2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——智能建筑系統(tǒng)集成與運營考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.智能建筑系統(tǒng)集成應(yīng)遵循______________、______________和______________等基本原則。2.常見的樓宇自控系統(tǒng)（BAS）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有______________、______________和______________。3.智能建筑運維管理的核心目標包括______________、______________和______________。4.系統(tǒng)集成平臺在智能建筑中的作用是______________和______________。5.運用系統(tǒng)建模與仿真方法可以優(yōu)化智能建筑的______________和______________。二、名詞解釋（每題4分，共20分）1.智能建筑（IntelligentBuilding）2.系統(tǒng)集成（SystemIntegration）3.建筑自動化系統(tǒng)（BAS）4.預(yù)測性維護（PredictiveMaintenance）5.系統(tǒng)思維（SystemsThinking）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述智能建筑系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其功能。2.解釋什么是異構(gòu)系統(tǒng)集成，并列舉至少三種實現(xiàn)異構(gòu)集成的主要技術(shù)手段。3.智能建筑的能源管理有哪些主要策略？請至少列舉三種。4.系統(tǒng)科學(xué)中的“反饋”概念在智能建筑系統(tǒng)運營中如何體現(xiàn)？5.簡述智能建筑運維管理流程的主要環(huán)節(jié)。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述系統(tǒng)集成對于實現(xiàn)智能建筑“智慧”功能的重要性，并結(jié)合具體例子說明。2.結(jié)合系統(tǒng)科學(xué)與工程的理論，分析如何提升智能建筑運維管理的系統(tǒng)效率和用戶滿意度。五、案例分析題（15分）某超高層智能寫字樓，集成了暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)。近期發(fā)現(xiàn)，在非高峰時段，部分區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)能耗仍然偏高，且用戶對室內(nèi)溫度的投訴有所增加。請運用系統(tǒng)集成的視角，分析可能導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因，并提出相應(yīng)的優(yōu)化建議，以提升系統(tǒng)的整體運行效益和用戶體驗。試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.開放性、標準化、集成化2.BACnet,LonWorks,Modbus3.能效提升、成本控制、用戶舒適度4.構(gòu)建統(tǒng)一平臺、實現(xiàn)信息共享與協(xié)同控制5.性能、效率二、名詞解釋（每題4分，共20分）1.智能建筑：指利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等，將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理有機整合，為用戶提供安全、舒適、高效、便捷和環(huán)保的建筑物環(huán)境，并實現(xiàn)優(yōu)化組合與科學(xué)管理的高科技建筑。2.系統(tǒng)集成：指將多個獨立的子系統(tǒng)或功能模塊，通過技術(shù)手段和管理方法，組合成一個功能更強大、運行更協(xié)調(diào)、目標更一致的有機整體的過程。在智能建筑中，主要指將各個獨立的智能化子系統(tǒng)（如BAS、安防、照明等）連接起來，實現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享和協(xié)同工作。3.建筑自動化系統(tǒng)（BAS）：指利用傳感器、執(zhí)行器、控制器和通信網(wǎng)絡(luò)，對建筑物的暖通空調(diào)、照明、給排水、變配電、電梯、消防等設(shè)備系統(tǒng)進行自動監(jiān)測、控制、管理和優(yōu)化，以創(chuàng)造舒適、健康、高效、節(jié)能的建筑環(huán)境的綜合性系統(tǒng)。4.