智能楼宇控制系统方案.docx

1、智能楼宇控制系统方案1智能楼宇控制系统1.1智能楼宇自控系统简介包括对楼宇资源共享系统、智能灯光系统、智能中控系统、电动窗帘系统、安防门禁、报警系统、电动窗帘系统、安防门禁、报警系统的控制。 针对楼宇内各种机电设备进行集中管理和监控。楼宇控制系统主要包括空调新风机组、送排风机、集水坑与排水泵、电梯、变配电、照明等。在整个楼宇范围内，通过整套楼宇自动控制系统及其内置最优化控制程序和预设时间程序，对所有机电设备进行集中管理和监控。在满足控制要求的前提下，实现全面节能，用控制器的控制功能代替日常运行维护的工作，大大减少日常的工作量，减少由于维护人员的工作失误而造成的设备失控或设备损坏。 一般对于一幢

2、现代化楼宇，如果选用一套先进的楼宇自动控制系统，并由专业的技术人员编制的优化软件进行控制，业主可以得到： 1) 由现场控制器全面自动控制所有机电设备，达到一些无法由手动实现的控制功能。 2) 在中央控制室内，在中央工作站上可以直接监视所有的机电设备，通过监视报警状态了解所有的机电设备是否正常运行，并可以实现记录、打印报表等管理功能。 3) 减少日常运行维护的工作量，进而减少日常运行维护人员。 4) 通过最优化控制程序和预设时间程序控制对所有机电设备，实现全面节能，最优的节能效果可达45%。 1.2智能楼宇管理系统重要的作用 目前，一幢高层建筑的能量消耗是非常大的，特别是制冷机组、 循环水泵、冷

3、却塔和空调机组，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大楼的 功能要求，就会为信息中心的物业管理带来很大的经济效益。 楼宇自控系统即将楼宇中所有的设备(包括空调、变配电、给排 水、电梯、照明等系统)进行监视并通过计算对以上设备进行最优控制。该控制系统与人工控制系统比较，具有显著的优点： 1、有效节省电能以现代化商厦为例，其空调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能耗的70%。在满足使用者对环境要求的前提下，智能大厦应通过其“智能”，尽可能利用自然光和大气冷量（或热量）来调节环境，以最大限度地减少能源消耗。按事先在日历上确定的程序，区分“工作”与“非

4、工作”时间，对室内环境实施不同标准的自动控制，下班后自动降低室内照度与温湿度控制标准，已成为智能大厦的基本功能。利用空调与控制等行业的最新技术，最大限度地节省能源是智能建筑的主要特点之一，其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重要原因。BMS系统采用电脑程序对全楼设备进行管理，根据设备的使用情况和用户的实际要求调整设备，使设备的运行处于最佳状态，大量减少不必要浪费，避免了设备在失控的情况下运行，达到节约电能的目的，采用本系统综合节能可达15%25%，其中变频多联供空调约25%40%，智能照明约30%40%，其他约10%-20%。2、大量节省人力在不采用BMS系统的建筑中，设备简单的操作、维护、保养

5、都需要大量的人工完成；而采用BMS系统，大量的工作均由电脑根据程序自动完成，这样不仅节省了人力，而且避免的复杂的人事关系的一系列问题。采用BMS系统可节约40%60%的人力，从而大量的节省了人力开支。3、延长设备寿命设备在电脑的统一管理下，始终处于最佳运行状态，及时报告设备的故障情况，并进行处理；按照设备的运行状况，打印维护、保养报告，避免超前或延后维护，相应延长设备的使用寿命，也等于节省了资金。4、有效加强人员管理在不采用BMS系统的建筑中，操作人员是否及时处理设备故障及维护保养，有关领导很难掌握；但BMS系统由电脑对设备进行统一管理，计算机不会隐瞒欺骗任何人，有关领导可以及时掌握第一手资料

