第三节 自动化系统物业管理及实例分析.docx
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第三节自动化系统物业管理及实例分析
第三节 自动化系统物业管理及实例分析
一、自动化系统
智能大厦自动化系统是智能建筑中的一个重要系统。
智能大厦自动化系统是一种将与智能大厦有关的电力、照明、空调通风、给排水、消防、保安、运输等设备集中监视、控制和管理的综合性的系统。
过去，对空调、采暖通风、动力站房、给排水、变配电等设备的运行状态进行监视的中央监视系统和空调、给排水、变配电的自动控制装置是各自独立的。
随着计算机技术的进步及数字通信技术的提高，两者合二为一，发展成为所有自控设备可相互传送信息，以整个系统来进行综合控制管理的统一体。
这种系统以计算机局域网络为通信基础，以计算机技术为核心，具有分散监控和集中管理的功能。
它是与数据通信、图形显示、人机接口、输入输出接口技术相结合的，用于设备运行管理、数据采集和过程控制的自动化系统。
鉴于自动化系统对于智能大厦物业管理上高效、方便，因此在智能大厦建设中已经被广泛应用。
（一）智能大厦自动化系统的子系统
一般智能大厦设备控制可分为２个子系统：
设备运行管理和控制系统以及防火与保安系统。
每个子系统包含若干受监控对象的系统，各受监控对象的系统又有相互协调的功能。
１.设备运行管理和控制系统。
它包括暖通空调系统、给排水系统、电气系统、运输系统和其他要纳入的设备的控制和管理。
２.防火与保安系统。
它包括火灾报警及消防控制系统，出入口控制系统，防盗报警系统，结构防震、防水、防冻系统及其他要纳入的设备系统。
（二）智能大厦设备运行管理和控制系统
设备运行管理和控制系统所管理的设备主要是智能大厦内所有的机电设备，包括暖通空调系统设备、给排水系统、电气系统设备及运输设备。
１.暖通空调系统设备。
主要有热水泵、冷却塔、冷冻水泵、制冷机组、新风机组、空气处理机组、变风量机、风机盘管、热交换器、锅炉、分汽缸、凝结水回收系统等。
２.给排水系统设备。
主要有高位水箱、低位水箱、水泵、加压泵、饮水设备、热水供应设备、生活水处理设备、污水处理设备等。
３.电气系统设备。
主要有配变电设备、自备电源、不间断电源（ＵPS）、照明设备、动力设备等。
４.运输设备。
有电梯、自动扶梯、文件或原材料自动输送装置等。
智能大厦设备运行管理和控制系统有２种形式，即现场自动控制系统和中央监视控制系统。
１.现场自动控制系统。
用于对空调、动力站房、给排水等设备相关的过程（物理量）进行常规控制、程序控制、节能控制等。
如在空调设备中，进行环境温度、湿度的控制；在动力站房设备中，对热泵、冷冻机、水泵的台数控制和压力控制等；在给排水设备中，对进行建筑物内给水、排水、水处理的水箱和水泵的控制。
还有照明自动控制、电梯的自动控制等。
这些系统都是相对独立的。
２.中央监视控制系统。
监视建筑物内的各种设备的运行状态，不仅进行显示、记录、操作，还能与变配电、空调等整个系统相关的设备联动控制。
例如，按照预先设定的时间表进行设备运行控制，当使用办公室时，为了按时达到设定的温度，通过设定空调的起动／停止时刻，进行最佳起动／停止控制。
（三）智能大厦防火与保安系统。
智能大厦防火与保安系统又称安全保卫系统，主要是保障建筑物内部人员、物资和设备的安全。
它分为保安系统和火灾自动报警系统。
1.火灾自动报警系统（FAS）。
安全保卫系统并不单是确保建筑物日夜24小时方便地出入，更重要的是保护使用者的人身安全。
火灾自动报警系统设置了各种探测器，随时探测建筑物内的火灾情况以防止蔓延燃烧。
一旦接到火灾警报，立即在中央监视（装置）显示，并即时停止空调的运行，同时自动开启防排烟风机及采取其他相应动作。
２.保安系统（SCＳ）。
