楼宇自动化系统（BAS）涵盖多个子系统，主要分为三大类：能源管理、暖通空调控制以及安全和访问控制。能源管理系统通过监控和分析建筑物的能源使用情况，从整体结构到单个插头，精准捕捉用电模式。这不仅有助于发现异常电力消耗，还能及时识别故障设备，防止潜在的安全隐患。
暖通空调（HVAC）系统是建筑物中最耗电的子系统之一。通过集成占用传感器和遮阳控制系统，HVAC系统能够根据实际需求调整输出，显著降低能源消耗。与能源管理系统协同工作，HVAC控制系统还能在非高峰时段运行非关键系统，进一步优化用电时间。
安全和访问控制系统则利用监视、入侵检测和访问控制等多重信息，全面保障建筑安全。通过集成占用探测器并与访问控制系统对比，系统能够有效识别未经授权的入侵事件。
在楼宇自动化产品中，智能电表、BACnet楼宇控制器、变风量（VAV）控制器、可编程自动化控制器以及自动化HMI等设备各具特色。智能电表通过电压和电流传感器，实时报告用电量信息，支持远程电源控制。BACnet控制器则广泛应用于HVAC、照明、安全和火灾报警系统，确保各子系统的互联互通。
VAV控制器通过调节风量实现精确温度控制，减少压缩机磨损，并通过无线连接和RS485报告系统状态。可编程自动化控制器则具备多种传感器输入和控制信号输出，适用于复杂自动化场景。自动化HMI提供直观的用户界面，支持无线连接，方便远程监控和现场诊断。
为确保这些设备稳定运行，电源解决方案至关重要。从隔离AC/DC转换器到DC/DC开关调节器，再到电源管理集成电路（PMIC），每一环节都需精心设计。无论是12V、24VAC还是110/220VAC输入，合适的电源转换器能够确保系统高效、安全地运行。
总之，楼宇自动化系统在现代建筑中扮演着至关重要的角色。通过合理选择和应用各类设备和电源解决方案，不仅能提升建筑能效，还能为用户提供更加安全、舒适的环境。
工程师和设计师专注于建造更高效、更绿色的结构。现代楼宇自动化系统可以降低效率、能源消耗和碳足迹。政府对这些创新系统的支持也使得安装成为可能，从而扩大了它们的范围。为这些现代系统提供动力是一项挑战，在本文中，我们将重点关注六个关键应用。
楼宇自动化系统 (BAS) 子系统
楼宇自动化系统包括许多子系统。以下是三个主要类别。
能源管理系统
能源管理系统监控和分析建筑物的能源使用情况。根据设置，系统可以从整个结构或房间收集数据，直至单个插头。
收集到的信息可以确定用电模式。除了监控电力使用情况外，系统还可以检测异常电力消耗或指示故障或故障设备的模式。在此类事件期间切断电源有助于保护昂贵的系统并可能防止火灾。
暖通空调控制
HVAC 系统通常是建筑物中最耗电的子系统。通过各种楼宇自动化技术可以减少消耗的电力。HVAC 系统可以整合各种设备，例如占用传感器和遮阳控制系统，允许根据需要调整输出。HVAC 控制系统与能源管理系统配合使用，可以通过在非高峰时段运行非关键系统来降低用电时间。
安全和访问控制
现代安全系统使用来自监视系统、入侵检测系统和访问控制系统的信息来检测可能的安全漏洞。添加占用探测器并将信息与访问控制系统进行比较可以帮助识别任何未经授权的入侵事件。
楼宇自动化产品和电源要求
以下是楼宇自动化应用程序及其供电方式的一些示例。
智能电表
智能电表是传统电表的数字化版本。它包括用于基本计量功能的电压传感器和电流传感器。它还包括通信模块，使其能够向能源管理系统报告用电量信息。
根据电表的安装位置和方式，通信模块可以是用于安装在远程位置的设备的通用分组无线服务或长期演进 (GPRS/LTE)，以及用于安装在相同或相邻建筑物中的设备的电力线通信/ RS485。此外，仪表还可以配备电源开关，用于远程电源控制。
图 1.智能电表系统
由于仪表通常放置在系统输入端，容易受到外界因素的干扰。电源转换器输入端必须安装电磁能力 (EMC)保护装置或电路。从电网输入的交流电（AC）通过隔离AC/DC转换器转换为12V，为GPRS和电力线通信模块供电。
