楼宇自控系统方案.docx
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楼宇自控系统方案
楼宇自动控制系统方案
1.设计原则
我们在楼控系统的设计中，主要遵循以下设计原则：
●舒适
系统高精度地控制和调节方式，从而能提供最舒适的温度、湿度，满足使用需要。
●节能
通过软件节能程序,硬件完美运作使系统能够实现高效节能，节约管理费用，减少管理人员.
●安全、可靠
随时检查设备的实际负载和额定负载，监视设备运行状况，自动记录设备的累计运行小时数，通过这些检测、报警和处理方式，使大楼对机电设备突发故障具备有效的预防手段，以确保设备和财产安全。
●开放
系统支持BACnet、LonWorks和RS485等总线方式，又能够为具有向BMS集成的条件，方便今后接入其他系统。
●高效
通过对设备运行状况的监测、诊断和记录，早期发现和排除故障，及时发出维护和保养的通知，保证设备始终处于良好的工作状态和大楼的正常运营。
2.需求分析
楼宇自控系统的主要任务是对大厦内的机电设备进行监控和管理。
要想管理好大厦内的机电设备，首先必须要知晓它们的运行情况、所处系统中担任的角色以及设备的特性等。
楼宇自控系统（BAS）是建立在机电系统的基础上，利用自控技术、计算机软件技术、计算机网络通信技术，将大厦中的不同机电系统设备产生的信息汇集起来，实现各类设备之间的数据、信息交换，并对各种不同类型的信息进行综合处理，以实现对所有被监控机电设备的综合管理。
3.系统特点
选择倍福，是因为它是以集散控制理论为基础的成熟的楼宇自动化系统。
它具有结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备运行、操作简单等特点。
BEHAIF楼宇自控系统（BAS）可分为二级，第一级为管理层网络，即BA控制中心，BA控制中心系统由PC主机、彩色大屏幕显示器及打印机组成，是BAS系统的核心，所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示，它可以直接和以太网相连；第二级为监控层网络采用CAN-BUS通讯协议，网络控制器、扩展模块及各类传感器、执行机构组成的，是整个BAS系统的运行枢纽，它不但可以与管理层网络通讯、传输信号及接收控制命令，而且可以在网络中断时按照内置的程序进行就地控制，确保系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，系统的投资大大降低。
网络构架——管理层
采用总线型的网络拓扑结构来构成局域网，支持TCP/IP协议，能够提供基于Internet的远程管理解决方案。
监控软件可于以太网上同时支持多个设有IE5（InternetExplorer5）用户工作站，这些工作站能同时间监控/监察/控制倍福系统。
，输入IP地址或域名即可通过互联网或企业内部网浏览和控制CAN-BUS网络中的单元。
系统产生的报警能够通过互联网或企业内部网以E-mail的方式传给一个或者多个接收者。
设备的远程监控无需通过中央站软件，系统可采用小型Web服务器的方式对被控设备实现直观的和动态的监控。
联网用户（已经被授权）能够修改系统的参数和设定点；检查和确认报警。
根据被授权用户的级别，用户也可以浏览系统中的特定文件，如技术文件、报表、趋势图等。
所有更新的值均能以动态的方式实时显示。
如果用户修改了设定值，所有联网的用户数据都能够实时更新。
能容易地实现与建筑物中其它相关系统和独立设置的智能化系统之间的数据通信、系统集成以及与其它厂商设备和系统的联接。
通过这层网络能够把BAS中所有监控信息及时地反馈到中央站显示画面，而中央站系统也可通过这一网络传送程序、指令等到有关设备。
数据传输速率不低于10Mbps。
网络构架——监控层
采用国际领先的CAN-BUS控制网络技术，控制器具有32位的CPU，A/D和D/A转化分辨率为12位。
使用网络控制器，和控制中央通讯，控制模块之间进行点对点直接通讯。
数据传输速率为78Kbps，并且可以根据需要提高到1.25Mbps。
总线通讯距离最大可达2700米。
系统容量：
提供15%左右的冗余，以便将来用户扩展。
