楼宇自动化控制系统项目设计方案.docx

1、楼宇自动化控制系统项目设计方案楼宇自动化控制系统项目设计方案1系统概述楼宇自动化系统 (BAS)，又称建筑设备自动化系统，是将建筑物或建筑群内 的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统，以集中监 视、控制和管理为目的而构成的综合系统，是智能建筑 3A(有的定义 5 A)系统 中的重要一 A(BA)，大厦自动化体系通过工业标准的控制总线与楼宇控制中心相 连接。迅速实施条件调节和综合管理，为用户提供舒适宜人、健康、温馨及高效 的室内生活与办公环境和可靠的安全保障， 并能保证系统运行的经济性和管理的 智能化。现代化楼宇是集一流的建筑结构和布局、 完善的服务设施、 良好的交通便利

2、条件、先进的办公自动化设备与通讯设施于一身的多功能综合性楼宇， 为了适应 新一代大楼的机电自动化要求，也从大楼的能源节约，有效管理出发， 需建立一 套与之相适应的完善楼宇自控系统，实现对办公楼供电、供水、照明、电梯、空 调、环境等的监视与控制。楼宇自动化系统 是随信息化建设应运而生的， 它是楼宇监控管理服务与计算 机网络技术、自动化技术相结合的完美体现。 在进行系统建设时， 采用系统工程 的观点对楼宇的环境结构、 服务需求、 设备内容和管理模式等四个基本要素以及 它们的内在联系进行优化组合，从而提供一个稳定可靠、投资合理、高效方便、 舒适安全的楼宇环境。1.1建设目标楼宇自动化系统为楼宇建立包

3、括电梯、 灯光、发电机、供排水、供配电环境、 温湿度、空调、红外报警、 漏水、火灾联动的监控系统， 监控对象涉及到： 电梯、 灯光开关、发电机、电量参数、配电开关、 UPS、红外报警器、漏水绳等，实现 724 的全面集中监控和管理，保障楼宇环境及设备安全高效运行，以实现最高 的楼宇设备可用率，并不断提高运营管理水平。楼宇自动化系统 可实现如下目标：1）系统设计以满足客户需求，降低安装成本，提高经济效益为原则。2）稳定和准确地自动调节大厦内各项参数，为大厦内人员提供一流的工作 和生活环境，提高大厦的舒适度和档次，体现系统的先进性。系统软 / 硬件均采 用模块化结构设计，适应发展需要，做到具有可扩

4、展性、可变性，适应环境的变 化和工作性质的多样化。3）为楼宇内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监控信息资源。4）对大厦内各种重要的机电设备实现集中管理，使系统在全自动的状态下 运行，监视各个系统的运行状态，大幅度的减少管理，维修和值班人员，从而降 低设备运行成本，体现系统的节约性，实现中央管理与分散控制的最高要求。5）节省楼宇设备运行管理费用，达到短期投资长期受益的目的；根据随时 变化的需要自动管理设备的启停和工作状态， 最大延长设备的使用寿命， 同时最 大限度节约能源。1.2需求分析智能楼宇信息化控制系统 是结合楼宇结构、 设备内容、使用功能、 操作对象 和管理要求等综合因素进行考虑， 并

5、作出合理的、 适应特定工程使用和管理需要 的设计。本系统的特点是集成了动力环境、场地环境、安全环境等监控功能，结 合我公司多年从事环境监控系统和集成管理系统的经验而进行设计。 将按设备内 容分为四大部分，具体内容如下：1.2.1动力监控部分电量检测： x 台 GX-200电量仪，用于监测市电电量参数；配电开关：共 x 路配电开关，监测状态变化；UPS设备组 ：x 台 UPS，通过其自带的智能通讯接口监测其运行状态及 参数；蓄电池：共 x 组蓄电池，每组 x 节 x伏，采用 x 台蓄电池监测仪，监测 蓄电池的单体电池电流、电压等参数；发电机： x 台发电机，通过其自带的智能通讯接口监测其运行状态

