[简介] 新的虚拟工程中心（ZVE）的设计与在其中进行的科学研究工作一样具有创新性。灵活、全面的楼宇自动化系统创造了无限的可能性和整体节能。系统集成商 GmbH & Co. KG 实施了这一复杂的自动化解决方案。在规划建设阶段，公司采用开放式控制技术，帮助其很好地应对变化。

基于PC的系统在 IAO虚拟工程中心的应用

新虚拟工程中心 (ZVE) 的设计与在其中进行的科学工作一样具有创新性。灵活、全面的楼宇自动化系统创造了无限的可能性和整体节能。系统集成商 GmbH & Co. KG 实施了这一复杂的自动化解决方案。在规划建设阶段，公司采用开放式控制技术，帮助其很好地应对变化。

ZVE的开放式中庭特意放置在楼梯连接处，创造不同工作楼层之间的紧密联系，大大减少垂直沟通的障碍

位于德国斯图加特的弗劳恩霍夫劳动经济与组织研究所 (IAO) [工业工程研究所] 处理当地的工作场所和人事问题。IAO的科学知识，主要应用于工程虚拟化的规划——例如作为数字化规划和建设过程，以及虚拟现实中的3D可视化——被整合到虚拟工程中心的设计中，该中心于2012年6月正式启用。该建筑容纳了来自不同学科的研究人员和工程师，他们致力于这些技术以及创新的工作和办公理念。

现代建筑拥有最新最好的建筑设施

ZVE的办公和实验区分布在四层，占地3200多平方米，围绕着一个开放的中庭，让传统的实验室和办公区严格分隔的做法成为过去。事实上，科学工作的主要功能区域——实验室、办公区和会议室——在空间上交错排列，最大限度地减少步行距离并优化团队内的沟通。日常工作场所不是特定的办公室或实验室，而是在使用时根据当前任务和资源需求进行选择。越靠近大楼内各个区域的开放式核心，就越能确保员工能够专注于工作。此外，每层办公工作站的使用也变得更加灵活。

位于德国斯图加特的虚拟工程中心为研究创新工作场所和流程提供了高度现代化的环境

与建筑物本身一样尖端的是内部的能源技术，正如负责 ZVE 项目的 IAO 的建筑总监 Heinz Kühner 解释说：“我们的能源解决方案基于一个地热系统，该系统使用几个 170 米长的地热用于在地表下回收可再生能源的探测器。此外，它还辅以热交换器楼宇自控网，天花板上有活性混凝土芯，用于基本负荷冷却和加热。除了充满水的管道外，还有许多空气- 天花板中填充塑料球。天花板的空心板减少了所需的混凝土量，因此静载荷支持大空间跨度和无柱空间。自动喷水灭火系统消防水箱用于存储建筑物的余热，例如计算机房或虚拟现实实验室中高性能投影仪的余热。”

一个完整的楼宇自动化系统利用所有可用的节能潜力

集成楼宇自动化系统利用 7,000 个数据点来控制 HVAC 以及基于当前需求的照明、遮阳和单个房间控制。此外，能源测量和监测系统将分析这些控制措施的效果。这为最经济的建筑运营创造了理想的基准。在建筑基础设施的创新安装方面取得巨大成功 - 通过使用吸收低频噪声成分的材料进行隔音，根据占用、日光和工作模式控制 LED 照明技术，以及通过二氧化碳浓度监测空气质量 — 德国可持续建筑委员会（DGNB）为此颁发了金证书。

此外，基于 PC 的开放式控制技术的高灵活性是满足 ZVE 高要求所不可或缺的优势之一楼宇自控网，因为工作区域广泛。 IAO 的建筑总监 Balb 解释说：“我们的交错式办公室概念从传统的蜂窝式和团队式办公室扩展到了集团办公室和开放式办公区域。根据需要，合适的专业团体或多学科团队聚集在一起。首先，最重要的是，响应个人工作要求，将合适的员工与合适的办公功能相结合，这一点很重要，”系统集成商公司的楼宇自动化团队负责人补充道：“为了成功地在楼宇设施中实现灵活性，非常重要的是能够随时重建，所以我们完全消除了硬接线。两个系列的嵌入式控制器负责控制每个楼层的所有功能。I/O 数据点 与以太网总线耦合器的连接是通过位于墙上的相应总线端子来实现的。整个照明技术通过 DALI 协议使用总线系统灵活集成。因此，控制区域的可能重建（具有相应的适应）没有限制。”

