楼宇自动控制系统.docx
《楼宇自动控制系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《楼宇自动控制系统.docx（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
楼宇自动控制系统
第八节楼宇自动控制系统
第八节楼宇自动控制系统
8.1概述
8.1.1系统描述
本方案设计是遵照大酒店一期弱电工程项目《智能化弱电工程招标文件》中对建筑设备监控系统及系统集成的技术要求，围绕先进的控制理念和开放式的智能化建筑结构方式，依据有关图纸资料和相关设计规范并结合我们在建筑设备监控系统及系统集成方面的多年实践经验，运用当今主流的计算机技术和自动控制技术而进行的设计。
8.1.2设计范围
本建筑设备监控系统（以下简称BAS）是对大酒店一期弱电工程项目机电设备进行集散式监控，优化系统运行控制、收集分析运行数据、故障自动报警，以延长设备使用寿命、节省能耗、简化管理、确保安全。
本BAS系统监控、监测范围如下：
空调监控系统：
空调冷源（热源）系统集成监视；
新风处理机组监控；
空调处理机组监控；
送排风系统：
送/排风机监控；
消防排风/排烟风机监控；
给排水系统：
排污水泵监视；
排水井高低水位监控；
生活水泵监视；
生活水池、消防水池、膨胀水箱等水位监视；
照明监控系统：
公共区域照明监控；
变配电监控系统：
变配电系统集成监视；
综合设备监控系统：
电梯系统监控；
发电机组、油罐监视；
风机盘管设备监控；
多联空调机组集成监视；
8.1.3设计目标
BAS的目标就是对建筑物的机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控和管理，以确保建筑物内有一个舒适和安全的环境，同时实现高效节能的管理要求。
通过对大酒店一期弱电工程项目计算机技术、通信技术、信息技术、控制技术有机结合，在全面满足功能需求的基础上，集各种优秀产品与技术之长，追求最合理的投资和最大的灵活性，以取得长期最大限度的满足经济、管理与环境效益的总目标。
系统能稳定和准确地自动调节大楼内设备的各项参数（如温度、湿度、新风等），记录和统计系统的运行参数及系统运行趋势和规律，不断优化系统运行。
为工作人员提供高效率、舒适、便利的工作、参观以及休闲环境。
围绕服务大楼最终用户的要求，通过监测和控制各区域内的温度和空气质量，保证大楼建筑内的舒适性、安全性要求。
对各种需要监控的重要机电设备实现集中管理、优化配置，使系统在全自动的状态下运行。
本系统全天候监测所有需要设备的运行状态，以最小的人力物力达到最完善的管理效果。
系统对整个控制设备进行监控，提供可靠的、经济的最佳能源供应方案，管理不同时间内设备用电量大小，使设备始终处于最佳运行状态及最佳利用率，大量减少不必要的能源浪费。
对大楼进行分区域管理和控制，使用简便的管理和节能的控制方式，避免由于场地闲置而造成的浪费。
实现中央管理和分散控制的功能要求，达到节约能源的目的。
最大限度地降低设备的运行成本。
设备在系统的统一管理之下始终处于最佳运行状态。
系统会按照设备的运行情况打印维护保养报告，提示管理人员对设备及时进行维护，延长设备的使用寿命。
提高人员与设备的整体安全水平，坚持“以人为本”的原则。
该系统对设备的运行状态进行实时监视，可使管理人员及时发现设备故障、问题与意外，消灭故障于隐患之中，保证人身的安全。
一旦设备有故障发生，计算机可以报告故障发生的位置及故障发生的原因，以便维护人员快速排除故障，恢复设备正常运行。
8.1.4设计原则
本系统设计从大酒店一期弱电工程的实际情况出发，使设计满足系统的现实需求和未来扩展的要求，其BAS系统的设计遵循以下原则：
实用性
BAS系统的设计应以实用为第一原则。
在符合需要的前提下，合理平衡系统的经济性与超前性，以避免片面追求超前性而脱离实际，或片面追求经济性而损害大酒店一期的建筑的智能性。
可靠性
系统必须保持每天24小时连续工作。