6、，避免人员管理的任何问题。5、保障设备与人生安全BMS系统对设备的运行进行监测，可使值班人员及时发现设备的故障、问题与意外；消灭故障于隐患中，排除意外于防范中，保障设备与人生安全。6、充分满足用户需求本系统可根据用户需求适时的调整设备，充分保证用户环境。如果全用人工调节，一方面检测手段滞后，二另一方面调节结果滞后，不可能充分满足用户需求。而BMS系统采用电脑管理设备，监测手段丰富灵活，反应时间快，可充分满足用户需求。 再次，空调与冷热源是建筑物中能耗最大的一项，中央空调系统 占整个大楼的耗能 50%以上，而大楼装有楼宇自控系统以后，可节省 能耗 25%，节省人力约 50%。冷热源采用楼宇自控系

7、统后，同常规控 制相比,可以大大提高控制精度。从统计数据来看，一般来说，可以 节省 20%30%左右的冷量，夏季温度比设定值每升 1约可节省 10% 的冷量。这些对于减少运行费用与节约能源均有重要意义。且出现故 障，能够及时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态。 高新信息技术和计算机网络技术的高速发展，对建筑物的结构、 系统、服务及管理最优化组合的要求越来越高，要求建筑物提供一个 合理、高效、节能和舒适的工作环境。节能是一项基本国策，也是建 筑电气设计全面技术经济分析的重要组成部分。楼宇自控系统正是顺应了这一潮流而诞生的。1.3系统设计目标 1.3.1 实现目标机电设备运行状态监控：

8、 监控整个建筑物内的空调、照明、给排水、送排风、冷热源、变配电、电梯等系统设备的各项重要运行参数以及故障报警的数据， 空调系统监控内容 风机运行状态显示 送风温、湿度测量 滤网压关状态 l 启停控制 l 风机故障状态 l 手动/自动状态显示 l 水阀调节 给排水系统监控内容 l 水泵运行状态显示,故障报警,启停控制 l 水箱、集水井水位显示及报警 变配电系统监测内容： 高压柜监控内容： l 高压进线主回路运行状态、故障报警等； l 进线电压、电流、频率、功率因素等参数低压配电柜监控内容： l 低压进线主回路运行状态、故障报警等 l 低压柜各主要供电的参数 变压器监控内容： l 变压器运行工作状

9、态、故障报警 l 变压器强制风冷机组各风机运行状态 电梯系统监测内容 监视内容：电梯运行、故障状态、上、下行状态。 考虑到国内相关行业操作规程及安全责任等因素，不考虑针对电梯的控制内容。 照明系统监控内容 l 监测照明系统的运行状态、报警状态，包括控制照明主机等； l 通过图形化的界面，可以查询到照明系统的启动信息、故障信息等； 送排风系统监控内容 送排风机的运行状态显示,故障报警,启停控制。 手自动状态显示。 开关状态显示。 冷热源系统监控内容 冷、热水机组监控内容： l 监控冷冻机组启/停控制、运行状态及故障报警。 l 监测冷冻水/热水供、回水温度。 l 监测冷却水/热水供、回水温度。 l

10、 监测冷冻水供回水压力。 l 监测冷冻水水流状态。 l 监测冷却水水流状1.3.2设计原则 BMS是一个复杂的软件系统，它不仅可对各弱电子系统进行分散式控制，集中统一管理和监控，而集成后的系统应是一个开放系统，使不同的子系统和产品间接口和协议达到“互操作性”，同时还能适应发展变化的需要，从软件工程的角度来说，BMS的设计必须实现以下目标：1.3.2.1开放性 集成后的系统应是一个开放系统，系统集成的过程主要是解决不同系统和产品间接口和协议的“标准化”，以使它们之间达到“互操作性”。它应当提供标准数据接口、网络接口、系统和应用软件接口。系统开放性特征是：可扩展性、灵活性好；兼容性和应用软件可移植

