建筑楼宇自控系统节能方案文档格式.docx
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4.设备数量多,布置分散,将来的设备运行管理工作中必然存在大量无法预料的问题;
楼宇自动化系统是用电脑将所有设备统一管理起来,解决上述问题。
总体来讲,一座大楼中的各种设备（如空调机组、各种风机等）都是是消耗产品,设备每天要消耗电能,要花钱维护保养,总有一天会报废,业主的投资是无法收回的。
唯有楼宇自控系统能给业主节约资金,也就是能回收资金的设备。
二、设计依据:
民用建筑设计通则GB50352-
建筑防雷设计规范GB50057-94（）
民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92
智能建筑设计标准GB/T50314-
智能建筑评估标准DG/T08-
智能建筑工程质量验收标准GB50339-
中国采暖通风与空气调节设计规范GBJ19-87
自动化仪表工程施工及验收规范GB50093
中国工程标准化委员会标准
相关行业的规定及规范
三、系统说明
华敏帝豪大厦是1栋甲级办公楼及五星级酒店,其智能化建设的要求非常高,在本工程中,为了使帝豪大厦能够实现上述要求和目的,我们选用美国江森自控公司的以NAE（网络控制引擎）为核心的MSEA系统。
1、网络层次
BMS系统采用控制层和管理层两层网络结构,服务器、操作站、网络通信设备等经过管理层网络相联,管理层网络采用100MBASE-T以太网,以标准TCP/IP协议互相通信,在物理连接上利用现有的综合布线路由,经过网络设备的设置将管理层网络连通;
所有控制器能经过控制层网络以BACnet方式通信,控制层网络通信速率为9.6kbps,传输距离1500米。
采用分布智能式控制系统,控制层网络中任一节点故障时均不致影响系统的正常运行和信号的传输。
1.管理层网络
管理层网络除了将系统自身的管理设备连接起来外,还将建筑物中其它相关系统和独立的智能化系统连接起来,实现各系统之间的数据通信、信息共享以及其它厂商设备和系统的通讯。
同时管理层网络还将建筑设备监控系统中的所有监控信息及时地反馈到信息共享管理系统中的中心数据库,并获取信息共享管理系统的相关运行信息,实现相关信息的双向通讯。
管理层网络通讯速率:
100Mbps。
2.监控层网络
监控层网络采用了BACnet总线,通讯速率为9.6kbps。
我们设计的楼宇自控系统可提供对华敏帝豪大厦内各种HVAC等设备运行情况的监视、控制及管理,可节约运行能耗,延长设备的使用寿命,从而达到减少整个建筑生命周期内的费用支出。
我们本着节能、安全、控制方便的目的,为华敏帝豪大厦设立一套高质量的楼宇自控系统。
按要求本工程共设计3674个控制点位,590个DO、2382个DI、342个AO、360个AI,这些点位分布在以下四个子系统中:
1.冷热源系统
2.空调通风系统（含送排风系统）
3.给排水系统
4.照明系统
1、冷热源系统
根据要求,空调的冷水机组及锅炉的一次二次机电设备均不直接接入BA系统,大厦对冷热源部分的监控由机组厂家自行完成,节能效果由其独立的监控系统完成。
BA系统经过通讯接口的方式与冷热源监控系统相连,读取冷热源的相关重要数据,只监不控。
但对其相关重要数据在BA系统中保留历史数据,以供需要时进行查看。
BA系统对冷热源仅处理避难二层及避难三层的冷热源二次交换相关设备。
BA的二次水循环系统包括避难二层及避难三层的4台冷水阀、6台热水阀及4台冷水泵、6台冷水泵的监控以及6个膨胀水箱高低液位状态由BA进行监测。
所有的阀门均由机电供应及安装、所有液位传感器均由机电供应及安装。
系统设计20个DO点,64个DI点,12个AO点,32个AI点。
在本工程中应对冷热源的监控内容如下:
热交换器二次侧供回水温度
热交换器二次侧回水压差
空调二次循环水泵开关状态
空调二次循环水泵故障报警
空调二次循环水泵手/自动状态
空调二次循环水泵开关控制
热交换器水阀调节控制
