楼宇自控系统方案Word格式.docx
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江森BAS可以通过编程实现有关机电设备的平均使用时间，从而提高此类设备（如冷冻机组、各种水泵等）的使用寿命。
由于江森BAS具有极强的系统联网功能，在需要时，完全可以将消防报警系统、安保系统等其它大楼电子系统纳入本系统。
同时监察此类系统的"
运行"
、"
报警"
等状态，使大楼的安全性管理更可靠。
1.4便捷的Web远程管理
江森的MSEA系统中的NAE，是一种基于Web的网络控制器，它内置了WindowsXPEmbedded操作系统，并抛弃了传统需要安装专业系统软件才能进行管理的模式，只有在有Internet的地方，通过IE或其他浏览器软件就可以直接登陆到该系统并进行相关的管理，且它支持多个Web浏览器用户同时访问。
1.5进一步提高了大楼的品质、品位
江森公司作为历史一百多年的专业楼宇自控公司，其先进的性能，可靠的品质，广为客户认同
2.设计依据和设计原则
2.1设计依据
上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程招标文件
上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程由设计院设计的相关图纸
2.2相关标准规范
本方案主要参考的标注和规范如下：
Ø
设备电磁兼容性的国际标准和要求（EMC＆EMI）
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92
《智能建筑工程质量验收规范》GB50339—2003
《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
《北京市建筑智能化系统设计技术规程》（DBJ01－615－2003）
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）
《供配电系统设计规范》（GB50052－95）
《电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ147～149，GB50168～171，GB50182，GB50254）
《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB50303－2002）
《信息技术设备的安全》（GB494S-95）
《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093－2002）
《自动化仪表工程质量检验评定标准》（GB/J131-96）
《电子计算机房设计规范》（GB50174-93）
《建筑设计防火规范》（CBJ16-8795修订）
《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）
《建筑领域计算机软件工程技术规范》（JGJ/T90-92）
《智能建筑弱电工程设计施工图集》（GJBT－471）
上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程招标文件及相关图纸
2.3系统设计原则
本系统设计遵循以下设计原则：
系统设计与配置强调先进适用。
在技术上保持先进性，具有适应技术发展趋势及产品更新的能力。
系统设计与配置综合平衡考虑，特别强调建筑设备管理系统在节能等方面的作用，达到国际先进水准。
系统设计与配置在体现本工程整体特色的同时，注意工程投资的经济效益。
除考虑建设时的一次性投资外，还考虑系统到的运行成本，并使之最小化。
整个系统在规划时结合建筑的各功能分区进行设计。
3.系统总体设计思路
系统设计以满足标书的要求、采用最先进的技术和系统、根设计院有关图纸，以最高性能价格比为原则，采用优化的设备配置、运行方案及管理方式，为大楼提供高效率的系统管理，为大楼的机电设备提供良好的运行环境，为上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程提供舒适安全的环境。
在设计本监控方案时，我司亦根据以上的原则，对控制器及其控制模块进行了合理安排，并有足够的系统扩充容量，使控制器保持一定的余量。
3.1设计目标