开放式控制系统集成异构楼宇系统

对于 Heinz Kühner 来说，选择 PC 控制系统的主要原因是系统的开放性：“由于合作伙伴公司众多，很明显在规划阶段必须涵盖许多不同的总线系统。PC 控制作为开放式控制技术使理想的方式成为可能，成本低廉，无需复杂的特殊解决方案。此外，系统集成商公司不仅拥有强大的楼宇自动化和控制技术背景，而且拥有多年的技术使用经验。”

这是一个可以充分利用其知识的领域：“我们之前的项目不需要将这么多不同的总线系统集成到 ZVE 大楼中。例如，必须集成用于窗户电气控制的专用总线. 我们在实现这一步时使用了专用的LON网关，然后通过LON总线终端集成到系统中。总之，异构自动化技术可以通过PC控制技术快速灵活的实现。软件中强大的功能有很多优点，包括简单、高效地集成总线系统，甚至是我们自己的复杂 HVAC 功能库。这样的复杂项目通常只能使用各种总线终端以合理的成本实施。” 媒体技术被证明是可行的。

Balb 看到了系统开放性的另一个优势：“由于技术的进步，在持续的规划和建设过程中出现了一些变化。例如，在 2006 年的规划期间，LED 照明技术并未以透明的形式提供. 有了开放，我们能够适应这些动态变化的需求，例如 PC 控制系统。没有它，所有总线系统都可能不得不单独运行，从而产生巨大的安装、调试和维护成本。”

完整的基于PC的测控技术

系统集成商 & Co. 使用 PC 控制系统实现了 ZVE 的完整测量和控制技术，即 HVAC 系统以及单独的房间控制或照明和遮阳控制。有8个嵌入式控制器用于楼层控制，4个用于地热能、供暖/制冷、气象站和设备控制，2个用于楼层DMX照明控制。共有 56 个 TCP/IP 总线耦合器用作数字 I/O 和窗口触点以及 DALI 组件的数据收集器。分配电系统中也有2个用于采集信息。然后，所有这些数据都存储在建筑管理系统 (BMS) 服务器上，并提供给设施管理、能源测量系统和“”中的基于 Web 的能源监控系统，每个系统由 .

8 台嵌入式 PC 用作 ZVE 的楼层控制器

使用的通信系统包括用于控制器网络的实时以太网、用于与服务器通信和作为 MBE 网络的 OPC UA、用于照明控制、运动传感器和温度/照度测量的 DALI、用于窗户控制的 LON 以及用于灯具和照明效果的 DMX控制。解释说：“在 ZVE 中运行着大量控制器，它们不断地相互通信。这会产生大量数据，可以通过实时以太网轻松处理。此外，我们已经使用这个通信系统有一段时间了，所以我非常熟悉它的优点，例如协同性、可靠性和操作简单。为了满足在规划之初同时集成可视化和能源监控等功能的需要，选择 OPC UA 是因为其出色的开放性。此外，OPC UA 的另一个优点是所有变量都已经存在于单独房间控制的功能块中，这大大减少了工程工作量。”

ZVE 楼层自动化系统的拓扑结构

从左至右：公司楼宇自动化团队负责人、 IAO 楼宇经理 Heinz Kühner 和 IAO 德国巴林根办事处的楼宇主管，站在 ZVE HVAC 工厂的地下室控制柜前

自动化系统可实现舒适且节能的建筑运营

楼层控制器执行确保更节能的建筑运营的主要任务，即单个房间控制，包括照明和遮阳控制，以及房间空调和一次能源供应。同时，不仅要注意能量的损失，还要提高使用的便利性。因此，房间使用基于日光和工作方式的运动传感器和照明控制实现了最佳自动化解决方案。必要时，可通过拉起外遮阳进入阳光，以节省能源；内部眩光保护可防止工作场所的窗户过度眩光。此外，楼宇自动化系统，例如，可以根据室内温度控制所有窗户，以便在夏天的清晨为建筑物通风，这样在工作开始时就可以享受凉爽舒适的温度，而无需额外的冷却。当然，办公室用户的操作优先级最高，然后可以根据需要手动调整工作场所预设。

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