部分逐渐增加，从最初的简单壳子到能够调节内部温度和湿度的房体，人们开始注重安有供热、冷功能的建筑设备，随即产生了自动控制温度、湿度的建筑设备自控系统。1973年，惊动中外的“石油危机”不仅让OPEC禁运石油组织走进人们视野，更让 人们看到了随之而来的建筑设备自控系统的升级，从单纯的控能到管理自控再到完全自动化，一个世纪的时间里，建筑自动化实现了质的飞跃。随着社会的发展，计算机技术不断被应用与建筑领域，电气自动化实现计算机采集监督控制功能（SCADA）。在SCADA发展一段时间后，DDC作为分布式控制系统开始取代SCADA登上历史舞台，至此以计算机为监督控能系统被淘汰。
DDC 出现直接成为建筑电气自动化系统的核心，因为它不仅改变自控逻辑功能器件，更改变自控系统的结构与布局，将原本集中总线控制形式改变为现场分布式控制，给电气系统以独立自主的权利，这个改变有利于现代控制系统的健康发展。事情的发展都存在双面性，现场总线控制缺点是各厂商生产的设备不能通用，有效替换应用性差，无形中提高了设备维护成本，业主都经历了增在成本的头疼阶段，随后在市场和技术双重因素的制约下，许多现场总线标准或自控网络退出了这个行业，至今在建筑自动化行业，自控网络标准基本上只有 BACnet 和 LonWorks 两种主要标准。至此，从建筑自动化行业内部来看，建筑自动化已走过了混沌无序的发展阶段，步入了有序的发展轨道。
二、建筑电气自动化的现状与应用技术
通过建筑电气自动化的发展历程可知，建筑自动化也是踩在“巨人的肩膀”，很多时候，它以后其他学科的创新发展而发展，取众家之长，应用诸多新的原理技术丰富自身，最终形成自己的特色内容，如BACnet标准的创建和建筑电气自动化系统集成及操作技术规范等都是如此。
建筑电气自动化的早期发展有赖许多自控网络的应用原理，它们的存在指引并推动建筑电气自动化的发展创新，但从某种程度上说它们也影响了建筑电气自动化的深度发展：
首先，建筑电气自动化系统对环境的检测监督有着严格的管理比对，一旦变化产生随机产生传感预警，但在检测过程中，需在建筑内分布大量测量传感器、控制执行器，统一集成操作，但是并不像我们想的那么简单，不同的传感器、执行器之间网络自控标准是不同的，这就为互操作提出挑战。其次，除收到标准的制约外，用户与业务也面对设备系统供应商的制约，建筑在使用一种网络设备后，更换与取代成为“老大难”问题。至此统一网络控制标准成为迫切需求。网络控制标准统一后不仅可以提高系统集成的互操作性，更能方便业主选择服务好的供应商合作，有利于市场公平竞争，更有效推动建筑电气自动化的快速发展。
其次，建筑电气自动化有属于自身的特殊性，随着现场总线网络控制的应用，人们逐渐发现该控制并不能满足所有建筑电气自动化要求，比如，人们对房子的使用并没有严格的周期性与时效性，相反对建筑的房体的使用随意性很强，这就要求自控系统要更加人性化，而不是死板的滚动变化，至此，现实需求要求总线控制方式做出改变，新的开发势在必行。ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）经过 8 年多时间的工作，于 1995 年 6 月正式公布了起源于建筑自动化领域并专用于该领域的 BACnet（BuildingAutomation and Control Network）标准。
有关建筑自动化自控网络标准化的机构或组织主要有三个：ISO（国际标准组织）、CEN（欧盟标准组织）和 IEC（国际电工委员会）。其中，建筑自动化自控网络国际标准化的工作主要由 ISO 组织的 205分技术委员会 ISO/TC205――Building environment design（建筑环境设计）负责，具体工作由ISO/TC205/WG3 工作组完成，现已完成了 ISO 16484 标准――Building automation and control systems （BACS， 建筑自动化系统）的大部分工作。
目前在欧洲，建筑自动化自控网络标准化由欧盟标准组织第 247 分技术委员会 CEN /TC247――Building Automation， Controls and Building Management（建筑自动化与楼宇管理）负责。从根本上看，现场总线网络操控从欧洲起源，后在美国得到发展应用，CEN不得不兼顾多头，既考虑欧盟国家的利益又兼顾美国的标准影响作用，于是在建筑电气自动化系统三层结构上制定多种并存标准体系。在CEN/TC247 标准体系中，管理层有 BACnet 标准，其他二层均有多个现场总线标准。事实上，BACnet 为了满足 CEN 要求定义了与 KONNEX 标准的接口，另外，BACnet 标准在其物理层和数据链路层中也包括了 LonTalk 标准，因而 BACnet 可以直接应用于现场层。其中，KONNEX 标准是Batibus （Batiment Intelligent Bus）， EIB（European Installation Bus）和EHS（European Home System）三个标准的合并版。
IEC 虽然没有对建筑自动化自控网络进行标准化工作，但由于历史原因，早在 1994 年就开始对照明技术自控技术进行了标准化，并制订了 IEC 60929――DALI（Digital Addressable Lighting Interface）标准，该标准至今已进行了多次修订。
LonWorks 作为重要建筑电气自动化技术标准，其地位是不容忽视。LonWorks 技术拥有较好的互操作性，能做到有效控制网络，它既是 BACnet 国际标准的一个可选择组成部分，又在技术上独立于建筑自动化自控领域并且被人广泛使用。由于受欢迎程度大，被适用范围广，该标准不仅是 ANSI（美国国家标准）、EIA（美国电气工业协会）和 CEN 标准，并最终于 2008 年升级为 ISO 标准（ISO/IEC 14908）。
综上所述，虽然许多标准还在发展应用中，但无法取代BACnet、 LonWoks 这两个标准，无论从技术角度还是应用角度。二者长期占据标准中的霸主地位，并且在很长的时间内，建筑电气自动化的的标准都将以之为主。因此，在建筑自动化行业研究和应用 BACnet 标准和 LonWorks 技术应是建筑自动化研究和应用的热点。
三、建筑电气自动化在我国的发展应用
在我国，建筑电气自动化受时代特色限制，秉持科学发展观看待建筑电气自动化是未来的方向，目前我国的建筑行业增值速度快，建筑电气自动化市场发展速度快，利益驱使更多的供应商看中建筑市场，正因如此，建筑电气自动化市场两极分化严重，供应商良莠不齐，部分根本不懂技术的工作人员混迹该领域，市场秩序出现混乱现象。
经过多年的发展实践，终于出现几批优秀的经得起考验的建筑电气自动化系统，这对行业发展起到很好的指引作用，与此同时，我国的技术员技术磨练成熟，逐渐与国际标准缩减差距。目前我国许多电气自动化系统品牌打入国际市场，虽然在建筑电气自动化领域的研究呈上升趋势，但这种上升与行业发展仍然存在差距。
在以开放为时代特征的今天，我国建筑自动化发展的可行方案应是客观评估现有的技术标准，并掌握、消化和吸收建筑自动化行业中的重大主流技术标准，走自主研制和开发的道路，研究和开发具有自主产权的实用产品和系统。
参考文献：
[1]杨东林.太原城市土地利用中的问题与对策[期刊论文]-太原大学学报2005，6（1）
[2]张永林.旧房改建中的碳纤维加固施工实践[期刊论文]-建筑施工2009，31（7）
[3]周萍.关于旧房的改建技术[期刊论文]-沿海企业与科技2008（6）
Abstract: the construction of electrical automation for building users create a comfortable, safe, economic and efficient, convenient working environment, and through its strong management function realizes the equipment operation optimization of water supply, power supply, air conditioning system for monitoring and control, lower operating costs. This paper expounds the electrical automation system composition and basic functions, and analyses the architecture electrical automation control system of the principles, advantages, and introduces the electrical automation in the building of the application of the automatic control system, to have the certain reference value.