子系统故障不影响其他子系统运行，也不影响集成系统除该子系统之外的其他功能的运行。
因为大酒店一期弱电工程的工作性质,保证设备的稳定运行是十分重要的。
经济性
本次BAS系统工程所选用的系统为江森自控新一代Metasys-MSEA系统，以现有成熟的设备和系统为基础，是江森自控开发研制最成熟、最先进的系统。
以总体目标为方向，局部服从全局，力求系统在初次投入和整个运行生命周期获得最佳的性能/价格比。
易维护性
因为本系统要处理大量的数据，系统复杂，要保证日常运行，系统必须具有高度的可维护性和易维护性，尽量做到所需维护人员少，维护工作量小，维护强度低，维护费用低。
开放可扩展性
BAS系统设计采用多种开放性技术标准，符合国家和国际标准及规范，兼容不同厂商、不同协议的设备和系统的信号传输，各子系统可方便加入系统中。
应用配置灵活性
由于BAS系统需要控制现场设备种类繁多，分布情况复杂多变，所以需要BAS系统能够具有灵活的配置功能，只要简单增加减少控制器、输入/输出模块，就能满足系统整改或分期建设的需要，而不影响系统结构。
操作方便、简单易学
为了能够是楼宇设备在BAS系统管理下，达到其最佳工作状态，系统操作方便、和简单易学是十分重要的。
8.1.5设计依据
《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000
《智能建筑工程质量验收规范》（GB50339-2003）；
《采暖通风与空调调节设计规范》GBJ19-87
《建筑设计防火规范（2001年版）》GBJ16－1987
《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82
《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000
《民用建筑电气设计规范》JG/T16-92
《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
《工业企业通信设计规范》GBJ42-81
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ93-86）；
《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）；
《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）；
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）；
相关设计单位提交的设计说明、图纸等文档。
厂商提供的有关产品资料
8.2系统介绍
建筑设备监控系统BAS（BuildingAutomationSystem）是智能建筑必不可少的基本组成部分，已在世界各地广泛应用，并受到充分重视。
BAS的任务就是创造一个安全、舒适与便利的工作环境，同时尽量减少能源消耗，它可以监控大厦内各种机电设备的运行情况和故障状况，并控制这些机电设备。
它不仅可以根据需要随时打印各种报表，给管理人员带来很多的方便，同时，它对机电设备的实时监控，更方便于人员对设备的维护、维修和管理。
在节能的同时，又节省了人力、物力，大大降低了管理成本。
作为一栋现代化建筑物，大酒店一期弱电工程对建筑设备监控系统有很高的要求，建筑物内分布着热泵冷水机组、电梯、高低压变配电柜、大量的空调风柜、照明配电柜、给排水泵等机电设备，它不仅需要对建筑物内的所有机电设备进行统一管理，而且这些设备还需与其他的智能化子系统进行通讯和必要的联动控制，致力于创造一个高效节能、绿色环保、舒适、高性能价格比、温馨而安全的环境。
这种情况下，分析业主的实际需求，有针对性的进行设计，就显得尤为重要。
在此投标中，我方选择江森自控新一代Metasys系统MSEA。
江森自控是全世界楼宇自控和设施领域的领导者，作为历史悠久的楼宇自控专家，江森自控一直致力于建筑设备监控系统新技术的研发。