6、及参 数。1.2.2环境监控部分精密空调： x 台精密空调，通过其自带的智能通讯接口监测其运行状态 及参数；普通空调： x 台普通空调，监测其运行状态、设置温湿度值及远程开关机控制；温湿度：共 x 个温湿度传感器，监测场地内的温湿度值；漏水监测： x 套 xx 式漏水系统，监测空调附近或可能产生水源的区域的漏水情况；照明控制： x 路灯光照明，控制其亮、暗；防雷器：x 路防雷器，监测其状态变化；空气质量： x 个 xx 传感器，监测场地内的 xx 浓度值。1.2.3机柜微环境监控部分机柜门状态： x 个机柜门，监测其开关状态；温湿度：x 个温湿度，监测机柜内的温湿度值；视频监控： x 个摄像机

7、，实时监测机柜内的画面情况。1.2.4安全监控部分门禁管理： x 道门，对其进行出入控制，采取进门 xx 、出门 xx 的方式；视频监控： x 个摄像机，实时监测场地内的视频画面情况；消防监测： x 个烟感探测器，监测场地内消防火灾情况；防盗监测： x 个红外探测器，监测场地内防盗入侵情况。1.2.5系统平台本系统利用楼宇自动化监控管理服务器将动力监控部分、 环境监控部分、 机 柜微环境监控部分和安全监控部分在统一的监控平台上进行管理。 管理人员通过 对监控平台的操作实现对各子系统的监控和管理。监控平台是各子系统管理界面的高度集成。可通过对各功能模块的点击访问进入相应的管理界面。在管理界面上直

8、观显示各监控设备的具体位置。当子系统或任何监控单元有报警发生，系统服务管理平台将自动显 示报警信息，显示报警的监控设备及报警状态，向管理人员提示相关的 处理信息，迅速排除故障。监控平台承担着集中管理的任务，管理人员的权限控制、各子系统的数 据管理、报表管理等均在环境监控管理系统服务器上完成。 监控平台和各子系统之间相对独立 （一个子系统发生故障， 不影响其他子 系统的正常运作； 监控平台发生故障，各子系统仍能正常工作 ） ，同时各 子系统之间又可通过联动策略发生关联。例如：当某扇门开关时，可通 过定义联动逻辑让视频系统和门禁系统联动，系统可自动切换到该扇门 对应的摄像机画面，并启动触发录像功能

9、。1.3设计原则 为保障监控系统能够实现对楼宇环境更好的监控，系统建设必须遵循以下 原则：完整性与安全性：利用智能终端设备对设备参数进行采集并存储，确保 数据的完整性与安全性。系统必须具有安全性、可靠性、容错性。系统 设备的安全性、可靠性是非常重要的指标。我们的系统具有较强的容错 性和自检功能，能够避免操作人员错误操作等引起系统工作不正常现象 的发生。高效性：系统具有集中统一的管理能力，为系统管理大大提供方便。根 据实际的管理体制，管理是要集中统一的，因此，我们的系统具有多级 集中统一的管理中心，使监控技术发挥最高的效用。可扩性：系统具有开放性、可扩性、兼容性和灵活性。我们的系统具有 很强的开

10、放性，能灵活的与企业内部网络自动连接，不管是何种网络传 输方式都能有机融合成一个整体。这就要求系统能适合多种规模，要有 较强的可扩性。我们的系统能随时适应对系统的扩容要求，并具有很强 的兼容性和灵活性，能适应升级换代。合理的性能价格比：在系统设计时，从实际出发，在有限的价格下，追 求最高的性能，组建综合监控管理系统具有较好的成本优势。1.4系统设计标准为保证系统的安全可靠性及标准性， 系统设计符合国家通用建筑信息化标准 符合我国有关法律法规，符合地方消防管理条例和标准。具体标准如下：民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92智能建筑设计标准 DBJ08-47-95 民用闭路监视电视系统工程技术