在保安系统中，有在大厦、房间等的出入口实行机械化管理的出入管理系统（ＡCＳ）。
在出入管理系统中，有钥匙管理箱方式和身份卡方式，还有防止不法侵入并发出警报的闭路电视监视系统（CCTV）以及防盗监控系统。
（四）智能大厦各子系统间的关系。
设备运行管理和控制系统与防火与保安系统这２个子系统各有不同的功能，但相互又有一定的联系。
目前，这２个子系统之间的关系可以是下面的其中之一。
１.防火与保安系统纳入ＢＡ系统。
在技术上，这２个子系统完全可以纳入ＢＡ系统，监控系统共用主站，仅仅分站分设或是作成一套系统，这样，整个ＢＡ系统控制协调性较好。
如发生火灾时，可以自动打开公共避难通道及出入口、关闭空调系统等协调性动作。
这样，设备资源可以共享，节省投资，节省人力。
为满足管理体制的要求，可以设防火及保安专用中央站，赋予它较高的操作级别。
在上海市颁布实施的《智能建筑设计标准》中，“关于智能化系统集成”的一般规定中指出：
“建筑智能化系统集成，应具有各个智能化系统信息的汇集和对各类信息的综合管理”。
《智能建筑设计标准》中关于甲级智能建筑物“火灾报警与消防联动控制”的设计标准是：
“系统应与ＢＡ系统合用或作为其一个子系统实现报警、灭火、消防联动等的各项功能。
当管理体制上有困难时，可以单独组成系统，但应留有接口，使其与ＢＡ系统联网。
”
２.防火与保安系统独立于ＢＡ系统。
这是受到目前管理体制的限制不得已的做法。
如果在管理体制上有困难可以这样做，但是控制的协调性往往受到减弱。
因而在设计上应注意其协调性。
（五）智能大厦自动化系统技术的发展。
从控制设备硬件来看，智能大厦自动化系统技术的发展已经经历了几个阶段。
从50年代的气动仪表控制系统，60年代发展为电动单元组合仪表，７０年代发展为采用小型或超级小型电子计算机的集中式控制系统，以及后来采用微型计算机的集散式控制系统（DCＳ），目前正在向采用现场总线（FCS）的智能仪表控制系统发展。
从功能上来看，是一个从监控到管理的发展过程。
早在数十年前国外就有超高层建筑了。
它的设备非常多，分成各种系统，如空调系统、给排水系统、变配电系统、保安系统、消防系统、停车场管理系统等，各自独立，相互之间没有什么联系。
这些系统的运行操作比较复杂。
在当时的技术条件下，只能采用气动或电动单元组合仪表对各个设备的状态进行监视，并通过操作盘来进行集中操作。
在配线上，采用多线制配线的方式。
如果需要将某一设备的状态信号及操作功能全部显示于中央监控室内，就必需一对一地设置配线。
这样不但耗用的导线很多，安装不便，费用大，而且只能选择一些最重要的设备在中央监控室内显示和操作，大多数设备仍需在现场操作和记录。
８０年代，即使采用小型或超级小型电子计算机的控制系统，仍然有安装不便和线路投资大的问题。
随着微型电子计算机技术的迅猛发展，智能大厦的中央控制系统也开始发生变化。
由于电子计算机的信号传输技术的进步，对楼内各种设备的状态监测不必再一对一地配置线路了。
一对信号线路就可传送多种信号，所有的设备状态都可以显示于中央监控室内，很容易进行操作和管理，不但节省了人力，而且提高了效率。
在控制功能方面，由于当时的现场控制设备价格昂贵，功能也不完善，所以大部分的系统运算及处理功能，仍需集中到中央控制室内由计算机主机进行处理。
当时的中央监控系统功能，只限于初级的设备状态变化显示，按时间表和直接控制管理，以及对现场反馈的数据进行运算。
进入90年代，以前需要由中央控制室内计算机主机完成的功能，已由一些低价格、高处理能力的现场控制器所取代。
中央监控室的操作人员，只要下达所需要的指令，现场控制器就会自动地参考其他数据、自动运算并控制相关的设备，以达到操作者的要求。
这样一来，中央控制系统的主机，就不需要再负担大量的数据运算工作，而中央控制系统的功能也逐渐由控制改为提供各种数据报表和专项的统计文件。