Keywords: electrical automation; Architecture; Automatic control system; application
中图分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：
引 言：
电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发以及电子与计算机应用等领域的一门学科。随着信息化社会的到来，人们对建筑控制系统的先进性、开放性、互动操作性等方面的要求也越来越高。
建筑自控系统 (Building Automation System) 是针对建筑内各种机电设备进行集中管理和监控的综合系统。建筑控制系统主要包括空调新风机组、送排风机、集水坑与排水泵、电梯、变配电、照明等。在整个建筑范围内，通过整套建筑自动控制系统及其内置最优化控制程序和预设时间程序，对所有机电设备进行集中管理和监控。在满足控制要求的前提下，实现全面节能，用控制器的控制功能代替日常运行维护的工作，大大减少日常的工作量，减少由于维护人员的工作失误而造成的设备失控或设备损坏。
随着社会经济和科学技术水平的日益增长，建筑电气自动化在日常生活中的应用变得越来越普遍，建造一座现代化、智能型的建筑，电气自动化已成为建筑自控系统不可缺少的基本环节。随着电气自动化技术的发展,电气自动化在建筑自控系统中也得到了更多的应用。在此，文章对其应用进行了粗略的探讨。
一、建筑电气自动化系统的介绍
1、建筑电气自动化系统组成
建筑电气自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准，BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下，这两个子系统宜一同纳入BAS考虑，如将消防与安全防范子系统独立设置，也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够进行一体化的协调控制。
2、建筑电气自动化系统的基本功能
(1)自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态；
(2)监测并及时处理各种意外、突发事件；
(3)根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态；
(4)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据；
(5)设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等；
(6)能源管理：水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化；
(7)实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。
3、建筑电气自动化控制系统的原理
建筑电气自动化控制系统采用的是集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。
4、建筑电气自动化系统的优点
(1)实现计算机测控网络与管理的数据共享；
(2)建筑设备运行状态的实时监测、故障自动诊断、报警；
(3)运行数据与故障信息自动存入数据库，实现了运行数据的实时管理；
(4)确保建筑内具有最佳的工作与生活环境；
(5)延长设备使用寿命；
(6)提高建筑物整体安全水平。
二、电气自动化在建筑自控系统中的应用
1、在电气保护方面的应用
建筑自控系统中的电气保护主要包括交流工作、安全保护、屏蔽与防静电、直流工作、防雷保护接地五方面内容。
（1）交流工作接地指的是必须在变压器中性线或者中性点接地,中性线选择铜芯绝缘线,配电中存在的等电位接线端子通常在箱柜内。需要注意的是,等电位接线端子不能外露,也不能和直流接地、安全保护接地或是屏蔽接地等其它接地系统混接,还不能和保护接地线连接。采取中性点接地能够确保高压系统继电保护动作可靠、准确,并避免零序电压偏移,确保三相电压平衡。
（2）安全保护接地指的是对电气设备中没有带电的各个金属部分使用金属连接的方式与接地体作良好连接,使用保护接地线连接用电设备及其金属构件,但不能连接保护接地线与中性线。建筑中的强电设备、弱电设备、导电构件都需要安全保护接地，如果不作安全保护接地,设备外部绝缘损坏可能使外壳带电,不仅容易进一步损坏设备,还可能造成人员触电事故。使用安全保护接地,应该尽量降低接地电阻,这样可以保障电气系统运行的稳定、安全,还能保障设备安全和人身安全。
（3）屏蔽与防静电接地分别指的是用保护接地线连接设备外壳、屏蔽管路两端、室内的多个部位,用导静电体连接带静电或可能产生静电的物体与大地,以避免设备、导线受到电磁干扰。由于人员在房间内走动或是移动设备等都可能产生大量静电,如果接地不好不仅会对电子设备产生干扰,还可能损坏设备芯片,甚至引发一些安全事故,因此防静电接地需要将所有可能产生或带静电的设备外壳和设施与保护接地线可靠连接,并使接地电阻尽量降低。
（4）直流工作接地指的是用截面积较大的铜芯绝缘线连接电子设备与基准电位。由于建筑中有大量的电子设备,在计算机、自动化设备、通讯设备等电子设备中输入、传输、输出信息或是放大信号等操作都以微电位或者是微电流进行,需要依靠直流工作接地使其基准电位和供电电源保持稳定,以提高其操作的准确性和稳定性。需要注意的是,直流工作接地不宜与保护接地线连接,更不能与中性线连接。
（5）防雷保护接地指的是对建筑中的电子设备、线路等做防雷保护接地。如通信自动化系统，火灾报警及消防联动控制系统，建筑自动化系统，保安监拧系统，办公自动化系统，闭路电视系统等，以及他们相应的布线系统。这些电子设备及线路系统一搬均属于耐压等级低，防干扰要求高，最怕受到雷击的部分。因此楼字的所有功能接地。必须以防雷接地系统为基础，并建立严密，完整的防雷结构。
2、在中央空调中的应用
（1）中央空调的配电负荷电流的计算
中央空调负荷基本都属于三相负荷, 在计算负荷电流时,要注意以下两点：功率P是指电功率，而不是指制冷量，因为它们用的单位都是kw，有些人常将它们弄错。中央空调中的电功率会随着运行工况的变化而变化，在进行电流计算时，应取中央空调最恶劣工况下的电功率进行计算。
（2） 电线电缆载流量
在计算好负荷电流后，就可以进行低压电器和电线电缆的选择。选择低压电器, 需要满足额定电流小于所在回路的计算电流。 电线的载流量不是跟截面积成正比关系的，而是根据不同的敷设方式和环境温度查表得到的。因此，我们在进行电线电缆选型时，务必认真求实，保证有足够的载流量，杜绝电线火灾隐患。
（3）中央空调的远程监控
中央空调的远程监控可以有很多种，我们这里讲的是现场总线控制系统(FCS) ，实现的是用远程计算机直接对现场的空调设备进行监控。一栋大楼的空调系统, 可能包括多台冷水主机和多台空气处理风柜, 每台冷水主机和空气处理风柜都有自己的独立控制系统。对于设备管理部门来说, 多台空调机组的开关机、故障处理、数据抄录, 将耗费很大的人力物力， 并且效率低下。如果有一套集中监控现场所有空调机组的系统, 所有问题就可以解决, 这就是我们要讨论的FCS系统。“现场设备”就是我们的空调机组，“操作站”就是我们的计算机监控中心计算机监控中心通过总线对现场的空调机组进行数据的采集和修改,从而达到了监控的目的计算机监控。包括计算机、打印机、U PS 、上位机软件、数据服务器等; 监控中心通过网络介质( 通信线) 访问现场控制器, 但在数据交换时, 我们需要用到通信协议, 在此, 我们使用免费开放的通信协议Modbus或Profibus，目前, 我们推荐使用Modbus通信方式, 因为Modbus通信方式需要的硬件配置很简单: 1 套上位机软件( 网络主站) ，1个转换器就可以与现场控制器建立通讯。远程监控系统的使用, 大大提高了设备管理部门的工作效率, 他们通过在一台计算机上面操作, 就可以对现场所有的空调设备进行集中管理。同时，远程监控系统还生成了历史故障报表，可直接在监控中心的打印机上打印出来。
三、结束语
电气自动化技术及其应用在国民生产中各个部门和领域已得到了广泛应用，能够有效提高建筑行业整体的自动化水平，特别是行业的运行管理水平，还可以大大节省建筑成本，提高设备的安全性和可靠性。随着更多建筑的出现，将有更加先进的技术补充到这一领域中，使这一技术更加成熟、完善，电气自动化的应用也必将有长足的进步和发展。因此很有必要对其进行探讨，这是一个很漫长而艰巨的任务，同时也是一个新的研究趋势，具有较大的经济价值和社会意义。
四、参考文献：
[1]于海英．浅谈电气自动化在建筑自控系统中的应用[J]．黑龙江科技信息，2009，(01).
