霍尼韦尔空调自控方案.docx
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霍尼韦尔空调自控方案
第1章
空调自控管理系统
1.1系统概述
郑汴产业带空调集中控制项目概况
郑汴产业带空调集中控制项目作为一座集空调自控、消防、安保及诸多子系统于一体的综合性智能化建筑，在管理上要达到要求很高，所以其对于空调自控管理系统有很高的要求，它需要对建筑内的所有空调设备进行统一管理，以致力于创造一个高效、节能、舒适、高性价比、温馨的环境。
为此，我司通过对本工程的初步了解并结合我司对空调机电设备自动控制系统的实际工程经验，为郑汴产业带空调集中控制项目提供以下技术方案。
我们推荐性能优越的美国Honeywell公司楼宇自动化系统——WEBs系统，确保整个工程提供的设备为先进的、节能的、便于维护、操作方便，自动控制、技术经济性能符合规格书的要求，既满足高度智能化和系统集成化的技术要求，又能满足系统今后升级换代及系统扩展的需要。
1.2设计说明
1.2.1设计原则
空调自控管理系统在满足现实需要基础上，应有适当的超前性，以满足新世纪科技不断发展的潮流。
为此在制定本系统方案时遵循下列原则：
先进性
空调自控管理系统建设于信息时代，因此系统方案设计力求与当前科学技术高速发展的潮流相吻合。
系统总体结构定位于高起点、开放式、模块化，从而建设一个可扩展的平台，保护前期工程与后续技术的衔接。
实用性
系统设计以实用为第一原则。
在符合当前实际需要的前提下，合理平衡系统的经济性和先进性，避免片面追求先进性而脱离实际或片面追求经济性而损害酒店智能化建设的初衷。
可靠性
系统设计为每天24小时连续工作，局部设备故障不会影响整个系统的正常运行，也不会影响其它智能化子系统的正常运行。
关键的系统部件对故障容错和数据备份应提供相应的解决措施。
安全性
系统选用的所有设备、配件及其系统，在保证其安全、可靠运行的同时，符合国际和国家的有关安全标准和规范要求，并在非理想环境下能有效工作。
经济性
系统选用的设备及其系统，是以现有成熟的设备和系统为基础，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内获得最佳的性能价格比。
易维护性
系统中需要监视和监控的设备品种繁多，而且位置分散，要保证日常系统正常工作、可靠运行，系统必须具有高度可靠的可维护性和易维护性。
尽量做到所需人员少，维护工作量小，维护强度弱，维护费用低。
开放性和可扩展性
系统设计采用国家和国际标准及规范，兼容不同厂家、不同协议的设备和系统。
采用符合工业标准的操作系统、网络技术、相关数据和图形系统。
各子系统可方便进出总系统，同时具有开放接口，以便用户进行二次开发。
1.2.2系统特点和产品选型
根据空调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。
对于本系统，能耗主要集中于暖通空调方面，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空调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。
由于采用WEBs楼宇设备集成系统，该系统具有灵活的开放性，提供多种符合行业标准的接口标准和协议（如BACnet、Lonworks、OPC等），并具备系统网络数据库，可以满足本系统的特点需求。
WEBs系统还可基于内部Intranet之上，通过WEBs服务器实现本大楼内的信息交互、综合和共享，实现建筑内信息、资源和任务的综合共享，以及全局事件的处理和一体化的科学管理。
WEBs系统完全满足本系统关于集成及开放性，成熟及可靠性、可扩展性等要求。
Honeywell的Spyder控制器，集合WEBs系统将完全实现集散型的监控系统。
整个方案设计将基于以上的需求分析，为本提供一套先进、可靠，设计功能完善的空调自控管理系统。