此时，“中央控制系统”的名称就逐步改为“中央管理系统”，其系统形式也由以前的集中监视、集中控制，变化为集中监视、集中管理、分散控制；中央控制室的主机也变为以提供报表和紧急应变处理为主。
因此，中央监控室也可以称为防灾中心。
该中心不断地将各种数据报表提供给管理人员，通过分析数据报表，求取本大楼可以节约的运行成本（如节约能源、节约人事成本等）的方式，从而进一步提高大楼的附加值。
当有灾害发生时，可以通过大楼管理系统得知何时何地发生何种事故，便于事故处理人员迅速作出反应，减小事故带来的危害和影响。
目前，国际上又有现场总线系统（FCＳ）的出现，这是一种开放式系统。
其特点是采用智能化变送器、智能化执行器和现场总线网络，使得符合同一现场总线标准的不同产品可以相互连接，相互操作，通过网关可以实现不同现场总线的互联。
因而该系统具有开放性、可扩展性和先进性等优点。
这样，建筑物自动化系统已经从纯机械控制系统、气动控制系统、液压控制系统、电动控制系统进化为电子控制系统。
其控制方式已经从模拟的控制方式转化为直接数字控制（ＤＤＣ）及现场总线系统方式。
系统形式开始从集中式、分布式转变为全分布式。
这些分布式控制系统既是独立的，又是相互联系的、综合的、统一的。
（六）智能大厦管理系统。
现代的大厦管理系统应该是一个智能化的综合管理系统。
它应能够利用收集到的楼内相关资料，分析整理成有效的信息，运用先进技术和方法使大楼的运行方式更有效、运行成本更低、竞争力更强。
同时，使大楼内各个子系统高度综合，做到设备控制综合保安、防火，提高物业管理的效率和综合服务功能。
这种具有高生产率、低运行成本和高安全性大楼管理系统，称为“智能大厦管理系统”或“智能大厦管理与控制系统”。
大厦物管理系统收集与建筑物内的各种设备相关的信息，并进行数据的收集、累积、计算等。
它包括建筑物管理业务、保养业务、收租业务、能源管理及建筑物所有者的维持预算管理等事务的自动处理。
例如：
台账管理、合同管理、运行业绩管理、保养时间表管理、维修计划管理、维修业务支援、设备履历管理、预算管理、设备图纸管理、自动集中抄表、费用计算等管理业务的软件自动处理。
这是一种以目前国际上先进的分布式信息与控制技术而设计的集散型系统（ＤCS）。
二、自动化系统的功能
建立智能大厦自动化系统的目的是在于向建筑物的使用者提供舒适、安全和方便的环境，使承租者及管理者能够通过整个大楼的节能、节省人工来降低运行成本，维持和提高总的资产价值。
（一）智能大厦自动化系统的功能。
建筑物自动化系统的功能有以下几个方面：
１.节省人工及提高管理的效率。
通过对所有设备的监控可减少设备管理人员和他们的劳动强度。
如改善设备运行状况，可不断地收集设备运行资料，安排计划性维修，改进建筑物和设备的管理，并可将大量的信息集中进行综合性管理。
因此，投入很少的人员即可操作建筑物内的设备。
还可进一步有效地利用信息，实现更高质量的管理。
２.维持最佳环境。
智能大厦的环境包括温度、湿度等的温热环境，空气中的二氧化碳、粉尘的含量以及照明等。
对于每个使用者以及设备来说，始终维持最佳的环境，是提高工作效率、更好地发挥设备功能和延长使用寿命的必要条件，因此使建筑物具有良好的工作和生活环境，已成为建筑物自动化系统的主要管理目标。
３.节省能源。
通过控制和管理使设备高效运行，减少大厦物能源消耗，提高整体节能效果。
例如能正确地控制所设定的温度，加入适当的新风，根据空调的负荷进行适当的控制，就可以有效地利用自然能源，避免浪费，给用户提供最舒适的环境。
这对于设定目的的实现具有很大的作用。
对大厦物的照明，按照是否有人及照明时间或外界自然采光情况进行综合控制，也能收到很好的节能效果。
据有关资料介绍，设有大厦自动化系统的建筑物，比不设定的可以节约能源25%。
４.提高智能大厦的安全性。