在2005年收购约克公司后，江森自控拥有熟知机电设备监控系统的专家，也有熟知暖通空调的专家，他们不仅从楼宇自动化的角度分析大酒店一期弱电项目的具体实施情况，而且可提供对建筑暖通空调与机电设备监控系统相结合的具体工艺分析。
多样化的技术人员提供多重角度的技术分析，这是江森自控所独有的，是其他厂家不可比拟的优势所在。
江森自控在中国楼宇智能化行业中已成功实施了1000多个大中型项目，特别是在公共建筑方面，市场占有率位居前列。
在广东地区，江森自控有任何行业同行无法比拟的人员资源：
包括数人的系统部门提供初步设计技术支持、十余人的工程部门提供项目管理支持、几十人的服务部门提供项目调试支持。
江森自控在广东地区的部分案例有：
1、广州新电视塔（珠江新城）；
2、广州全球通大厦新址（珠江新城）；
3、市人民医院新院；
4、华为（南方）工厂；
5、市疾病预防控制中心；
6、广州地铁二、八号线延长线；
7、广州琶洲会展中心；
8，广州保利会展中心；
9、广州新白云国际机场航站楼；
10、广州合景国际金融中心；
11、广州香格里拉大酒店；
12，广州保利国际广场；
13，广州富力中心；
14，广州中信广场；
15，广州大学城；
16，广州美国领事馆。
江森自控BAS系统的优势在于：
1、采用了最新的国际标准的BACnet协议，DDC控制器之间实现点对点通讯，传输速率高达76.8K，传输距离远，可达1500米以上；
2、网络控制器自带Windows操作系统，使系统操作界面对于用户具有很强的亲和力；
3、基于JAVA技术的系统软件使用户终端不需要安装任何客户端软件，支持WEB浏览功能，系统最多可提供25用户同时使用。
具体参见第三章节的系统设计。
8.2.1系统概述
江森自控新一代建筑设备监控系统MSEA系统，该建筑设备监控系统采用完全集成化、网络化的系统架构，在楼宇控制系统中融合了信息技术（IT）及互联网的各种技术，MSEA系统在系统结构上支持BACnet协议标准，网络管理层上支持BACnet/IP协议，现场控制层上支持BACnetMS/TP协议。
采用网络化的系统架构加上江森公司百年的控制经验，使得MSEA系统在当今楼宇控制领域具有明显的优势。
系统从设计到生产均符合ISO9000质量标准，该系统有如下特点：
先进性：
全新的概念、全新的系统；
开放性:
开放式网络、开放式协议、开放式用户界面；
兼容性：
支持目前绝大多数的标准通讯协议，可以与上千种非江森自控的系统及设备联网；
经济性：
易于施工、安装、操作和维护；
灵活性：
易于扩展，模块化的设计，操作站、控制器的数量完全基于实际的需要而定；
可靠性：
真正的集散式系统，采用可靠性极高的多层网络结构，通讯速率高、布线少、距离远，已在全球范围成功应用。
8.2.2系统结构
MSEA系统结构
从上图可以看出，整个网络由以下几个关键组件构成：
1、ADS数据管理软件
数据管理软件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：
允许多用户同时单点访问网络；
存储大量应用程序、操作及历史数据；
支持MicrosoftSQLServer数据库软件包；
作为多个网络控制器和网络集成器的系统配置工具的主机。
2、网络控制器（NAE）
网络控制器负责监控安装在其现场总线上的直接数字控制器，内含一个嵌入式Windows操作系统，自带网络用户界面，通过该界面可以进行系统导航、系统配置及系统操作。
当网络控制器与IP网络相连时，它还可以为其它网络控制器设备和数据管理服务器提供数据信息。
NAE之间通过BACnet/IP协议相互通讯，第三方系统（提供BACnet/IP协议）可直接集成到NAE当中。
3、网络控制器（NCE）
NCE除了具有NAE的产品特性和功能外，它自身还集成了一个DDC控制器，带有控制点位，可以直接监控现场的监控点位，并更加灵活，特别适用于一些VAV系统标准层的控制。
4、直接数字控制器（DDC）
江森自控FEC系列DDC控制器，既可连入BACnetMS/TP协议标准网络，又可独立在现场控制。
