楼宇自动化虚拟平台的设计与实现样本.docx

天津工业大学

毕业论文

楼宇自动化虚拟平台设计与实现

姓 名 杨倩兰
学 院电气工程与自动化
专 业 自动化
指引教师 张亮
职 称 讲师

6 月 6 日摘 要

在科技不断进步今天，智能应用越来越广泛。智能建筑逐年增长，楼宇自动化越来越重要。学校开设楼宇自动化有关实训课题，可以让学生在步入社会之前简朴接触与之有关内容，为之后工作学习做好准备。虚拟平台可以在没有实物状况下，进行仿真、模仿实际控制系统。因此设计一种虚拟仿真平台可以在没有实物状况下进行仿真学习。设计虚拟平台时需要考虑到楼宇自动化系统中各个系统功能，以及她们互相之间联系。设计虚拟平台需要使用到matlab/simulink仿真平台，同步要结合eclipse编写后台程序。
本文就楼宇自动化虚拟平台设计与实现结合各个系统规定进行研究。根据不同系统功能特点、仿真成果规定，提出并构建了基于matlab/simulink仿真构造框图以及基于eclipse程序、虚拟平台。论文一方面简介了楼宇自动化课题研究状况、智能建筑概念、不同仿真软件概况、仿真系统应用等。另一方面对基于matlab/simulink不同系统仿真简要简介，并且验证仿真系统性能指标。最后对基于eclipse程序、虚拟平台、虚拟设备以及虚拟环境进行测实验证。保证虚拟平台正常工作。
核心词：Simulink；eclipse；楼宇自动化；仿真；虚拟平台

ABSTRACT

In today's technological advancements，intelligent applications more widely. Intelligent building increases every year，building automation increasingly important. The school opened building automation-related training issues，allows students into the community prior to the contact associated with simple contents，after learning to prepare. Virtual platform in the absence of physical circumstances，simulation，simulate the actual control system. So the design of a virtual simulation platform can be restricted simulation study. Virtual design platform to take into account features of each system，building automation system，and the links between each of them. Design of virtual platforms need to use matlab / simulink simulation platform，while combining eclipse write daemon.
In this paper，the various system requirements Design and realization of building automation on the virtual platform. Based on features of different systems，simulation requirements，proposed and constructed based on the block diagram simulation matlab / simulink and eclipse-based programs，virtual platform. Paper introduces the research status of building automation，intelligent building concept，different simulation software before，application simulation system and so on. Secondly simulation of different systems based on matlab / simulink a brief introduction，simulation and verification system performance. Finally，eclipse-based programs，virtual platforms，virtual appliances，and virtual environments for testing verification. To ensure the normal work of the virtual platform.
Keywords：Simulink；eclipse；building automation；simulation；virtual platform

目 录

第一章 绪论 1
1.1 智能建筑简介 1
1.2 楼宇自动化简介 1
1.2.1楼宇自动化控制系统构成 1
1.2.2楼宇自动化控制系统原理 2
1.2.3 楼宇自动化发展历史 3
1.3 国内外研究状况及成果 3
1.4 Simulink仿真软件 4
1.5 Simulink仿真软件在自动控制系统中应用实例 5
1.6 小结 6
第二章 基于Simulink仿真软件楼宇自动化控制系统 7
2.1 仿真软件 7
2.1.1 仿真软件定义 7
2.1.2 仿真软件功能 7
2.1.3 惯用仿真软件 7
2.2 仿真控制系统性能 8
2.3 小结 9
第三章 楼宇自动化各控制系统 10
3.1 暖通空调系统监控(HVAC) 10
3.2 给排水系统监控 13
3.3供配电与照明系统监控 17
3.4火灾报警与消防联动控制 18
3.5电梯运营管制 20
3.6防火防爆报警系统 20
3.7出入口控制及门禁系统 21
3.8安保人员巡逻系统 22
3.9小结 23
第四章 楼宇自动化虚拟平台设计与实现 24
4.1虚拟平台特点与流程 24
4.2控制系统构造设计 25