[2]李成荫．电气自动化系统在建筑智能化中的应用分析[J]．科技资讯，2009，(04).
[3]胡新．对智能建筑建筑自动化控制系统的探讨[J]．科技资讯，2008，(19).
[4]李灿旭．楼字自动化控制[J]．中国高新技术企业，2008，(3) .
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：
一．引言。
随着科学技术的快速发展，在我国各大中城市中，涌现了新型的办公楼宇和商业楼宇等智能化建筑。通过在建筑技术之上，融入计算机通讯技术、控制技术，来实现建筑的功能自动化，提高了生活环境质量和舒适度。但由于智能建筑的发展时间较短，存在系统稳定性能较差、自动化功能水平单一、技术水平参差不齐等问题，导致智能建筑屡遭诟病。为了保证建筑智能化水平，提升建筑自动化功能，就需要对智能建筑进行设计优化，通过对设计要点进行重点控制，满足建筑设计功用，实现建筑智能化。
二．智能建筑设计必须满足的功能。
智能建筑应是一个能被有效控制的，具备各个方面相关系统的运营环境，在生态系统上要满足能源、服务和排污的需求，实现各个系统的协同运作和有机结合。进行智能建筑设计时，要满足四个基本功用：
能源管理：通过设计能源监控和管理来达到节约能源的目的，减少建筑物生命周期内的能源消耗和浪费，提高建筑物的可持续发展和设置效能。
空间管理：优化建筑的空间结构，掌握空间使用情况，发现未使用空间并进行合理利用和空间再分配。
设施管理：掌握建筑物各功能类型设备的运行情况，并能实施有效管理，便于提高设施性能和使用率，延长设施的使用时间和生命周期。
服务管理：建筑智能化是为建筑住户提供服务，提升用户生活环境和生活质量，智能建筑要实现降低用户运营成本，提高用户经营效益的功用。
三.优化智能建筑设计。
智能建筑的设计除了要进行传统建筑的建筑设计、结构设计、设备设计和装饰设计外，其主要是对建筑智能化系统的设计。进行建筑智能化设计时，要了解用户的实际需求、建筑意图、建筑物的用途和规模，设计中要结合当地的条件进行可行性研究，对智能建筑的功能性、经济性、安全性、可靠性和维护扩展性进行分析和研究，确定进行智能建筑设计的基本设计条件。
智能建筑的设计优化，要建立在对建筑物功用了解的基础之上，要对建筑物当地的气象条件、交通、供电、供水、网络通讯、无线通讯等情况进行了解，必要时要研究有关法规、条例和标准，对建筑物的智能化设计可行性进行研究分析。进行优化设计前，要将建筑、结构、给排水、电力、通信等专业设计人员进行集中，并对设计中可能出现的问题和决绝方案进行分析和明确。设计时，对各类机器设备系统，要建立与信息类别、信息数量和使用程度、重要程度等参数相适应的网络，同时要保证系统运行效率，提升大量化、多样化信息的适应性。
四.智能建筑的供电设计。
智能建筑中的建筑自动化设备、办公自动化设备、通讯网络系统设备等智能化设备的综合应用，给建筑的供电提出了难题。进行智能建筑供电设计时，要对供电系统的安全性、可靠性和灵活性加以重视。
由于智能建筑物中用电设备较多，用电负荷较大，进行设计时，需要对负荷进行分析，并对负荷级别进行合理划分；根据用电情况和负荷大小，选择合适的供电系统，避免造成浪费而致使建筑费用上升。同时要考虑供电的可靠性以及电源质量要求，根据用电负荷，确定供电方式。
选择供电方式时，一般要采用配出为放射式的主结线方案，采用两路10KV独立电源，变压器低压测采取单母线分段的方式进行。采取此种方式进行供电时，要考虑建筑物中电梯和照明负荷的曲线变化已经大功率电器和使用季节性变化。在智能建筑中，电梯一般为上下班时间为高峰负荷，下班或深夜为轻负荷；照明系统白天为轻负荷，夜晚18点-23点为高峰负荷；建筑物中的空调冷冻机在夏季为高峰负荷，冬季为空负荷或轻负荷。根据用电的负荷变化，选择对应的变压器容量，并进行容量合理组合，保证变压器的经济运行状态。
五.智能建筑的照明设计。
智能建筑的照明系统保障了建筑物内用户的生活环境安全，既要满足基本生活功能，又要能达到美观和节能的需要。照明系统的设计原则为“安全、经济、适用、美观”。
智能建筑的照明安全是设计照明的基本前提，要通过对照明灯具的类型、安装位置、安装数量、灯具功率、照度控制等方面进行合理设计，提供生活的工作环境的光亮。一方面要通过采取先进技术，发挥照明系统的实际效益，在保障照明效果的基础上减少费用，另一方面要从我国实际电力供应和设备生产水平出发，选择合理的照明设备，来提升智能建筑中照明系统的经济性。要结合建筑的环境条件，对光源种类、灯具功率、数量、灯具色彩等进行选择，配合色彩设计，体现建筑的空间立体感和装饰表现感。设计时要注意色彩的协调，同时要避免出现眩光，根据工作和学习、生活的需要，合理布置照明的亮度。
六.智能建筑的系统集成设计。
智能建筑是建筑技术和计算机技术、网络技术、通信技术和控制技术的集成，进行智能建筑设计时，要重视各系统之间的集成配合。系统集成的目标是为了搭建建筑主体内的智能化管理，通过对建筑自动控制技术、通信技术、综合布线技术、计算机网络技术、安全防范技术以及多媒体技术等将相关设备进行整合，通过软件进行集成，实现建筑智能化的目的。
设计智能建筑系统集成时，要考虑各个子系统的检测、管理和控制的统一标准，通过网络结构，实现对子系统的统一控制和管理。对系统集成的信息资源、数据结构、设备协议等要进行明确，确保各子系统能统一、能管理、能控制。要明确提出各机电设备的接口、通信和控制的协议及技术标准。对设备端口的接线方式和方法，要进行规定，对各设备的匹配情况要进行分析和研究。
智能建筑采用RS485、BACnet、RS232C等标准通信和控制接口的系统及设备，要注意各设备接口的实际接法，进行设计时，要对设备和系统间的通讯协议和控制要求进行查证，对设备和系统间的信息开发要进行确认。对空调机组、电梯设备、冷水机组等设备，要进行样品查验，必要时要进行系统集成的实验，避免出现安装完成后无法实现管理和控制。
智能建筑要实现子系统的联动，建成系统集成要能实现子系统在独立运行的同时还要能实现网络联动，通过对子系统的联动设计，来提高建筑的控制流程，实现自动化控制的目的。
七．结束语
智能建筑是现代建筑技术和科学技术的综合，同时也是未来建筑的设计走向。进行设计时，要考虑到建筑功能的扩张性和系统的自动性，在满足建筑基本功能的基础上，实现建筑管理和控制点饿自动化，从而提高建筑住户的生活质量和环境水平。通过提高建筑智能化设计，使得建筑走向“先进性、可靠性、舒适性、网络化和实用化”，便于建筑的可持续发展。
1.智能建筑的含义
智能化建筑，是指通过对智能建筑的四个基本要素，即结构、系统、服务、管理以及它们内在联系，以最优化的设计，采用最先进的计算机技术、控制技术和通信技术，建立一个计算机系统管理的一体化集成系统，提供一个投资合理，拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间(包括人类的生产、生活等空间)。其中，结构和系统方面的优化是指将4C技术(即Computer计算机技术、Control自动控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)和集成技术(Integration)综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。
