医院建筑设备监控系统设计方案Word格式文档下载.docx
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通过楼宇自控系统统一管理，给医院创造一个良好的医疗环境，辅助病人的健康恢复。
1.4、数字化医院机电设备节能监控管理
我国建筑能耗已占社会总能耗的25%左右，且呈逐步上升趋势，建筑节能势在必行。
中央空调系统占建筑物能耗的50～60%，照明系统占建筑物能耗的20～25%，而空调系统和末端的能耗约占中央空调系统总能耗的40%左右。
香港综合技术大学的JOHNBURNET曾对33幢高层商业建筑的调查结果做了统计。
数据表明，空调系统耗电占平均耗电的60%，其限为50%，上限不高于70%。
以下为某医院的能耗分析表：
由此可见，在能耗分布中，空调和照明系统占主导地位。
只要对照明、空调系统包括冷热源和终端的运行规律做研究并加以优化，就能做到节能。
对空调及照明系统的节能管理也是国家《“十一五”十大重点节能工程实施意见》所提倡的。
随着新的医疗功能需求的出现，医院建筑能耗也随之越来越大，在国家节能、环保、可持续发展的建筑建设理念及在科学发展的宏观政策指导下，医院系统的节能管理刻不容缓。
在注重医院功能建设的前提下，满足复杂的医疗活动要求的同时，应最大限度地考虑节能，使医疗资源、空间与设备达到最佳地使用率，使医院既能满足使用功能地要求，又是一个低能耗地建筑园区。
医院设备节能管理主要分以下几部分内容：
Ø
机电设备节能监控管理；
建筑空调通风设备节能监控和管理；
空调区排风扇加装压差控制，以减少外气渗透；
更改冷却塔控制方式，降低水温，提高主机效率；
建立冷水主机台数控制模式，降低主机能耗率；
空调负载控制采用二通阀，以节省冷水泵的能耗；
可变风量系统节能；
对各部门空调系统进行能耗统计管理；
对照明系统的合理控制，设置多种照明工作模式，均衡灯具照明累计时间，延长灯具寿命；
结合医院实际能耗特点，通过楼主自控系统管理与控制，优化冷热源控制模式；
2、医院应用特色的需求分析
2.1、医院建筑的功能特点
现代医院建筑是科学、技术、信息的载体，是社会发展、技术进步、人民生活水平和生活质量提高的重要标志。
随着人们生活需求的提高，对改善医疗条件的要求愈加迫切，医疗改革的推进，医院将面临着激烈的市场竞争，从改善病人就诊环境方面考虑，医院建设的重点将从传统的规模扩展转向工作效率、环境品质和卫生资源的优化与提高。
现代化医院的建筑功能特征如下表述：
l、总体布局与结构体系化、模数化、标准化的功能建筑
医院建筑的功能要求比较复杂，其总体布局取决于其开放式或封闭式组合的体系化发展方向。
经过建筑师们多年的协调探索，现代医院建筑的功能设计出现了统一规范化又灵活通用的新趋向，采用有别于一般民用建筑的医院建筑柱网开间模数，以大纵深布局安排医技功能科室，并提出了标准化的诊室、病房、手术室等，以此构成标准化医院的元素。
2、大量应用现代技术装备和现代工程技术的新型建筑
现代医院建筑具有高科技、高综合的特点。
医院的现代化程度越高则拥有的高新科技医疗设备越多，所以在建筑设计阶段就必须确定大型医疗设备的安装位置，将选定型号的设备准确标示在建筑图纸上，以保证设备与周围设施的间距、正常的工作流程以及设备所需的各种设施可以正确联结，并为设备提供安全、适宜的工作环境。
因此，现代医院还需要配备强大的建筑机电保障系统，为了安装各种管线，要求有足够的建筑层高、管线井道甚至专门的设备层。
3、由计算机操作与管理的智能型建筑
所谓建筑智能化，是指通过建筑自动化（BA）、通讯自动化（CA）和办公自动化（OA）的组合，使建筑物具有高度综合管理功能，实现高效率、高功能和高舒适性。
医院建筑自动化的基本起点是环境能源管理和消防保安监控。
医院通讯与办公自动化亦即医院信息系统，以数字化信息网络为基础，由医院管理信息系统（HMS）和临床信息系统（CIS）所构成。
医院建筑实施结构化布线，既要提供足够的对内对外通信能力，更要满足数字化医学影像资料在网络上传输的高速要求。
4、“以人为本”的文化型建筑
建筑历来是文化的载体之一。
随着现代医学模式的转变，现代医院建筑随处都体现出人文关怀。