4.3系统重要功能设计与实现 26
4.3.1主程序设计实现 26
4.3.2仿真运营控制功能设计实现 26
4.3.3仿真成果数据事后分析功能设计实现 27
4.4小结 28
第五章 楼宇自动化虚拟平台测试与应用 29
5.1系统功能测试 29
5.1.1虚拟设备功能测试 29
5.1.2仿真运营功能测试 30
5.1.3虚拟环境功能测试 30
5.2仿真平台性能测试 31
5.3系统实际应用 34
5.4小结 34
第六章 总结 35
参照文献 36
附录1 37
附录2 40
谢辞 75

第一章 绪论
1.1 智能建筑简介
在20世纪末智能建筑概念在美国诞生了。在1984年，美国哈特福德 （Hartford）市建成了第一种智能大厦，她是智能家居控制系统，运用是手机Personal Digital Assistant。90年代初，在中华人民共和国开始浮现智能大厦，并且发展速度令世人刮目相看。优化组合建筑物管理、设备、服务和构造，条件要按照顾客需求，提供应顾客是一种高效、舒服、便利以人为本建筑环境，这样建筑称为智能建筑。集中当代诸多科技形成了智能建筑。智能楼宇技术基本：当代电脑技术、当代建筑技术、当代控制技术、当代通讯技术。
随科学技术发展，建筑物智能化限度逐渐提高，智能建筑是信息化时代产物。当代世界科学技术发展重要标志：4C技术（Control控制技术、CRT图形显示技术、Communication通信技术、Computer计算机技术）。
在建筑物内建立计算机网络综合系统并将4C技术结合应用之中，使建筑物智能化。4C技术在智能楼宇建筑中是指建筑构造化、系统化。通过对建筑物4个基本要素判断拟定智能建筑性质（4要素：构造、系统、服务、管理）。
高效率、优雅、舒服又具备快捷便利、安全性高且费用适当环境空间需要考虑4要素之间内在联系，通过最优化设计来实现。建筑顾客，资金所有者和经营者等可以通过楼宇自动化察觉到她们在：消费开支、寻常生活、商业沟通、生命安全等方面得到最大限度回报。
建筑智能化构造构成某些：楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)、通信自动化系统(CAS)修订版《智能建筑设计原则》是智能建筑概念国标。

1.2 楼宇自动化简介
楼宇自动化控制普通运用上位计算机进行画面监控和管理，这是采用Direct Digit Control,即直接数字控制器( DDC)。曲线、动画、脚本、文本、各种专用控件和数据库等是她重要手段。这就是Decentralized centralized control（分散控制集中管理），所谓分散控制集中管理也是计算机集散控制。

1.2.1楼宇自动化控制系统构成

图1.1 楼与自动化系统构成

需要诸多电器机械设备之间互相联系，形成较为完善自动化管理系统。通过对各种设备进行综合管理、调度、监视、操作和控制建立机电设备管理系统。
1.2.2楼宇自动化控制系统原理
分散控制集中管理是楼宇自动化控制系统特性。被控对象实时监测和控制任务由分布在现场被控装置处直接数字控制器（DDC）完毕，对于惯用仪器仪表控制功能简朴局限性、计算机集中控制高度会集风险性局限性，都可以通过这种控制办法加以克服。中央管理计算机功能:CRT显示、打印输出、丰富软件管理、较强数字通讯。
具备这些功能计算机要安装在中央控制室，要在避免了常规仪器仪表分散控制后人机联系困难、无法统一管理缺陷状况下可以完毕集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务。保证系统在最佳状态下运营。distributed control systems （简称 DCS）是集散型计算机控制系统，即分布式控制系统，她采用是基于当代控制理论控制办法。

1.2.3 楼宇自动化发展历史
到当前为止以有了四代楼宇设备自动化系统有关产品:

