智能楼宇控制系统.docx
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智能楼宇控制系统
智能楼宇控制系统
智能楼宇控制系统
1智能楼宇控制系统
1.1楼宇自动控制系统概述
智能楼宇控制系统的功能设计本质上就是一个系统集成设计，它要求设计者知识面宽，具有系统思想，有较高的组织、协调能力，能把大厦楼宇自动化系统、通信网络系统、办公自动化系统和分离的设备、功能、信息等综合集成到一个相互关联、统一、协调的系统中，充分发挥现有先进技术的作用和潜力；能够组织协调多学科的科技人员，统一思想、统一步调，为一个共同目标而工作。
同时，智能大厦功能设计又不是一个简单的系统集成设计。
它必须从整个大厦的结构、系统、服务和管理四个方面综合考虑，将语音、数据、图像以及监控信号等，经过统一的规划设计，综合在结构化的布线系统里。
它涉及多系统的协调配合，防止系统整体结构混乱、系统分离脱节、服务缺乏保证、管理功能不全、造成浪费和损失。
智能大厦的系统集成也对我司提出了很高的要求。
我司不单单是一个服务商，它应该拥有OA应用产品的开发队伍、计算机网络应用开发和网络工程施工队伍，并有动力电力设计、敷设队伍和楼宇控制设备的生产商为后盾。
在此基础上我司为用户提供完善的系统解决方案。
楼宇控制系统主要包括给排水控制系统、变配电监控系统、电梯运行状态监控系统等。
通过监视各种设备的运行状态、检测各种设备的运行参数，并对所得到的参数进行积累和统计，评估各种设备的运行情况，以便更好地进行管理，及时对工作不良的设备进行检修。
尽早发现及处理各种机电设备的故障，避免因设备故障引起更大的损失。
对于给排水设备中的各种泵，应能根据水压或水位高低对泵进行启停控制。
当水压或水位降低时，控制系统能启动水泵。
⏹设计原则
运行安全性、可靠性高；系统易扩充，易管理；符合机电控制特性；易于进行集中控制和管理；管理界面友好，易于操作；
2、楼宇自动化控制系统设计类型
2.1、基本型建筑物自动化控制系统
基于WindowsNT的基本型建筑物自动化控制系统的工作站可以配置成文本显示中央操作站，也可以配置成全功能化的图形终端。
它在WindowsNT环境下操作，局域网可以是以太网或令牌环网，在一个多建筑物的体系内，可以配置多个分布式工作站。
基本型建筑物自动化控制系统是一个独特的"插上就运行"的系统，系统可以在线快速投入工作，减少安装工时和节省系统启动费用。
由于它具有极大的灵活性，因此它既满足用户当前的需要，又是未来功能增强和革新的一个平台。
基本型建筑物自动化控制系统的每个PC工作站都体现着工业标准的MicrosoftWindow、WindowsNT操作系统的特征。
基本型建筑物自动化系统具有以下特征：
⏹规模可大可小的结构，可以从单台PC到基于网络技术的局域网。
⏹工作环境简易。
支持各种PC机，支持高速控制器总线，支持MS-Windows或WindowsNT。
⏹有符合用户需要的各种联结方式。
方便用户与控制总线、局域网或广域网联接；方便用户使用调制解调器和“拨号控制”；方便用户与控制器端口的直接联接。
⏹具有开放的系统结构。
支持Openlink、DDE接口和多种网络通讯协议。
⏹适应主流的网络工作环境，如支持WindowsNT、TCP/IP和DDE。
⏹适应主流计算机结构，如适应Microsoft环境；适应Novell、IBM或MicrosoftLAN；适应和支持硬件与外围设备的灵活性；支持第三方软件的应用。
⏹具有通用的BMS功能。
支持点的显示和命令、历史数据采集、图形、报表，便于安装、学习、使用和维护。
2.2、综合型建筑物自动化系统
在基本型建筑物自动化控制系统的基础上建立一个综合型建筑物自动化控制系统。
综合型可以监控来自系统的数据，包括同层总线、防火与保安总线、S总线设备等，可以将多个工作站连接至LAN，以提供与其它分支维护管理的接口。