保护人员和设备的安全，提高灾害防治能力，使智能大厦成为安全的场所，是智能大厦自动化系统的主要目标。
由于建筑物设备的所有信息集中于中央监控室，因而了解设备状态和操作就变得相当容易。
即使有停电或火灾等异常发生时，也能进行相应的处理，维持大厦在良好的运行状态。
另外，通过安全系统的综合化，在不妨碍使用的前提下，实现了确保大厦使用者的安全及机密。
５.能更好地给大厦使用者提供方便。
通过各设备的综合控制，可以为每个使用者提供更高质量的服务和方便。
在确保安全的同时，使用者可24小时（ｈ）不分昼夜自由地出入建筑物。
（二）智能大厦自动化系统的服务功能。
智能大厦自动化系统的功能是通过设置大厦设备控制系统来实现的，特别是节能功能。
智能大厦设备控制系统投资主要通过节能来回收。
节能可以通过优化控制过程及优化控制的条件来取得。
智能大厦设备控制系统的服务功能是对各种设备的自动控制和数据处理。
１.各种设备的自动控制。
设备的自动控制内容很多，主要是按照一定的条件控制设备的运行。
具体有：
程序控制设备的启动和停止；用于室温控制的模拟量调节，如Ｐ，PI，PID调节；能耗管理、能源管理；优化启停、时间优化控制，设备定时启动和停止；日期-时间与节日程序（TOＤ）；维护管理、优先级操作、报警报告、数据报表、参数设定。
２.数据处理。
它包括数据传输和数据处理２个方面：
（１）数据传输。
将控制点的模拟量和数字量传输到控制器。
各个控制器间数据传输，如通过通信接口（RS２３2，RS48５）或调制解调器（ＭＯDEＭ）进行数据传输。
通过网络传输数据到中央站。
（２）数据处理。
主要有模拟量测量、设备故障监测报告、运行时间累加、脉冲积算、设备启停状态、历史趋势数据、警报及事故处理。
（三）智能大厦自动化系统的整体功能。
智能大厦自动化系统的整体功能可概括为以下几点：
１.对建筑设备实现以最佳控制为中心的过程控制自动化；
２.以运行状态监测和计量为中心的设备管理自动化；
３.以安全状态监视为中心的防灾自动化；
４.以节能运行为中心的能源管理自动化。
（四）智能大厦设备运行管理和控制系统的功能规划。
设备运行管理和控制系统的功能要按照需求、等级标准和实际情况来提出。
通常智能大厦内有多种设备，如空调、通风设备、锅炉、冷冻设备、冷库、给水排水设备、水处理设备等，大多数由制造厂提供一定的配套测量控制仪表和自动化装置，以便对这些设备进行监控。
这些装置有的已经从模拟仪表和自动化装置发展为数字化的监控装置，如果能够符合要求，就用配套的控制装置。
当然，也可增加一些需要设备运行管理和控制系统完成的功能。
建筑物自动化系统的主要作用是进一步提供对这些设备的集中监控，也可以说，对这些设备控制的补充和完善。
这时，要注意设备运行管理系统和建筑物自动化系统的通信接口。
如果配套的控制装置不能够符合要求，就要用智能大厦自动化和控制系统来完成。
１.暖通空调系统的监控。
它包括下面几方面的内容：
（１）冷热源机组控制及有关物理参数的测量，如流量、压力、温度、热量测量控制，以及冷冻机控制、锅炉控制、采暖系统控制、冷却塔控制、热交换器控制等。
（２）空调工况优化控制。
包括空气处理机组控制、变风量机组控制、风机盘管控制、新风机组控制。
（３）室内外空气参数测量。
包括温度、湿度、风速等的测量。
（４）空气压缩机组或气力输送装置控制。
２.给水排水系统的控制。
它包括给水排水流量、压力、温度测量与控制；高位水箱、地下水池、污水池的水位测量、报警、调节；水泵监控，即按水箱水位起动停止水泵，按管网压力用调速器自动控制水泵转速，备用泵自动投入；热水供应系统控制，以及排水系统阻塞显示、报警；水处理系统控制。
３.电气系统控制。
主要内容有：
（１）电源监测。
电压、电流、功率、功率因数、频率、断路器的状态监测。
（２）负荷监测。