热交换器水阀开度反馈
控制程序
现场控制器根据测量热交换器二次侧供回水温度与设定值的偏差,以PID（比例积分微分）方式调节热交换器水阀的开启度,使二次侧供回温度保持在设定范围内。
现场控制器会按日期／累计运行时间设定空调二次循环水泵的起停程序,以保证各台空调二次循环水泵的运行时间趋于一致,减少设备损耗。
现场控制器根据测量二次水供回水压力差与设定值的偏差,以PID（比例积分微分）方式调节电动旁通阀的开启度,使系统压差保持在设定范围内。
以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。
2、空调系统
按照统计大厦共有办公区25台空调机组和新风机,酒店区6台新风机,以及裙房39台空调机组及新风机组。
大厦采用4管制空调,我们将针对不同区域采用具有针对性的控制方案。
我们采用模块化控制器,依据机组的分布情况和监控点数进行就地相对集中的控制,保证为大厦提供充分的新鲜空气。
1、空调机组:
监控内容:
风机手/自动状态
过滤网堵塞报警
风机故障报警
风机开关状态
风机压差状态
防冻开关状态
回风温度监测
回风湿度监测
室外温湿度
新风阀开度调节控制
回风阀开度调节控制
风机启停控制
蒸汽加湿阀开度控制
蒸汽加湿阀开度反馈
电动调节水阀开度控制
电动调节水阀开度反馈
软件控制内容
按内部预先编写之时间程序或经过管理中心操作员启动风机后,控制程序投入工作。
根据回风温度与设定值之偏差,用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度,以保证回风温度恒定,从而达到最佳工作状态。
根据回风湿度与设定值之偏差,用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度,以保证回风湿度恒定,从而达到最佳工作状态。
当风机停止时,关闭风阀,关闭水阀,关闭加湿阀。
当收到防火阀关闭信号时,马上停止运行中的空调处理机。
现场控制器记录设备的累计运行时间,当运行时间达到某一限度时,中央监控站会显示维修指示信息。
2、新风机
直接数字控制器（DDC）对新风处理机一对一进行监控。
监控内容
过滤器堵塞报警
送风温度监测
送风湿度检测
新风阀开关控制
根据送风温度与设定值之偏差,用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度,以保证送风温度恒定,从而达到最佳工作状态。
根据送风湿度与设定值之偏差,用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度,以保证送风湿度恒定,从而达到最佳工作状态。
当新风机停止时,关闭新风阀,关闭水阀,关闭加湿阀。
以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。
3、送排风机
按统计,大厦有259台送排风机。
主要有以下监测点:
1、排风机
经过机房直接数字控制器（DDC）至送排风机、排风兼排烟风机控制屏进行监控。
手/自动状态
火警断路信号
风机运行状态
地下室的排风机只做大空间的排风系统,小房间的排风机不接入BA系统。
地下室的诱导风机自成一套系统,当地下室CO浓度达到一定值时将发送一个干结点状态信号给BA系统,BA系统开启排风及新风机。
2、排烟机
排烟机经过风机房直接数字控制器（DDC）至排烟机控制屏进行监视,楼宇自控系统对排烟风机只监不控。
4、给排水系统
按要求,经过统计共有地下四层集水井49个、排污泵92台,给水系统分别分布于地下四层、避难二层、避难三层、30层及屋顶层。
给排水系统共设计24个AO点,562个DI点,61个AI点。
给排水系统之传感器及阀门均由机电承包商供应,并提供相应信号给BA系统,BA系统对给排水系统只监不控。
监视内容:
生活水泵运行状态
生活水泵故障报警
生活水泵手/自动状态
变频给水泵运行状态
生活水池高位、低位水位报警
生活水箱高位、低位水位报警