1.3系统目标
实现建筑各种机电设备的自动控制和管理
如送排风机的程序启停，设备故障报警的自动接收，备用设备自动切换运行等。
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）。
降低建筑的营运成本
空调自控管理系统只需在管理中心安排一至二名操作管理人员，即可承担对建筑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，由于空调自控管理系统其所具有的多种有效的能源管理方案，使得建筑在满足舒适性条件下，能耗可大大降低，从而进一步降低了建筑的日常营运支出，提高了建筑的效益。
延长机电设备的使用寿命以及提高建筑安全性
空调自控管理系统可以通过编程实现有关机电设备的平均使用时间，从而提高设备的使用寿命。
由于本系统具有极强的系统联网功能，在特定的触发条件下，可以和消防报警系统、安保系统等其它智能化子系统实现跨系统的联动功能，使建筑的安全性管理更可靠。
1.4系统设计
1.4.1需求分析
从本项目弱电系统的实际需要考虑，参考相关的建筑图纸，本项目楼宇自动控制系统需监控的内容有：
冷热源系统
空调新风系统
◆控制系统的必要性
·保持舒适环境
·减少不经济的能耗
·加强空调管理
-反馈控制
-容量控制
-独立控制
-自动运转
根据统计，经统计本系统共有监控点3500个左右。
1.4.2机组控制系统
多联机末端设备的运行状态是通过网关接口上传信号至建筑物自控中心的BAS或BMS系统，自控中心经该网关接口下传信号（如初始值设定、控制参数设定等）至末端设备，并对整个空调系统实行系统管理。
经对这二个系统的集成，在中央控制中心可以对空调系统实现以下功能：
1）机组的台数控制
可以通过日程设定，对所有的机器进行开关控制，同时也可以通过时间编程进行开关的控制，还可以通过控制中心对所有的机器进行个别控制，将权限下放至每一个分中心。
2）设备的自动切换及故障设备的自动锁定
为了保护冷源设备，延长设备的使用寿命，因此需要累计每台设备的运行时间，使同类设备进行交替运行，并在发生故障时自动切换。
在冷水系统中有某一设备发生故障时，系统立即发出报警到终端，同时锁定该设备以防再次启动。
在这同时自动启动另一个可得到的备用设备或一组可得到的设备。
当故障故障排除后，设备需要重新加入自控行列时，必须在BAS终端手动复位相应的锁定点，这样才能使锁定的设备再次进入自控行列，以防止设备未经确认的突然动作。
3）全天电量管理
对全天的空调电量进行管理，根据总电量来合理分配每个时刻的最佳用电量，在保证舒适性的前提下，更能节省能源，提供一种节能运行模式，可根据预先的设定对空调的容量及间歇性运转实行控制，给室内带来更多的舒适感，可在保持室内舒适的情况下节省耗电10%--20%
4）全天负荷自动管理
为整幢大楼的负荷做好预算，根据设置的总负荷，合理分配每个时刻的负荷，在保证舒适性的前提下，最大的满足节能性。
提供一种总负荷控制运行方式，根据预先设置的总容量对空调运行的总负荷进行预计，并相应调整运行方式，使全天的实际负荷控制在预算范围之内
5）瞬时电量管理
可对空调耗能进行系统化控制，通过空调运转预测而提供的控制功能将耗电量限制在设定范围内。
可根据短时间段内的空调耗电量来预测整天的空调耗电量，并根据该数据进行全天的电量管理，它使用户能对迄今为止还是不定数的空调耗电量进行系统的管理
6）空调信息共享
每个用户都可以了解到自己空调的使用情况和运行状况，并对使用习惯进行调整，以获取更好的节能性和舒适性。
空调使用者可以了解到空调的相关信息情况，并根据自己的实际情况对使用习惯进行优化，达到更好的使用效果
7）多终端管理
智能化管理系统能够容易地接入到大楼内部现有的局域网，使用户降低了安装成本，并且可由多个操作终端进行管理。