4.系统设计
4.1系统总体设计
根据招标要求，本方案楼宇自控系统的监控主要包括以下内容
1、新风系统
2、空调系统
3、新风系统
4、送排风系统
5、给排水系统
6、变配电系统
7、公共照明系统
8、电梯系统
系统采用集散式管理模式，“集中管理、分散控制”。
4.2各系统监控功能
4.2.1新风系统
主要监测内容：
∙监测送风温湿度；
∙监测初/中效过滤网阻塞报警、低温报警状态；
∙监测空调风机的运行状态、故障报警。
主要控制内容：
∙根据预先编制好的时序，启停送风机；
∙新风阀与送风机联锁运行：
先开风阀，再开风机；先关风机，再关风阀；
∙根据送风温度，调节机组盘管电动水阀的开度大小，使送风温度达到设定值要求；
∙根据送风湿度，控制加湿器的开关，使送风湿度达到设定值要求；
∙冬季当低温报警时，系统自动关闭空调风机，关闭风阀，全开热水阀。
∙当系统发生消防报警时，停止相关区域的空调设备运行。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.2空调系统
主要监测内容：
∙监测回风温湿度；
∙监测室外温湿度；
∙监测初效过滤网阻塞报警、低温报警状态；
∙监测空调送风机的运行状态、故障报警及手/自动状态。
主要控制内容：
∙根据预先编制好的时序，启停送风机；
∙根据季节或室外温度，调节电动新风阀、回风阀及排风阀的阀门开度；
∙风阀与风机联锁运行：
在空调机组停止工作时，新、排风阀门保持关闭状态；
∙根据回风温度，调节机组盘管电动水阀的开度大小，使回风温度达到设定值要求；
∙根据回风湿度，控制加湿器的开关，使回风湿度达到设定值要求；
∙冬季当低温报警时，系统自动关闭空调风机，关闭新、排风阀，全开热水阀；
∙当系统发生消防报警时，停止相关区域的空调设备运行。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.3冷热源系统
目前常规使用的冷热源系统设备由以下内容组成：
∙-冷水机组
∙-冷冻水泵
∙-冷却水泵
∙-集水器
∙-分水器
∙-旁通阀
∙-锅炉
∙-板式热交换器
∙-热水循环泵
∙-膨胀水箱
∙-冷却塔等。
为节能目的而设计的冷水机组运行台数控制，将会带来巨大的经济效益。
一般冷热源系统都有其自带的控制系统，故本次冷热源系统采用网关的方式接入BAS系统，此方式需要冷热源厂家提供通讯接口形式及通讯协议。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.4送/排风系统
监控功能主要有：
∙风机状态监测
∙风机手自动状态监测
∙风机故障报警
∙风机启停控制
∙热交换器状态监测
∙热交换器故障报警
∙车库CO浓度监测等。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.4照明系统
主要监控内容：
∙监测照明回路的运行状态
∙根据预先编制好的时序，启停照明。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.5给排水系统
给排水系统监控功能主要有：
∙生活水泵运行状态监测
∙生活水泵故障状态监测
∙生活水泵手自动状态监测
∙集水井高低液位监测
∙污水泵运行状态监测
∙污水泵故障状态监测
∙污水泵手自动状态监测
∙污水泵启停控制
∙监视集水井的液位状态，与污水泵进行联动。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.6变配电系统
变配电系统，通过通讯接口方式，采集配电柜部分所需监测的三相电流、三相电压、功率因数、频率等电力参数。
其他通过直接数字控制器的方式实施。
变配电系统监测功能主要有：
∙高压进线三相电流
∙高压进线三相电压
∙高压进线功率因素
∙高压进线功率
∙高压进线有功功率
∙低压柜三相电流
∙低压柜三相电压
∙低压柜功率因素
∙低压柜功率
∙低压柜有功功率
∙变压器过热报警
∙进线柜开关状态
∙出线柜开关状态
∙母联开关状态等
为了安全考虑，对变配电系统的运行状态和工作参数，由楼宇自控系统实施监视而不作任何控制，一切控制操作均留给现场有关控制器或操作人员执行。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.7电梯系统