11、规范 (GB50198-94) 计算机站场地技术条件 (GB 2887-89) 计算机站场地安全要求 (GB 9361)电子计算机机房设计规范 (GB 5017493)智能建筑设计规范 (GB/T 50314 2000)低压配电设计规范 (GB 5005495) 中华人民共和国公共安全行业标准 (GA 247-2000) 安全防范系统验收规则 (GA 3082001) 安全防范系统通用图形符号 (GA/T74-2000) 安全防范工程程序与要求 (GA/T75-94) 信息技术设备包括电气设备的安全 (GB4943-95) 其它有关的国家标准及行业规范1.5系统内容 系统的数据信息存储和管理功

12、能均集成在统一的平台上运行和管理， 通过前 端智能终端检测设备各类 I/O 接口，提供的智能化数据通讯接口直接进行检测和 监控，监控的内容包括电梯监控、发电机监控、灯光照明监控、给排水监控、供 配电监控、漏水监控、空调监控、温湿度监控、红外报警监控、 防雷器监控等等。具体系统监控的内容主要包括：电梯： 监视电梯的运行状态及故障报警，电梯的楼层显示及启动 / 停止； 发电机： 发电机状态及参数监测，发电机是否备用状态；灯光： 灯光开关状态、定时开关状态；给排水： 水泵状态、水位等，异常情况报警；供配电： 电量参数监测、配电开关状态监测、 UPS运行状态及参数监测、 蓄电池参数监测等；空调： 精密

13、空调、普通空调、风机盘管、中央空调等设备的运行状态、 设置温湿度值及远程开关机控制；温湿度： 温度、湿度的监控；漏水： 漏水状态；报警： 红外报警器状态、按钮报警状态、周界探测（地感）状态；防雷器： 防雷器报警状态；系统集成： 消防联动、安防集成。系统同时提供智能楼宇地理信息系统， 显示楼宇相关施工数据及楼宇平面 底图，并提供相关查询和浏览操作， 方便用户对整个楼宇数字资料的查询及维护。1.6系统结构楼宇自动化系统 采用三层架构：底层设备、智能终端、监控软件客户端。 系统通过先进的智能终端设备为数据采集存储设备， 同时设备与智能终端接 口互联， 进行数据传输， 智能终端通过网络将数据传输到监控

14、客户端， 客户端软 件能够实时显示设备参数数据。图 1-1 系统结构图如监控系统的结构图（图 1-1）所示，整个系统主要由以下四个部分组成： 现场设备采集层、监控服务器层、浏览客户终端、传输网络。现场设备采集层 : 通过配置智能终端各种 I/O 采控模块采集电量仪、 配电开 关、UPS、电梯、灯光开关、发电机、水泵等的现场信号，将采集的现场信号通 过智能终端上传到监控服务器。 同时智能终端存储监控采集数据， 与监控服务器 数据库同步，确保断网、断电时数据不丢失。监控服务器层： 用于实时分析、 处理现场设备采集层的各种信息， 实现对监 控数据的实时处理分析、存储和输出等功能， 处理所有的报警信息

15、， 记录报警事 件，根据报警类型的不同， 通过电话或手机短信等输出报警内容， 发送给相关管 理人员。浏览客户终端： 浏览终端的主要功能是进行数据监控浏览。 便于管理人员随 时随地了解楼宇设备的实际工作状况， 实现管理与控制一体化， 管理人员可以通 过浏览客户端，直接观看监控画面。传输网络： 本系统以楼宇内部的网络为基础，新建系统建立在此基础上，不 影响其正常运作。1.7开发工具和开发环境的选择系统开发工具选择用 Microsoft Visual Studio .NET 2005 开发平台的Microsoft Visual C# .NET 。数据库采用 SQL Server2005。配置方案说明