Aimtec的开放式框架系列等产品可接受85-305VAC的输入电压范围，支持单线三相输入，并为下游设备提供隔离保护。然后，12 V 电压降压至 5 V，为计量单元、微控制器单元 (MCU)、LTE 模块和 RS485 模块供电。由于RS485是隔离通信模块，因此需要额外的5V至5V隔离转换器。
BACnet 楼宇控制器
BACnet是一种标准化的楼宇自动化通信协议，广泛应用于 HVAC 系统。该协议还可以控制照明、安全和火灾报警系统。BACnet 控制器旨在广泛应用于各种楼宇自动化子系统。RS485 和 RJ45 端口还确保互连性。
图 2. BACnet 楼宇控制器
下例中的系统使用普通 24VAC 作为输入电源。24 VAC 输入被整流为直流电，然后由 DC/DC开关调节器转换为 5 VDC 。由于主处理单元更加复杂，微处理单元（MPU）和周围组件的电源由电源管理集成电路（PMIC）处理。RS485 和以太网模块直接由 5 V 供电，无一例外，为 RS485 通信放置了一个隔离的 5 V 至 5 V DC 转换器。
变风量 (VAV) 控制器
与控制压缩机运行时间的传统恒风量控制器不同，可变风量 (VAV) 控制器通过调节风量而不是切换压缩机的开/关状态来实现温度设定点。
VAV控制器可以有效减少压缩机的磨损，实现更精确的温度控制。通过无线连接和 RS485，VAV 控制器可以向系统报告温度信息和可能的机组故障情况。此外，空调可以远程关闭和调节以节省能源。
与 BACnet 控制器类似，24 VAC 输入经过整流并用作 DC/DC 转换器的输入。通信模块和显示器由DC/DC 转换器的5V 电源供电，而低压差稳压器 (LDO) 则向 MCU 提供 3.3V 电源。
图 3.可变风量控制器
可编程自动化控制器
楼宇自动化是一项复杂的事业；多个系统需要协同工作才能达到预期的结果。除了上述系统外，许多其他设备也需要具有一定程度的自动化控制。
这就是通用可编程自动化控制器可以发挥作用的地方。该控制器配备了数字和模拟 I/O，允许多种类型的传感器输入和控制信号输出。RJ45 和 RS485 连接允许系统与其他设备一起工作并交换信息。
示例中的控制器可以选择使用 110 VAC、220/240 VAC 或 24 VAC 作为电源。对于 24 VAC，电源被整流为 DC，并通过隔离式 DC/DC 转换器转换为 5 VDC。5 V 电源轨为显示屏、连接模块和 PMIC 供电。由于系统配备了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），需要±15 VDC，因此使用了1 W 5 V至±15 VDC转换器。对于 110/220 VAC 输入，电源首先转换为 24 VDC，然后转换为 5 VDC。通过 24 VDC 电源，该设备可以运行额外的模拟 I/O 扩展器。
图 4.可编程自动化控制器
自动化 HMI
复杂的自动化系统需要可视化的用户界面（UI）来帮助控制和维护。HMI （人机界面）由高亮度显示屏（在阳光下更清晰）和触摸屏组成，可实现直观控制。作为自动化控制接口，无线连接是必须的。这为用户在控制和监控整个自动化系统状态方面提供了更大的灵活性。
HMI也可以用作调试工具。以太网和RS485端口可以直接连接到控制模块，当无法远程解决问题时，可以进行现场诊断。
HMI 具有内置 12 V 电池，便于携带。对于固定监测和控制，该设备可由 12 V 适配器供电。12 VDC 直接为触摸屏和显示单元供电，因为这两个单元通常消耗更多电量。12 V 至 5 V DC/DC 转换器为无线通信模块和 MCU 的 LDO 供电。
图 5.自动化 HMI
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