2.我国智能建筑发展现状
我国的智能化建筑开始起步于20世纪9O年代，并在沿海等经济发达地区、城市得到了迅速的发展，目前的发展速度居世界前列。1990年建成的北京发展大厦(18层)可认为是我国智能建筑的雏形，而1993年建成的位于广州市的广东国际大厦可称为我国大陆首座智能化商务大厦。据不完全统计，目前国内已建与在建的楼宇中，带有“智能建筑”色彩的约有数千幢，上海约有800余幢。这些工程投资在智能化设备上的费用一般占总投资的5％～8％。国内已建成的180m以上的建筑，都具有比较完善的智能化功能。目前，智能建筑所分布的行业主要集中在金融业、行政机构、商业、公共建筑(医院、图书馆、博物馆、体育场馆等)、住宅小区、交通枢纽等。
3.建筑智能化集成存在的问题
智能建筑多包含HVAC系统、电梯控制、消防、出入控制系统等多种系统和设备，这些系统和设备通常来自各个不同的供应商，他们仅仅关注自己的设备的应用，并不顾及他们的设备和系统与其它子系统的互联。为了实现多种不同系统间的通信和互动使得设施管理人员不得不操作多个系统界面，设备的管理不能发挥最大的效应。另外，这些子系统的封闭特性也大大限制了在系统扩建和改造时对产品的选择性。这种限制主要体现在以下几个方面：
(1)设备选型受到很大限制，不能根据性能和价格随意选择产品和供应商，系统部署后，维修配件供应得不到保障，后期设备维护费用高，对产品和供应商存在很大的依赖型。免费论文。(2)用户必须面对不同的用户界面来管理不同的子系统，大大降低了生产率，同时大幅度提高了管理人员的学习负担。(3)各个子系统间不支持互动，增加了操作复杂性。免费论文。一个典型的例子是火灾自动报警系统和HVAC系统之间的互动。当火灾自动报警系统探测到火警时，需要改变风门的位置、关掉风扇或加快风扇的速度来消除烟雾，这就需要系统互动的支持。免费论文。
4.改进：系统集成的主要技术手段
随着智能建筑的功能需求不断增长，使建筑内各种各样的机电设备的监控系统的种类和范围不断扩大，它们可能采用不同的网络平台、不同的通信协议。在实现BMS系统集成时，为了解决互联和互操作的问题，所采用的技术手段大致为以下几种：
(1)采用统一的通信协议实现系统集成的方式
建筑自动化系统应属过程控制范畴，长期以来没有建立国际性的标准通信协议，这种局面严重障碍了智能建筑技术的发展。1995年美国暖通空调工程师协会推出了楼宇自动控制领域的第1个开放式标准通信协议一BACnet。该协议密切结合建筑工程特点，定义了23种对象、
39种服务、六种数据链路结构、三层网络架构，正在向BACne/IP方向发展。同年通过ANSI认证，成为美国国家标准。很多空调、制冷、锅炉、变配电等设备制造厂商均采纳该标准协议，为智能建筑的系统集成开创了十分有利的局面。BACnet采纳了五种协议EIA232一PTP，EIA485一MS/TP，LonTalk，ArCnet，Ethernet。但是在先前的BAC—net协议中，不同厂家生产的设备互联仍需通过协议转换器，尚未达成开放系统实现互操作的要求。
(2)采用协议转换实现系统集成的方式
协议转换器分为专用的协议转换器和标准的协议转换器。专用协议转换器指两种协议之间专用的转换器。采用这种协议转换器，如果要连接多个不同类型的网络，就需要多种类型的协议转换器。有时协议转换器难于匹配不同的网络的安置机制和服务。另外，当协议转换器故障时，这种结构没有提供可靠的端到端的机制，所以这种专用的协议转换器不可取。采用标准的协议转换器，在局域网内部通信采用了简单的通信结构，包括物理层、链路层以及对应用层提供连接服务的会话，传送协议。这种方案中，接在局部网络上的所有站只使用简单的会话／传送协议，而所有协议转换器之间通信只使用同样的传送层协议IP，由此解决了互联网的匹配问题。随着技术的发展，协议转换器方式的应用将越来越少。特别是OPC(OLEfor Process Contro1)技术与ODBC(OpenDatabaseC0nneCtivity，开放数据库互连)技术的成功应用，为不同协议的网络互连，开辟了新的途径，协议转换方式的应用将会更少。
(3)采用OPC技术实现系统集成的方式
0PC(OLEfor Process Contro1)是一种基于OLE的通信标准，用于过程控制的OLE0OPC重点解决应用软件与过程控制设备之间的数据的读取和写人的标准化及数据传输等功能。OPC提供信息管理域应用软件与实时控制域进行数据传输的方法，提供应用软件访问过程控制设备数据的方法，解决应用软件与过程控制设备之间通信的标准问题。当设备通过OPC互联时，图形化应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等应用软件均基于OPC标准，现场设备的驱动程序也均基于OPC标准。在统一的OPC环境下，各应用程序可以直接读取现场设备的数据，不需要一个一个地编制专用的接口程序，各现场设备也可直接与不同应用之间互连。OPC的重要作用是使设备的软件标准化，从而实现不同网络平台，不同通信协议、不同厂家的产品方便地实现互联和互操作。OPC技术的完善和推广，为智能建筑系统集成时，实时控制域与信息管理域的全面集成创造了良好的软件环境。所以说，OPC开创了系统集成的新途径，OPC将成为系统集成的主要方式。如果我们将OPC技术与ODBC技术作以比较，可以发现OPC技术现在比ODBC技术更为成熟、产品更多，而且我国已有比较成熟的OPC技术和产品。所以目前采用OPC技术实现系统集成，可能会比采用ODBC技术实现系统集成更为广泛一些。两种技术的融合与补充，将会使系统集成技术加快发展。
参考文献：
[1]任庆吕．关于智能建筑的一些主要技术与发展趋势[J]．中国智能网，2005．
[2]陆伟良．智能建筑主流技术及其应用[J]．城市建筑智能系统，1999．
中图分类号：G642 文献标识码：A
On the Combination of University Physics
Experiments and Professional Knowledge
LIU Jian
(Faculty of Science, Shenyang Jianzu University, Shenyang,Liaoning 110168)
Abstract College physics experiment teaching and the teaching content of organic combination of instance, on the importance of college physics experiment teaching and expertise, and pointed out the direction of physics experiment teaching development efforts with other disciplines, cross lateral development.