建立楼宇自控系统的目标是利用先进的计算机监控技术对整个上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程内的各种楼宇自动化设备进行集中的实时监测和控制，为用户提供舒适、便捷的工作环境，并在此基础上通过资源的优化配置和系统的优化运行达到节约能源和人力的目的。
3.2设备选型
3.2.1中央系统的配置
中央主服务器/工作站选用国际名牌DELL服务器，该机器均经过江森公司的测试验证，性能良好。
3.2.2现场设备
（9）
DDC控制器控制器：
采用FEC系列现场设备控制器，这是一种可编程序的数字控制器，通过BACnetMS/TP协议进行通信，提供了开放系统兼容性。
通过无线调试转换器以及直接接入控制器的CCT，FEC面板上的标准插头能够实现无线配置下载。
该系统控制器还具有通用、可配置的输入/输出能够支持多种信号选择，并增强了控制器应用的灵活性，可插拔的通信总线以及电源端子加快了安装速度。
（10）网络控制引擎：
网络控制引擎是江森自控MSEA系统架构中的核心设备之一，也代表了业界最新的技术和发展趋势。
2003年江森自控与美国微软公司达成合作伙伴关系，并与之合作推出了核心控制楼宇的智能硬件。
它在硬件中内置了Windows2003或WindowsXP或WindowsCE操作系统和楼宇自控系统的监控管理软件，基于Web的设计使这个硬件能够作为Web服务器将楼宇自控系统的信息在以太网上发布，并通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，而不需要安装任何专用程序。
3.2.3电源
中央设备的电源由控制中心统一提供一路交流220V电源。
控制器、现场传感器、执行器的电源由机电承包单位提供。
3.3系统选型
与集成管理系统联网，楼宇自控系统可将设备维修信息自动传送至集成系统，方便物业管理部门及时组织维修，对于上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程这样的建筑来说将有大量的设备维护工作，通过系统间联网将大大提高工作效率。
3.4系统网络结构
我们考虑为本项目保留足够的技术先进性、开放性和升级能力，因此建筑设备管理系统采用了江森公司最新的一代基于BACnet技术的MSEA系统架构，结构示意如图：
系统采用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，控制层则采用BACnet总线技术，点对点通讯，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通讯协议高速通讯，主要设备包括监控服务器、通讯服务器、楼控客户端、中央控制器、楼层控制器和BACnet路由器等。
控制层网络采用开放的标准化现场总线BACnet，采用MS/TP标准协议，将通用控制器、专用控制器、以及扩展模块等现场设备连接在一起。
高达76.8K的通讯速率，为上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程大量的数据通讯提供了硬件条件。
同时BACnetMS/TP协议还有如下特点：
（11）点对点通讯：
MS/TP即Master-Slave/Token-Passing是建立在主从通讯的基础上。
从整个通讯过程看是无主通讯，但每个通讯片断则是主从模式。
令牌的传递实现每个控制器轮流做主，得到令牌的控制器为主，其他为从。
（12）允许节点故障：
如果一切正常，令牌会一圈又一圈轮流传递。
如果得到令牌的控制器发生故障了，这时网上一片寂静，但是每台控制器都在计算这个寂静时间，一旦寂静时间超过了BACnet的规定，会由地址最低的控制器抢先产生令牌，然后继续令牌传递的过程。
控制器在传出令牌后会监视其他控制器对令牌的使用情况，如果得到令牌的控制器一直没动静，也会被自动从令牌环中剔除。
（13）即插即用：
1、在令牌传递过程中，控制器在得到令牌时对本网段的空余位置发出查询命令，如果得到正确应答，说明有新的控制器申请加入令牌环，它就会把令牌传递给这个新控制器，使其自动加入到令牌环中。
因此，新的控制器加入网络，BACnetMS/TP会自动识别，无需重新配置。
（14）兼容主从模式：
1、令牌传递的过程将决定控制器无法采用低档CPU，所以对于I/O模块等不需要主动通讯的简单应用不是很经济，主从模式的通讯也是必要的。
由于BACnetMS/TP是建立在主从通讯基础上，因此对不需要额外的定义，只要在主控制器的通讯源代码中删除一部分就可以应用在从模块中支持主从通讯了。