表1-1 四代产品对比
名称
第一代
第二代
第三代
第四代
CCMS中央监控系统
DCS集散控制系统
开放式集散系统
网络集成系统
时间
20世纪70年代
20世纪80年代
20世纪90年代
21世纪产品
原理
采用计算机键盘和CRT构成中央站，打印机代替记录仪表，散设于建筑物各处信息采集站DGP通过总线与中央站连接在一起构成中央监控型自动化系统。
DGP分站安装CPU，发展成直接数字控制器DDC并配有微解决机芯片，BAS由4级构成，分别是现场、分站、中央站、管理系统
DDC分站连接传感器、执行器输人输出模块，应用现场总线，形成分布式输入输浮现场网络层
建筑设备自动化系统采用Web技术，BAS网络集成系统((EDI)是采用Web技术建筑设备自动化系统
中央站功能
采集各分站信息，作出决策，完毕所有设备控制
监视
管理
使BAS与Intranet成为一体系统
特点
一台中央计算机操纵着整个系统工作
只有中央站和分站两类接点，中央站完毕监视，分站完毕控制，分站完全自治
BAS控制网络形成了3层构造，分别是管理层(中央站)、自动化层(DDC分站)和现场网络层(ON)
EBI系统从不同层次需要出发提供各种完善开放技术，实现各个层次集成

到当前为止，德国Siemens公司、美国KMC公司、Johnson Controls公司、Honeywell公司等公司是规模和影响较大楼宇设备供应公司。

1.3 国内外研究状况及成果
楼宇自动化系统实质:通讯技术、图形显示技术、控制技术、计算机技术。
通过运用这些技术自动化控制与管理整个大厦建筑设备，使得大厦信息含量与技术有所增长，整体竞争力不断提高。建筑设备有：照明、供电、供水、消防、空调、电梯。
由于信息技术迅速推动，客户对各类建筑物使用功能规定不断提高，楼宇自动化系统也在原有基本上变得更加繁琐。开始在楼宇中使用由电子器件构成控制系统是有一某些发达国家早在上世纪50年代初期就开始了，以便于集中监视管理设备运营状况将各种信号灯、仪器仪表以及操作按钮通过不同线路连接到分布在现场机电设备上，同步对各种机电系统进行自动或手动切换控制。数字式自动化系统是进入上一世纪60年代末第一次浮现，并逐渐使用专用计算机系统进行显示、管理和控制。随着微电子技术发展在20世纪80年代中期，开始浮现采用计算机构成控制系统，常规控制技术无法实现性能指标使用计算机都可以达到了，这些技术发展奠定了夯实基本可以更好实现楼宇智能化。
自从在19世纪80年代开始，首个楼宇自动化建筑在美国修建之后，全世界范畴内，楼宇自动化迅速在各地展开，并以一种全新技术和面貌浮现。当代社会，通过近年进展使得楼宇自动化步入了“绿色环保建筑”更高阶段新智能时期。楼宇自动化目：各个设备管理和控制、实现保护环境、可持续发展、节约能源。
实现目要以贯彻以人为本为前提条件，强调低污染、低能耗、高效率是对设备管理和控制总精神。此外一点，随着着信息技术产业迅猛突破，智能建筑面貌和内涵不断翻新，楼宇系统集成作为智能建筑核心，网络化集成是最高规定，并不但仅是以服务器或解决器为中心。
计算机环境、面向过程、信息交互转变方向如下图：
浏览器/服务器和C 1 Tent/Network模式
客户机/服务器模式
计算机环境
转变方向

图1.2 计算机环境转变方向
为面向对象、强调综合集成、密切联系应用需求

集成系统开发
面向过程转变方向

图1.3 面向过程转变方向

基于内容解决和融合以及基于虚拟和多媒体技术人机接口

简朴状态信息组合和基于监视控制解决
信息交互转变
方向

图1.4 信息交互转变方向

1.4 Simulink仿真软件
软件简介
Simulink是一种集成了环境,集成了动态系统仿真、建立模型和分析综合仿真软件。MATLAB最重要构成某些之一就是她。只是要通过简朴以便鼠标操作，而不用大量编写编程，就可组建出繁琐系统环境就是它所提供。
Simulink长处：
1、广泛适应性；
2、接近实际；
3、高效率；
4、灵活；
5、构造明了；
6、清晰流程；
7、精细仿真；
Simulink被广泛应用于数字信号解决以及控制理论复杂仿真和设计中就是基于以上长处。可应用在或被规定应用在Simulink中有诸多第三方硬件和软件。