11、性强；可维护性好、生命周期长。1.3.2.2标准化和结构化系统集成的总体结构必须是结构化和标准化的，既可使不同厂商的设备产品综合在一个系统中，并相互得到高度的信息共享，又可使系统能在日后得以方便的扩充，即满足通用性，又满足可替换性。1.3.2.3模块化系统要严格按照模块化结构方式开发，以满足通用性和可替换性。采用模块化设计，分布实施的战略。1.3.2.4互连性 这种互连性体现在传输媒体和结构化综合布线系统；各种网络设备的配置；各种网络互连设备的配置；以及各类机电设备、话音/视频设备和各类控制设备等的配置。子网之间互连采用TCP/IP等标准化协议。1.3.2.5可管理性BMS系统是一个网络，随着

12、网络规模扩大，网络管理十分重要。要对这样的一个网络进行管理，要求： 同时支持网络监视和控制两方面能力，能监视控制到网络主要设备； 尽可能大的管理范围和尽可能小的系统开销； 网络管理标准化。1.3.2.6先进性系统要采用与技术发展潮流相吻合的产品，建立一个可扩展的平台，保护前期工程和后继先进技术的衔接，使系统具有先进性。1.3.2.7经济性 经济成本是系统集成必须考虑的因素之一，要求系统设计者从系统目标和用户需求出发，在功能完善的基础上达到造价相对合理经济的优化设计。1.3.2.8高效率系统效率高低，体现在系统性能中，主要包括以下几个方面： 系统实时响应与控制能力； 通信的传输速率和带宽； 服务

13、器响应数据库请求的能力； 网络的吞吐能力。1.3.2.9可靠性要采用各种措施建造一个高可用性系统。主要措施有冗余，可用性群集，共享数据群集等。简言之，BMS系统设计应引入最先进的技术，采用分层和模块化结构，以增加系统的可靠性、兼容性和可扩展性，同时应考虑系统效率，减小CPU和网络负荷，加快响应速度，提高服务能力。为管理者提供高效、便利、安全的工作环境。 1.3.3 系统功能1.3.3.1集成各种子系统楼宇的各种子系统：楼宇自控系统、火灾报警系统、综合保安管理系统、广播系统、智能照明系统，集成成为一个“有机”的统一系统，其接口界面标准化、规范化，完成各子系统的信息交换和通讯协议转换，实现五个方面

14、的功能集成：所有子系统信息的集成和综合管理，对所有子系统的集中监视和控制，全局事件的管理，流程自动化管理，最终实现集中监视控制与综合管理的功能。1.3.3.2远程监控无论是位于企业局域网 LAN 的站点计算机，还是位于广域网 WAN 通过拨号上网的各站点计算机，只要运行 Internet Explore 浏览器，输入 Web 服务器网址，再输入被授权的用户名和密码，进行登录和授权认证，即可浏览各种动态页面。在企业局域网 LAN 上建立视频服务器，接收闭路电视监视系统的视频信号，并借助 LAN 或 WAN 网络，为监控站点计算机发送多媒体信息。视频画面与其他实时信息完全融合。1.3.3.3 信息

15、发布由Web服务器发布各种动态Web网页和各种实时信息，浙江中控BMS显示界面可以用模拟图、表格、图表等方式表现，使用图像压缩、动态效果和ActiveX控件、COM/DCOM组件模块、OPC标准协议，VB Script脚本等互联网技术进行开发。用户通过浏览器可以监控设备运行、察看动态视频、查询大楼内部的物业资料等。1.3.3.4ODBC数据库连接数据服务器安装Windows 2000操作系统，运行SQL Server，存放系统配置，记录各种事件，并提供统计报表。数据的查询、报表、备份、安全、维护等功能均由数据库系统提供友好支持。 1.3.3.5集成视频监控系统可以通过硬盘录像机的RJ45网络通

16、讯口，直接监视大楼的动态图像。实时视频窗口与系统完全融合在一起，大大方便了管理，加强了透明度。1.3.4设计标准为了保证系统的完整性以及符合上述要求，本系统采用了大量的信息管理标准、通信协议、软件集成模块等等，现列举如下：1.3.4.1软件Windows 2000本系统内所有的服务器及操作站均采用微软公司的Windows 2000操作系统，由于采用了微软的Windows介面，网络的管理以及所选用的应用软件均为开放式的。ODBC(公开数据连接)兼容的数据库各子系统，数据库，应用软件均采用标准的数据库交换以及连接格式。应用编程接囗API（Application Programming Interf