2.3、开放型建筑物自动化监控系统
开放型建筑物自动化系统是基于Unix或者NT的，它的监控基于多种分布式子系统，像空调自控、给排水系统、供电系统、电梯、防火与保安等，并且可以把其它的产品综合在一个网络系统中。
采用符合工业标准的操作系统、LAN通信、相关数据库和图形系统。
它生成同类的“单一窗口”供建筑自动化系统使用，在设计上充分考虑到技术的未来发展。
3、楼宇自动化系统的主要组成
楼宇自动化系统负责完成大厦中的空调制冷系统、变配电系统、照明系统、供热系统及电梯等的计算机监控管理。
楼宇自动化系统由计算机对各子系统进行监测、控制、记录，实现分散节能控制和集中科学管理，为大厦中的用户提供良好的工作环境，为大厦的管理者提供方便的管理手段，为大厦的经营者减少能耗并降低管理成本，为物业管理现代化提供物质基础。
3.1、空调监控系统
⏹其监控要求为：
♦温度控制。
♦湿度控制。
♦新风、回风、排风的控制。
♦制冷器的防冻监控。
♦过滤器的状态监测。
♦风机的状态及故障报警。
3.2、冷冻站监控系统
包括对冷却水泵、冷却塔风机的自动控制，以及冷水机组台数的节能控制和冷冻水系统的压差控制，还包括中央管理站对冷冻站的控制，因此需解决如下问题：
♦冷却塔风机运行状态监测、控制和故障报警。
♦冷却水泵运行状态监测、控制和故障报警。
♦冷水机组冷却水进水温度监测及控制。
♦冷却水泵运行状态监测、控制及故障报警。
♦冷水机组冷却水出水温度、流量监测及控制。
♦分水器、集水器压差监测和控制。
♦冷水机组运行状态监测、控制和故障报警。
3.3、给排水监控系统
对大厦生活用水、消防用水、污水、冷冻水箱等给排水装置进行监测和启停控制。
其中包括压力测量点、液位测量点以及开关量控制点，并要求显示各监测点的参数、设备运行状态和非正常状态的故障报警，并控制相关设备的启与停。
3.4、变配电监控系统
包括低压配电系统、计算机不间断UPS电源系统、冷冻站配电、变压器、高压系统和高压二次线中的各个点进行监测控制。
它主要包括电流量、电压量、有功电度、无功电度、功率因数、温度等的测量和开关量的控制，并要求实时监测和计量供电系统的运行参数，显示主接线图、交直流系统和UPS系统运行图及运行参数，对系统各开关变位和故障变位进行正确区分，对参数超限报警，并对事故、故障进行顺序记录，可查询事故原因，并显示、制表和打印，可绘制负荷曲线，并显示、打印运行报表。
3.5、热力站监控系统
由中央监控系统监测热交换器的热水出水温度、热水流量和控制热水泵的启停。
3.6、照明监控系统
由中央监控系统按每天预定的时间顺序进行开关控制，监视其开关状态，工作状态可用文字、图形显示，并经打印机打印。
3.7、安全防范监控系统
安全防范系统是智能大厦必不可少的部分，它为大厦提供了安全监视、侵入报警、出入门控制管理。
CCTV闭路电视安全监视系统采用微机控制矩阵系统，基于压缩算法的硬盘录像与回放系统、远程联网监视系统，集中完成视频切换控制、水平/俯仰/变焦控制及自备检测功能。
系统可设分控键盘便于管理并与其它智能系统实现联动。
安全监视系统技术主要表现为：
侵入报警系统通过各类传感器，如主动红外探测器、被动红外探测器、红外微波双监探测器、玻璃破碎传感器、振动传感器，以及各类手动、脚动开关等，可获得大厦的主要通道、出入口、重要部位及周边的情况，以利防范工作。
出入门控制系统是对出进门的人员进行识别和选择，即所有人员的出入都得到监控。
系统识别人员的身份后，根据所储存的数据决定是否允许其出入。
每一项出入都作为一个事件记录存储，根据需要，这些数据可以有选择的输出。
整个防范系统组成一个有机的整体，当侵入报警或出入门非授权侵入时，在中央控制室接到有关报警信息，通过信息交换，安全监视系统打开报警地点附近的摄像机，并切换到指定监视器上监视，同时打开视频录像机自动记录现场情况，以便查询使用。
3.8、背景音乐、消防广播系统