1.5 Simulink仿真软件在自动控制系统中应用实例
Simulink仿真在测控系统中有广泛应用。某测控系统时域微分方程为：
5+3+y=6x

Simulink仿真框图

图1.5 仿真构造图

仿真成果如图：

图1.6 仿真成果

1.6 小结
本论文构造如下:
第一章绪论
论文研究来源、国内外研究现状以及论文研究需要技术做了先行简介;阐明了课题研究意义;最后简介了论文构造安排。
第二章基于Simulink仿真软件楼宇自动化控制系统
惯用仿真软件比较做了， Simulink仿真简朴理解。
第三章楼宇自动化各控制系统
针对Simulink仿真，建立各个系统构造图以及仿真框图.
第四章楼宇自动化虚拟平台设计与实现
在之前研究基本上，从虚拟平台仿真流程和特点考虑，充分考虑各个系统功能需求和性能规定以及操作以便简朴，一种由数学建模、模型代码自动生成并转换以及仿真成果图形显示和数据事后分析于一体建模仿真平台系统被设计并实现了。模型代码自动生成并转换、仿真成果事后分析、图形化建模等都是系统具备功能。
第五章楼宇自动化虚拟平台测试与应用
结合实际状况对系统各项功能进行了第一步测试;然后测试了基于Simulink仿真操作系统平台实时性能;然后，对测试成果进一步分析由以有测试成果决定;最后简介了系统实际应用状况。
第六章总结
总结了论文课题研究意义。

第二章 基于Simulink仿真软件楼宇自动化控制系统
2.1 仿真软件
2.1.1 仿真软件定义
专为仿真设计计算机软件即为仿真软件(英文simulation software)。仿真技术工具涉及仿真软件与仿真硬件。50年代中期仿真软件开始有所发展。与仿真软件发展辅相成技术:仿真应用、算法、计算机、建模。
第一种以数据库为核心仿真软件系统在1984年浮现了，采用人工智能技术(专家系统)仿真软件系统随后也浮现。在这样发展方向下，仿真软件会具备更灵活、更强功能、可以面向更广泛顾客。当前较为风行是虚拟现实仿真软件，例如VR-Platform ，中文名虚拟现实仿真平台。

2.1.2 仿真软件功能
1、 源语言解决以及规范化，就是规定描述模型句法、符号、语法、语句。检测源程序中错误。源程序翻译成代码。用于机器执行。
2、仿真执行和控制。
3、数据分析和显示。
4、程序、数据、模型、图形存储和检索。可以通过对软件设计来实现。
仿真软件分类：仿真程序包、仿真软件系统、仿真语言。仿真程序包是针对仿真专门应用领域建立起来程序系统，惯用程序段被软件设计人员设计成通用子程序模块，再设计一种主程序模块，用来调用子程序模块。繁重程序编制工作就可以免除了。她具备功能2、3、4中任一种，但可以不具备仿真软件功能1。仿真软件系统是将仿真软件所有功能有机地统一在一起，构成一种完善系统。仿真语言具备最广泛应用。数据库是仿真软件系统核心。它由仿真运营软件（语言）、建模软件、数据库管理系统和输出成果分析报告软件构成。