預(yù)測性維護：指基于設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和模型，預(yù)測設(shè)備可能發(fā)生故障的時間、部位和類型，并提前安排維護保養(yǎng)活動，以避免非計劃停機，提高設(shè)備可靠性和延長使用壽命的維護策略。5.系統(tǒng)思維：指從整體出發(fā)，將研究對象視為一個由相互聯(lián)系、相互作用的各個要素組成的有機系統(tǒng)，注重要素之間的關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)的邊界、系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)以及反饋機制，以理解系統(tǒng)的整體行為和動態(tài)變化的一種思維方式。三、簡答題（每題6分，共30分）1.智能建筑系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其功能：*建筑自動化系統(tǒng)（BAS）：對建筑內(nèi)的各類設(shè)備（如HVAC、照明、給排水、變配電等）進行自動監(jiān)測、控制和管理，保障建筑設(shè)備的正常運行，創(chuàng)造舒適的環(huán)境。*安全防范系統(tǒng)（SAS）：包括視頻監(jiān)控、入侵報警、門禁管理、消防報警等，保障建筑物及人員的安全。*綜合布線系統(tǒng)（SCS）：提供建筑物內(nèi)信息傳輸?shù)奈锢砘A(chǔ)，支持數(shù)據(jù)、語音、圖像等各種信息的傳輸。*通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等，為智能建筑提供信息傳輸和互聯(lián)的基礎(chǔ)。*樓宇自控系統(tǒng)（BAS）：是BAS的核心部分，負責(zé)對BAS內(nèi)各子系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和管理。*環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)測建筑內(nèi)的環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、空氣質(zhì)量等）和設(shè)備運行狀態(tài)，為自動控制提供依據(jù)。*信息管理系統(tǒng)（MIS）：提供對智能建筑各項信息的集中管理、分析和展示，輔助管理人員進行決策。*智能化應(yīng)用系統(tǒng)：如智能照明控制、智能窗簾控制、智能停車管理等，提升建筑的智能化水平和服務(wù)能力。2.異構(gòu)系統(tǒng)集成：指將基于不同廠商、不同協(xié)議、不同技術(shù)標準的多個獨立系統(tǒng)進行連接和整合，使它們能夠協(xié)同工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和功能互操作的過程。實現(xiàn)異構(gòu)集成的主要技術(shù)手段：*中間件技術(shù)：通過提供標準的接口和協(xié)議轉(zhuǎn)換，屏蔽底層系統(tǒng)的差異，實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通信和數(shù)據(jù)交換。*網(wǎng)關(guān)技術(shù)：作為不同系統(tǒng)之間的橋梁，負責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和業(yè)務(wù)邏輯處理。*標準化協(xié)議：采用通用的、開放的標準化協(xié)議（如BACnet,Modbus,OPCUA等），促進不同廠商設(shè)備之間的互聯(lián)互通。*數(shù)據(jù)庫技術(shù)：建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺，集中存儲和管理來自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。*服務(wù)導(dǎo)向架構(gòu)（SOA）：以服務(wù)的形式封裝不同的業(yè)務(wù)功能，通過標準的服務(wù)接口進行調(diào)用，實現(xiàn)系統(tǒng)的松耦合集成。3.智能建筑的能源管理主要策略：*系統(tǒng)優(yōu)化控制：通過優(yōu)化BAS中HVAC、照明等系統(tǒng)的控制策略，減少能源浪費。例如，根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)和人員活動情況，動態(tài)調(diào)整空調(diào)溫度和照明亮度。*設(shè)備更新改造：逐步淘汰高能耗設(shè)備，更換為節(jié)能型設(shè)備，例如使用變頻空調(diào)、LED照明等。*能源監(jiān)測與計量：對建筑物的能耗進行實時監(jiān)測和分項計量，為能源管理提供數(shù)據(jù)支持，找出能耗高峰和浪費環(huán)節(jié)。