16、：1、本系统服务器针对企业级楼宇自动化系统的应用，服务器是整个系统的 核心，从系统的稳定性、可靠性以及易用性考虑，建议采用 NT服务器。2、中心系统采用的是 C/S 方式，实现终端数据库与服务器数据库的数据共 享。3、系统采用微软的 .NET 平台进行开发，能够满足系统友好性及实用性的需 求。4、该配置的优势是支持海量数据管理，支持多用户高效并发访问，有效地 解决数据库的版本冲突等问题，数据存储更加安全有效。2数据处理子系统数据处理子系统即监控系统后台程序， 是独立于监控系统主程序运行的数据 处理系统， 为保障数据安全及完整性， 设计的后台运行的数据处理子系统能够与 监控显示软件完全独立， 可

17、独立运行在数据服务器上， 当监控上位机显示软件关 闭，后台数据处理子系统仍然可以接收、存储、处理数据。监控系统后台程序功能包括设置连接， 当数据库连接出现错误能够弹出提示 对话框重新设置。同时包括启动、 停止功能按钮， 可以手动启动或停止监控后台 程序。监控后台程序界面还可以监控程序运行状态、端口状态、系统时间、通讯 协议等。当数据采集终端采集数据后，将通过此程序进行数据接收、处理和存储。图 2-1 后台数据处理子系统示意图图 2-1 数据库连接示意图3监控子系统3.1灯光控制3.1.1功能描述楼宇中使用了大量的灯光， 为了实现节能以及远程控制， 系统设计使用智能 终端采集控制模块配合转换模块

18、和开关装置对照明系统进行控制。系统可实现灯光的定时管理， 在系统中设置工作时间开灯、 非工作时间熄灯， 以达到节能降耗、 无人值守的目的。 同时管理人员还可以在远程通过电脑实时察 看每路灯光的状态，并对楼宇内的每路灯光进行远程的开启和关闭。灯光控制系统通过灯光智能接口对灯光进行状态监控及状态控制， 具体监控 内容包括本地按钮状态监控、远程灯光开关控制、设定时间控制， 系统可以自定 义时间，设定开关灯时间。监控内容包括：大堂照明泛光照明 办公楼的公共走道照明主要的室内照明节假日彩灯3.1.2 监控参数 本地按钮状态 远程按钮状态控制 时间控制况时要求直接控制室内照明用电设备的开启与关闭开/ 关）

19、 （只监不控）开/ 关） （监视控制）控制起止时间） （监视控制）图 3-1 照明控制示意图3.2电梯监控3.2.1功能描述为了保证人们使用电梯的安全性， 必须实时对电梯运行状态进行监控， 系统 设计使用智能终端采集控制模块对电梯系统进行监视。 电梯监视系统通过电梯智 能接口对电梯进行状态监控，包括监视电梯运行状态是否正常、上行或下行、 是 否报警、 紧急电源是否运作、 消防员运作状态是否开启、 消防员运作状态是否结 束、是否超载和所处楼层。对所有参数只监不控。3.2.2 监控参数运行状态（上行/ 下行）（只监不控）报警状态（正常/ 报警）（只监不控）运行状态（正常/ 故障）（只监不控）OEP

20、S紧（ 急电源运作 ）（开/ 关）（只监不控）FE（消防员运作）（开/ 关）（只监不控）FE-CP（消防员运作结束）（开/ 关）（只监不控）超载（超载/ 正常）（只监不控）所处楼层（楼层整数）（只监不控）3.3发电机监控发电机提供故障情况下照明用电、电梯、生活水泵、喷淋泵、消防泵以及消 防通道的照明。3.3.1功能描述 监视发电机所发出的电流、电压、功率、功率因数、发电机转速、发电机润 滑油温度、用油量、紧急情况报警，同时可直接控制发电机的开机和关机。通过 柴油发电机所带的智能通讯接口及通讯协议，对发电机参数进行实时监控和显 示，在监控平台上统一监管， 一旦监测到有报警或参数越限， 自动切换到