Key words college physical experiment; apply the knowledge; professional contacts; laying the foundation; example
1 学学物理实验，具有非常重要的意义
1.1 学科之间横向发展，学科知识出现交叉
高校各学科发展方向有两方面，一是向着更深、更细的分支发展，研究尖端科学；另一方面就是建立各学科之间的联系，横向交叉发展，彼此互相补充，互相充实，与实践生活结合。物理实验也如此，物理实验虽然是基础的验证性的实验居多，但是也要与时俱进，以适应学生由基础向高深尖端学科内容发展的过程。当学生刚接触高深理论时不可能立即接受，物理实验课程如果和其它专业知识结合，可能成为学生学习高深理论知识的桥梁，因为实验是具体操作，是比较容易理解的。所以，物理实验发展方向就应该向着其他学科应用方向发展，成为学生“认可的、有用的”实验课。
1.2 作为实验基础课程，可以为其他实验课程打基础
学生通过物理实验学习，多了解其他专业知识，扩大知识面。可以基本掌握实验技能，为其他专业实验的学习打下良好的基础，动手能力的提高，对学生适应社会生活有非常大的帮助。加大各届学生之间宣传力度，调动学生实验热情，使物理实验“活”起来。
1.3 与其他专业课有必然联系
（1）课程内容设置侧重基础又结合专业知识。为培养综合素质人才，大学物理实验课程结合学校各专业的特点，经过了多轮的教学实践，不断改革，本着在基础原理技能培养的基础上，将原来的物理实验内容与其他专业知识整合，融入一些学生感兴趣，便于掌握，觉得“有用”的知识点。（2）选课体系有利于学生有侧重点的学习。物理实验现在实行选课，课程内容比学生所选内容多，学生可以根据自己的需要，自由选择与他们专业相关的实验，或者要扩展知识面，选择感兴趣的实验项目，学生自由选择项目给出了非常重要的信息，学生选择结果能够帮助物理实验教师了解学生需要，可以决定学科的发展动态，能够确立实验改革的方向。（3）对各专业学生毕业论文和专题研究有帮助。多届毕业生的毕业设计很多涉及要进行物理实验和咨询，这充分说明，物理实验课程对学生是“有用”的，不少其他专业的老师到实验室借实验仪器设备，进行材料分析，研究物质的性质，测试力的作用效果。这些都充分说明物理实验对某些专题研究很有帮助。
2 物理实验开设内容与专业联系实例
对所有专业学生来说，绪论中有效数字表示测量结果都是必不可少的学习内容。建筑类学校是以土木，建筑专业为主要专业的学校，其他各专业也都要接触测量，测量结果要使用有效数字加上单位表示，为准确的表示测量结果，有效数字位数取舍是关键，有效数字之间的运算规律是依据。所以绪论知识对所有各专业学生都要求必须学习。
（1）对环境专业学生来说，制冷系数测试实验是他们的最爱，很多学生都选择该实验项目，实验中介绍压缩机工作原理，通过实验学生能够了解日常生活中的冰箱、空调等制冷设备的工作情况，这与学生专业知识的学习建立起一定的联系。学生觉得所学知识“有用”。
（2）对交通机械专业。交通机械专业的学生主要进行机械工程领域知识的学习，未来从事机械工程领域设计、科技开发和应用研究等工作。他们需要在大学阶段掌握机械工程理论、电工电子技术、测试技术、计算机技术和信息处理等各种知识。对交通机械专业学生来说，最重要的应该是设计理念的培养和创新能力的提高。他们应该首先学会将日常生活中基本物理想象和本专业知识结合起来，再通过思维的整合产生设计理念，最后达到实际应用的目的。因此，在学生学习的每一个环节上，都应该有意识的安排一些与专业相关的课程内容。比如在大学物理中有声速的测量实验，通过该实验，学生可以掌握测量超声波在空气中的传播速度的方法，同时对驻波和振动合成等理论的也有了更加深入的认识，并且可以提高学生综合使用示波器、声速发生器等仪器的能力。传感器技术在日常生活应用也越来越广泛。在以上实验基础上可以给学生提供传感器，超声波发射接受等装置启发学生设计汽车倒车防碰装置。实验课与日常实际应用的结合吸引了学生的眼球，学生顿时觉得枯燥的实验内容有用了，即使实验有一定难度，学生也非常愿意做，这样就达到培养学生思考的目的，同时培养了他们的设计理念。
（3）对信息专业。信息与控制工程专业的学生将从事建筑智能化及电气自动化工程设计、施工、运行管理和科学研究等领域工作，学生需要掌握建筑自动化，电气自动化，通信自动化，安全保卫自动化等专业知识，具有建筑电气自动化工程设计、施工、系统运行与维护等基本能力。通信中应用最多的应该是光纤，物理实验课程中设置了光纤传感技术相关内容，通过光纤传感器原理的学习及对光纤传感器的实际应用使学生掌握位移、电压、温度信号的基本物理量的测量。在物体导热系数测量中，通过导热系数PID自动控温系统的介绍，使学生从实际中掌握所学专业的实际应用的意义，使学生更加热爱学习，同时也增强了学生对自动控温技术的理解。
（4）对土木专业。土木专业主要培养从事土木工程的设计、施工、安装、管理、科研以及工程项目规划等方面工作的高级工程技术人才。该专业学生通过系统学习和基本训练，掌握结构工程、道路与铁道工程、桥梁与隧道工程、岩土工程和地下工程等学科的基本理论和知识，具备土木工程项目的勘察设计、研究、开发、施工与管理等初步能力。要想具备以上能力必须学会测量。测量是土木学院学生最基本的技能。为培养学生测量能力，在物理实验中设置了分光计的应用实验，让学生学会测量光学角度，会进行光谱分析。学会用自准法调节仪器，分光计的调节比较麻烦，通过该实验培养学生的耐心，让学生懂得，要测量精确，前提必须熟练掌握仪器调节。从而可以使这种理念应用于专业测量仪器上。
（5）对材料专业。材料专业主要培养建筑材料科学与工程领域科学研究、技术开发、工艺和设备设计、建筑施工、监理、材料检测、技术及经营管理等方面工作技术人才。学生通过系统学习和专业训练，掌握该领域的基础理论、专业知识和基本技能；研究无机非金属材料及其复合材料的组成结构、合成制备与性能之间的关系；探索无机非金属材料及其复合材料的制备、加工工艺技术及性能测试评价。以无机非金属材料科学为中心，以工业化、工程化高新技术为先导，发展新型无机非金属材料。对无机材料物理性能了解需要通过一定测试和研究获得，物理实验对材料专业学生设置导热系数测量实验，使学生掌握导热系数测试仪的使用，会用稳态法测量不良导体导热系数方法，加深对热学基本知识的理解。
3 结论
大学物理实验作为基础操作课程，一定要与学生的专业学习联系起来，让学生觉得学学物理实验是非常必要的，是有用的。任课教师备课过程中，不应该仅局限于课本知识的熟悉，还要了解所教授学生涉及的专业知识领域，将实验教学和专业知识的结合既有利于调动学生的学习积极性，也有利于物理实验内容的充实。
参考文献
[1] 顾明远.教育观念的现代转化[J].21世纪的中国教育,1996.
