楼宇自控系统设计方案.docx
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楼宇自控系统设计方案
医院楼宇自控系统设计方案
第一章公司介绍
1.1公司简介概述
2.1项目介绍
本项目为医院建设工程，由病房楼、门急诊楼、医技楼、倒班宿舍、后勤保障中心、洗衣房等建筑物组成。
总建筑面积60830平方米，其中地上总建筑面积51965平方米（不含设备管道夹层面积）,地下总建筑面积8865平方米。
各楼分项面积：
病房楼25665m2，地上14层，地下1层。
门急诊楼14250m2，地上4层，地下1层。
医技楼7725m2，地上4层，地下1层。
倒班宿舍7450m2，地上9层，无地下层。
后勤保障中心3670m2，地上3层，无地下层，洗衣房960m2，地上3层，无地下层，其它建筑面积775m2。
2.2系统介绍
项目建筑设备监控系统为大楼各机电设备提供一套完善的自动化管理解决方案，以提高各机电系统效率和可靠性，其建筑设备监控系统由空调、通风、给排水等监控系统组成。
项目设备监控系统主控工作站负责整个大楼的机电设备监控，为了增强系统之灵活性，系统预留备用接口，可根据业主的要求在所需之房间增设监控点，减少能源消粍，提高经济效益。
项目建筑设备监控系统采用全数字控制技术，系统监控的内容主要是空调、通风、给排水系统。
系统通过网络控制引擎、扩展型直接数字控制器（DDC）对所有设备进行监控，系统还通过数据通讯接口对冷冻站等进行监测，从而提供一个舒适、安全的生活和工作环境。
通过优化控制提高管理水平，达到节约能源和运行成本，并能方便地实现物业管理自动化。
项目建筑设备监控系统采用分布智能系统，利用分布在现场的可扩展数字控制器及IO扩展模块,完成对建筑机电设备的实时监测，保护与控制任务。
各控制器既能独立运作，又可以在中央工作站指导下工作。
在正常情况下使用人员只需要在中央工作站进行监控，不需要直接操作其它控制器，这样极大地方便了系统的管理系统应建立标准、统一的数据库，并具有标准的开放接口，便于被集成信息的利用和更高层次的信息集成，为建筑内的综合管理与调度提供基础平台。
控制器（DDC）采用现场控制方式，控制器之间采用点对点通信。
控制器具有独立的监测和控制能力，可根据需要随意增加／减少总线上的控制器，而通信线故障不会影响控制器的现场控制功能。
项目建筑设备监控系统为一套完整的分布式集散控制系统，它采用标准化局域网技术和众多子系统集成技术实施对楼内所有实时监控系统的集成监控、联动和管理，系统既可相对独立运转，又可联合成为一个有机整体，对不同工作站及现场控制器的控制权限的设定，由系统管理服务器完成。
根据项目的功能需求及系统设计要求，我们采用美国江森自控公司最先进的、新一代的以网络控制引擎为核心的MSEA楼宇自动化综合管理系统（METASYS拓展结构）。
第三章设计依据
为了保证系统既能适应当今网络技术的发展，又具有极高的可靠性，系统设计遵从以下设计依据和规范：
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）
《智能建筑工程质量验收规范》（GB50307-2002）
《民用建筑电气设计规范》（JBJ/T16-92）
《电子计算机机房设计规范》（GB50174-1993）
《计算机场地技术条件》（GB2887-1989）
《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》（GB/T50312-2000）
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
《中国采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）
《中国室内给水排水热水供应设计规范》（15-74）
《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-37）
《商用建筑线缆标准》（EIA/TIA-568B）
《商用建筑通信通道和结构空间布线标准》（EIA/TIA-569）
《信息技术互连国际标准》（ISQ/IEC11801-95）
《通信布线系统信息技术欧洲标准》（EN50173）
《电气装置安装工程施工及验收规范》（GB50254~50259-96）
《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）
《电子设备雷击保护导则》（GB7450-87）
第四章项目需求分析
根据要求，项目将建成现代化的智能型建筑，利用计算机和现代通讯控制技术对大楼的软硬件运行实现统一管理，由于大楼内的主要机电设备分布在建筑物的各个楼层、各个楼层的不同位置，因此也就决定了大楼的建筑设备自动控制系统必须是集散型系统，唯如此，方能实现集中管理分散控制，集中操作分散执行，整个大楼各种机电设备能够按照管理、操作者的意愿进行集中管理和控制，最终达到大楼内各种设备协调有序地工作。
并在满足大楼各种功能所必须的前提下，尽可能减少相关的管理人员和最大限度地节约能耗，降低大楼的管理和营运费用。
为了医院建设项目能够实现上述要求和目的，我们采用了美国江森自控公司最先进的以网络控制引擎为核心的MSEA系统（METASYS拓展结构），MSEA系统是江森公司于本世纪初向市场推出的新一代的楼宇自动化综合管理系统，应用了该系统的本工程将能达到如下目的:
4.1实现机电设备的自动控制和管理
如温度的自动控制、送排风机的程序启停、设备状态的监视，备用设备自动切换运行、控制阀的开启关闭、空调预冷预热的时间开启模式等。
按管理者的需求，自动形成各种设备运行参数报表，或随时变更设备运行参数（如启停时间、控制参数等）。
4.2降低建筑物的营运成本
江森自控MSEA系统只需在中央操作站安排一至二名操作管理人员，即可承担对大楼内所有监控设备管理任务。
从而可大大减少有关的管理人员及其日常开支。
另外，由于江森自控MSEA系统其所具有的一流的能源管理方案，使得应用此自动化管理系统的建筑物，在满足舒适性条件下，能耗可大大降低，从而进一步降低了大楼的日常营运支出，提高了物业运营的效益。