现代医院建筑文化环境的营造，包括适合“以病人为中心”医疗流程的建筑布局，完善的公共设施，统一规范的公共信息图形标志，符合美学原则及病人心理需求的亲和装饰、丰富色彩、艺术品陈设、宣传橱窗、绿化布置等，甚至医院的厕所不仅干净卫生，而且有文化品位。
5、环保、节能的“绿色”建筑
现代医院建筑的环保设计以有利于保护生态环境、有利于人们的身体健康、有利于使用者的精神和谐为目的。
医院建筑严格按照相关标准设计建造，选用无毒、无害材料进行装修，同时重视医疗污水、污物以及放射性污染的防护与处理。
节省能源是环保的重要组成部分。
现代医院消耗最大的能源是电力，目前在建筑功能上采取的降耗办法有楼宇自动化控制、空调主机及冷却冷冻水泵变频处理、采用新型建材减少热交换以及利用好自然能源等。
另外，现代医院实行社会化的后勤支援服务，传统上用于后勤保障的配套建筑可以酌情减除，这不仅降低了医院建设与运营的成本，亦有利于营造舒适宜人、满足可持续发展要求的“绿色”医院。
2.2、医院的应用特色分析
医院建筑的能源使用状况与一般商用、住宅用建筑不同，消耗的能源主要用于诊断、医疗、监视及其他食物存储、饮食供应、热水供应、洗衣设备等，主要消耗的能源有电能、天然气、燃油、水及医疗气体等。
楼宇自控系统在充分采用了最优设备投运台数控制、最优起停控制、焓值控制、供水系统压力控制、温度自适应控制等有效的节能运行措施后，可以使建筑物减少20%左右的能耗，具有十分重要的经济和环境保护的意义。
有效发挥BA系统的功能来降低能耗保护环境，是可持续发展的重要实施环节。
降低能耗实际上就是减少了的运行费用，这对于的运行管理来说是更是极其重要的事情。
另外，由于节能控制方式有效减少了设备的运行时间，降低设备的磨损与事故发生率，大大延长了设备的使用寿命，其间间接减少设备维护和更新费用也是巨大的。
建筑物的生命期的60-80年中，医院大楼管理费用的主要部分是能源费用和维护更新费用，应用BA系统有效地降低了运行费用的开支，其经济效益是十分明显的，通过合理设计本系统设计并有效地使用，可在三至五年内回收系统的投资。
3、系统概述
楼宇自控系统是将医院大楼内的建筑设备管理与控制子系统（冷热源系统、暖通空调系统、给排水系统、变配电系统、电梯系统）进行分散控制、集中监控、管理，提供一个舒适、安全的工作环境。
通过楼宇自控优化控制提高管理水平，达到节约能源和人工成本，并能方便地实现物业管理自动化，本次楼宇自控系统建设充分体现以下几个方面：
（1）保证医院生活和工作环境地舒适性：
特别是对冷热源、空调系统地最佳控制、温度地自动调节，以及给排水、照明等合理设计，从而保证医院能使住院病人及内部工作人员感到环境地舒适性。
（2）提供最佳地能源供应方案，节省能源：
暖通空调以及照明耗能很多，采取优化设计从而确保节能效果，以降低运行费用。
（3）实现物业管理地现代化，提高工作效率：
BAS的主要任务之一是管理建筑设备使其管理现代化，包括管理功能、显示功能、设备操作功能，实时控制功能、统计分析功能及故障诊断功能，并使这些功能自动化，从而实现物业管理现代化，降低人工成本，提高设备的使用寿命，减少维护保养费用。
4、系统的选择原则
●先进性
本系统由中央管理服务器、工作站，系统软件，网络控制器，网络中继器，现场控制器，现场传感器，现场阀门及执行器等设备组成。
本系统为先进的“集散型控制系统”，系统应定期更新换代，产品要根据市场的需求不断地做出适应性的改进，系统的开放性、通讯方式、网络结构、监控软件、现场控制器等要符合行业发展趋势，新老产品要相互兼容。
支持三级网络：
管理网和局域网。
管理网及局域网产品均采用基于世界先进的开放通讯协议BACnet或LONWorks技术，并必须具有国际组织的标准认证：
BTL或LONMARK，以确保能与其它具有BTL或LONMARK认证的产品相互兼容。
●安全性
系统的构成必须保证高安全性，采用必要的防范措施，使整个系统受到有意或无意的非法入侵时所造成的破坏降低到尽可能低的程度。
现场控制器必须为软硬件一体化结构，带独立的32位CPU，原则上不接受任何形式的I/O模块，以避免个别控制器或24V变压器出现故障时造成大面积的机电设备失控。
开放性和互操作性