*可再生能源利用：在建筑中安裝太陽能光伏板、地源熱泵等可再生能源利用系統(tǒng)，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。*建筑本體節(jié)能：通過改善建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能、采用節(jié)能門窗等措施，減少建筑本身的能耗。4.系統(tǒng)科學(xué)中的“反饋”概念在智能建筑系統(tǒng)運營中體現(xiàn)：*反饋是系統(tǒng)調(diào)節(jié)自身行為以適應(yīng)環(huán)境變化的重要機制。在智能建筑中，各種傳感器（如溫度、濕度、光照傳感器）充當感受器，將建筑環(huán)境的實時狀態(tài)信息反饋給控制器（如BAS的控制器）。*控制器根據(jù)接收到的反饋信息，與預(yù)設(shè)的目標值進行比較，判斷是否存在偏差，并據(jù)此調(diào)整執(zhí)行器（如空調(diào)、照明）的行為，以減小偏差，使建筑環(huán)境保持穩(wěn)定在目標狀態(tài)。*例如，溫度傳感器檢測到室內(nèi)溫度高于設(shè)定值，將此信息反饋給空調(diào)控制器，控制器則發(fā)出指令降低空調(diào)輸出，直到室內(nèi)溫度回到設(shè)定范圍內(nèi)，這是一個典型的負反饋調(diào)節(jié)過程。*正反饋在智能建筑中較少見，但可能出現(xiàn)在某些緊急情況下，如消防報警系統(tǒng)，一旦觸發(fā)，會通過正反饋機制迅速啟動消防設(shè)備，擴大影響范圍以消除火災(zāi)源。5.智能建筑運維管理流程的主要環(huán)節(jié)：*計劃與準備：制定運維計劃，明確運維目標、范圍、任務(wù)和資源安排，建立運維組織架構(gòu)和制度。*監(jiān)測與診斷：通過BAS、SCADA等系統(tǒng)，實時監(jiān)測建筑設(shè)備的運行狀態(tài)和性能參數(shù)，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)診斷潛在故障。*維護與維修：根據(jù)監(jiān)測和診斷結(jié)果，安排預(yù)防性維護、預(yù)測性維護和故障維修工作，確保設(shè)備正常運行。*更新與改造：根據(jù)技術(shù)發(fā)展和建筑使用需求，對老舊設(shè)備進行更新?lián)Q代，對系統(tǒng)進行升級改造。*記錄與評估：對運維活動進行記錄，建立設(shè)備檔案和維護記錄，定期評估運維效果，持續(xù)改進運維管理。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述系統(tǒng)集成對于實現(xiàn)智能建筑“智慧”功能的重要性，并結(jié)合具體例子說明。系統(tǒng)集成是實現(xiàn)智能建筑“智慧”功能的核心環(huán)節(jié)。智能建筑并非簡單地將各個獨立的智能化子系統(tǒng)集成在一起，而是要通過系統(tǒng)集成的手段，打破各子系統(tǒng)之間的信息孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)的協(xié)同聯(lián)動，從而讓建筑能夠像生命體一樣感知環(huán)境、自主決策、主動響應(yīng)，體現(xiàn)“智慧”。*首先，系統(tǒng)集成為智能建筑提供了全面、統(tǒng)一的建筑信息視圖。通過集成BAS、SAS、SCS、MIS等系統(tǒng)，可以實時獲取建筑內(nèi)各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備信息以及用戶需求等數(shù)據(jù)，為智能分析和決策提供全面的基礎(chǔ)信息。*其次，系統(tǒng)集成實現(xiàn)了智能建筑的智能化控制。通過集成，可以制定復(fù)雜的聯(lián)動控制策略，實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的協(xié)同工作。例如，當消防系統(tǒng)檢測到火情時，可以自動觸發(fā)報警、疏散照明、排煙系統(tǒng)，并關(guān)閉空調(diào)和電梯，實現(xiàn)快速、高效的應(yīng)急響應(yīng)。*再次，系統(tǒng)集成支持智能建筑的預(yù)測性維護和能源優(yōu)化管理。通過集成各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，預(yù)測設(shè)備故障，提前進行維護，避免非計劃停機；同時，可以優(yōu)化HVAC、照明等系統(tǒng)的運行策略，實現(xiàn)節(jié)能減排。*具體例子：在一個智能寫字樓中，通過系統(tǒng)集成，將BAS、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)集成到一個統(tǒng)一的平臺上。