方便的提供多个管理控制或监测的画面，了解空调的运行状况不再是单一的集中了，而是更好的分散到大楼中去，能对使用习惯的优化起到更好的作用
8）空调维护自动通知
当空调的过滤网或者其他损耗部件需要维护时，给出维护通知，避免空调在亚健康状况下运转，空调在亚健康状况下运转会导致效果不好，并减少空调的寿命，有了维护自动通知，不但保持空调的健康，更保证了使用者的健康
9）故障自动报警
发生故障时进行自动报警。
维修部门在发生故障时立即投入抢修，等到使用者发现有空调问题时，往往问题都已经或正在解决
10）空调故障履历
拥有空调故障数据库，可记录50万条空调运行历史记录（约空调运行一年的时间），便于空调的维护维修。
空调再次发生故障时，可以根据以往易发生故障的记录，快速准确判断发生故障的根源，并及时的解决，大大提高了维修的效率
11）空调权限管理。
设置管理空调的权限，相应的级别有相应的管理权利。
整幢大楼的人员复杂，各种人员对空调的使用要求和控制权限也不相同，可以针对不同的对象，给予相应合适的权限来管理或控制空调。
12）智能管理界面
能对所控制的空调进行直观的管理，在电脑屏幕上的直观显示方式可以使管理的效率更高
13）误操作防止
在用户方面对某些空调的操作权限方面进行限定，防止其因为误操作而导致的不良的后果
在不懂空调设定的或者遥控器控制具体哪台机器不确定的情况下对空调进行设定往往会产生麻烦或矛盾，而对这些情况下的空调操作进行限制，就可以避免上述情况的发生
14）无遥控器控制
不用遥控器就可以对空调进行控制和管理
15）加班管理
加班区域的空调在加班时间也可以正常使用
加班区域的空调可延长使用时间，并且单独开启，不影响其他已下班区域空调的关闭，只耗开启空调的电能，保证了舒适和节能，并可以灵活应对
16）节能日程管理
可根据日程安排和人流情况相应的进行节能运行
在中午或者其他固定时间内，单一空间内的人员变动比较大时，可以在人员减少时，对该区域的空调进行节能运行，降低能耗
17）蓄热利用
人员离开前，可事先进行设定关闭空调，并利用蓄热维持房间温度，进一步节省能源，有效的在空调使用时段内进行节能。
18）忘记关机防止
根据日程安排，下班后自动关闭所在区域的空调，或者在晚些的时候自动关闭加班区域的空调，避免人员离开时忘记关闭空调导致的大量能源浪费
19）外界环境联动调整模式
通过增加温度探头能够监测室外温度，并自动调节室内温度，保持一定的室内外温差。
最大程度地避免了室内温度与室外温度的悬殊差别。
在节能的同时，能防止诸如在大楼入口处骤冷的不适情况
20）火警联动
火警发生时，可根据火警信号自动关闭相关区域的空调，以免发生火灾时再发生漏电或其他连锁事故，减少损失。
21）空调以外设备管理
除了能对空调进行相关控制以外，更可以对新风设备进行控制，特别的还可以对照明设备等的开关进行相关控制，对整幢大楼的电器设备的控制都有一个很好的兼容性，对整幢大楼中其他设备的控制更集中，管理更有效。
22）中央空调联动管理
能对其他的中央空调（比如机房空调）进行同样专业的控制兼容多联机中央空调的控制更方便，减少两套控制系统操控起来的复杂性，并减少相应的人力。
23）局部空调
可以根据需要仅使需要的空调运行，其他空调禁止使用，可以满足一些部分使用空调场合的需要。
24）优先房间确保
恶劣天气或者用电限制的时候，能够保证某个重要房间的空调仍然保持着良好性能或平日的使用习惯。
有重要客人来访或者重要会议需要召开时，保证不会因用电限制或者气候恶劣而导致重要区域的空调的使用出现问题
25）设定温度管理
允许用户对最高温度和最低温度进行设定，通过这样的限定保证室内最佳的温度范围。
以自动控制保证了恰当的室内温度，防止了任何可能造成过冷或过热的不必要运转和多余运转，节约了能源
26）预冷/热
在全负荷使用之前开启空调，进行低负荷运转，对室内进行预冷/热，全负荷使用时快速满足使用要求，提高舒适性。
27）舒适度管理
可根据舒适度要求，集中控制温度，新风等，使温度和新风的分布更加均匀
28）冷热自动切换