⏹背景音乐系统主要为大厦工作区及公共场所提供平时播放背景音乐、语音广播等功能。
⏹当发生火灾或紧急事故时，则可作为事故报警广播，引导疏散，指挥处理事故。
⏹公共广播音响的设计应与消防报警系统相互配合，实行分区控制。
⏹在出现非常事件或火灾时，系统能够接受消防中心的强制切换，并自动投入事故广播和火灾报警广播，将着火区平时播放的背景音乐立即切换为事故广播。
在技术性能上要求扬声器基本上按间隔等于2～2.5倍层高的要求分布；满足消防报警的要求，即扬声器间隔小于25米，功率不小于3W，能满足实现本层和上下两层的同时报警；性能上要求最大响度不小于80分贝，声场均匀度不小于8分贝，语音清晰大于85%。
美国、新加坡等国认为，智能大厦的BAS应由办公自动化（OA）、楼宇控制自动化（BA）和通信自动化（CA）组成。
而我国学者认为应将BA中的火灾报警、消防系统（FA：
FireAutomation）和大楼信息管理（M：
MaintenanceAutomation）独立出来，由3A变成5A。
3.9、FA火灾报警消防系统
该系统将涉及建筑设计、保卫和公安部门，这些部门需要协调努力。
掌握的原则是：
⏹充分了解厂商的产品性能特点。
⏹厂商的现场安装技术支持程度。
⏹公安、保卫、楼宇建筑者和用户对产品的认可度。
⏹性能/价格比。
3.9.1、MA大楼信息管理自动化
这是对各个系统集成后的集中监控管理，掌握的原则是权限集中、界面友好、灵敏度高、反应快速、功能齐全。
3.9.2、办公自动化系统应具有的基本功能
传统的办公系统和现代化的办公自动化系统的最本质的区别是信息存储和传输的媒介不同，传统的办公系统利用纸张记录文字、数据和图形，利用照相机或摄象机胶片记录影象，利用录音机磁带记录声音。
这些都属于模拟存储介质，所利用的各种设备之间没有自动的配合，难于实现高效率的信息处理、检索和传输，存储介质占用的空间也很大。
现代化的办公自动化系统中，利用计算机和网络技术使信息以数字化的形式在系统中存储和流动，软件系统管理各种设备自动地按照协议配合工作，使人们能够高效率地进行信息处理、传输和利用。
办公自动化技术的发展将使办公活动向着数字化的方向发展，最终将实现无纸化办公。
⏹信息发布系统
为了将通知等有关事宜向相关人员快速传达，办公系统应该提供信息发布功能，有了信息发布，不需再通过电话或书面形式逐个向相关部门和人员进行通知。
考虑到大厅有显示屏，因此信息发布功能应该能将信息显示在大厅显示屏上。
⏹个人邮件系统
大量使用电子邮件进行信息交流是电子信息时代的一个标志，在对Internet接入进行限制时，应该保持电子邮件系统的畅通，否则人员与外界的交流就变得十分困难，变成事实上的“信息孤岛”。
因此，有必要在办公系统中加入个人邮件功能，提供用户收发电子邮件。
⏹日程安排系统
繁忙的个人事务，需要一个“秘书”忠实地管理你的日程，对工作日程进行规划。
在日程安排中，用户可以创建约会，事件或纪念日，并将其存放于用户的日历中，用户也可以设置闹铃来提醒你的约会事件或纪念日发生的时间，安排会议并邀请其他用户参加会议。
用户对约会等可以进行取消操作。
⏹业务联系系统
业务联系相当于一个共享的通讯录。
有了它，相关人员要联系有关业务时，不必再到处找同事等其它相关人员打探业务联系方法，更加避免了由于种种原因（比如相关人员外出或辞职等等）无法取得联系方法而导致工作拖延以及造成损失。
这一部分内容应该由管理员或相关人员进行增加、修改、删除的操作。
⏹工作流程控制系统
工作流程的组织和自动流转能有效提高企业工作效率，信息通过电子手段将工作从一个人或一个工作步骤自动化的传递到下一个人或工作步骤，有效的规范办事程序，协调个人、公司与客户之间的关系，企业能提供及时准确的信息、缩短产品开发周期、提高产品质量，避免重复劳动。
⏹文件管理系统
手工办公时代的文件管理也是一项较繁琐费时的工作，工作人员必须将文件进行分类，并且确定哪些用户能查询哪些文件。