當夏季來臨，系統(tǒng)可以根據(jù)天氣預(yù)報、室內(nèi)外溫度、人員活動情況等信息，自動調(diào)整空調(diào)的設(shè)定溫度、新風(fēng)量以及照明亮度，實現(xiàn)節(jié)能降耗。同時，當系統(tǒng)檢測到某個區(qū)域的空調(diào)能耗異常偏高時，可以自動分析原因，例如可能是傳感器故障、設(shè)備老化或者控制策略不合理，并提示維護人員進行檢查和處理。此外，當有會議活動時，系統(tǒng)可以根據(jù)會議室的使用情況，自動開啟相應(yīng)的照明、空調(diào)和投影設(shè)備，并在會議結(jié)束后自動關(guān)閉，為用戶提供便捷的服務(wù)。2.結(jié)合系統(tǒng)科學(xué)與工程的理論，分析如何提升智能建筑運維管理的系統(tǒng)效率和用戶滿意度。提升智能建筑運維管理的系統(tǒng)效率和用戶滿意度，需要運用系統(tǒng)科學(xué)與工程的理論和方法，從系統(tǒng)整體的角度出發(fā)，優(yōu)化運維管理的各個環(huán)節(jié)。*首先，運用系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)，可以優(yōu)化運維管理策略。通過對建筑設(shè)備運行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)等進行建模和仿真，可以分析不同運維策略對系統(tǒng)效率和經(jīng)濟性的影響，例如，可以模擬不同維護周期對設(shè)備故障率、維護成本和能耗的影響，從而選擇最優(yōu)的維護策略。*其次，運用系統(tǒng)優(yōu)化理論，可以優(yōu)化資源配置。智能建筑的運維管理需要投入人力、物力、財力等資源，如何合理配置這些資源，以最小的成本實現(xiàn)最大的效益，是運維管理的重要任務(wù)。可以運用線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃等優(yōu)化方法，合理安排維護人員的工作計劃、優(yōu)化備品備件的庫存、制定能源調(diào)度方案等，提高資源利用效率。*再次，運用系統(tǒng)思維，可以提升運維管理的整體性。智能建筑的運維管理是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到多個子系統(tǒng)和多個利益相關(guān)者。需要從系統(tǒng)整體的角度出發(fā)，協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)的運維工作，平衡不同利益相關(guān)者的需求，例如，在保證設(shè)備正常運行的同時，也要考慮用戶的舒適度和滿意度。同時，需要建立有效的溝通機制，加強各個部門之間的協(xié)作，形成運維管理的合力。*最后，運用人因工程原理，可以提升用戶體驗。智能建筑的運維管理最終是為了服務(wù)用戶，因此，需要運用人因工程原理，優(yōu)化運維管理系統(tǒng)的界面設(shè)計，使其易于使用；同時，需要建立快速響應(yīng)機制，及時解決用戶反映的問題，提升用戶的滿意度和獲得感。五、案例分析題（15分）某超高層智能寫字樓，集成了暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)。近期發(fā)現(xiàn)，在非高峰時段，部分區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)能耗仍然偏高，且用戶對室內(nèi)溫度的投訴有所增加。請運用系統(tǒng)集成的視角，分析可能導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因，并提出相應(yīng)的優(yōu)化建議，以提升系統(tǒng)的整體運行效益和用戶體驗。分析：導(dǎo)致非高峰時段空調(diào)能耗偏高和用戶溫度投訴增加的原因可能包括以下幾個方面，這些問題往往是相互關(guān)聯(lián)的：1.控制策略不合理：BAS的控制策略可能沒有充分考慮非高峰時段的實際負荷需求。例如，溫度設(shè)定值可能仍然偏高，或者沒有根據(jù)室內(nèi)外溫度、人員活動情況等因素進行動態(tài)調(diào)整。2.系統(tǒng)協(xié)同不足：不同子系統(tǒng)之間缺乏有效的協(xié)同控制。例如，照明系統(tǒng)可能沒有根據(jù)自然光照情況及時調(diào)節(jié)亮度，導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高，進而增加了空調(diào)的負荷；或者安防系統(tǒng)可能誤判為人員活動，導(dǎo)致區(qū)域溫度控制不當。3.設(shè)備運行效率低下：部分空調(diào)設(shè)備可能存在老化、維護不及時等問題，導(dǎo)致運行效率低下，能耗增加。4.傳感器故障或誤差：溫度傳感器可能存在故障或安裝位置不當，導(dǎo)致無法準確反映室內(nèi)溫度，導(dǎo)致控制策略失