17、ace）API是一些软件模块，由各系统供应公司编制，这些软件模块用于和其他子系统来进行数据交换。通过API，各系统并不需要很清楚了解其它系统数据库的格式及详细的指令格式。因为各系统是与API内一组已公开的函数调用沟通，而各系统只需要按照这些公开的函数调用格式编写软件，就可以不理会那些各系统内的复杂指令，API会代为翻译。ActiveX本服务器内部技术 ActiveX 控件，方便执行控制或将程序代码嵌入另一个 ActiveX 控件/文档。ActiveX 控件的特性使得它在应用程序中完成在程序或调用其它程序中执行特定任务显得非常容易。微软的 Word，Access及 Visio 等强大的桌面软件都

18、得益于 ActiveX 技术。BS 结构所有的应用, 包括操作介面，数据趋势，报警管理，联动控制都基于网络上的浏览器服务器设置以保证数据的完整性，实时性及网络应用。OPC用于过程控制微软最新定义的标准OLE/COM用于同许多数据源通信。对于本项目，它主要用于方便不同系统之间的数据传输，例如BAS与BMS，或SAS与BMS的数据传输。它定义了如何与BMS连接的标准。该标准描述了OPC COM控件，它们之间的介面由OPC服务器来完成。OPC数据访问允许数据访问服务器。它保留服务器的信息并且作为OPC控件组的包装。1.3.4.2网络TCP/IP传输控制协议/INTERNET协议，以太网上的该协议标准

19、用于允许数据传输，遂道及路由。它提供在INTERNET/INTRANET上最基本的数据信息传输标准。BACnet一种通信协议由 ASHRAE(美国标准空调工程协会)制定，用于楼宇自控及网络控制。它允许不同的楼宇自控及控制系统进行信息交换、发布命令及系统功能。安装 BACnet 设备可从硬件系统级即可进行集成，也可在以后的高级软件应用层进行连接。LONworkLONwork/LONmark由Echelon和LONmark通用连接标准协会定义，用于局域网络。它是符合 SNVT 及 SCPT 的标准的通讯协议，本项目将会主要使用 FFT-10 接收发送，为 78K 波特传输速率。其它的 LONwor

20、k 产品使用不同的接收器可通过路由器连接。支持标准功能简档包括空间舒适功能简档。以上所提及的技术及标准将会被不同部份的 BMS(楼宇建管系统)合理采纳，以确保完成系统操作数据、存取、系统集成及所定义的系统功能。1.3.5网络结构1.4系统集成说明针对*胡同33号院重建工程项目的实际情况，中控BMS主要集成下列各子系统：楼宇自控系统、电梯系统、火灾报警系统、闭路监控系统、防盗报警系统、门禁系统、语音广播系统、环境监测、智能照明系统。1.4.1楼宇自控系统 BMS 通过RS485、RS232等接口或TCP/IP协议与BAS系统的开放端口互连，实现的BA系统功能，将BA系统与其他的智能化弱电系统完美

21、的结合，以达到这个弱电系统的联动，实现真正的系统集成。BMS系统对BAS系统进行如下的监控。BAS监控范围包括：（一） 换热系统及空调的监测，记录及控制、调节。（二） 通风系统的监测，记录及控制。（三） 电梯系统之运行状态的监测及记录。（四） 给排水系统的监测及记录及控制。（五） 变配电设备运行状态的监测及记录。（六） 照明设备开关状态的监测，记录及控制。（七） 其它系统之干接点的监测及记录。1.4.2换热系统及空调的监控说明（1） 热交换系统本工程采暖使用热交换系统，BAS将对热交换系统进行实时监控，由于要贯彻节约能源的原则，我能将通过调节水流量的方式来对整个建筑能的不同区域供暖实现分区域温