有了文件管理功能后，这一切都交由办公系统来管理。
我们需要做的只是在用户管理的时候指定用户的角色，添加新文件的时候设定哪些用户能访问就行了。
⏹档案管理系统
档案管理是参照《档案法》的有关规定、主要完成对各类文档进行归档登记、档案组卷、移卷、案卷检查、分类查询等。
归档登记可由手工完成，也可由文件管理流程自动输入。
对归档文档由密级决定一般用户是否可见，用户可通过档案号、标题等多种检索方式进行查询、借阅。
⏹会议管理系统
为了对常规和临时会议及会议场馆进行有效的管理，更好地计划、准备、记录、查询会议，在办公软件加入会议管理功能。
这对合理地安排会议的参加人员、时间、场地、内容议题，准备会议文件，以电子邮件或打印通知单的方式发放会议通知等都能提高效率。
同时，还能规范化会议出席情况、议题讨论结果、会议决议、会议纪要，同时还能对所有的会议室的规模、设备服务配置和使用时间进行合理的安排。
⏹请示汇报系统
为了使下级方便快捷地就某些特定事务向上级主管领导请示和汇报，便于主管领导对特定的事务进行及时有效地决策和处理，在办公系统中融入请示汇报模块，从而减少时间冲突的发生，能更有效的解决特定事务。
⏹公文流转系统
公文流转是工作流程电子化的具体表现之一，在办公自动化系统中集成公文流转模块是实现无纸办公的一个重要表现，几乎所有的办公自动化系统都集成了公文流转模块。
公文流转使到电子化的公文在企业中进行有序的、可控制（流程控制）地进行高效的流转。
⏹人事管理系统
办公自动化的一个显著特点就是可以进行快速的查询和统计，为此，有必要在办公系统中加入人事管理模块，以便领导、工作人员对人员的基本信息（包括在职人员、离退休人员）进行查询，了解离岗人员的离岗原因（离休、退休、调动、下岗、除名、开除等）以及自然减员的信息。
⏹项目管理系统
为了使项目决策人员和其它相关人员更好地了解、控制项目进度、项目费用，使项目始终处于控制范围内，有必要增加项目管理模块。
⏹资产管理系统
为了能随时对资产情况进行统计、查询，对固定资产的折旧情况，哪些固定资产到了使用期限等进行了解，在办公系统加入资产管理模块。
⏹物品管理系统
物品管理主要是对物品的总量和库存量进行统计、查询，有利于物品的统一管理，方便查询，使物品使用清晰化，入库、出库、借用手续简单化，从此，要借用物品，不必再到物品管理处查询物品库存，只要在办公系统查询后，再到物品管理处直接借用。
这就大大简化了物品管理，使其更有效快速。
⏹财务管理系统
财务管理是企业一个重要组成部分，真正的财务管理系统是一个相对较独立的系统，应该使用较成熟的产品。
若要在办公自动化中加入财务管理模块，应该与真正的财务管理系统是有相当大的区别的。
⏹计划管理系统
⏹计划是决策的一个重要组成部门，如何确立一个科学的、正确的计划，对提高决策的科学性、正确性，提高综合管理水平和竞争能力都有着十分重要的意义。
中国有句古语曰“三个臭皮匠，胜过诸葛亮”，这说明群策群力的巨大作用。
在办公自动化系统中，可以将未成熟的计划让所有员工或有关人员进行讨论，最后总结成成熟的计划，这对一个公司企业的生存和发展有着重大的意义。
合同管理系统
合同管理是为了方便相关领导对已签订合同进行查询，以便做出相应的决策。
⏹用户管理系统
用户管理是办公系统的基本组成部分，对用户的基本信息进行管理，其另一个更重要的功能是规定用户的角色，以便对用户的权限进行有效的控制。
⏹Internet接入系统
实现对Internet接入的代理和控制。
按企业的某种规定控制员工滥用网络于办公时间的特殊功效，对某种特殊情况给予特殊使用Internet的权限。
4、楼宇自动控制设计基本原则
4.1、中央控制室选址及室内设备布置
（1）中央控制室应尽量靠近控制负荷中心，应离变电所、电梯机房、水泵房等会产生强电磁干扰的场所15m以上。
上方及毗邻无用水和潮湿的机房及房间；