江森自控MSEA系统架构的核心设备是被称为网络控制引擎的NAE，它是管理现场网络并向操作站发布信息的职能设备，在本项目中我们采用大型容量的NAE作为中央控制器，从而完成整个网络的合理搭建。
设计时按照危险分散原则，设置多个网络控制引擎分别管理不同区域，使网络上任一节点的故障均不会影响整个系统的正常运行和信号的传输。
同时也要依据功能统一的原则，将完成特定功能流程的设备布置在同一个子网络中，这它们的协同工作更直接可靠。
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，所有网络控制引擎仍保持通讯和数据的交换，而倘若网络控制引擎掉线，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。
另外，MSEA系统架构是面向IBMS集成的强大平台，它可以提供XMLWebService、BACnet/IP、OPC、ODBC等开放手段，可以完成向下读取各机电设备子系统数据，又能够向上为纳入整个大楼物业管理系统集成提供基础。
整体结构如下图所示：
在控制层架构上，通用型现场控制器和VAV专用控制器扮演着就地管理者的职责，他们能够根据自身程序，自动控制现场机电设备，如空调机组、VAV末端、给排水、送排风和动力系统。
所有控制器和扩展模块通过BACnet总线相连接，实现点对点通讯，这使得一个控制器能够掌握总线上其他控制器的信息。
网络控制引擎NAE将分别担当中央控制器和楼层控制器两个角色，大型NAE在作为中央控制器时将收集其他集成子系统内所有监视及控制点，并以此集成群控的基础。
当小型NAE作为楼层控制器时将收集每楼层内所有VAV末端的开度状态，并以此作为控制AHU送风压力设定点的依据。
控制层的结构如下图所示：
如上图所示，VAV专用控制器将独立地控制VAV变风量末端，并可通过N2总线将其风阀开度传递至楼层控制器。
楼层控制器根据15分钟内本层VAV末端的开度重置AHU的送风静压设定点，从而达到最优的静压运行点。
中央控制器和楼层控制器，即网络控制引擎NAE，与监控中心安装有ADS软件的监控服务器通讯，将所有数据通过这一Web服务器发布，同时在通讯服务器中的SQL数据库中进行逻辑处理、储存和备份。
ADS软件平台除以Web方式作为发布动态图形的人机界面外，还提供集成接口，收集来自机电设备的信息，并可为将来的大楼物业管理系统提供信息进行集成。
3.5系统特点
根据楼宇自控管理系统功能和技术要求，我们认为本系统必须有以下最为明显的特点：
需选用具有集成功能及开放性的自控管理系统，便于实现与安保系统、消防系统的综合联动，实现与上位管理系统及其他相关系统的集成和数据共享。
此外，本系统的很多第三方设备采用软件接口连入本系统，如冷水主机、锅炉、柴油发电机、变配电系统等，要求楼宇自控管理系统具有很好的开放性，可提供丰富多样、符合行业标准的接口设备和软件。
对于本系统，能耗主要集中于动力设施、暖通空调、照明设备等方面，其中暖通空调和照明占了相当大的一部分，也是较易直接控制、实现节能的能耗负荷。
因此系统应在满足建筑使用功能、舒适度要求的情况下对空调和照明进行有效的节能管理。
需采用先进的、集散型网络结构实现楼宇自控管理系统的实时集中监控管理功能。
既符合国际标准，又符合本大楼的建筑特点，其设备较分散，作为集散性控制分站的控制器通讯网络，应能实现各分站间、分站与中央站之间的数据通讯，分站的运行可以独立于中央站，内部网络的通讯不会因中央站的停止工作而受到影响。
上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程对楼宇自控管理系统的设备可靠性要求较高，要求系统运行不过分依赖某一设备，若设备故障时要求减少其波及面，系统采用三层网络结构。
同时可以根据需要在网络范围内预留或设置多个监控分中心的通讯接口，便于通过分中心来监控整个系统。
4.系统详细设计说明
我们的设计采用管理层网络和监控层网络（控制器）两级网络，41个MS-FEU2620-0现场DDC控制器，132个MS-IOU4710-0扩展模块，总输入输出硬件点数为1454个左右，对空调系统、送排风系统控制、给排水等系统统一进行管理。
本项目在BAS控制中心设立一台BAS服务器。
4.1冷热源系统的监控
对于热泵机组，楼宇自控系统通过通讯接口、集成网关的形式采集其相关监控参数。
监控点工作状况描述：
（15）总管供／回水温度测量
（16）回水管水流开关状态显示