鉴于控制设备的专业性、多样化、技术的复杂性，需要不同厂家的产品组成一个完整的建筑设备自动化系统，从而达到最优化的组合和最好的性能价格比。
BAS系统的通讯协议要采用国际标准数据通讯协议TCP/IP，以方便不同厂家的产品组成一个完整的建筑设备自动化系统，使它们之间易于实现互操作，并利于系统今后的维护、扩展和更新。
●可靠性
BAS系统的DDC与被控对象应尽量一对一进行配置，做到“集中监视、操作，分散控制”，以增强系统可靠性；
DDC除能与主控计算机进行通讯外，还可以根据需要通过总线与其它DDC进行点对点的无主从通信，而无需网络控制器。
●经济性和易使用性
要求系统具有较高的性能价格比来保证经济性；
系统简单易用、配置灵活、方便扩展、界面友好（汉化彻底，支持3D动画，符合Windows操作习惯），从编程到调试均对用户开放，系统要有丰富的画面和应用程序库，便于编程、调试。
5、系统选型
我司根据图纸，对系统的架构和原理进行阐述，设计了一套先进合理的楼宇自控系统。
该系统将保持上海电力医院院区内设备的最佳运行状态，有效的节约能源；
结合科学的控制逻辑，达到有效的管理。
我们向业主推荐Siemens公司的Apogee系统来实现本项目的楼宇自控系统，主要基于以下考虑：
●产品品质的考虑
对建筑品质的追求无疑是建筑建设的主要目标。
目前市场上的主流产品以国外品牌为主，高端产品主要有：
SiemensApogee系统，HoneywellEBI系统，JohnsonMetasys系统等。
中端产品有Delta、索特、科特贝德、KMC等。
它们大都以集散控制作为技术基础，不同的产品在网络拓扑结构、软件体系等方面有一些差别。
以优秀的产品品质著称的西门子楼宇科技公司，作为全球楼宇管理、暖通空调控制、安防和消防系统的市场领导者，为世界各地的客户提供创新解决方案，这些解决方案能够增强住户的舒适性和安全性，并优化楼宇设施的管理，提高能源效率。
系统做到可靠性、实用性、经济性，并具有可扩展性。
●APOGEE楼宇自控系统介绍
在中国四百多名员工的努力下，西门子楼宇科技（SBT）在提供楼宇的舒适性、安全性及节能方面一直处于领先地位。
SBT在全国各地已经建立了27个办事处，包括上海，北京，广州，重庆，大连，天津，武汉，南京，深圳等，以满足企业和居民对现代化办公室、厂房和设施的需求。
针对本项目智能化系统，西门子将利用自己优质、可靠的楼宇自控系统产品，专业的技术人员服务及认真、高效的工作态度，为业主建立起智能化程度较高、设计先进、系统运行可靠的楼宇自动化系统。
西门子APOGEE是以集散控制理论为基础的成熟的楼宇自动化系统。
它具有结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备运行、操作简单等特点。
APOGEE是基于WindowsNT/2000/XP平台的系统软件包，可直接进入中央计算机网络集成系统，与其他进入集成系统的各子系统进行信息交换，并是集成系统中重要的环节，这也是该系统开放性的充分表现。
APOGEE系统是西门子楼宇科技推出的一套完整的楼宇控制系统，由Insight监控软件、各种控制器、传感器及执行机构等组成。
1978年，西门子楼宇科技就推出了System600楼宇自控系统。
1985年，开发了基于Windows操作平台的监控软件Insight，而APOGEE系统则是在原System600的基础上，对控制其进行了全面的升级，并将Insight监控软件移植到Windows平台。
APOGEE系统自推出以来，仍在不断发展。
如采用模块化设备控制器MEC取代以前的单元控制器UC；
用点扩展模块PXM取代以前的数字控制单元DPU；
将模块化楼宇控制器MBC与模块化设备控制器MEC的CPU升级为32位；
推出了对BACnet、LonWorks和EthernetALN的支持，增加了OPC的数据开放接口；
将软件平台从WindowsNT升级到Windows2000，同时支持WindowsXP和WindowsServer2003，增加了对历史数据分析和能源管理的软件模块，又增加了对WEB服务的支持，允许用户利用浏览器通过Internet/Intranet访问APOGEE的功能。