（2）室内控制台前应有1.5m的操作距离，控制台离墙布置时，台后应有大于1m的检修距离，并注意避免阳光直射；
（3）当控制台横向排列总长度超过7m时，应在两端各各留大于1m的通道；
（4）中央控制室宜采用抗静电架空活动地板，高度不小于20m。
4.2、建筑设备自动化系统的电源要求
（1）中央控制室应由变配电所引出专用回路供电，中央控制室内设专用配电盘。
负荷等级不低于所处建筑中最高负荷等级；
（2）通常要求系统的供电电源的电压不大于±10％，频率变化不大于±1Hz，波形失真率不大于20％。
（3）中央管理计算机应配置UPS不间断供电设备，其容量应包括建筑设备自动化系统内用电设备总和并考虑预计的扩展容量，供电时间不低于30分钟。
（4）现场控制器的电源应满足下述要求：
♦I类系统（650点～4999点），当中央控制室设有UPS不间断供电设备时，现场的电源由UPS不间断电源以放射式或树干式集中供给；
♦II类系统（1点～649点），现场控制器的电源可由就地邻近动力盘专路供给；
♦III含有CPU的现场控制器，必须设置备用电池组，并能支持现场控制器运行不少于72小时，保证停电时不间断供电。
4.3、现场控制器设置原则
（1）现场控制器的设置应主要考虑系统管理方式、安装调试维护方便和经济性。
一般按机电系统平面布置进行划分。
（2）现场控制器要远离有输水管道，以免管道、阀门跑水，殃及控制盘。
在潮湿、蒸汽场所，应采取防潮、防结露等措施。
（3）现场控制器要离电机、大电流母线、电缆1.5m以上，以避免电磁干扰。
在无法满足要求时，应采取可靠屏蔽和接地措施。
（4）现场控制器位置选择宜相对集中，一般设在机房或弱电小间内，以达到末端元件距离较短为原则（一般不超过50m）。
（5）现场控制器一般可选用壁挂式结构，在设备集中的机房控制模块较多时，可选落地柜式结构，柜前操作净距不小于1.5m。
（6）每台现场控制器输入输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应，并留有10％～20％的余量。
4.4、建筑设备自动化系统的布线方式
⏹建筑设备自动化系统线路包括：
电源线、网络通讯线和信号线。
电源线一般BV－（500V）2.5mm2铜芯聚氯乙烯绝缘线。
网络通讯线需由采用何种计算机局域网及建筑设备自动化系统在数据传输率、未来可兼容性和硬件成本等多方面综合考虑确定。
一般有同轴电缆（不同厂商的产品不尽相同）；有的系统采用屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线（分3、4、5三个级别）；在强干扰环境中和远距离传输时，宜选用光缆。
网络传输限值见表1。
信号线一般采用线芯截面1.0mm2或1.5mm2的普通铜芯导线或控制电缆，对信号线是否需要采用软线及屏蔽线应根据具体控制系统与控制要求确定。
⏹建筑设备自动化系统线路均采用金属管或金属线槽保护，网络通讯线和信号线不得与电源线共管敷设，当其必须作无屏蔽平等敷设时，间距不小于0.3m，如敷于同一金属线槽，需设金属分隔。
5、楼宇自动控制系统工作原理
5.1、给排水控制系统工作原理
对大厦生活用水、消防用水、污水、冷冻水箱等给排水装置进行监测和启停控制。
其中包括压力测量点、液位测量点以及开关量测量控制点。
在供水水管安装压力测量点，在水箱安装液位测量点，在水泵位置安装开关量控制点，各测量点通过综合布线系统将参数传到中心控制电脑上，使中心控制电脑能实时显示各给排水系统的工作状态；当遇到非正常状态时能触发故障报警，关控制相关水泵的启与停。
5.2、变配电监控系统工作原理
包括低压配电系统、计算机不间断UPS电源系统、冷冻站配电、变压器、高压系统和高压二次线中的各个点进行监测控制。
主要包括电流量、电压量、有功电度、无功电度、功率因数、温度等的检测和开关量的控制。