能够测量室内温度并在制冷和制热模式间自动切换。
由于能够选择适宜的运转模式，因此带来更多的舒适，而且切换也不会受到人为因素的影响
29）室温上下限管理
设定温度的上下限，保证该区域的温度始终在该范围内波动，避免不恰当的使用，保证一定舒适度，同时节省能源
30）根据特殊用途设定最合适模式
为各个特殊的区域提供个性化的空调使用设置，不随所有空调的设定调整而改变，对某些重要或特殊的空调使用区域进行特殊的控制或者控制的保护，避免由于操作改变而引起的使用不适。
31）空调运行履历
空调运行的各项数据都详细的记录在电脑中，发生故障时的数据，便于再次产生类似数据时的处理和分析，保证了处理问题的效率，也可以提供给用户，作为优化使用习惯的依据
32）新风冷却
有效的利用新风，使空调负荷降低，夏天的早上，外部气温比较凉爽，可以进行利用外部新风对室内进行冷却，既保证了室内的新风量，又使空调的负荷降低，使空调运行费用得以降低；冬天下午的时候的新风量调节的比早晚的大，合理运用外部不同气温的空气，使空调的负荷得到有利的优化
33）新风区域管理
对新风的使用区域根据功能进行划分，对于人员相对集中的区域进行大风量的运行，对于只安放设备的空间夏天减少新风量，冬天利用外部低气温的新风来配合制冷运转，降低空调负荷。
34）远程控制
远程对空调进行集中控制，远程的集中控制使管理更有效，比如通过互联网进行空调的控制
35）远程日程设定
远程就可以对空调的使用日程进行设定
36）区域空调管理
对划分区域相类似的空调进行统一设定，对空调区域的功能划分空调的管理分区，提高了管理效率。
37）空调功能区自由划分
可按实际功能区以图形界面显示空调分布，并划分相关的控制区域。
可以对空调的使用区域的功能来划分，也可以对空调的使用区域的时间来划分，灵活方便，高效集中。
38）周/月/年/日程管理
可对任意时间段的空调使用进行日程管理和设定。
根据时间表来安排空调的使用，无需在使用时再进行设置，减少平时操作的人力
1.4.3网络结构描述
WEBs服务器处于楼宇设备自控系统的最高监视与管理层，它通过TCP/IP连接网络控制器，网络控制器通过双绞线通讯网络连接各楼层的现场控制器，将各种楼宇机电设备的实时运行状况集成到WEBs服务器统一的人机交互界面，实现对各机电子系统的集中监视与管理。
统一的浏览器界面可以支持构架显示窗口推出、动画和参数变量值动态显示，支持查询，实现带有口令验证的安全管理操作控制，也可以支持多媒体技术，应用视频、图像和音响等技术，使报警监视和设备管理图形界面生动直观。
WEBs系统结构在网络方面具有两层网络结构，即管理层网络（以太网）、监控层网络。
两层网络可以有效地覆盖建筑内各设备的自动化控制及管理。
该两层网络结构代表了当今楼宇自动化系统典型实例，符合国家行业标准，具有全数字化集散型系统的优势，如下图中所示。
管理层网络通过以太网Ethernet与建筑计算机网络进行通讯，完成系统集成的功能，根据网络服务请求实现空调、照明等相关设备的控制与管理，同时可以通过BACnet、OPC、Modbus等开放协议进行有效的系统集成。
监控层网络采用总线技术LonWorks实现建筑内DDC控制器之间的通讯，既可满足传送监控中心下达指令的任务，又可及时向监控中心反馈建筑各设备的信息。
同时，监控层网络还可在中央站故障时，继续按预定的程序工作，从而保证系统的正常使用。
另外，监控层中的WEB控制器，可以通过BACnet、Modbus等开放协议进行有效的系统集成，突破了传统的系统集成只能在中央实施的局限性，使WEBs系统的应用更为灵活。
系统配线方式如下：
WEBs系统软件包括系统服务器和客户端。
WEBs服务器是对BAS进行管理的主要窗口，运行WEBsServer服务器平台，系统数据均储存在服务器的实时数据和数据库中。
服务器同时还可运行WEBs客户端界面，通过全动态彩色图形对整个建筑的设备运行状况进行显示、报警、控制和管理。