系统共配置相应数量的直接数字控制器和扩展模块，分布于各被控现场。
DDC控制器与扩展模块也通过BACnetMS/TP协议进行通讯。
BACnetMS/TP协议具有以下特点：
1、无主从通讯方式；
2、点对点通讯、最大速率可达76.8K；
3、令牌丢失自动续接；
4、即插即用。
8.2.3系统特点
BAS系统经过多年的发展，现已系统融合了信息技术（IT）及互联网的各种技术，已经远远超出传统的楼宇控制系统的范畴。
江森自控及其新一代设备监控系统MSEA表现在如下一些功能及特点：
8.2.3.1与网络技术的完美结合
1）网络浏览器授权登陆访问方式
基于B/S结构的设备监控系统软件，用户能够通过标准网络浏览器访问系统，即用户只需在电脑上通过IE等常用网络浏览器软件就可通过授权帐号登陆系统界面，这台电脑可以和BAS系统同在局域网内，也可以远程通过以太网访问BAS，而无需像传统的设备监控系统一样必须在每台电脑上安装客户端软件，登陆界面见图一所示。
如果你是物业管理公司职员，现在你晚上在家，正好有必要记录一下系统一些数据，那么你可以通过家用电脑，采用访问网站的方式访问BAS系统，而不需要回到现场。
如果你是业主，现在你在办公室，你有需要作一份关于建筑物报警故障的报告，那么你只需登陆局域网的BAS管理服务器，读取相关数据即可。
MSEA系统登陆界面
2）报警管理与网络技术的结合
当系统检测到某对象发生的报警时，系统首先会在电脑界面上显示报警信号。
同时，可根据用户事先定义好的内容，通过电话传呼或者手机短信息方式发个相关人员，使相关人员能在第一时间得到系统的故障信息；也可通过以太网以E-MAIL的方式给用户发送信息；并同步打印相关报警信息。
3）对无线网络的技术支持
随着无线技术的发展，无线网络在建筑中将起到更加重要的左右，MSEA系统通过相应的无线网络转换器，控制器和网络控制器之间可进行无线通讯；也可通过蓝牙技术进行对控制器程序的上传和下载。
系统结构如图二所示：
图二MSEA系统无线结构
4）ISO标准协议BACnet
BACnet协议是楼宇自动化行业中唯一的ISO标准，它解决了建筑自控系统中存在的多厂商系统和设备不兼容而难以集成的问题，提供了不同建筑自动控制系统实现互操作的方法。
MSEA系统在系统结构上支持BACnet协议标准，管理层上支持BACnet/IP协议，控制层上支持BACnetMS/TP协议。
BACnetMS/TP协议具有以下特点：
1、无主从通讯方式；
2、点对点通讯、最大速率可达76.8K；
3、令牌丢失自动续接；
4、即插即用。
8.2.3.2与空调技术的完美结合
能源是人类生存和社会发展必需的物质基础，节约能源是人类共同使命。
自20世纪70年代发生全球性“能源危机”以来，能源问题的严重性已得到世界各国政府的普遍重视。
“节约能源”一直是我国的一项基本国策，坚持“节约和开发并举，把节约放在首位”一直是我国节能工作的长期方针。
大力推进节能技术进步，大幅度提高能源利用率，提高社会经济效益，是我们面临的促进国民经济向节能型转变的一项重要任务。
建筑物的能耗约占全国能耗的1/3，中央空调系统的能耗占了我国建筑物能耗的65％，这是一个非常惊人的数字。
空调系统的节能对于降低整幢建筑的能耗是非常关键的。
为此，设计推广采用当今最先进的中央空调节能控制产品和技术是我们每个设计人员义不容辞的责任和义务。
BAS厂家美国江森自控有限公司合并空调厂家美国约克国际有限公司，标志着BAS系统在节约能源方面的发展前进了一步。
BAS通过对冷水机房群控和空调机组的逻辑控制来实现节约的目的。
BAS可通过定流量水泵系统、变流量冷却水泵系统、一次泵变流量系统、二次泵变流量系统等根据不同空调系统进行相应的控制方式。
空调系统在建筑物内的作用将不再停留在只对建筑物内的温度进行调节，而是作为控制室内环境的一个重要组成部分。
因为室内空气品质已经成为当今全世界最为关注的话题。
同时，当人们在享受着空调技术给生产和生活带来方便和舒适的同时，也在思考如何减少空调系统所需消耗的能量。