各级负荷的电压、电流、功率的监测。
（３）负荷控制。
电网负荷调度控制，当超负荷时，系统停止低优先级的负荷。
（４）照明控制。
办公室按照规定的工作时间或室内有无人员控制照明开关，公共场所按室外亮度控制照明；按照时间程序进行节日照明控制、室外照明控制、航空障碍灯控制；与火灾报警及保安系统联动控制有关照明。
照明设备的亮度控制，是以营造气氛、节能及延长灯泡寿命为主要目的。
（５）电机控制。
可寻址的电机启动控制、电机状况及行程监控。
（６）备用电源自动启动。
在主要电源供电中断时，自动启动备用柴油发电机或燃气轮机发电机组；在恢复供电时停止备用电源，并进行倒闸操作。
（７）供电恢复控制。
当供电恢复时，按照设定的优先程序，启动各个设备电机，迅速恢复运行。
注意，要避免同时启动各个设备，而使供电系统跳闸。
４.运输系统控制及运输系统运行情况监视。
主要有电梯的群控、自动调度、卡片控制；自动扶梯按时间调度控制；传送系统控制，即自动控制传送系统将物品输送到目的地。
（五）智能大厦管理系统的功能。
智能大厦管理系统可以说是办公自动化系统和智能大厦自动化系统的一种结合。
１.智能大厦管理系统业务需求主要有以下几方面：
（１）出租型租赁贷借内容的管理与情况的掌握。
（２）大厦整体收支状况的管理与经营状态的掌握。
（３）传送和交换有关出租的必要信息。
（４）大厦、设备及备用品有关情况的掌握、维护、保养及运行。
（５）公用会议室、停车场、库房等的使用管理。
（６）大厦的清扫、警卫等的管理。
（７）分别对各住户电力、煤气、水的使用管理、调节与结算。
（８）大厦的全部电气、煤气、冷热水等的使用状况的管理、调节及结算。
（９）大厦环境与设施服务的管理。
（1０）大楼设备与设施综合利用优化管理等。
２.智能大厦管理系统的服务功能有：
（1）大楼经营管理功能，即各种资源出租租金管理。
具体有：
①收支管理。
经营现状及收支管理，税金管理。
②预算管理。
包括维护、检修、清洁、保养等的人工费，材料、设备、备用品消耗预算。
③委托合同管理。
包括维修、保安、清洁等从业人员与产权业主间的合同管理。
④资金管理。
包括租赁费、服务费、公用（水、电、气）费、电话费、公用事业费（走廊照明、空调等）。
⑤合同管理。
指租住户与产权业主间合同管理。
⑥出租、借信息管理。
指有关租借信息等。
（２）大楼运行管理功能。
具体有：
①大楼物品维修计划管理，维修业务支援。
②大楼设备台账管理、设备维修管理、设备图纸管理。
③楼层设施布局管理。
④环境卫生管理、清洁运行管理、垃圾处理管理。
⑤测量统计管理。
⑥安全管理。
⑦备用品管理。
⑧能源管理。
⑨停车场管理等。
（３）出租服务管理功能。
是指为用户提供各种方便性，实现细致、周到的服务的功能，具体如下：
①公共设施使用预订。
包括会议室、库房、展厅、多功能大厅等日程预订计划管理。
②规定时间外需用空调的申请管理。
③备用品领用出租管理。
包括申请领用备品及其费用管理。
④预约旅行服务。
包括代办交通、住宿。
⑤办公设备服务。
包括微机、传真机、文字处理机等的办公设备服务、利用状况管理。
⑥收集出勤数据。
指对员工出勤状况的统计与管理。
⑦租金状况通报。
指对各租借户租金状况的查询及时应答、通报。
⑧无现金服务。
指对楼内自动售货机、商场、餐厅等等提供信用磁卡或智能卡结算。
⑨远程计算服务。
使住户可共享主计算机资源，通过网络能接远程用户终端。
⑩支持楼层布局设计。
指用简单的ＣAD系统支持各楼层新用户入住时的布局设计。
B11通信邮件服务。
具有电子函件、声音邮件、传真邮件等服务，能提高对外各种联络业务效率。
B12信息向导服务。
包括CATV，ＶRS（视频应答系统）和工作站等，能提供各种公共信息服务。
B13用户其他需要的服务等。