电梯系统监测功能主要有：
∙电梯运行状态
∙电梯故障报警
∙统计电梯的工作情况,并打印成报表,以供物业管理部门利用
为了安全考虑，对电梯系统的运行状态，由楼宇自控系统实施监视而不作任何控制，一切控制操作均留给现场操作人员执行。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
4.2.8与第三方设备的接口
暂定的第三方设备接口形式为：
冷水机组系统——BACNETIP协议
变配电系统——MODBUS协议
4.3节能措施
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，是楼宇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，采用楼宇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。
5.系统软件
BehalfView操作系统
监控软件监控软件选用最新BehalfViewV2.2监控软件，BehalfViewV2.2监控软件可于以太网上同时支持多个设有IE5（InternetExplorer5）用户工作站，这些工作站能同时间监控/监察/控制倍福系统。
BehalfViewV2.2中央监控软件提供一套完善的综合楼宇监控/管理系统，执行全面BehalfViewV2.2中央监控软件提供一套完善的综合楼宇监控/管理系统，执行全面实时的动态电脑管理界面。
它使学校能监控各个楼宇的各种机电设备，并通过3D动画图象界面来操作。
BehalfViewV2.2软件提高了设备的运行效率及减低设备的故障/损坏率，保持楼宇设备在最佳状态及提供舒适环境。
BehalfViewV2.2软件的电脑工作平台为WIN98、WIN2000及WINNT4。
BehalfViewV2.2软件支持办公网及互联网之HTML网页显示，适用于TCP/IP以太网和倍福网络。
BehalfViewV2.2软件设有两个操作方式，分别是BehalfViewV2.2主机和BehalfViewV2.2服务器。
BehalfViewV2.2主机用于单独监控倍福系统，而BehalfViewV2.2服务器可同时支持多个工作站。
这些工作站只需装载互联网浏览器（如InternetExplorer6），这样便可连接BehalfViewV2.2服务器，并且对楼宇设备进行监控/检察或控制这三种模式。
1）动态系统图：
监控设备运行状态，并通过24位彩色3D动画图像界面来操作，方便使用。
综合时间管理员：
按日历时间表设置，自动管理设备启/停。
曲线图浏览器：
记录传感器现场信息，并以多条曲线图显示参数随时间变化的情况。
自动报警系统：
显示/储存设备过载/故障等各种报警，自动启动跳跃报警界面板及联动动画系统图。
以太网工作站：
同时支持多个以太网工作站，并设监控设备功能。
符合用户密码管理员：
使用多等级密码，配合不同等级的操作人，管理/维修设备正常操作。
2）程序管理员（MANAGER）
程序管理员是监控微机程序的操作中心，它为操作者提供一个简单的界面去选择应用程序。
每一个应用程序在屏幕上用一个图标（Icon）表示，操作员只需用鼠标来选择边可进入不同的应用程序。
程序管理员能用密码进行保护所属的应用程序，并根据密码的级别来辨别操作员的职权。
其它办公软件，如文字处理系统、数据库等专用燃眉之急也可以说加进程序管理员上使用。
3）报警器（ALARMS）
从房间温度长时间过高到水泵或锅炉发生故障，无论这些报警情况何时发生，报警器随时准确处理这种事件。
报警器检查每一次警报性质，并启动相应的报警记录、显示、打印、详细报道出报警信号的类型、发生地点、时间和日期。
如有必要，报警器可以通过以太网系统、INTERNET系统将所需的报警信号传送到其它监控器设备上，当操作员收到这个报警的同时，监控器就自动产生一个检查跟踪信号，确认谁应该负责处理这种事故。
4）示意图（SCHEMATICS）
信息就是效率，系统流程示意图能为楼宇设备管理和建筑物室内环境控制带来更高的效率。