（17）供／回水温度显示
（18）供／回水压差测量
（19）循环水泵开关状态
（20）循环水泵故障报警
（21）循环水泵手自动状态
（22）循环水泵水流状态
（23）供回水压差旁通控制
（24）冷冻机组的运行、故障、手自动、启停
（25）下列参数在控制中心微机上检测，并在彩色画面上实时显示：
机组启停时间、运行时间累计；
机组运行状态、过载报警及用电度数；
4.2空调通风系统的监控
设计空气调节系统的目的在于，创造一个良好的空气环境，即根据季节变化提供合适的空气温度、相对湿度、气流速度和空气洁净度，以保证人的舒适度。
在智能建筑中，由于使用着大量的办公设备和电信电气设备，空调负荷中主要是内部发热量引起的负荷，在设备使用高峰期，设备发热量可达内部发热量的50％左右。
因此，智能化大楼的内区基本上全年供冷，周边区可能出现供热,供冷交替反复形式。
夏季冷负荷，智能化大楼可以达到一般大楼的1.3—1.4倍，而冬季热负荷却仅为后者的50％。
所以,智能化大楼的空调也将根据不同区域有着不同的方式。
上海烟草（集团）公司营销中心弱电系统工程的空调系统由空调机组、新风机组和送排风机组成。
通过BA系统的监控环境温度可控制在设定温度的+/-2℃范围。
空调系统的水系统采用两通阀控制水量，采用两管控制方式。
需要强调的是，尽管机组不同、应用的场合不同，但是，对它们的控制均有一个共同的目标和控制重点就是在保证舒适性的前提下，保证机组可靠运行，提供节能措施。
对每一台机组的控制原理和控制方式，均建立在这个基础上。
4.2.1空调机组
（26）送回风温度测量与控制
（27）空调机启／停状态
（28）空调机故障报警
（29）空调机手自动状态
（30）空调机压差报警
（31）过滤网阻塞报警
（32）空调水阀门开度控制
（33）风机启／停控制
（34）变频器的控制
（35）二氧化碳浓度监测
（36）加湿器控制
4.2.2新风机组
（37）送风温度测量与控制,环境温度监测
（38）风机启／停状态
（39）风机故障报警
（40）风机手自动状态
（41）新风风阀控制
（42）风机启／停控制
（43）风机盘管启停及运行状态
4.2.3送排风机
（44）风机启／停状态
（45）风机故障报警
（46）风机手自动状态
（47）风机启／停控制
4.3给排水系统的监控
（48）集水井高、低水位检测报警
（49）潜水泵运行状态、故障报警、手自动、启／停控制
4.4变配电系统的监控
变配电系统包括高压配电屏、变压器/进线断路器及进线、低压配电屏等。
为了安全考虑，对变配电系统的运行状态和工作参数，由楼宇自控系统实施监视而不作任何控制，一切控制操作均留给现场有关控制器或操作人员执行。
BAS通过通讯接口与变配电系统通讯。
通过通讯接口监测变配电系统，监控点工作状况描述：
（50）变压器温度报警
（51）用电量检测
（52）三相电流、三相电压检测
（53）变配电运行状态及故障
4.5泛光照明的监测
（54）泛光照明回路启停控制
（55）泛光照明回路状态反馈
（56）泛光照明回路的手/自动切换
4.6电梯系统的检测
在BA主机可以监测电梯的上行、下行、故障报警和楼层显示。
BA系统通过通讯接口对建筑物的所有电梯进行集中监视。
4.7太阳能热水系统
BA系统通过通讯接口对建筑物的太阳能热水系统进行集中监视和管理。
4.8电力能源管理系统
BA系统通过通讯接口对建筑物的电力能源管理系统进行集中监视和管理。
4.9其他系统（通讯接口方式接入）
本楼宇设备控制系统除了对空调系统、送排风系统控制、给排水系统进行管理，还需对冷热源系统和变配电、电梯等系统、智能照明系统进行管理等，需提供开放接口给IBMS。
本系统可提供其他基于网络的应用以任何被集成的详细实时的设备数据，可与其他应用系统之间共享数据。
系统已包含了广泛的设备及协议界面供集成选用，系统有以下开放接口：
ODBC数据接口、NetworkAPI（C、C++、VB、FORTRAN）、AdvaNAEDDE客户端、BACnet客户端/服务器、MicrosoftExcelData交换、OPC客户机等。
对冷热源系统和变配电、电梯等系统、智能照明系统进行管理，如果能够提供标准协议接口（WindowsAPI、DDE、ODBC、OPC、BACnet、MODbus、LONwork等），则不存在接口开发费用，只需选择EBI中的接口模块，并根据其提供的硬件接口形式（RS485、RS232还是RJ45），按需配置终端服务器即可。