4.3延长机电设备的使用寿命以及提高大楼安全性
江森MSEA系统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（如风机、各种水泵等）的使用寿命。
由于江森MSEA系统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。
4.4便捷的Web远程管理
江森的MSEA系统中的网络型数字控制引擎，是一种基于Web的网络控制引擎，它内置了WindowsCEEmbedded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，只要有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。
4.5进一步提高建筑物的品质、品位
江森公司作为历时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。
第五章设计概述
5.1系统概述
我们为该项目提供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®及N2协议实现的系统兼容性。
Metasys系统拓展架构基于工业级标准Ethernet/IP开放式网络，可以与MetasysN1网络，BACNETMS/TP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的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的任何信息。
5.2系统特点
5.2.1分布式结构、灵活的扩展功能
MSEA系统是一个分布式系统，它具备很多优点。
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。
5.2.2开放的通讯标准
网络控制引擎基于自控方面和企业层次普遍接受的IT标准进行通信，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）。
本系统可以安装在楼宇内部现有的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。
5.2.3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。
5.2.4站点控制功能
网络控制引擎及数据管理服务器具备站点控制功能，用户可以通过一台设备获得某一站点的所有数据。
对来源于多个网络控制引擎的数据的显示进行协调以便捷地浏览全部数据。
5.2.5用户界面和在线编程软件
网络控制引擎内置用户界面和在线编辑软件，用户可以通过任何一台配有网络浏览器软件的设备对系统进行配置、试运行、数据存档以及监控，不再需要任何独立的工作站软件。
5.2.6多种连接方式
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。
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。
5.2.7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帐户。
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帐户分配用户ID、密码、专门的网络控制引擎数据获取权。
5.2.8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MetasysIntegrator。
有些情况下，也要求设备制造商提供一个接口单元作为选项。
所有互连方案都由JohnsonControls和设备制造商联合测试和认证。
楼宇中现有的不同厂家的子系统和控制设备均可联网使用，从而有效地保护了业主的投资，以下是部分制造商列表：
Dehumidification
APR,Inc.
DesertAire
Governair
Seasons-4
Rooftops
York
Lennox
Seasons-4
Governair
MakeUpAirUnits
EngineeredAir
Modine
Seasons-4
Weather-Rite
AirHandlingUnits
DunhamBush
Governair
Seasons-4
VAVTerminalUnits
EHPrice
Kreuger
MetalIndustries
HeatPumps
ClimateMaster
Mammoth
WaterFurnace
CMMSSoftware
EagleTechnology
PSDI
MaintenaNCE
Automation
ComputerRoomA/C
PomonaAire
IsolationRoomMonitors
PhoenixControls
StructuredCablingSystems
AT&TSYSTEMAX
ProduceRipeningRooms
CoolCare
Chillers
Governair
McQuayInternational
DriveControls
AllenBradley
ABB
MultizoneUnits
Governair
Mammoth
Carrier
York
Trane
DunhamBush
Multistack
Tecogen
BuildingAutomationSystem
Honeywell
Landis&Gyr
BarberColeman
Robertshaw
AirHandlingUnits
McQuayInternational
ComputerRoomA/C
Airflow
Compu-Aire
Liebert
Rooftops
McQuayInternational
York
PowerMonitoring
Eaton
Cutler-Hammer
Westinghouse
GE
PowerMeasurementLtd.