消防水箱高位、低位水位报警
热水箱高位、低位水位报警
消火栓水泵运行状态
消火栓水泵故障报警
喷洒水泵运行状态
喷洒水泵故障报警
生活热水供回水温度
热水蒸汽加热阀调节控制
热水泵运行状态
热水泵故障报警
热水泵手/自动状态
热水泵开关控制
集水井潜水泵运行状态
集水井潜水泵故障状态
集水井潜水泵手/自动状态
集水井高水位、低水位、溢流水位报警
5、照明系统
按要求,1-4层按照每层5个回路进行控制,办公楼标准层每层按2个回路控制,酒店标准层每层按2个回路控制,总计126个回路。
系统126个DO点,252个DI点。
楼宇自控系统对照明系统经过配电房直接数字控制器（DDC）至照明控制屏进行监控。
1、监控内容
照明开关状态
照明开关控制
照明手/自动状态
2、控制程序
按内部预先编写之时间程序或经过管理中心操作员开启照明。
6、其它系统
华敏大厦对变配电的能源管理、锅炉和柴油发电机设有独立的监控系统,节能效果由其独立的监控系统完成。
按要求,BA系统与上述各系统都经过通讯接口的方式读取系统的相关数据,采取只监不控的方式接入。
BA系统对上述各系统的相关数据可进行历史数据的保留和查询。
四、系统功能
数据管理服务器（ADS）是一种能够将个人计算机（PC）作为一个应用服务器在IP自动化网络中使用的软件包。
数据管理服务器提供的主要网络功能包括:
允许多用户单点访问网络
存储大量应用程序、操作及历史数据
支持MicrosoftSQLServer数据库软件包
作为多个网络控制引擎和网络集成引擎的系统配置工具的主机
用户能够经过标准的WEB浏览器直接访问数据管理服务器,在授权许可的范围内监视、操作建筑设备监控系统。
用户界面直观、易用、无需专门培训或查看操作手册也可轻松使用。
数据管理服务器（ADS）除了对BMS系统的数据进行收集和显示外,还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据的长期储存;
为网络控制引擎（NAE）所在的网络提供安全的通讯。
数据管理服务器（ADS）具有灵活的系统浏览、用户图形、综合报警管理、趋势分析和总结报告功能。
用户能够经过标准的WEB浏览器有效地管理舒适度和能源使用、对危急事件作出快速反应、而且使控制策略达到最佳。
多用户能够访问楼宇自动化系统的信息,该系统使用因特网协议和信息技术（IT）标准,而且与企业级别的通信网络兼容。
各种不同功能的软件,构成了完整的MSEA系统。
其主要软件功能列举如下:
汇总和报告
系统安全保护功能
图形化系统设置工具
状态改变报告
管理警报和事件消息
监控点的历史
趋势分析
累积、统计功能
数据库下传/上载功能
动态图形显示
能量管理控制
时间预定功能
设备循环启/停保护
供电恢复启动程序
用电量限制/负载循环
汇总帮助操作者从一个系统或组的角度观察数据和情况。
数据管理服务器具有在浏览树中显示任何设备的汇总数据的功能。
报告使得用户从简单的角度观察整个项目或楼宇内选定区域内当前的意外情况,并允许操作者确定值得注意的点的位置。
操作者定义想要看到的报告,数据管理服务器在MSEA用户界面的报告观察程序中显示得到的数据。
用户能够运行如下报告:
报警报告–处于报警状态的点
离线报告–没有反应的设备
禁用报告–被禁用的警报
超越报告–人工终止的点
报告将列出给定条件下的所有点:
警报、离线、禁用或超越,它们位于浏览树的选定的区域或组内。
完成后的报告能够更新,确定报告运行后新情况的位置,在任何时候都能够取消进行中的报告查询。
Metasys系统的扩展体系结构包含综合系统安全程序,防止对系统的无授权访问。
MSEA系统安全经过要求输入用户名和密码来鉴别试图连入系统的用户。
一旦发现了有授权效的用户,即可在访问授权的基础上访问系统,这是由系统管理员在用户帐户中定义的。
访问授权是经过系统分类和动作设定来向个人用户和具有相同作用的团组用户分配的。
系统分类定义了楼宇系统的种类而且指出用户在操作系统时能够进行访问。
动作设定定义了授权操作的级别。