如果第三方设备供货商提供的设备接口协议不包含在上述协议接口范围内，则需他们提供硬件的接口形式（RS485、RS232还是RJ45）、软件协议、监控内容。
我们将根据厂家提供的资料，配置所需硬件设备和软件接口OPCClient，利用系统本身具有的良好开发性和设备厂家提供的通讯协议进行二次开发，即开发软件接口OPCServer（接口数量视所集成系统的数量而定）。
由于目前资料不全，暂按非标准接口方式考虑，采用OPC接口及相应的软件编程工作实现集成。
5.主要产品选型简介
5.1系统结构分析
江森公司为该项目提供本公司的智能楼宇管理系统MSEA系统是江森公司于本世纪初推出的新一代系统。
MSEA系统仍然具备Metasys系统在演变过程中一直具备的所有传统的楼宇自动化控制功能和特性，如包括通过BACnet®
和LONWORKS®
协议实现的系统兼容性。
Metasys系统拓展架构可以与MetasysN1网络，N2总线控制器和Metasys系统兼容设备进行通信。
作为原有Metasys系统的拓展系统，MSEA系统与原有的Metasys系统有了极大的不同，它融合了最新信息技术（IT）及互联网的各种技术，已经远远超出传统的楼宇控制管理系统的范畴。
拓展后的MSEA系统可以使用任何标准网络浏览器作为系统用户界面。
获得网络访问授权后，用户可以查询到与建筑设施的技术和经济性能相关任何信息。
5.1.1系统特点和分布式结构、灵活的扩展功能
MSEA系统具备很多优点，它是更高效的系统，因为消除了信息阻塞现象，处理器的功能可以最大限度地发挥。
它又是更可靠的系统，因为该系统具备很强的容错能力，单个点的故障不会影响到整个系统。
MSEA系统具备了系统控制中三个最基本的功能：
独立控制、监督控制及信息管理。
因而它有很大的灵活性。
MSEA系统采用分布式网络结构，实现集中管理，分散控制。
软件和数据贯穿于MSEA网络，也就是说，不是只有一个中央处理器负责监控全部设备。
操作站不再扮演网络“大脑”的角色，它用于编程、创建数据、报表汇总、和其他操作功能。
信息从操作设备下载到各现场控制器，而数据也会稍后被上传到操作设备存档。
同时，MSEA系统是模块化系统，因而客户可以只采购现时所需的设备，而将来如有需要，又可以随时扩展该系统，今日的投资对将来不会产生丝毫的损失。
5.1.2基于自控方面和企业层次普遍接受的IT标准进行通信
网络控制引擎直接连接到以每秒10Mb或100Mb运行的IP以太网。
多个网络控制引擎通过网络相互连接。
网络间的数据传输采用标准IT协议、服务以及格式，包括网际协议（IP）、超文本传输协议（HTTP）、简单网络时间协议（SNTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、简单网络管理协议（SNMP）、超文本链接标示语言（HTML）以及可扩展链接标记语言（XML）。
网络控制引擎还支持动态IP寻址协议，例如动态主机配置协议（DHCP）、域名系统（DNS）。
本系统可以安装在建筑物部现有的IT架构上，同时它也可以在局域网、广域网以及具有防火墙的公用互联网上应用标准的IT通信服务。
5.1.3基于Web浏览器的用户界面
任何连接到网络的标准Web浏览器均可获得网络控制引擎中的系统数据，包括通过电话拨号和ISP上网的远程用户。
用户不需要任何专门的工作站软件，就可以实现远程操作和系统故障诊断等功能。
5.1.4灵活的多级密码保护
网络控制引擎通过在Web浏览器用户界面键入的用户ID和密码识别合法用户。
用户获取的数据在传输过程中通过加密处理，同时由用户安全管理员来管理网络控制引擎数据库以及用户资料和账户。
从配置整个系统到仅仅浏览某系统或站点的某一部分，都需要授权。
系统管理员向每位用户的账户分配用户ID、密码、专门的网络控制引擎数据获取权。
5.2成功与第三方设备的连接
MSEA系统仍然保留了Metasys系统的楼宇自动化控制功能和特性，原来与Metasys成功连接的世界上超过1100多种其他公司设备可以成功连入MSEA系统，在业界是首屈一指的。
MSEA系统将空调控制，能量管理，消防控制，出入控制，维修管理，照明控制等整个系统的监控完美地连接起来。
许多设备制造商都有各自的通讯协议，但为与JohnsonControls合作，也开发了互连解决方案。
这些互连方案都包含了一个“协议翻译器”，即JohnsonControls提供的MetasysInte
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