[2] 科技进步与教育创新[J].辽宁教育研究,2003(8).
二、国内外发展动态
我国的办公空间理论研究发展比较晚，几乎从起步，就是沿着国外的路子走，无法摆脱国外设计的影子。现代的开放式办公空间在70年代末才由外资公司带到国内，就连我们在办公间设计中使用的人体比例尺寸都是国外的。此后，我国的室内设计和家具设计工作者们不断引入国外办公空间相关的发展技术和模式，对于现代办公空间、现代办公家具、智能办公建筑的研究都在慢慢深入，为我国的办公空间设计做出了很多贡献。但是，国内很多办公场所仍然流行单元式办公室，并且不太注重室内环境与办公气氛，很多人性化的因素都没有加以考虑，造成这种现象的原因主要是社会基础在办公空间环境上的反映。其次也是现有办公空间的建筑形式决定的，另外设计师也没有切实地从使用者角度进行设计，或者单纯追求形式的表现，造成了大量冷漠、雷同的办公空间。随着信息经济的发展，我国办公建筑的发展水平逐步提高，出现了数量众多的5A级智能办公建筑，其内部空间也越来越人性化、智能化，但是对办公空间的系统化研究还处于初级阶段，只注重办公空间环境的优化，而忽视了办公空间应有的对信息化社会、新型组织结构的潜在回应。在理论研究的文献资料方面，虽然国外办公建筑的作品与理论推陈出新，但我国关于办公建筑的文献资料要么偏重于办公建筑相关设备系统，要么偏重于纯纯粹实例图片信息，还有就是偏重对办公建筑外部造型探讨，研究其内部空间理论的资料还是相对缺乏的。
办公空间作为与人们日常息息相关的建筑空间类型，历来受到人们的广泛关注。国外有许多专家学者从不同角度对办公空间进行了理论和实践的探索，并获得了许多值得借鉴的成果。国外的办公空间研究发展较早，欧美及北美发达国家都很重视工作环境的优劣，美国企业家成功的经验是：必须有一流的办公室，这是一项重要的企业投资。国外的建筑师们更是不断探索新型的办公空间，不断对可能出现的办公方式以及未来办公空间环境做出预测。北欧和日本的研究也都有自己的风格。例如日本学者主要致力于办公系统自动化的研究，预测信息的迅速发展对办公空间带来的影响等等。当工业社会逐渐进入信息社会后，智能化办公建筑逐渐成为人们研究的重心，英国办公建筑专家弗兰克·代菲在“智能化办公建筑的出现”（The emergence of theintelligence officebuilding）一文中对智能化办公建筑的特点做出了这样的描述：智能化办公建筑的特点
主要应体现在四个方面：办公室自动化、先进的通讯设备、．建筑自动化、对未来发展的第一章绪论手法。大多数研究者均将办公空间的设计
作为有机的整体来看待。同时，办公空间的设计不仅受到功能需要与技术可能性的转化的影响，而且更多的是社会文化的一种反映。
三、办公空间发展趋势
办公空间相应的发生着剧烈的变化。一个根本性的办公空间设计变革即将来临。2000年以后，这种新型的办公空间在很大程度上将变成一个网络的系统，包括高度灵活的交流空间和工作方式，它不再是传统的金字塔式的办公模式，单纯的程序性工作场所将转变为一个信息交流的场所。目前，办公建筑的建设规模和数量都在日益扩大，扮演着社会生活中越来越不可或缺的角色。对新型办公空间的研究在发达国家逐渐成为一门学科，各种专门的学术会议、期刊、研究论文不断出现在公众的视野中，深入分析研究新型企业组织结构、办公模式和相应的办公空间之间的关系，重新对现代办公空间的性质和特征做出科学的判断，并用于指导新型办公空间的设计工作，这对于适应信息时代的发展要求、创造科学的人性办公空间具有重要意义。
四、现代办公空间的设计特点
4。1人性化
自从Internet出现以来在短短的数年内，网络就使我们的生活方式发生了巨大改变，通过网络看新闻、购物、学习、娱乐、工作，甚至与人交流。网络也正在改变着我们的办公方式，只需要在显示器前点击鼠标、敲击键盘就可以进行工作从世界各地了解自己所需要的相关信息通过网络下达和通知任务，甚至进行网络会议接治客户。在此强大的技术之下孕育出两种新型的办公方式。一种是以新的管理模式和高科技的办公设备为代表的现代企业，一种是为家庭办公者和自由职业者提供SOHO（small office home office）式的办公。如此便利和高效的办公方式是否让我们充满了创造力和工作热情？答案是否定的。高科技的应用并没有使我们工作精神状态得到极大的改善，我们常常过多地依赖于电脑千变万化的网络信息与不断更新换代的操作软件把我们搞得头昏目眩。而大部分SOHO人士们常常是长时间独处变得不善于和别人交往造成心理上的障碍。据调查表明在我国新型办公模式下的工作人员40％左右的人是处于亚健康状态。现在的办公空间设计更多地强调科按发展给工作带来的高效而往往忽略了人文关怀，解决这些问题，创造出健康的可持续发展的和人性化的办公空间是我们设计师要考虑的问题。
4。2生态化
随着全球生态危机的加剧，人类越来越体会到需要保护自然、保护生态环境，需要在设计中体现可持续发展的原则。在建筑界，走可持续发展之路已经成为人们的共识，这在室内设计领域也不例外，在室内设计中贯彻可持续发展的原则正成为广大室内设计师的共识。办公空间的绿色化涉及对自然的尊重和对人体健康的关注。从对自然的尊重而言，涉及尽量引入天然采光和自然通风，尽量在办公空间内实现节能设计，通过一切技术手段减少办公空间对自然资源和能源的消耗，减少对自然的伤害，体现可持续发展的原则等内容。当然，办公空间的绿色化也表现为尽量在内部空间引入自然元素，环境心理学的研究表明：室内自然景观可以满足人类向往自然的天性，具有缓解工作压力和获得理想视觉景观的作用。因此，我们可以尽量通过运用植物、山石和水体营造富有自然气息的人工环境，为广大员工提供良好的工作环境。从关注人体健康而言，在办公空间的室内设计中，应该注重使用绿色材料。科学研究证明：以往的不少装饰材料中存在对人体有害的元素。因此从保障员工的健康和提高员工的劳动生产率出发，必须采用绿色材料，改善办公空间的室内空气质量，这在当前发达国家的室内设计中已经成为共识。
4。3智能化
其次从智能化方面分析一下：便携式电脑和网络技术的发展使人们的办公形式发生了很大的变化，据国际著名的策划公司DEGW统计，目前大约有20%～30%的白领人士处于流动状态，这些白领在全市、全国甚至全球范围内奔走，因此如何为这些白领人士提供一个舒适的工作环境就成为值得思考的问题。为了应对这一趋势不少设计师都进行了尝试。例如：美国海沃氏家具公司和上海瑞安集团就试图通过公共区域、半公共区域和私密区域的划分来应对办公智能化的趋势。在海沃氏家具公司新天地企业大厦的亚太区办公总部内，办公区分成三部分，即：公共区域、半公共区域和私密区域。公共区域向所有办公人士开放，在这一区域内设有工作式休闲椅和因特网接口，办公人员可以随时通过网络与客户联系，同时办公环境也设计得相当休闲，既可以俯瞰新天地的人工湖，又可以免费享受欧式咖啡，使人感到舒适放松；半公共区域主要为企业大厦的租户和海沃氏家具公司的客户服务，该空间可以容纳80人左右，适合进行展览、会议、小型培训等活动，并能提供餐饮服务；私密区域则通过灵活隔断与半公共区域分开，仅为海沃氏家具公司的工作人员服务。海沃氏家具公司就试图通过公共区域和半公共区域为流动的白领人士提供舒适的办公环境，促进人们之间的交流，激发员工的灵感，展示未来办公空间智能化设计的新理念。