WEBs操作站可根据物业管理的实际需要设置于任何地方，其与服务器通过TCP/IP协议连接，连接路由可以是局域网或广域网。
操作站只运行WEBs客户端界面，并可将WEBs系统的运行管理权限如显示内容、修改参数、设备控制等分别授权，以提高系统运行的安全性。
HoneywellWEBs一个显著优点是采用了Java平台，提供了平台无关性：
可以在Windows,Solaris,Linux或其他操作系统上使用完全一样的代码。
这点对于在各种不同平台上运行从Internet上下载的程序来说很有必要。
利用最新版的Java平台，则可以通过CORBA与RMI等协议和最近增加的WebServices像访问同一执行空间的方法一样方便而直接地调用远程机器上的方法。
对每个协议，系统自动处理所有转换与传输。
1.4.4与第三方设备的接口
对于变配电系统提供通讯接口的第三方设备，WEBs系统配置相应的接口软件将它们接入BA系统，实现对这些设备的二次监控。
由于第三方设备距离BA监控中心多有一定距离，需采用RS485或以太网的形式与WEBs实现通讯接口。
第三方设备如不能提供标准协议，则需开放详细的通讯协议，在获取第三方设备的通讯协议后，可以对WEBs进行接口开发，实现设备运行数据的共享。
暂定的第三方设备接口形式为：
变配电系统----Modbus协议
1.5节能效果
一般而言，一幢高层建筑的控制系统的能量消耗几乎占整个建筑的绝大部分，特别是循环水泵、空调机组和照明系统，如何使这些设备高效运行，是空调自控系统必须考虑的问题。
因此，采用最优化的控制模式来满足建筑的功能要求，就会为建筑物业带来很大的经济效益。
据初步测算，建筑的运营成本每平方米每年为人民币1200~1600元，其基本构成大致如下：
1、固定成本73.22%
2、能源9.11%
3、维护10.85%
4、清洁6.82%
对于机电设备总投资推算，BAS的成本大约为6%。
采用BAS，节能的具体表现：
设备控制加强了能量管理
✧空调主机系统采用优化启停控制和预测负荷控制
✧设备的优化控制措施加入了室外气象边界条件
✧可通过与变配电系统的集成实现负荷控制
✧通过照明时间段控制，实现节能效果
用上述方法，BAS可为新的办公建筑节能20%左右，随着时间的增加，设备费用也随之增加，40年楼龄建筑的运营成本大约是初始投资的4倍。
BAS在旧建筑中可以节能30%~35%。
节约人力，提高工作效率
作为一幢大型超高层建筑，建筑内机电设备数量和型号众多，并且分布于建筑的各个楼层，采用空调自控系统统一管理这些设备，只需在工作站上就可监控所有设备的运行情况，并且可以通过设定时间让BA系统自动对设备定时控制。
无需编制过多的管理人员，即可对建筑进行完善的管理，节省了人力资源的投资。
延长设备寿命
利用BAS系统的软件功能，自动累计各种机电设备的运行时间，在可以利用备用设备的情况下，自动循环使用常用设备和备用设备。
如冷水机组、循环水泵等，这样可以延长它们的使用寿命，降低平均故障发生率，以节省了可观的维修费用。
另外BAS实现设备的统一管理，快速反映故障，使危险降至最小。
保证舒适的环境
BAS的优点不仅在于对设备的监控，还可对特定的对象如环境温度进行精确的自动控制。
对空调系统就可通过回风温度与设定温度比较，采用PID方式调节水阀来保持回风温度的恒定，以创造一个舒适环境。
舒适的环境相对提高了建筑物业的整体形象。
鉴于上面分析，BAS可在5到10年内收回投资。
1.6主要软硬件介绍
1.6.1WEBSTION-AX™管理软件
WEBSTION-AX™是系统中所有控制器的网络管理软件。
WEBSTION-AX™利用了因特网的强大通讯功能，可以对BACnet和LONWORKS等开放协议进行有效的集成。
WEBSTION-AX™可以创建一个强大的网络系统，支持综合数据库的管理，警报管理和短信服务。
WEBSTION-AX™还提供工程编辑功能和图形化的用户界面。