系统流程示意图能将楼宇设备系统以简明、形象的示意图表示出来，并在此图上实时显示各设备的运行状态和各工况参数。
软件中带有专门绘制系统流程示意图的软件，也可以将图片扫描进该软件内。
设备运行状态、各工况参数的动态显示以及图标都可提供最详细的信息。
为操作者控制方便，示意图上的动态框允许对参数设定值进行调整，并且可以在相联系的示意图之间进行移动。
Navigator（引导）示意图系统将各页流程示意图按现场的分布情况编成一个树状结构，操作者只需将鼠标指向树状结构上的某一点，Navigator就将该点对应的那页流程示意图打开，便可观察各参数的现场动态值。
Navigator允许在树状结构上插入、删除和移动某一页流程示意图，并自动地将这些流程示意图的页码顺序连接起来。
6.系统硬件
6.1网络控制器
BS08A02楼宇控制系统网络控制器作为楼宇自动化控制系统主控模块，通过以太网实现与PC机的通讯。
楼宇控制系统网络控制器主要用来实现对单栋建筑或建筑群内设备进行综合监控和集中管理，保证辖区内设备高效、节能、智能的运行状态。
在系统内部，楼宇控制系统网络控制器通过CAN总线实现对模块的控制。
楼宇控制系统网络控制器BS08A02配置有2路CAN总线，2路RS232通讯接口，1个以太网接口。
特点
●
标准的硬件构成能满足基本的控制要求。
●导轨安装和可移动的接线终端使安装和维修简化。
●经过验证的经验程序能够满足设备的控制应用。
●先进的自适应控制技术，闭环调节算法可使振荡最小,并保持精密控制。
●为全套设备管理提供了安装在内部的能源管理应用程序和直接数字控制应用程序。
●全面的报警管理，历史数据记录，操作员的控制监视功能。
●支持符合工业标准的10/100Base-T的TCP/IP网络上的点对点通讯。
技术指标
序号
技术指标
说明
1
电源
24VDC
2
电源功耗
3W
3
工作温度
-10℃-55℃
4
存储温度
-25℃-70℃
5
工作湿度
10％-90％RH（非冷凝）
6
以太网通讯速率
以太网10M/100M自适应
7
CAN总线
总线通道数
2
8
总线节点数
每条CAN总线最多可接110个节点
9
CAN波特率
50Kbps-250kbps
10
传输距离
500米-1500米（线径1.0mm²）
6.2拓展模块
楼宇自控系统拓展模块，采用“精于心”“简于形”的设计理念，模块正面配有状态指示灯，显示连接状态和工作状态灯具体信号，拥有标准的DIN导轨安装方式，使安装更为简单便捷；分离式的连接方式可快速锁定终端定位，总线通过连接系统网络控制器来控制设备通断。
6.2.1数字输出拓展模块BS01A04/BS01A08
技术参数：
1、适用于220V/120V、50/6oHZ交流电供电设备
2、0.8A（电容性负载）；0.15HP电机
3、
总线传输距离3000m
∙BS01A04I/O点数：
4DO
∙BS01A08I/O点数：
8DO
6.2.2模拟输出拓展模块BS10A04
技术参数：
1、0-10V/4-20mA输出
2、总线传输距离3000m
∙BS10A04I/O点数：
4AO
6.2.3数字输入拓展模块BS02A8/BS02A16/BS02A24
技术参数：
1、2500V强电隔离保护
2、总线传输距离3000m
∙BS02A8I/O点数：
8DI
∙BS02A16I/O点数：
16DI
∙BS02A24I/O点数：
24DI
6.2.4模拟输入拓展模块BS20A4-AU/BS20A4-R
技术参数：
1、2500V强电隔离保护
2、信号传输距离100m
3、信号类型：
BS20A4-AU（0-10V/4-20mA输出）
BS20A4-R（PT1000）热电阻
∙BS20A4-AUI/O点数：
4AI
∙BS20A4-RI/O点数：
4AI
6.3传感器和驱动器
6.3.1风道温湿度传感器
风道温湿度传感器通过热敏电阻、PT或NI电阻来检测温度，通过电容传感元件来检测湿度。
广泛应用于风道/水道温度测量、风道湿度/温湿度测量。
规格及技术参数：
工作电压：
24VAC50/60Hz，24VDC±10%；Max2VA
量程范围：
0-95%RH；-20-100℃
运行环境：
温度-20-110℃；相对0-100%R（非冷凝）