五、现代办公空间的设计
办公空间的各项功能设计
办公空间包括了办公工作场地和相关的配套空间。其首要任务是：
1、使办公工作达到最高效率；
2、其次是塑造和宣传企业的形象；
3、再者要突出使用者的身份和个性得到体现，同时还必须具有较高的安全系数，如放火、防盗、防震等安全性能。
办公空间的室内设计程序
一、设计前期的调研工作
1、施工现场的研究
应注意的事项：
A、应记录各窗户的外部环境，以便使某些办公室有较好的朝向和景观。
B、应仔细考察建筑的结构，考虑将来装修结构的固定和连接方式。
C、应检查楼板和天花是否有裂缝或漏水，窗户的结合处是否紧密等。
D、应在现场对一些较特殊的位置和结构进行装饰处理的构思。
2、与用户沟通
考察现场之后，应充分听取用户意见，其内容如下：
A、充分了解用户的工作性质
B、了解用户的审美倾向
C、了解用户的预计投资
D、对某些特殊处理要与用户达成共识。
二、办公的平面布局与天花设计
中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：2095-1302（2014）01-0057-03
0 引 言
低功耗有损网络路由协议 （RPL）是IETF的ROLL（Routing Over Low power and Lossy networks ）工作组，专门针对低功耗有损网络LLN（Low power and Lossy network）新提出来的路由协议[1]。低功耗有损网络是由功率、存储空间、处理能力等资源受限的嵌入式设备所组成的网络。它们可以通过多种链路连接，比如IEEE 802.15.4、蓝牙、低功率Wi-Fi，甚至低功耗电力线通信（PLC）等等。ROLL将LLN网络的应用主要划分为四个领域[2]：城市网络（包括智能电网应用）、建筑自动化、工业自动化以及家庭自动化，并且分别制定了针对四个应用领域的路由需求[3-6]。由于LLN的独特性，传统的IP路由协议，比如OSPF、IS-IS、AODV、OLSR，无法满足其独特的路由需求，因此ROLL工作组制定了RPL协议，其协议标准RFC6550[1]于2012年3月。
本论文首先介绍了RPL的应用场景及基本原理，并在路径选择策略中加入了对节点剩余能量的考虑；最后通过仿真验证了改进后的路由协议的性能。
1 RPL协议工作原理
RPL是一个矢量路由协议，通过构建有向非循环图（DAG）来形成拓扑结构，加入DAG中的节点自动形成一条指向根节点的路径。RPL主要为数据汇聚型的场景设计，即数据流量由叶节点指向根节点。当然RPL也扩展支持多点对点（MP2P）和点对点（P2P）的应用场景。
图1所示为典型的DAG结构。其中的每一个节点至少有一条指向根节点的路径。
1.1 DODAG的形成
DODAG（Destination Oriented Directed Acyclic Graph）是面向目的地的有向非循环图的简称，可以视为物理网络上的逻辑路由拓扑。
RPL中定义了由多种ICMPv6消息来控制拓扑的形成。DIO消息用于通告有关DODAG的参数，例如DODAGID、目标函数（OF）、DODAG版本号等[1]。其中OF规定了拓扑建立及最优父节点的选择方式，规定了节点级别的计算方法，是路径选择的首要参考标准。级别决定了节点在DODAG中的相对位置，主要用于避免回路。DAO消息是用来建立从根节点到叶节点的“向下”的路径。根据节点的存储能力，RPL协议中将节点类型定义为可存储型和非存储型，两者的区别在于是否存储有路由表信息。在图1中，当D节点要和E节点通信时，如果B节点和C节点是非存储型，那么必须先追溯到根节点A，查找路由，即路径为D—C—B—A—B—C—E。若C为可存储型节点，则只需追溯到共同的祖先节点即可找到路由，即路径为D—C—E。DIS消息用于向邻居节点请求DODAG信息。当一个孤立的节点没有收到任何DIO消息的时候，可通过DIS向周围节点请求DODAG信息。收到DIS消息的节点会反馈DIO消息给DIS源节点。
如图1所示，首先A节点通过DIO消息广播自己创建的DODAG信息，收到DIO消息的节点根据OF来决定是否应该加入该DODAG；加入之后然后再向自己周围的节点继续广播DIO消息；这样一层一层地建立拓扑结构。当节点加入DODAG之后，就自动创建一条“向上”汇聚到根节点的路径。“向下”的路径则由DAO消息完成。
1.2 定时器管理
RPL中使用细流算法[7]来控制DIO消息的发送。细流算法是一个适应性的机制，用来限制控制协议的开销。与传统IP网络不同，LLN网络有着非常有限的资源，必须尽可能的减少控制协议消息所占的比例，但同时又必须要维护好网络结构。当网络改变时，节点会以较高的频率发送控制包；当网络趋于稳定时，则控制流的速率减少。算法中定义了控制消息发送间隔参数I，当网络很稳定时，则I成倍的增加；而网络有动荡时，则发送间隔迅速降为最小值，高频率的发送控制消息以修复网络。
本文借助Contiki系统中的Cooja模拟器，对RPL协议进行了仿真。图2所示为节点布局图，并在图3中以节点5为例展示了DIO消息的发送控制过程。从图3中可以看到，当网络刚形成逐步趋于稳定的时候，DIO消息发送间隔成倍增加；图3中23：00和01：20附近陡峭的转折点表明此时监测到节点5和网络存在不一致性，迅速将控制消息发送间隔调至最小值以迅速修复网络。
1.3 环路避免机制
RPL中规定，在沿着叶节点到根节点的路径上，节点级别必须是递减的[1]，即父节点的级别必须小于子节点的级别。当节点在网络中位置发生改变时，必须根据父节点重新计算自己的级别。假设节点N的最优父节点为P，P的级别为R（P），那么N的级别R（N）计算公式为：
R（N）=R（P）+ rank_increase
rank_increase为子节点和父节点级别的差值，其算法在OF中有定义。
节点的级别在环路避免中有着重要的意义。RPL协议也通过在包头上设定标志位来附带路由控制数据，以避免数据包被循环转发。
2 考虑节点剩余能量的RPL协议
2.1 RPL协议原始路由方案
目标函数决定了RPL协议的路径选择方式。目前RPL的官方文件中，只明确定义了零目标函数（OF0）[8]，即以跳数（HC）为最佳路径选择的唯一标准，而其他的目标函数则由开发者根据需求灵活定义。比如对链路可靠性要求较高的应用，可将链路质量作为路由选择的首要考虑标准；而对能量受限的环境则可以定义在路径中尽量避开电池供电节点。在文档RFC6551[9]中，提出了多种可供开发者参考的路由度量。