22、度控制，人员集中且流动频繁的区域，提高换热程度，使室内温度更加温暖舒适；人员流动稀少区域，将控制降低热交换程度，以减少不必要的能源浪费。热交换系统的监控内容如下：电锅炉：通过无源干接点或RS485总线通讯接口读取电锅炉的实时运行状态、手/自动状态、故障状态，对其进行实时监测，并作启停控制。电锅炉供/回水总管：供/回水总管温度、压力监测。供水总管水泵：手/自动、故障、运行状态监测，启停控制。分区分集水器水阀调节控制。热交换系统的监控原理图如下：（2）变频多联空调此工程空调系统采用变频多联空调，夏季制冷，冬季辅助供热。我们的BAS将通过多联空调系统控制中心主机提供的RS485/RS232/RJ45

23、/OPC等通讯接口及通讯协议，读取室外机和室内机空调的相关信息。主要监测空调的运行状态、故障、报警、运行频率、温湿度。多联空调机组的监控原理图如下：1.4.3 通风系统（1） 新风机组本工程将对地下二层娱乐室和地下一层的储藏间供2台吊顶式新风机组进行实时监控。控制内容如下 ： 新风/送风温度、湿度监测。 新风机运行状态、手/自动状态、故障报警及开关控制。 根据室外温度来改变送风温度设定值，以求节约能源。 防冻开关，防止因冬季室外新风温度过低而冻管。 DDC控制器对送风温度、湿度进行PID控制。通过调节冷冻水电动阀的开度，使送风温度、湿度保持在设定值范围内。当新风机停止时，冷水电动阀将会关闭。

24、压差开关将会监察新风机过滤网的状况，当过滤网堵塞时，压差开关便会发出讯号，以催促维护人员清洗过滤网。 风机运行状态与风阀联锁，所以当风机停止时，风阀便完全关上。 可根据上下班时间制订时间控制程序。新风机组监控原理图如下：（2）送/排风机 本工程将对室内地下车库、首层公共卫生间、厨房三处总共6台低噪声排风机进行实时监控。控制内容如下 ： 送/排风机运行状态、手/自动状态，故障报警及开关控制。 送/排风机平时根据地下室的CO浓度、CO2浓度进行间歇排风；发生火灾时，完全由消防报警系统控制。 可根据上下班时间制订时间控制程序。送/排风机监控原理图如下：1.4.4 给排水系统BAS系统根据大楼用水量的

25、变化，及时调整系统中生活水泵的运行台数以达到供水量与需水量之间的平衡，实现泵房的最佳运行，实现高效率、低能耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的。根据给排水的初步设计，所有潜水泵均可有磁性浮球液位控制器控制启停，消防水泵由消防系统单独控制，因此BAS系统对潜水排污泵和消防水泵只监视不控制。本工程主要对地下二层的2个集水坑、4台排污泵以及设备用房内的2台容积式电热水器、2台生活水泵、2台生活热水循环泵进行实时监控。监控内容如下： 容积式电热水器供/回水温度监测。 集水井高水位的监测及报警。 生活水泵及生活热水循环泵的运行状态、手/自动状态、故障报警及开关控制。 潜水泵的运行状态、手/自动状态、故

26、障报警。给排水系统监控原理图如下：1.4.5供配电及能源管理系统监控范围包括高低压配电柜、发电机及变压器等设备。BAS采用国际常用总线接口(采用Modbus协议或Canopn协议)与供配电系统相联，读取每个变配电箱的相关信息。由于现代社会一直提倡节能的理念，BMS系统也会对大楼内的能源配置进行合理的优化和管理，首先体现在对电能的能源管理上。我们将在低压柜中安装一定数量的电力参数智能采集仪，采集实时电力参数，通过BMS系统主服务器对电能进行合理优化管理。本工程对配电房的高压中置柜、变压器、柴油发电机、低压总会路及主要4个高能耗低压开关回路进行实时监控。监测内容如下： 高压进线开关柜之开关状态及故