2.1.3 惯用仿真软件
惯用仿真软件比较如表：

表2-1 仿真软件对比表
名称
Matlab
Proteus
KEIL
Labview
Multisim
出品地
美国
英国
美国
美国
美国
公司
The MathWorks公司
Lab Center Electronics公司
Keil Software公司
国家仪器(NI)公司
国家仪器(NI)有限公司
类型
商业数学软件
EDA工具软件
51系列兼容单片机C语言软件开发系统
程序开发环境，类似于C和BASIC开发环境
以Windows为基本仿真工具
应用
算法开发、数据可视化、数据分析、矩阵运算、绘制函数/数据图像、
原理图、代码调试、单片机与外围电路协同仿真、PCB设计
C语言编程
汇编语言编程
协助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新
合用于板级模仿/数字电路板设计工作、搭建电路原理图并仿真
特点
1、 高效计算
2、完备图形解决
3、功能丰富工具箱

1、 电路仿真、PCB设计和虚拟模型仿真三合一
2、 仿真单片机及外围器件
1、 在功能、构造等有优势
2、 完整开发方案
3、 集成环境以便、仿真调试强大
使用图形化编辑语言G编写程序，产生程序是框图形式
从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一种完整综合设计流程

2.2 仿真控制系统性能
运用Simulink可以先建模，图形模型代码自动生成，再编译运营有针对性改造代码，实时仿真就可以实现。固然，由其下层操作系统平台所决定经修改代码后生成运营进程实时性能。由于基于Windows系统大多应用Simulink都可以实现，并且有着广泛应用基本系统是Windows系统，因而提供一种通用实时操作系统平台，可以通过扩大Windows系统实时性能来实现，为研究成果应用奠定夯实根基。

2.3 小结
选取基于MATLAB平台Simulink仿真是通过对不同仿真软件简介比较决定。该平台是由MathWorks公司推出，动态系统仿真领域中最为知名仿真集成环境之一就是她，它在各个领域均有广泛应用。 顾客在构建自己动态系统模型可以通过Simulink迅速实现，进行仿真分析也在此基本上;通过度析仿真成果修正系统参数以及设计，从而迅速完毕系统设计。Simulink集成环境仿真有MATLAB支持，因而可以立虽然用MATLAB中庞大科学运算功能。毋庸置疑，出众能力使Simulink在系统仿真领域中极其重要作用。

第三章 楼宇自动化各控制系统
3.1 暖通空调系统监控(HVAC)
当今社会工作生活水平下，人们越来越在乎规定室内温度、湿度以及空气质量。对智能楼宇大量暖通空调设备进行全面管理而实行监控系统称之为暖通空调监控系统(HVAC—Heating Ventilate Air Conditioning) ，该系统是为了营造良好工作环境设计。
房间有诸多热源涉及：
l)通过围护构造传入热量
2) 通过外窗进入太阳辐射热量
3)人体散热量、照明散热量、设备、器具、管道及其她内部热源散热量、食物或物料散热量
4)渗入空气带入热量
5)潜热量，由各种散热过程产生
1、通过围护构造传入热量
CLq=SqKq(Tw-Tn) （3-1）
CLq：逐时冷负荷由外墙和屋面传热形成;
Sq：外墙和屋面面积;
Kq:传热系数，依照外墙和屋面不同构造和厚度,可在外墙构造类型与热工参数数据库以及屋面构造类型与热工参数数据库中选用;
Tw:由墙面和屋子结合冷负载计算温度值;
Tn：室内温度
2、 太阳辐射热量，只限通过窗户射入
A. 按下式可计算外窗温差传热形成逐时冷负荷:
CLch.1=SchKchCk1Ck2(tlc-tn) （3-2）
CLch1：逐时冷负荷由外窗温差传热形成;
Sch：外窗窗口面积;
Kch：外窗传热系数;
Ck1：窗框外窗传热系数修正值;
Ck2：遮阳设施外窗传热系数修正值;
t1c：窗户逐时冷负荷温度;
tn：室内温度
B. 按下式可计算透过玻璃窗进入有空调房间或者地方太阳辐射热形成逐时冷负荷:
CLch.2=CsCnCa[SlJch+(Sch-Sl)JshC(cl.ch)n] （3-3）
CLch2：透过窗太阳辐射热逐时冷负荷;
Cs：窗玻璃遮挡系数;
Cn：窗内遮阳设施遮阳系数;
Ca：窗面积有效系数;
Jch：透过窗玻璃太阳总辐射照度=直接辐射+散色辐射;
Jsh：窗户太阳散射辐射照度;
Sch：外窗面积(涉及窗框);
C(cLch),C(cl.cb)n：冷负荷系数,按纬度取值,考虑有内遮阳和无遮阳因素;
Sl：窗上受太阳直接照射面积
3、 人及其她物体散热量
CLr=n(q1Ccl.r+q2)+Qr （3-4）
CLr：人体散热引起冷负荷;
n：空调调节房间内人数;
ql：每个人散发显热量;
q2：每个人散发潜热量;
Ccl.r：人体显热散热冷负荷系数（人在室内停留时间及由进入室内开始到计算时刻时间决定了该系数）;
Qr ：其她设备散热量
由以上四个公式得出：
Qroom=CLq+CLch.1+CLch.2+CLr+Qr=α(Tw-Tn)+Qf （3-5）
其中：
α=SqKq+SchKchCk1Ck2
Qf=CsCnCa[SlJchCcl.ch+(Sch-Sl)JshC(cl.ch)n+n(q1Ccl.r+q2)]