江森自控拥有熟知设备监控系统的专家，也有熟知暖通空调的专家，他们不仅从楼宇自动化的角度分析项目的具体实施情况，而且可提供对暖通空调与设备监控系统相结合的具体工艺分析。
多样化的技术人员提供多重角度的技术分析，这是江森自控所独有的，是其他厂家不可比拟的优势所在。
8.2.3.3与计算机技术的完美结合
1）WINDOWS模式的用户操作界面
为了系统的可操作性，MSEA系统完全按照WINDOWS资源管理器的界面来设计，只要你熟悉微软公司的WINDOWS操作系统，那么你就很容易掌握系统的操作。
包括查找，修改、保存、导入、打印等操作与WINDOWS操作系统完全相同。
具体界面如图所示：
图三MSEA系统界面
2）多种连接方式获得数据
当今潮流BAS系统采用以太网接口或者直接通过一个RS-232型的串行端口，就可以连接到Web浏览器及进行系统程序的上传和下载。
对于一个拨号上网的连接，配有可以选用的内置调制解调器以及RJ-11型电话插孔，还可以使用通过USB接口的外置调制解调器。
8.3系统设计
我们根据大酒店一期弱电工程招标文件的要求与设计院的设计思路，并结合MSEA系统的产品特点，为大酒店一期弱电工程楼宇自动控制系统进行了合理的系统配置，具体如下：
本系统采用集散式的分布智能控制网络结构，实现集中管理、分散控制的要求。
整个系统采用控制层和管理层两层网络结构；采用系统服务器、系统操作站（含系统软件）、网络控制、现场控制器三层设备结构；其中系统软件和网络控制器在管理层进行通讯，网络控制和现场控制器之间在控制层通讯。
一、在酒店的综合楼内，我们配置了两套NCE25网络控制器为整个大楼的控制设备进行通讯集成和数据管理。
每套NCE25网络控制器各自支持500个现场监控点和能支持一条用以对分别在现场的众多FEU2610直接数字控制器进行通讯管理的BACnetMS/TP现场网络总线。
根据系统点数及产品容量，在综合楼内我们总共配置了17套FEU2610直接数字控制器、26套IOM控制器扩展模块和35套现场扩展模块。
二、在一号楼内，我们配置了一套NCE25网络控制器为整个大楼的控制设备进行通讯集成和数据管理。
NCE25网络控制器能支持一条用以和分别在现场的众多FEU2610直接数字控制器进行通讯管理的BACnetMS/TP现场网络总线。
根据系统点数及产品容量，在大楼内我们总共配置了10套FEU2610直接数字控制器、11套IOM控制器扩展模块和23套现场扩展模块。
三、在二号楼内，我们配置了一套NCE25网络控制器为整个大楼的控制设备进行通讯集成和数据管理。
NCE25网络控制器能支持一条用以和分别在现场的众多FEU2610直接数字控制器进行通讯管理的BACnetMS/TP现场网络总线。
根据系统点数及产品容量，在大楼内我们总共配置了6套FEU2610直接数字控制器、4套IOM控制器扩展模块和9套现场扩展模块。
四、在康乐楼内，我们也配置了一套NCE25网络控制器为整个大楼的控制设备进行通讯集成和数据管理。
NCE25网络控制器能支持一条用以和分别在现场的众多FEU2610直接数字控制器进行通讯管理的BACnetMS/TP现场网络总线。
根据系统点数及产品容量，在大楼内我们总共配置了5套FEU2610直接数字控制器、3套IOM控制器扩展模块和18套现场扩展模块。
五、在地下冷冻机房内，我们为酒店的三号楼、五号楼、六号楼、七号楼、八号楼、九号楼和冷冻机房内的现场控制设备进行通讯集成和数据管理而配置了一套功能强大的NAE55网络控制器。
NAE55网络控制器不但具有强大的数据交换、通讯控制功能外还能支持2000个现场控制点和200台现场控制设备，而且还支持两条用以和在现场的众多FEU2610直接数字控制器进行通讯管理的BACnetMS/TP现场网络总线。
每条总线的通讯速率达到76.8kbit/s，总通讯长度达1500米，完全满足了众多楼宇的现场控制需求。
第一条BACnetMS/TP现场总线是负责为三号楼、五号楼和地下冷冻机房的现场控制器进行通讯和管理，第二条的BACnetMS/TP现场总线则是负责对六、七、八、九号楼的现场控制器进行通讯和管理。