西门子楼宇科技公司推出的APOGEE系统主要应用于综合办公大楼、工厂、医院、机场的能源管理，是国际上最先进的系统之一。
APOGEE系统适应性非常强，系统组成为模块化，可分为不同等级的独立系统，每级都具有非常清楚的功能和权限，这就使APOGEE既可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域的、分散的楼宇集中管理。
系统具备长期和稳定的工作能力。
APOGEE在设计上充分体现了分散控制、集中管理的特点，保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。
APOGEE系统当中的各级别设备都可独立完成操作，即在同一时刻组成不同级别的集散系统（或不同级别的结构组织形式），使用界面非常亲切，其全套楼宇自控产品、统一的生产管理体系保证了系统的配套性，同时使系统可靠性大为增加。
西门子楼宇科技公司的双项专利产品：
电动液压调节阀和电磁式调节阀，以其优质稳定的调节特性和低故障率，大大提高了整个控制系统中最薄弱环节的可靠性。
APOGEE在网络扩展方面提供了强大的功能，可与其他厂家的系统或产品（包括各种形式PLC，消防系统等）联接。
APOGEE优越的远程通讯功能，能够使不同楼宇、厂房间的控制系统联系起来组成一个群集系统。
APOGEE网络结构的开放性和兼容性，确保了它和先进通讯技术结合的能力，并且保证系统结构在产品更新换代时的延续性。
●经济性
APOGEE结构形式为模块化，控制方式极其灵活，控制层的维护和扩展极为方便。
使得楼宇管理系统可以很方便地扩展，节省初期投资，系统各部分可分别随调试完成投入使用。
APOGEE系统能够满足您在管理上节省费用的要求，投入有效的使用能量即能保证房间的高标准和舒适性。
6、系统设计
6.1、系统总体说明
医院是一个特殊的公共场所，病患集中，病人对环境的适应能力较差，医院需要提供一个比通常公共场所更加舒适、更加稳定的环境。
确保新风量和通风量也对提供健康环境有利。
如何确保在提供舒适、健康环境的前提下节省能源、降低能耗、降低管理难度成为本项目中一个重要考虑的问题。
这种分布式集散控制方式的两层网络结构，管理层建立在以太网络上，采用BACnet/IP方式，控制层则采用BACnet/ARCnet156总线方式，支持对等通讯，并允许在线增减设备，其灵活的结构为系统实施和维护带来最大的便利。
管理层网络建立在以太网的物理链路中，通过标准TCP/IP通讯协议10/100Mbps高速通讯。
在管理层面上，主要设备即为BAS服务器（WebCTRLServer）、管理工作站（InternetExplorer）、现场便携终端、网关路由器等，以太网为它们提供了高速通讯，以及与其他第三方系统集成提供通道。
同时通过宽带接入可联接远程控制站或控制器网络通讯，提供远程网络诊断、维护服务。
控制层网络采用开放标准通讯协议BACnet运行于ARCnet156或MS/TP网络架构基础上，使用单对双绞线AWG22总线结构，通讯速度高达156Kbps，为大量的数据通讯提供了硬件条件。
通过中继设备，同时还支持自由拓扑结构，易于在网络中添加或减少设备，为组网实施和今后升级改造提供了最大的便利。
直接数字控制器（DDC）接于此网络上支持对等（Peer-to-Peer）通讯模式。
在系统的两层结构中，无论是管理层还是控制层，均具有同层资源共享功能（PeertoPeer）。
在系统主机发生故障时，所有网关路由器仍保持通讯和数据的交换，而如果网关路由器掉线，其控制网络的全部现场控制器之间亦能保持点对点无主从的方式进行直接通讯，从而保障系统不间断的可靠运行。
6.2、系统总体框架设计
上海电力医院楼宇自控系统共计为551个控制管理点。
其中AI点69个、AO点26个、DI点339个、DO点117个。
医疗综合楼主要针对楼内暖通空调的控制，当室内温度过高时相应的开大新风机组、空调机组的水阀和风阀来达到空气质量的要求，使医院内的医生、病人及家属有一个良好的室内环境。
根据上海电力医院院区内机电设备的种类和分布情况，楼宇自控系统对医院大楼内需监控的机电设备有：
●冷热源系统监控；
●对空调系统设备监控；
●通风系统的监控；