图3.1 房间模型

通过计算整顿房间数学模型为：
T+ΔTroom0=K(ΔL+KˊTout+K"Qf) （3-6）
其中时间常数T，放大系数K、Kˊ、K"
T=,K=,
Kˊ=,K"=；
Cair是空气比热;ρair是空气密度。
由公式得系统构造图：

图3.2 房间温度模型构造图

由构造图得出Simulink仿真框图：

图3.3 Simulink仿真框图

图3.4 仿真成果

调节各个参数得恰当仿真成果：
参数设计：Kˊ=0.2、K"=0.05

3.2 给排水系统监控
给排水系统中，要对给水量和排水量实时监控。选取不同控制办法：老式pid控制、模糊控制。为实现机电一体化，采用应用了先进当代控制理论变频调速恒压供水系统。构造原理图如下:

图3.5 变频调速构造原理图

与模糊控制相结合模糊预测控制，通过预测输出，运用输出反馈调节输入，构造图如图：

图3.6 模糊控制构造图

由于有诸多不稳定环节存在,在供水系统中,想要获得一种精准数学模型很困难,特别是使用变频恒压控制。因而在实际应用中，只能依照供水装置性能用近似数学模型逼近。

图3.7 水泵充水过程水压变化

1、管道水泵供水系统数学模型:一种惯性环节带有一种纯滞后环节一阶系统等效。
2、电机和变频器模型:时间常数为T2 惯性环节一阶模型等效。
3、相对于其她控制单元和检测环节延迟时间以及时间常数而言，由于供水系统执行环节时间常数和延迟时间常数较大，这样相对而言其她控制装置时间常数和延迟时间常数可忽视不计,都用比例环节等效。
综上可知，两个惯性环节串联再带一种纯滞后环节可等效供水系统数学模型,供水系统近似数学模型为:
G(s)=e-гs
由公式连接simulink仿真框图老式PID控制如图：