以上所列的智能大厦管理系统的管理与服务功能，都需要以系统集成技术为基础开发大批配套系统应用软件，这也是计算机技术在建筑物自动化系统方面更深、更广层次的应用。
随着人类社会信息化与科学技术的迅速发展，这种应用需求将永无止境，也正好成为大厦管理系统向前发展的推动力。
三、自动化系统的组成
智能大厦自动化系统的核心是电子计算机。
电子计算机具有数据采集、存贮、逻辑判断、高精度运算等能力，因而在设备控制方面，已经从模拟控制系统发展到应用数字直接控制技术来控制空调设备、通风设备、锅炉、制冷设备。
这些都是智能大厦自动化系统的基础。
将这些设备的监控系统应用网络技术联接成局域网或广域网，形成建筑物自动化系统，可实现设备的集中监控，通过集中监控提高了设备的控制管理水平。
一般集散型智能大厦自动化系统由下列部件构成：
传感器和执行器、控制分站、中央站及管理（监控）中心。
在全分散型系统中，传感器和执行器都是智能化的，它们和控制分站没有区别。
（一）传感器和执行器。
各种传感器和执行器又称现场终端（InformationPoint，IP）。
传感器有非电量传感器和电量传感器。
非电量传感器有温度、压力、液位、位移等物理量的传感器，还有门感应开关、红外／微波探测器、烟感探测器、温感探测器、振动探测器等，非电量传感器一般输出电信号。
电量传感器有电流电压、频率、电功率、功率因数传感器等，输出电信号有模拟信号也有是数字信号。
输入器有读卡器。
执行器可控制风量、阀门开度、电源开关等。
执行器有电动式、电子液压式、电子气动式等多种。
（二）控制分站。
控制分站按照是否实现闭环控制功能区分为分散控制型（ＤＣＰ）和数据采集型（DGP）。
分散控制型按照有无微处理器分为智能型（ＤＣＰ-I）和普通型（ＤCＰ-Ｇ）。
目前，控制分站一般是智能型的（DCＰ-Ｉ），有的称智慧外围站（IntelligentOutstation，IOＳ），由分布式处理器组成。
分布式处理器实际上是一种微处理器控制的直接数字控制器（ＤＤC），能作独立控制器执行控制作用。
它能提供的控制作用如比例、微分、积分控制、数据总和及报警、输出监测。
它又有很强的通信能力，可组成网络实现高速实时运算。
一般有几路模拟量和数字量输入，输出也有几路模拟量和数字量。
其中有：
模拟量输入（AI），如温度、压力、液位变送器输出。
数字量输入（DI），通常为接触点闭合、断开情况。
模拟量输出（ＡO），用以操作调节阀、风门。
数字量输出（ＤO），用以电机启动、停止控制。
２位控制（ＯN/OFF）。
有的控制分站设有数字量累计的接口，可输入低频脉冲信号，用作电度、水量的积算。
典型的控制器，如美国Honeywell公司的ＤeltaNeｔR7044ExcelPlus控制器，为使其能独立运行，可使用手提式W１04４操作终端（ＰOT）或Ｗ１04５可编程终端（PPT）。
又如美国JohnsonControls公司的DC９１00控制器、Ｃ260控制器、AHU控制器、LCＰ控制器、手提式操作终端ＳM9１00、Ｙ１99。
再如美国Auto一Ｍatrix公司的ＳＯLO／ＤＸ控制器、SOLO/IX控制器、ＳＯLO／GX控制器、ＵCT-１变风量空调控制器、手提式操作终端ＳOＬ０Tool。
有的控制分站只有数据采集功能，只能作参数显示和简单的开关控制功能，这种分站称为ＤＧＰ（ＤataGatheringＰanel）。
如美国Ｈoneywell公司以前的产品S1200，S５４１，这种控制器目前已淘汰了。
（三）中央站及监控中心。
中央站设置在监控中心，由中心控制电子计算机、显示器和键盘、打印机等组成，是整个系统的显示控制装置。
管理中心或上位计算机，可以对整个系统实行管理和优化。
所用电子计算机也从过去的小型电子
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