智能建筑无中心平台架构研究

《智能建筑无中心平台架构研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、智能建筑无中心平台架构研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位：建筑技术科学系学科：土木工程研究生：沈启指导教师：江亿教授二○一五年四月StudiesonArchitectureofDecentralizedSysteminIntelligentBuildingDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofPhilosophyinCivilEngineeringbyShenQiDissertationSupervisor:Profe

2、ssorYiJiangApril,2015摘要摘要建筑的信息化和智能化是当代建筑的发展趋势。随着IT和互联网技术向各个工程应用领域的深入渗透，以及电子加工与制造技术的不断提升，现代建筑，特别是大型公共建筑，已经配置了大规模的传感器网络和自动控制系统。然而，在实际运行中这些智能建筑并不那么“智能”，多数自控系统甚至处于半瘫痪的状态。导致建筑自控系统应用困境的根本原因是，集中式的系统架构引发一系列工程实践瓶颈，影响最终功能使用效果，并且集中式系统难以满足建筑智能化急速膨胀的需求。为此，清华大学建筑节能研究中心开发了一套建筑无中心平台，全面服务于现代建筑的运行、控制和管理，采用扁平化的系统架

3、构，从根本上解决了建筑自控领域现有的诸多问题。本文从理论上分析建筑无中心信息系统，对该系统的可行性、基本元素设计、系统架构设计、系统运行的稳定性和控制决策的有效性等问题，进行全面深入的分析和讨论。主要包括三方面工作：第一，从无中心系统的角度构建建筑以及各类机电系统的模型。将整个建筑系统看作是建筑空间和源类设备两种基本单元的组合，通过定义基本单元的标准化信息内容和基本单元的连接方式，给出描述建筑及系统的通用方法。以此，明确了新系统中智能节点和网络拓扑的定义方法。第二，从无中心系统的角度构建建筑运行任务的模型。将系统监测、机电控制、故障诊断、管理操作等各类建筑运行任务分为四类基本问题，即扩

4、散问题、求和问题、分配问题和单点问题。每一类问题都与若干类功能服务应用相对应，具有特定的组网和求解模式。文中对每一类问题给出了标准定义，并辅以大量案例解释说明。以此，明确新系统应用于建筑运行管理的普适性和有效性。第三，建立新系统的数学模型。采用数学建模的方法，标准化定义建筑信息系统以及四类基本运行问题，详细分析每类问题网络计算的可行性、收敛性、稳定性。以此，明确了系统在实际运行中的稳定可靠。关键词：智能建筑；建筑运行管理；无中心网络；系统模型；网络计算IAbstractAbstractInmodernyears,buildings,especiallylarge-scalepublic

5、buildings,haveconfiguredhugesensornetworksandtheautomaticcontrolsystemwiththehelpofdeeplypenetratingofITandInternettechnologyinthefieldofengineeringapplication,anddevelopmentofelectronicprocessingandmanufacturingtechnology.Thetrendthatarchitecturebecomesmoreintelligentandinformationcouldnotbehal

6、ted.However,thoseintelligentbuildingsusuallydonnotoperateso"smart".Actuallymostoftheautomaticcontrolsystemsareevenhalfparalyzed,onlyprovideremotemonitoringfunction.Whilecentralizedsystemarchitectureisthekeyreasonthatcausedengineeringapplicationbottlenecksduringthewholeperiodincludingautomationsy

7、stemdesign,functiondesign,on-siteconfigurationandnetworking,operationandmodificationdifficulties.Furthermore,centralizedsystemcannotfinelymeettheswellingneedsofinformationmanagementandvariousfunctionsinintelligentbuildingint