WEBSTION-AX™是一个灵活的网络服务器，可同时连接WEB600、WEB-545、WEB-403、WEB-201等站点。
此软件的设计旨在充分利用Internet，为标准的、开放的协议如：
OPC、BACnet提供有效的系统集成。
WEBSTION-AX™具有复杂的数据库管理、报警管理和信息服务软件，可为用户创建一个功能强大的网络环境。
其特点如下：
✩基于Java的图形化用户界面
✩支持无限用户通过标准Webbrowser访问系统
✩通过SQL数据库和HTTP/HTML/XML文本格式进行企业的信息交换
✩数据库变化的审计跟踪功能，用于追踪用户信息，发生时间和审计记录。
✩同步控制器的数据库、数据存储计划、控制和能源日常管理
✩修改报警流程和路径，包括email及寻呼信息
✩通过标准Web浏览器进行系统登录，可以得到报警、记录、日程表和配置等数据信息
✩多级密码保护，采用独有加密技术保证系统安全
✩基于HTML的帮助系统，包含完整的在线系统支持文档
✩支持多个WEBs-AX控制器的工作站接入因特网
✩可在线或离线应用WEBPro-AXTM图形应用配置工具和一系列的控件库
1、系统监视功能
WEBSTION-AX™以WindowsXP或Linux为操作平台，采用工业标准的应用软件，图形化操作界面监视整个BA系统的运行状态，提供现场图片、工艺流程图（如空调控制系统图）、实时曲线图（如温度曲线图，可几根同时显示，时间可任意推移）、监控点表、绘制平面布置图，以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。
可根据实际需要提供丰富的图库，绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示。
可提供多种途径查看设备状态，如通过平面图或流程图，通过下拉式菜单或特殊功能键进行常用功能操纵，以单击鼠标的方式可逐及细化地查看设备状态及有关参数。
画面的转换不超过两键，画面全部数据刷新小于2秒。
WEBSTION-AX™系统软件能提供一个多任务的操作环境，使得用户可同时运行多个应用程序，也可浏览Internet网页。
通过使用工业标准的软件来支持并行访问和系统监控操作。
具有灵活的用户图形界面，提供一些传统的监控管理功能，如时间表、趋势图、报警、历史数据采集和高级能量管理等应用，既可在本地操作又可通过Internet进行。
2、系统控制功能
WEBS系统中央通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制，如设备的ON/OFF控制；通过选择操作可进行运行方式的设定，如选择现场手动方式或自动运行方式；通过交换式菜单可方便地修改工艺参数。
WEBSTION-AX™对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全。
WEBSTION-AX™对操作人员以登录密码的方式进行身份的鉴别和管制。
操作人员的根据不同的身份可分为不同的安全管理级别。
WEBSTION-AX™软件能自动对每个用户产生一个登录/关闭时间、系统运行记录报告。
用户自定义的自动关闭时间。
以防操作员而然离开的时的系统安全。
3、系统报警功能
当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，WEBSTION-AX™均产生报警信号，报警信号为声光报警（可选择），操作员必须进行确认报警信号才能解除，所有报警将记录到报警汇总表中，供操作人员查看。
报警共分4个级别。
报警可设置实时报警打印，也可按时或随时打印。
4、综合管理功能
WEBSTION-AX™对有研究与分析价值、应长期进行保存的数据，建立历史文件数据库，采用流行的通用标准关系型数
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