我们对各个大楼的现场总线出入端都分别配置了RPT485总线信号隔离/放大器，从而使整个网络达到更加安全和稳定的优质通讯环境。
1）在三号/五号楼内，我们为众多的受控机电设备各自配置了1套FEU2610直接数字控制器、2套IOM控制器扩展模块和1套现场扩展模块。
对于大楼的各有的8台风机盘管设备，我们还特意配置了我们江森公司专门为风机盘管控制而设计的TEC26风机盘管现场控制器。
每个TEC26控制器对风机盘管一一直接对应控制；而其他的控制面板和运算控制器一体化设计，配以自发光LCD屏幕和触摸式控制面板，而且还具备FEU2610直接数字控制器一样的BACnetMS/TP总线通讯能力。
这样设备既美观也提高了整个的管理能力。
2）在六/七/八/九号楼内，我们根据系统点数及产品容量，分别配置了2套FEU2610直接数字控制器和4套现场扩展模块。
3）在地下冷冻机房内，我们根据系统点数及产品容量，分别配置了4套FEU2610直接数字控制器、3套IOM控制器扩展模块和7套现场扩展模块。
六、在指挥楼内，我们为指挥楼、武警楼和后勤楼内的现场控制设备进行通讯集成和数据管理而配置了一套NCE25网络控制器。
在指挥楼内，我们配置了1套IOM控制器扩展模块和4套现场扩展模块；在武警/后勤楼内，我们则配置了1套FEU2610直接数字控制器、1套IOM控制器扩展模块和3套现场扩展模块。
整个系统采用管理层、控制层二层网络结构。
系统中的7台网络控制器和系统管理服务器一同以BACnet/IP协议通过酒店内的TCP/IP以太网相连。
在系统控制层中的所有现场控制器都是以点对点方式的BACnetMS/TP协议通信，通讯速率不得低于76.8kbit/s，而且都具备UL、CE和BTL等国际认证。
出于对系统稳定性的考虑，我们对系统中网络控制器下面全部连接的是带有CPU和具备PID算法功能的FEU2610现场控制器,并没有直接连接不带CPU的扩展模块。
我们为整个系统配置了一套ADS05U系统服务管理软件。
系统的管理服务器与系统管理软件一同设置于综合楼地下一层的建筑设备管理中心内。
ADS05U服务管理软件具备B/S功能，支持多个客户端同时远程管理访问，不论管理员身在何处，只要通过酒店的以太网则可实现浏览和管理，而不必一定要在综合楼的建筑设备管理中心内完成。
七、根据系统需要，我们为酒店内电梯系统、变配电系统、空调冷/热源系统和智能照明系统共配置了4套系统集成接口转换器。
综合以上设计，整个系统的网络控制器容量达到5000点，完全满足大酒店一期弱电项目楼宇自动控制系统的要求的2237个现场监控点位的需求，并预留充足的容量以为未来扩展或者更新用途。
具体结构详见系统图。
8.4BAS系统硬件
8.4.1BAS工作站
BAS工作站，我们选用HP系统电脑。
具体配置如下：
CPU：
IntelP4/3.0GHz；内存：
1GB/DDR2；硬盘：
160GB；光驱：
16XDVD光驱；网卡：
10/100M自适应；显示器：
19寸液晶。
8.4.2ADS数据管理软件
ADS数据管理软件用于管理系统的数据收集和显示；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；为网络控制器（NAE/NCE）和网络集成器（NIE）所在的网络提供安全的通讯。
ADS数据管理软件的用户界面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。
用户可以通过网络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、并且使控制策略达到最佳。
多用户可以访问设备监控系统的信息，该系统使用因特网协议和信息技术（IT）标准，并且与企业级别的通信网络兼容。
ADS数据管理软件具有如下特点：
Ø支持IT标准和因特网技术
可以安装在楼宇或企业内现有的IT设施上，与工业标准防火墙兼容。
Ø标准网络浏览器用户界面
从任何安装网络浏览器软
升级会员 