控制中心电脑将传感器收集到的用电参数进行记录，遇到不正常状态时能立即报警，使到能及时通知维修人员对配电设备进行及时的检修，以免引起故障的扩大，防范一切于未然，并提高物业管理的质量。
控制中心根据传感器收集到的电参数对供电系统的运行参数进行实时监测和计量，显示主接线图、交直流系统和UPS系统运行图及运行参数，对系统各开关变位和故障变位进行正确区分，对参数进行超限报警，并对事故、故障进行顺序记录，并能查询故障原因，并显示、制表和打印，绘制负荷曲线，并显示、打印运行报表。
5.3、电梯运行状态监控系统工作原理
控制中心电脑通过与电梯控制器的数据交互，检测并记录电梯的运行情况，并根据实际需要对电梯的停用或启用进行控制。
5.4、给排水控制系统结构框图
5.5、变配电监控系统结构框图
5.6、电梯运行状态监视系统结构框图
6、楼宇自动控制系统设计
6.1、给排水控制系统设计
为减少各类模块的使用数量，充分利用模块的功能，尽可能将泵集中安装在同一机房内，尽量使用同一模块控制多个泵的启停。
在液位压力检测端由参数检测模块收集数据后，通过数据通信模块进行信号转换，通过RS485总线进行传输。
控制中心电脑发出的控制信号通过RS485总线传输后，经过数据通信模块解码后，由智能开关量输入输出模块输出控制信号，通过功率输出模块对泵进行驱动。
泵的启停状态检测由智能开关量输入输出模块检测，经数据通信模块和RS485总线回传到控制中心电脑上。
6.2、变配电监控系统设计
在配电箱由参数输入模块收集数据后，通过数据通信模块进行信号转换，通过RS485总线进行传输。
6.3、电梯控制系统设计
由于电梯控制主机具有RS232接口，因而只需将RS232接口进行RS232/RS485转换后，通过RS485总线与控制中心电脑相连就可实现电梯的监控。
7、楼宇自动控制系统主要设备简介
7.1、一体化采集器主体IDA-48D
带DCM（数据通信模块）模块，48V供电的一体化采集器主体。
7.2、数据采集器功能模块
IDA-IO：
智能集成输入输出模块，可测量12路直流模拟量/开关量，1路频率量及控制3路开关量输出。
IDA-DI：
智能开关量输入模块，可采集12路开关量和控制2路开关量输出。
IDA-DO：
智能开关量输出模块，具有12路控制输出通道。
IDA-OC16：
通信接口转换模块，集成了两个独立的RS-232与RS-232/RS-485/RS-422的转换电路。
7.3、楼宇自动控制信息控制统计
排水泵
1DI泵故障监测
接泵控制箱
1DI泵状态监测
接泵控制箱
1DO泵启停控制
接泵控制箱
水池
2DI水池水位状态监测
接水池水位开关
给水泵
1DI泵故障监测
接泵控制箱
1DI泵状态监测
接泵控制箱
1DO泵启停控制
接泵控制箱
1AI水压检测
接水压传感器
配电箱
1DI配电箱故障监测
接配电箱故障检测开关
1AI配电箱电压监测
接配电箱电压传感
1AI配电箱电流监测
接配电箱电流传感器
1AI配电箱温度监测
接配电箱温度传感器
参考文献
[1]华东建筑设计研究院．智能建筑设计技术．上海：
同济大学出版社，2002
[2]张文才，龚为王廷．国内外智能建筑技术发展的现状及趋势．电器工厂设计．2004，04（4）：
8—15．
[3]MoriakiAzegami，HideakiFujiyoshi．ASystematicApproachtoIntelligentBuilding
Design．IEEECommunicationsMagazine．1993，93（8）：
46—48．
[4]StevenT．Bushby．BACnet：
astandardcommunicationinfrastructureforintel1igent
building．Automationincon
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