图3.8 老式pid控制框图

所得仿真成果：

图3.9 运营成果

与既有比例-积分-微分控制相比，模糊预测控制框图

图3.10 模糊预测控制框图

在命令窗口中输入fuzzy得如图：

图3.11 （a） 图3.12 （b）

图3.13 (c) 图3.14 （d）

仿真成果如图：

图3.15 模糊控制仿真成果

从仿真响应曲线分析，就该系统用老式PID控制相比：
1、 超调量减少，
2、 动态响应速度迅速，
3、 系统上升时间缩短,
4、 振荡减小。
但是在模糊控制中尚有诸多问题存在,最重要有：
1、 提高智能水平；
2、 适应能力加强；
3、 改进稳态控制精度。
依照其她实际应用中得出结论,遇到实际状况时,由于模糊控制发展不成熟，普通要将模糊推理或模糊控制思想结合到其她较为成熟控制理论或办法,积极发挥各自优势,从而得到最优化控制效果。
采用PID控制条件：
1、 压力偏差较小；
2、 响应速度快；
3、 动态性能好；
4、 静态性能好；
5、 满足系统控制精度。
模糊控制与单个PID调节器及单个模糊控制器相比均有更好控制性能。虽然在改进静态性能方面，Fuzzy-PID复合控制更优,但她缺陷是：控制法则一层不变,普通系统在不同状态下条件不同，因此很难满足各种状况，控制效果会有所影响。
模糊控制发展方向应当是：自适应、自组织、自学习方向。这样可以自动更改完善系统参数设立以及控制规则，在最优化条件下控制系统。可以更好控制那些阶次高、带有非线性环节、滞后时间大复杂系统。
3.3供配电与照明系统监控
电力合理分派对于智能楼宇极其重要，在现如今社会中，电能已成为最重要能源，合理分派电能不但可以给每个顾客更加舒服以便使用，并且可以节约能源，适应当代能源运用环境。
顾客使用电力设备不但涉及纯电阻电器，尚有某些非纯电阻电器，例如电容以及电感。这些非纯电阻电器会储存一某些电能，即无功功率。
输电线路Simulink仿真框图如图：

图3.16 输电线路框图

仿真成果如图：图（b）中黄色为有功功率，蓝色为无功功率；

图3.17 （a） 图3.17 （b）

3.4火灾报警与消防联动控制
图3.18显示了火灾自动报警与联动控制系统工作原理。探测器安装在保护区。探测器规定：对现场烟雾浓度、温度等进行监视、不断地向所监视现场发出巡测信号、监视得到信号反馈给报警控制器。
判断拟定火灾与否发生要根据控制器收到信号与自身设定正常整数值之间比较，这是控制器作用，火灾报警及消防联动控制系统原理也正如此。
当火灾发生时,显示屏显示内容：烟雾浓度、火灾区域或楼层房号地址编码、火灾现场发出声光报警、打印报警时间、地址、与火灾发生楼层上下相邻层或火灾区域相邻区域也属于危险区域，同样要发出报警信号。
报警系统报警后，依照事先设计代码编程，控制系统会有相应动作，即启动防排烟系统以及灭火系统，点亮各个相应应急疏散批示灯、疏散通道明确等。

图3.18 火灾系统原理框图

依照原理得出系统数学公式：
N≥
　 其中：N:探测器数量，应取整数
S:该探测区域面积(m2 )
A；探测器保护面积(m2 )
K：修正系数
运用Simulink连接仿真框图：

图3.19 仿真框图

仿真运营成果

图3.20 运营成果

3.5电梯运营管制
智能建筑中电梯普通不止一种，需要设计合理程序分派电梯，是电梯在最优化条件下工作。随着社会不断发展，电梯应用越来越多，电梯事故也被人们所关注。要实时监控电梯运营以免事故发生，同步一旦发生事故要及时解决，有相应应急解决程序。电梯远程监控系统如图:

图3.21 电梯系统构造图

3.6防火防盗报警系统
智能楼宇要有辨认能力，特别是智能家居要及时辨认陌生人进入。防盗系统原理为顾客输入密码或其他信号，当输入错误时，声光报警启动。防火报警系统类似于防盗，当探测器检测到烟雾、高温等信号时，声光报警启动。

图3.22 防盗系统构造原理图

3.7出入口控制及门禁系统
出入口控制系统构成：出入凭证校验装置、出入口自控锁、出入口控制主机。出入凭证校验装置是身份辨认技术分为个人身份辨认码、卡片式、人体特性辨认三种。
门禁系统构造如图：