Siemens
SquareD
ProgrammableLogicControls
GE
AllenBradley
Yokogawa
Siemens
FloorbyFloorUnits
McQuayInternational
VAVTerminalUnits
Titus
AirCompressors
IngersollRand
UPS
Best
BreakerInterface
SquareD-PNIM
SquareD-SY/MAX
UnitVentilators
Nesbitt
McQuayInternational
LightingControllers
GE
SquareD
BoilerControls
CleaverBrooks
Fire-eye
Heat-Timer
Honeywell
Refrigeration
Vilter
VariableRefrigerationVolume（VRV）Units
Mitsubishi
Daikin
DriveControls
ControlTechniques
Eaton
Graham
PressureMonitor
Tek-Air
PumpControllers
UnosourceControlsInc.
Annunciators
AutomationDisplaysInc.
FumeHoodControls
Phoenix
CrownControls
Tek-Air
TSI
FirePanels
Cerebus/Pyrotronics
Simplex
HeatPumps
McQuayInternational
Nesbitt
因为大量制造商可以通过直连方式，或利用METASYSIntegrator与METASYS连接，METASYS实际上已经成为楼宇行业系统集成的标准。
许多制造商甚至在他们广告和手册上均使用METASYS兼容标签来显示产品特性。
5.3数据管理服务器及软件功能介绍
数据管理服务器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：
允许多用户单点访问网络
存储大量应用程序、操作及历史数据
支持MicrosoftSQLServer2008数据库软件包
作为多个网络控制引擎和网络集成引擎的系统配置工具的主机
用户可以通过标准的WEB浏览器直接访问数据管理服务器，在授权许可的范围内监视、操作建筑设备监控系统。
用户界面直观、易用、无需专门培训或查看操作手册也可轻松使用。
在医院建筑设备监控系统设计中，我们选用的数据管理服务器（ADS）允许5用户同时访问。
数据管理服务器除了对BMS系统的数据进行收集和显示外，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；为网络控制引擎所在的网络提供安全的通讯。
数据管理服务器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。
用户可以通过标准的WEB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。
多用户可以访问楼宇自动化系统的信息，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。
各种不同功能的软件，构成了完整的MSEA系统。
其主要软件功能列举如下：
汇总和报告
系统安全保护功能
图形化系统设置工具
状态改变报告
管理警报和事件消息
监控点的历史
趋势分析
累积、统计功能
数据库下传/上载功能
动态图形显示
能量管理控制
时间预定功能
设备循环启/停保护
供电恢复启动程序
用电量限制/负载循环
5.3.1汇总和报告
汇总及报告
汇总帮助操作者从一个系统或组的角度观察数据和情况。
数据管理服务器具有在浏览树中显示任何设备的汇总数据的功能。
报告使得用户从简单的角度观察整个项目或楼宇内选定区域内目前的意外情况，并允许操作者确定值得注意的点的位置。
操作者定义想要看到的报告，数据管理服务器在MSEA用户界面的报告观察程序中显示得到的数据。
用户可以运行如下报告：
报警报告–处于报警状态的点
离线报告–没有反应的设备
禁用报告–被禁用的警报
超越报告–人工终止的点
报告将列出给定条件下的所有点：
警报、离线、禁用或超越，它们位于浏览树的选定的区域或组内。
完成后的报告可以更新，确定报告运行后新情况的位置，在任何时候都可以取消进行中的报告查询。
5.3.2系统安全保护功能
系统安全性设置
Metasys系统的扩展体系结构包含综合系统安全程序，防止对系统的无授权访问。
MSEA系统安全通过要求输入用户名和密码来鉴别试图连入系统的用户。
一旦发现了有授权效的用户，即可在访问授权的基础上访问系统，这是由系统管理员在用户帐户中定义的。