用户可能会被授权仅仅察看一些项,或者也允许其确认报警并发出命令。
在最高级别,用户被授权更改系统的参数设置。
在访问授权的基础上,用户能够经过数据管理服务器从任何网络浏览器上连接到系统。
诸如报警确认、发放命令和点变更等用户活动均被记录在数据管理服务器的审计跟踪程序中。
除了用户授权以外,应用包括防火墙程序和编码协议等标准IT安全技术来防止对你的楼宇自动化系统和网络的无授权访问。
数据管理服务器软件包包括系统设置工具（SCT）。
SCT使得用户能够以离线模式完成系统编程过程,并仿真编程的控制逻辑。
SCT提供了建立自动化系统所需的所有设置特性,包括:
定义所有的数据管理服务器、网络控制引擎和网络集成引擎工具
定义现场控制器
设置现场点和操作参数
建立浏览树型结构,包括用户浏览树
设置系统特性,例如用户图形、编程逻辑控制次序、报警、趋势和事件消息的发送方式
下载、上载及存档网络控制引擎和网络集成引擎工具设置数据库
MSEA系统可提供所有双态点的状态改变记录,该记录能够输出到打印机上,也能够直接报告至指定的操作站及磁盘文件。
记录显示改变状态的点的名称、点的详细说明及发生状态改变的时间和日期。
一个有效的警报管理系统会区分信息显示的优先次序,以便操作者能够迅速有效地对楼宇中最危急的情况作出反应,而推迟对不那么重要的事件的注意。
MSEA用户界面有一个弹出式窗口,显示系统发现的最重要的警报信息。
用户在这个窗口能够看到有关警报消息的所有重要数据。
为在整个系统范围内查看警报和事件,用户界面提供了一个事件观察程序,按时间顺序显示事件。
这就允许操作者识别楼宇中最新的情况,确定事件之间可能存在的关系,而且找出错误源头的位置。
事件观察程序还允许操作者确认并为现实的所有事件消息作出注释。
由网络控制引擎或网络集成引擎装置发现的所有事件消息被发送到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中归档。
能够设置数据管理服务器将事件和交易消息发送到打印机、寻呼机、电子邮箱或其它数据管理服务器服务器。
为显示管理员记录,用户界面提供了审计观察程序。
审计观察程序允许操作者建立一个过滤器,这样只有那些操作者特别感兴趣的消息才被显示出来。
监控点历史
MSEA系统中的所有监控点都自动产生一个历史,该记录存放在网络控制引擎中。
模拟点、数字点的采样时间用户能够自定,如系统中安装了ADS数据服务器软件,用户指定一个PC文件,记录将自动转入该文件中,提供长期的历史数据。
每个点具备历史这一特性,方便用户随时分析设备的性能,回顾故障或事件发生的时间,大大提高设备管理水平。
为达到最佳性能并调节楼宇控制系统,当前和历史数据是非常有用的分析信息。
MSEA用户界面具有综合趋势记录和趋势显示功能。
从现场点中收集趋势数据并暂时保存在网络控制引擎和网络集成引擎设备中。
趋势数据能够自动并定期上载到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中存档。
用户能够查看并分析在MSEA用户界面中以图形或表格方式显示的趋势数据。
趋势数值能够表现系统性能,用户能够识别提高效率的机会并开发预定的维护策略。
为在整个系统基础上进行运行性能的详细分析,用户能够建立一个趋势研究工具。
来自多达八个现场点在选定时间段内的数据能够表格或图形的形式在趋势分析工具的视图中显示出来。
数据能够从数据管理服务器的档案中,或网络控制引擎或网络集成引擎设备的缓存区中获得。
趋势研究工具提供了一个分析比较当前和历史运行数据的强大管理工具。
会帮助用户在出现以前识别潜在性的问题、诊断当前和过去的报警情况、使能源消耗达到最佳而且减少维护成本。
各DDC及NAE均具备累积、统计功能。
用户可定义一个限额,当累积或统计值超过此值时,系统可发出报警。
该功能主要应用在以下几个方面:
运行时间统计－－如水泵、风机等的运行小时
模拟量及脉冲累积－－如用电量,蒸汽量
事件发生次数的统计－－如某一段时间中,房间温度超出高限的次数。