在选择路径时，若只考虑跳数因素，必然会导致Sink周边节点数据压力过大，从而使关键节点能量过早消耗而死亡。文献[10]将网络的生命长度定义为第一个节点死亡的时间。对于能量受限的低功耗有损网络，如何平衡能量消耗，延长网络整体寿命，是协议要考虑的重要因素。
2.2 优化之后的RPL路由方案
目前已有多种针对无线传感网络能量优化的路由协议，比如分级能量路由协议LEACH和TEEN，以数据为中心的能量有效路由协议DD和SPIN，还有基于地理位置的路由协议GPSR和GEAR等[11]。 但这些协议都很难实现和RPL协议的融合。RPL协议是通过在container metric中，定义路径选择时所考虑的参数，然后再以一定的方式将所需要考虑的参数相结合，从而确定一个合理的路径选择方案。
本篇论文中采取的是跳数（HC）和节点能量（EN）相结合的方式。结合方式有两种[12]，一种是Lex，一种是Add。Lex是指优先考虑跳数，只有在跳数相同的情况下，才考虑节点能量；而Add则是采取两种参数综合考虑的方式，按照一定的比例相结合，即：
其中：
本文对这两种不同的结合方式做了仿真对比。
2.3 RPL协议改进前后的仿真对比
仿真工具采用的是美国UIUC大学开发的针对无线传感网络研究的J-Sim平台，该平台基于Java语言，和NS2相比具有内存消耗小、仿真速度快、有更好的可扩展性等优点。本文仿真了传感网络数据收集的场景。在100×100的区域里，规则的布置有100个节点，图4所示是网络节点布局图和OF0的拓扑结构，其中最左上侧的0号节点为数据汇聚节点，右下侧的49-99和94-98这11个节点为传感器数据采集节点。数据从右下侧的11个源节点发送到左上侧的0号节点。由于该网络具有对称性，1和10对称，2和20对称等，对称节点的能量消耗基本一致。本文中重点仿真了具有代表性的1、2、11、12、22这几个关键节点的能量消耗情况。
对于OF0，由于跳数是路径选择的唯一标准，节点位置固定的网络，其拓扑结构也相对保持不变。图4即为这种情况下的拓扑结构。由图4中可以看到，节点1和节点10承载了大部分的数据量，几乎任何从下侧或者右侧源节点发过来的数据都要经过这两个节点转发到Sink节点。而节点11，则只有来自源节点99的数据由它转发。
图5所示是系统节点能耗图。其中图5（a）为OF0方案下部分节点能量消耗图。从图中可以看出，最关键的节点1和节点10，能量很快就消耗殆尽。而节点11，则能耗相对较少。这对节点位置固定的网络是很不利的，会使数据量较大的节点在短期内能量迅速消耗完而死亡，而其他非位置关键节点，则一直被闲置。造成网络能耗分布极其不均匀，能量利用率不高。
接下来可以仿真跳数和节点剩余能量相结合的路径选择方式，图5（b）为跳数和能量按照2∶8的比例加权所得到的能耗结果。从图5（b）可以看出，节点1、10和11的能耗更为均衡，第一个节点死亡的时间大为延长。跳数和节点剩余能量相结合的路径选择方式，能一定程度上改善以跳数为唯一度量所造成了能量消耗不均的情况，从而延长关键节点的生命长度。仿真中也能看到，最佳路径的拓扑图一直处于动态变化，原先经过节点1和节点10到达汇聚节点的数据，有一部分从节点11分流，从而缓解节点1和节点10的压力。
（a） HC路径选择方案节点能耗 （b） HC+EN路径选择方案节点能耗
本文也仿真了跳数（HC）和节点能量（EN）按照Lex的结合方式，即优先考虑最小跳数，当跳数相同的时候再考虑节点能量，以及在Add结合方式下按0.8HC+0.2EN和0.2HC+0.8EN的不同比例相结合的情况对比。最后得出的结论是，两种不同的结合方式对网络能耗均衡都有一定程度的改善；而Add的结合方式能耗更为均衡，且剩余能量所占的比例越高，改善的效果越为显著。图6所示是在不同路由策略下，关键节点能耗的对比情况。
4 结 语
本文描述了RPL协议的基本原理，并且对原路由协议的路径选择策略进行了改进，在只考虑跳数的基础上，加入节点剩余能量的考虑，从而平衡了网络能耗，延长网络整体寿命。由于RPL是近几年新提出的协议，随着实践的不断深入，越来越多的新问题被提出，还有很大的研究空间。RPL协议在物联网领域有着广阔的应用前景，值得广大学者进一步深入研究。
5 致 谢
本论文的工作得到了实验室项目的大力支持。感谢国家自然科学基金（61271257），北京市自然科学基金（4122034）和教育部博士点基金（20120005110007）对本文研究工作的支持。
参 考 文 献
[1] WINTER T. RFC6550 RPL： routing protocol for low power and lossy networks [S]. USA： Internet Engineering Task Force， 2012.
[2] VASSEUR J P， DUNKELS A.基于IP的物联网架构、技术与应用[M]. ，田辉，徐贵保，译.北京：人民邮电出版社，2011.
[3] DOHLER M. RFC 5548 routing requirements for urban low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2009.
[4] PISTER K. RFC5673 industrial routing requirements in low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2009.
[5] BRANDT A. RFC5826 home automation routing requirements in low-power and lossy networks[S]. Internet Engineering Task Force， 2010.
[6] MARTOCCI J. RFC5867 building automation routing requirements in low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2010.6
[7] LEVIS P. The trickle algorithm draft-ietf-roll-trickle-08 [S]. Internet Engineering Task Force， 2011.
[8] THUBERT P. RFC6552 objective function zero for the routing protocol for low-power and lossy networks （RPL） [S]. Internet Engineering Task Force， 2012.
[9] VASSEUR JP. RFC6551 routing metrics used for path calculation in low-power and lossy networks [S]. Internet Engineering Task Force， 2012.