图3.23 门禁系统构造

实现出入口控制方式：
第一种方式是在需要理解其通行状态门上安装门磁开关。
第二种方式是在需要监视和控制门上，除了安装门磁开关以外，还要安装电动门锁。
第三种方式是在需要监视、控制和身份辨认门或有通道门高保安区，除了安装门磁开关、电控锁之外，还要安装磁卡辨认器或密码键盘等出入口控制装置，由中心控制室监控，采用计算机多重任务解决，对各通道位置、通行对象及通行时间等实时进行控制或设计程序控制，并将所有活动用打印机或计算机记录，为管理人员提供系统所有运转详细记录。
分布式控制系统是出入门禁系统本质，该系统支持构造为网络化构造。成为门禁控制系统设计和开发抱负平台是由于她是低成本、实时性和可靠性控制网络技术。
由于网络技术、控制和计算机不断发展，顾客在生产和生活中控制对象不断发生变化。从局部到整体，由单点到多点，从简朴到复杂。
全开放嵌入式控制网络系统
现场总线控制系统
集散式控制系统
集中式数字控制系统
组合式模仿控制系统

图3.24 控制系统经历过程

网络化、数字化、智能化是控制系统整体发展趋势。

3.8安保人员巡逻系统
楼宇中要有安保巡逻不断记录安保人员位置，与否离岗、控制人员进出。安保人员巡逻系统工作原理即有一便携式设备及时传送人员位置信息，同步接受系统传达指令，如图3.26、3.27：

图3.25 原理图

图3.26 安保巡逻原理图

3.9小结
本章简要简介了基于Simulink仿真环境下楼宇自动化系统中系统仿真与成果，以及各子系统原理和规定。

第四章 楼宇自动化虚拟平台设计与实现
4.1虚拟平台特点与流程
系统具备如下特点：
1) 仿真时间标尺与自然标尺一致即仿真必要是实时仿真。这一点决定了仿真时间特性。
2) 数学模型是必要建立仿真对象实体。对于复杂系统建模，普通要将其简化用近似数学模型代替，忽视细小误差，简化仿真。
3) 有些物理效应设备存在时间延迟。在进行时，仿真系统中也要串联延迟函数，减少对仿真系统真实性影响。
4) 仿真置信度最高。仿真系统忽视外部环境某些影响，这样与实际系统相比，仿真系统可信限度被很大地提高了，比纯数学模型仿真系统置信度高得多。
综上所述，设计开发仿真平台系统前提基本既是仿真系统特性，意义也在此。
仿真普通过程：
1) 描述仿真问题，明确仿真目；
2) 项目筹划、方案设计与系统定义：仿真目决定仿真成果以及系统边界条件、约束条件；
3) 数学建模：依照研究系统先验知识、实验数据及其机理，拟定模型类型、成果及参数是按照物理原理或者采用系统辨识办法决定；
4) 仿真建模：系统仿真模型是通过数学模型转换成能在计算机上运营程序或其她模型实现。
5) 实验：仿真实验并记录数据；
6) 仿真成果分析：实验规定和仿真目决定。仿真成果决定：修正数学模型、仿真模型、仿真程序、修正/变化原型系统。
新实验在修正后进行。精确描述实际系统并不是一次完毕，要不断对比模型和实际系统差别，不断更改、验证、再更改而完毕。

图4.1 流程图

4.2控制系统构造设计
该平台重要目是为楼宇自动化设计进行仿真，进而以便楼宇自动化设计与改良。如图：

图4.2楼宇自动化系统构造图

4.3系统重要功能设计与实现
4.3.1主程序设计实现
框架建模在simulink中，打开MATLAB file model,在model中建立系统构造框图点击 获得模块库。建立构造框图，程序见附表。
4.3.2仿真运营控制功能设计实现
功能构造：
一、楼宇虚拟化基本平台某些。
1. 系统配备：初始化参数、数据等。
2. 楼宇自动化系统模仿。
二、楼宇设备仿真某些。
1.设备录入
2.设备类型维护
3. 设备
三、楼宇突发事件场景仿真某些。
1.火灾事件场景
2.断水场景
3.断电场景
四、楼宇自动化报表
实现：整个平台分为楼宇自动化仿真平台、虚拟设备、仿真平台配备管理、仿真平台监控与分析、数据存储等某些。楼宇自动化仿真平台为楼宇自动化系统模仿、虚拟设备为楼宇中设备虚拟结