●给排水系统的监控；
●变配电系统的监测；
●电梯系统进行监测；
6.3、网络结构及系统容量
APOGEE采用了多层网络结构和世界先进技术，使得APOGEE集散系统无论在可靠性和技术上都是世界领先的水平。
APOGEE三层网络结构
●高层网：
APOGEE的图形工作站可以进入以太网进行数据管理（TCP/IP），实现区域性数据联网，提高管理水平，速率可达到10/100Mbps。
●中层网：
PC通过PeertoPeer网络（同层总线共享无主从方式），可以连接多达100台BLN控制器（如MBC、MEC控制器），速率可达到115.2Kbps。
●局部区域网（LAN）：
每台MBC和MEC（F系列）的LAN网可连接多达96台独立式单元控制器或非独立式单元控制（PXM、TEC、SED2，DEM等），为系统扩展及完成较大型集散系统提供了方便。
●系统容量
西门子公司APOGEE系统为大容量系统，系统总点数可达1,000,000点以上。
APOGEE系统采用客户/服务器结构，支持多用户系统，并遵循开放性原则，支持标准的OPC技术和SQL数据库，便于与其他第三方系统实现数据共享。
6.4、系统初步点位设计
上海电力医院楼宇自控系统点表
6.5、冷热源系统
我方要求涡旋式风冷热泵机组、离心式冷水机组、蒸汽锅炉厂家提供MODBUS/TCP或者BACnet/IP通讯协议，然后通过第三方通讯接口将相关数据传输到楼宇控制系统中心机房。
1、冷源监控功能：
风冷热泵机组、离心式冷水机组运行状态；
风冷热泵机组、离心式冷水机组故障状态；
风冷热泵机组、离心式冷水机组手自动转换；
风冷热泵机组、离心式冷水机组开关控制；
风冷热泵机组、离心式冷水机组供、回水温度；
风冷热泵机组、离心式冷水机组供、回水压力；
流量监测；
集/分水器供回水压差监测；
集/分水器压差旁通阀调节；
膨胀水箱高、低液位监测；
6.6、空调系统
项目的空调系统由新风机和空调机组成。
具体控制方案应用SIEMENS的PXC系列控制器和TXI/O模块解决。
PXC控制器是SIEMENS近两年推出的更加具有灵活输入输出的，采用点对点通讯的ALN网络上的控制器，其点数非常适合空调系统设备监控。
1、新风机组监控功能：
●新风机开关控制；
●新风阀开关控制；
●新风机运行状态；
●新风机故障状态；
●新风机手/自动转换；
●新风机两端压差监测；
●新风机过滤网压差监测；
●冷/热水二通阀调节；
●送风/新风温湿度监测；
2、空调机组监控功能：
●空调风机开关控制；
●新风阀调节控制；
●回风阀调节控制
●空调风机运行状态；
●空调风机故障状态；
●空调风机手/自动转换；
●空调风机两端压差监测；
●空调机组过滤网压差监测；
●新风温湿度监测；
●送风温湿度监测；
●回风温湿度监测；
●室内温度监测；
3、显示及打印：
参数状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。
6.7、照明系统
照明控制主要是完成地下车库及楼层公共照明控制，系统采用采用点扩展模块监控。
该点扩展摸块通过挂在PXCMODULAR控制器的FLN网络上的点扩展模块实现系统组网。
6.8、通风系统
对送、排风机系统监控，系统采用挂PXCMODULAR控制器的FLN网络上的点扩展模块来实现监控。
1、送风机、排风机监控功能：
●送风机、排风机运行状态；
●送风机、排风机故障状态；
●送风机、排风机手/自动转换；
●送风机、排风机开关控制；
2、显示及打印：
6.9、给排水系统
给排水系统监控的内容有：
地下室集水井、潜污泵、机房层水箱、给水泵等设备。
本方案系统监控也是采用挂在PXCMODULAR控制器的FLN网络上的点扩展模块实现系统组网。
1、排水系统监控功能：
●排水泵、潜水泵运行状态；
●排水泵、潜水泵故障状态；
●集水井超高液位监测；
参数状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图
6.10、变配电系统
低压抽出式开关柜、低压联络柜的合闸状态监测，变压器的高温报
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