6.3.2WTS1000系列水管温度传感器
WTS1000系列插入式温度传感器分为热敏电阻NTC、镍电阻和铂电阻PT。
广泛应用于风道温度测量.水道温度测量,测量范围广、精度高。
规格及技术参数：
工作电压：
24VAC50/60Hz，24VDC±10%；Max2VA
测量范围：
PT铂电阻-20-100℃
输出方式：
PT1000热电阻输出型
传感器长度：
125/200mm
运行环境：
温度-50-100℃；相对湿度0-100%RH（非冷凝）
6.3.3空气压差开关
空气压差开关用于探测气体压力、压差的设备，用于检测过滤网阻塞报警装置，检测空调机组中风机的启/停状态。
通过旋钮自由设定，完全满足AHU机组滤网压差报警要求。
广泛用于空调系统或通风系统中空气，非可燃性气体和非腐蚀性气体的过滤监控和流量开关。
规格及技术参数：
量程范围：
50-500pa
输出方式：
OFF/ON信号输出
导管口：
PG11
运行环境：
温度-20-85℃
6.3.4风道二氧化碳传感器
风道二氧化碳传感器主要是针对工业、商业及一般楼宇的环境检测和控制而设计。
可用于各类工厂车间、净化间、实验室、机房、办公及商业建筑、机场、车站、博物馆、体育馆等需要检测和控制室内空气质量的场合。
规格及技术参数：
工作电压：
24VAC/24VDC
量程范围：
0-2000ppm
输出方式：
0-10VDC
运行环境：
温度0-50℃，相对湿度0-95%RH（非冷凝）
6.3.5空间一氧化碳传感器
一氧化碳传感器可应用于车库或机动车维修和操作车间等建筑物内环境的CO浓度和温度检测与控制，实现监控通风系统，根据CO浓度进行自动运行控制。
有效减少能源消耗，满足相关规定。
规格及技术参数：
工作电压：
24VAC/24VDC
负载规格：
≤600Ω（电流）,≥2KΩ（电压）
量程范围：
CO/温度,0-100ppm/0-400ppm;0-50℃/-10-60℃
输出方式:
0-10V
运行环境:
温度：
-10-60℃（连续）/-40-70℃（间歇）；相对湿度:
0-95%RH（非冷凝）
6.3.6LTC系列低温断路器
LTC系列低温断路器采用单刀双掷工作模式。
低温条件下用于保护热交换器、表冷器以及液体工作管路为避免过冷或结冰、用于控制冷库的温度。
同时具备可调设定温度与可调回差温度功能，控制温度范围广。
规格及技术参数：
工作电压：
110/220VAC
量程范围：
-1.0-7.5℃
标配毛细管长：
1m或1.2m；可定制3m至6m长的毛细管
进线孔直径：
￠15mm
运行环境：
-20-55℃
6.3.7WD水流开关
WD系列水流开关采用进口微动开关，触点寿命1000K次以上。
工作原理：
当液体流量超过或低于整定流量时，其一个回路关闭，另一个回路打开，典型应用于连锁作用或断流保护的场所。
广泛应用于空调、供暖等流水系统及工厂生产系统，用于测量温度管道内的水流状态。
规格及技术参数：
液体温度:
最高80℃
最高压力:
17.5kgf/cm2（1750Kpa）
6.3.8LD系列液位开关
LD系列液位开关采用无毒聚丙烯双层防护密封结构，保证高密封性能，无毒、耐腐蚀、可与各类液态泵配合使用。
可用于给水、排水及含腐蚀性液体的液位自动控制。
适用于水电行业、给排水行业、污水外理行业。
规格及技术参数：
量程:
3m、5m、8m可选
输出方式:
ON/OFF输出
运行环境:
温度0-50℃
6.3.9UF50-700超声波流量计
固定超声波流量计采用大规划集成电路CPLD，准确度更高。
可用于油、浆液之类的均匀液体，导电或非导电，有腐蚀性或无腐蚀性液体的测量。
适合管道的流量测量，减少超声波信号的能量消耗。
广泛应用于工业现场中各种液体的在线流量计量。
功能：
1、声音报警：
蜂鸣器可根据设置发出报警声音（如流量过大、过小）
2、背光液晶可同时显示瞬时流量、累计流量、流速、时间、热量等数据
3、自动记忆前64次来电和断电时间及流量，可进行人工或自动补量，减少用户流量损失
4、自动记录前64日流量计的工作状态是否正常和出现异常状态的次数
规格及技术参数：
工作电压:
交流220
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