27、障报警 低压重要回路之开关状态、故障报警(DDC先预留点数,具体回路有待甲方决定) 低压进线开关柜之开关状态及故障报警 变压器之油温、高温报警、故障报警 发电机之运行状态及障报警 通过电力参数智能采集仪采集低压进线的电压、电流、功率因数、频率、用电量等，实现能源管理。操作员可按需要，对重要的供电设备的用电量，电流等参数编定各类型的报表及趋势图分析。本工程中，由于低压配电的进线总容量为500kW，为了防止低压配电超负荷运行，以及对低压配电的能源使用情况进行实施管理监控，我们采用以下方法对低压配电进行整体的能源监测管理：通过电力参数智能采集仪采集低压进线的电压、电流、功率因数、频率、用电量等；对厨

28、房动力、厨房送排风排烟机、热水锅炉、空调室外机这四个大容量的回路做能源管理监控，通过电力参数智能采集仪采集这四个回路每个回路的电压、电流、功率因数、频率、用电量等。当监测到进线用电量超过总容量时，将有软件控制切断热水锅炉回路，让热水锅炉停止运行一定时间，等进线用电量恢复到安全范围内再重新接通热水锅炉回路，启动热水锅炉。通过这个监控过程的实现，充分起到了对*胡同用电能源监测管理的目的，达到节约能源的效果。供配电系统原理图：1.4.6 集成电梯自控系统 电梯可分为直升电梯和手扶电梯，而直升电梯按其用途分，可分为客梯、货梯、客货梯、消防梯等。 电梯的控制方式可分为层间控制、简易自动、集选控制、有/无

29、司机控制以及群控等。对于大厦电梯，通常选用群控方式。 电梯的自动化程度体现在两个方面，一是其拖动系统的组成形式；二是其操纵自动化程度。常见的电梯拖动系统有以下3种： （1） 双速拖动方式：以交流双速电动机作动力装置，通过控制系统按时间原则控制电动机的高/低速绕组连接，使电梯在运行的各阶段速度作相应的变化。但是在这种拖动方式下，电梯的运行速度是有级变化的，舒适感较差，不适于高层建筑中使用。（2） 交流调压调速拖动方式：由单速电动机驱动，用晶闸管控制送往电动机上的电源电压。受晶闸管控制，电机的速度可按要求的规律连续变化，因此乘坐舒适感好，同时拖动系统的结构简单。但由于晶闸管调压的结果，主电路三相电

30、压波形严重畸变，不仅影响供电质量，还造成电机严重发热，故不适用于高速电梯。 （3） 交流调压调频拖动方式：又称VVVF方式。利用微机控制技术和脉冲调制技术，通过改变曳引电动机电源的频率及电压使电梯的速度按需要变化。由于采用了先进的调速技术和控制装置，使 VVVF 电梯具有高效、节能舒适感好、控制系统体积小、动态品质及抗干扰性能优越等一系列优点。是现代化高层建筑电梯拖动的理想形式。 电梯操纵自动化是指电梯对来自轿厢、厅站、井道、机房等外部控制信号进行自动分析、判断及处理的能力，是其使用性能的重要标志。常见的操纵形式有按扭控制、信号控制、和集选控制等形式，一般高层建筑中的乘客电梯多为操纵自动化程度

31、较高的集选控制电梯。“集选”的含义是将各楼层厅外的上、下召唤及轿厢指令，井道信息等外部信号综合在一起进行集中处理，从而使电梯自动地选择运行方向和目的层站，并自动地完成启动、运行、减速、平层、开关门及显示、保护等一系列功能。类如集选控制的电梯由于自动化程度要求高，一般都采用计算机为核心的控制系统。该系统电气控制柜弱电部分通常为起运动和操纵控制作用的微机计算机系统或可编程序控制器（PLC），强电部分则主要包括整流、逆变半导体及接触器等执行电器。柜内的计算机系统带有RS232或RS485通讯接口，可以与分布在电梯各处的智能化装置（如各层呼梯装置和轿厢操纵盘等）进行数据通讯，组成分布式电梯控制系统，也可以与上位监控管理计算机联网，构成电梯监控网络。电梯监控的监控功能如下： 电梯升降控制器作为BAS系统的一个分站，它控制和扫描电梯升降层的信号，并将其传送到中央控制站。对各