访问授权是通过系统分类和动作设定来向个人用户和具有相同作用的团组用户分配的。
系统分类定义了楼宇系统的种类并且指出用户在操作系统时可以进行访问。
动作设定定义了授权操作的级别。
用户也许会被授权仅仅察看一些项，或者也允许其确认报警并发出命令。
在最高级别，用户被授权更改系统的参数设置。
在访问授权的基础上，用户可以通过数据管理服务器从任何网络浏览器上连接到系统。
诸如报警确认、发放命令和点变更等用户活动均被记录在数据管理服务器的审计跟踪程序中。
除了用户授权以外，应用包括防火墙程序和编码协议等标准IT安全技术来防止对你的楼宇自动化系统和网络的无授权访问。
5.3.3图形化系统设置工具
系统设置工具
数据管理服务器软件包包括系统设置工具（SCT）。
SCT使得用户能够以离线模式完成系统编程过程，并仿真编程的控制逻辑。
SCT提供了建立自动化系统所需的所有设置特性，包括：
定义所有的数据管理服务器、网络控制引擎和网络集成引擎工具
定义现场控制器
设置现场点和操作参数
建立浏览树型结构，包括用户浏览树
设置系统特性，例如用户图形、编程逻辑控制次序、报警、趋势和事件消息的发送方式
下载、上载及存档网络控制引擎和网络集成引擎工具设置数据库
5.3.4状态改变报告
MSEA系统可提供所有双态点的状态改变记录，该记录可以输出到打印机上，也可以直接报告至指定的操作站及磁盘文件。
记录显示改变状态的点的名称、点的详细说明及发生状态改变的时间和日期。
5.3.5管理警报和事件消息
管理警报和事件消息
一个有效的警报管理系统会区分信息显示的优先次序，以便操作者能够迅速有效地对楼宇中最危急的情况作出反应，而推迟对不那么重要的事件的注意。
MSEA用户界面有一个弹出式窗口，显示系统发现的最重要的警报信息。
用户在这个窗口可以看到有关警报消息的所有重要数据。
为在整个系统范围内查看警报和事件，用户界面提供了一个事件观察程序，按时间顺序显示事件。
这就允许操作者识别楼宇中最新的情况，确定事件之间可能存在的关系，并且找出错误源头的位置。
事件观察程序还允许操作者确认并为现实的所有事件消息作出注释。
由网络控制引擎或网络集成引擎装置发现的所有事件消息被发送到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中归档。
可以设置数据管理服务器将事件和交易消息发送到打印机、寻呼机、电子邮箱或其它数据管理服务器服务器。
为显示管理员记录，用户界面提供了审计观察程序。
审计观察程序允许操作者建立一个过滤器，这样只有那些操作者特别感兴趣的消息才被显示出来。
5.3.6监控点历史
MSEA系统中的所有监控点都自动产生一个历史，该记录存放在网络控制引擎中。
模拟点、数字点的采样时间用户可以自定，如系统中安装了数据服务器软件，用户指定一个PC文件，记录将自动转入该文件中，提供长期的历史数据。
每个点具备历史这一特性，方便用户随时分析设备的性能，回顾故障或事件发生的时间，大大提高设备管理水平。
5.3.7趋势分析
趋势分析
为达到最佳性能并调节楼宇控制系统，当前和历史数据是非常有用的分析信息。
MSEA用户界面具有综合趋势记录和趋势显示功能。
从现场点中收集趋势数据并暂时保存在网络控制引擎和网络集成引擎设备中。
趋势数据可以自动并定期上载到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中存档。
用户可以查看并分析在MSEA用户界面中以图形或表格方式显示的趋势数据。
趋势数值可以表现系统性能，用户可以识别提高效率的机会并开发预定的维护策略。
为在整个系统基础上进行运行性能的详细分析，用户可以建立一个趋势研究工具。
来自多达八个现场点在选定时间段内的数据可以表格或图形的形式在趋势分析工具的视图中显示出来。
数据可以从数据管理服务器的档案中，或网络控制引擎或网络集成引擎设备的缓存区中获得。
趋势研究工具提供了一个分析比较目前和历史运行数据的强大管理工具。
会帮助用户在出现以前识别潜在性的问题、诊断目前和过去的报警情况、使能源消耗达到最佳并且减少维护成本。
5.3.8累积、统计功能
各DDC及网络控制引擎均具备累积、统计功能。
用户可定义一个限额，当累积或统计值超过此值时，系统可发出报警。
该功能主要应用在以下几个方面：
运行时间统计－－如水泵、风机等的运行小时
模拟量及脉冲累积－－如用电量，蒸汽量
事件发生次数的统计－－如某一段时间中，房间温度超出高限的次数。
5.3.9数据库下传/上载功能
MSEA系统中有全局、网络控制引擎和现场控制器三种数据库。
前二种数据库可以上载及下传
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