MSEA系统中有全局、网络控制引擎（NAE）和现场控制器三种数据库。
前二种数据库能够上载及下传,而控制器数据库则只能够下传。
上载和下传功能允许用户从一台设备或PC转移数据到另一台设备,以使得控制器,NCM和全局数据库随时保持一致。
数据库有二个版本:
备份数据库和在线数据库。
在线数据库是操作设施管理系统数据库的拷贝,而备份数据库是在线数据库的主备份。
当其中一种数据库改变时,应该使用上载或下传功能以保证数据库的一致性。
MSEA系统用户界面具有高分辨率的彩色图像,允许操作者在建筑、楼层和区域间移动,观看楼宇系统和控制过程。
图像显示给出了被监视系统的视觉显示,允许用户迅速检查状态并识别异常情况。
这些图像可能包括动画效果,例如表现风扇和泵的状态的旋转符号,模拟计量表以及表示模拟点数值的条形符号。
彩色图形中的动态元素和符号进一步帮助操作者评价楼宇系统的情况。
操作者发出命令来回应警报,而且恢复最佳运行,还能够更改显示在屏幕上的参数来持续改进楼宇设施的运行性能。
MSEA系统用户界面上的彩色显示在设计中采用因特网标准,例如用于显示图形元素和动态符号的可伸缩矢量图形（SVG）,以及用来定义图像模仿能力的可扩展标记语言（XML）。
另外,基于普通JPEG（联合图像专家组）格式的任何类型的图像都能够容易地集成为图形。
这些标准的使用允许把用户屏幕设计成为网页,能够经过企业内部网和因特网环境一致并透明地显示。
为达到节约人力及能源的目的,MSEA系统提供各种常见的能量管理软件,这些软件自动运作不需操作员的介入。
同时,它们又有足够的灵活性,用户可轻易进行定义及修改。
其主要软件为时间预定功能,最佳启/停功能,焓值切换功能,温度设定点自动重置功能,制冷机组的自动组合及群控功能,以及用电量限制功能等。
时间表功能允许用户定义设备运行的日期和时间,例如设备的启动和停止,并改变设置点。
用户能够为一周内的一天或几天的活动、假日或特定的日历日安排时间表。
MSEA系统的用户界面为每周时间表提供了图形显示,并为创立和编辑时间表提供日历。
时间表实际上是在网络上的网络控制引擎或网络集成引擎里运行的,可是能够设置来向整个楼宇或站点内的设备发送命令。
设备循环启/停/及重大设备启/停延时保护
为保证机电设备的使用寿命及避免不正确操作造成设备损坏,MSEA系统提供设备保护功能,限定1小时中设备的启/停次数,而且可对设备设置启/停延时,对每个控制点,用户能够方便地设置、修改及取消该保护功能。
对重要的设备系统,如冷冻站,其设备的启停需严格遵循一定的顺序。
为避免设备运行中动力电突然掉电,又突然恢复时,对设备造成损坏,MSEA系统提供供电恢复启动程序,保证任何时候,设备都能按照其正确顺序启动。
该软件功能用于节约电费的目的,当用电量高峰时,系统可根据给定的限制,自动对指定负载进行定时的轮流开/关,以防止用电量超出规定的限额。
五、主要设备介绍
1、网络控制引擎（NAE）
网络控制引擎（NAE）位于管理层网络,是一种基于Web的网络控制器,它内置了WindowsXPEmbedded操作系统和楼宇自控系统软件,负责监控安装在其现场总线上的设备控制器,并经过嵌入式网络用户界面进行系统导航、系统配置及系统操作。
当网络控制引擎与IP网络相连时,它还能够为其它网络控制引擎设备和数据管理服务器提供数据信息。
这种智能设备抛弃了以往需要安装系统软件的操作站,它支持多个Web浏览器用户同时访问,提供监控、警告和事件管理、数据交换、趋势分析、能量管理、时间表以及数据储存的功能,并采用了密码授权以及IT行业的安全保护技术。
网络控制引擎向建筑控制市场提供工业级的高可靠性,包括:
工业用单片机
Windows®
XP内嵌式操作系统
非易失性固态闪存,用于存储所有的程序和数据
电池备份以保护DRAM上的数据,在断电后将其存入闪存
采用后备电池的实时计时装置
电源配有发光二极管用于提醒,出现问题后易更换
可选的内置调制解调器以及配有PC-104界面的LONWORKS兼
升级会员 