21、相关的 发电机运行画面，进行形象的显示并对外报警。3.3.2监控参数 发电机监控参数有：油箱（罐）油位、输出功率、频率、电压、功率因数、 运行状态、开关状态、电池电压、报警状态、发电机转速、发电机润滑油温度、 用油量等进行监控。 对所有参数设置上下限， 对报警实行声音报警、 短信息报警、 LED屏报警等多媒体报警形式。监视参数包括：输出电流（A）（只监不控）运行状态（正常 /报警）（只监不控）市电/ 油机转换开关状态（开/关）（监 控）转换屏告警（正常 /报警）（只监不控）油箱液位（M）（只监不控）油压（正常 /报警）（只监不控）油温（）（只监不控）频率（HZ）（只监不控）故障报警（正常 /报

22、警）（只监不控）图 3-3 发电机监控示意图3.4给排水监控系统3.4.1功能描述给水排水监控系统是智能大厦中的一个重要系统，它的主要功能是通过 计算机控制及时地调整系统中水泵的运行台数，以达到供水量和需水量、来 水量和排水量之间的平衡，实现泵房的最佳运行，实现高效率、低能耗的最 优化控制。 BAS给排水监控对象主要是水池、水箱的水位和各类水泵的工作 状态。例如：水泵的启 / 停状态，水泵的故障报警以及水箱高低水位的报警 等等。这些信号可以用文字及图形显示、记录和打印。3.4.2监控参数监视水池水位的高低，异常情况报警。监视所有水泵的运行，累计运行时间。监视总进水管道的进出水。监视热水锅炉运行

23、状态。故障情况时，切断热水锅炉的运行，切断其相应的煤气供应。3.4.3给水系统给水系统的主要设备有：地下储水池、楼层水箱、地面水箱、生活给水 泵、气压装置和消防给水泵等。大厦给水系统监控功能有如下三种：（1） 地下储水池水位、楼层水池、地面水池水位的检测及高 / 低水平超 限时的报警。（2） 对于生活给水泵，根据水池 （箱）的高/低水位控制水泵的启 / 停， 检测生活给水泵的工作状态和故障现象。当使用水泵出现故障时，备用水泵 会自动投入工作。（3） 气压装置压力的检测与控制。典型生活恒压供水系统液位开关用于检测生活供水池的水位高度。当水 位低于低限值时，系统控制相应的进水管使其开通；当水位高于

24、高限值时则 令进水管关闭。三个补水泵可互为冗余备份，也可同时工作，一般视压力反 馈点所检测的供水水压而定。如水压偏高则只令一台工作，而水压过低则可 令两台或三台同时工作。3.4.4排水系统排水系统的主要设备有：排水水泵、污水集水井、废水集水井等。其监 控功能如下：（1）集水井和废水集水井水位检测及超限报警。（2）根据污水集水井与废水集水井的水位，控制排水泵的启 / 停。当水 位达到高限时，连锁启动相应的水泵，直到水位降至低限时连锁停泵。（3）排水泵运行状态的检测以及发生故障时报警。一般排水系统较供水系统简单，是因为它不需要控制污水井的进水 （ 事实上也无法控制 ） ，而且对于排水水压通常也不关

25、心，甚至有时为了节省投资干脆将污水井的水位检测都取消，系统只要定时设定其启停即可图 3-4 水泵控制示意图3.5供配电监控3.5.1功能描述 供配电监控系统对高压配电系统、低压配电系统和电力运行显示屏进行监 视，对超出警戒参数值报警，具体监控内容如下。高压配电系统 由变压器，高压开关柜、直流操作屏、高压环网柜组成。高压配电系统由上 述配电设施组成一个开环运行系统。低压配电系统低压系统、 应急电源系统、空调电源系统、 给排水电源系统及其他电源系统 构成。电力运行显示屏 放在控制中心， 主要用来显示高压开关， 低压主开关的开启与闭合运行的显 示。具体监视内容要求1）高压开关柜 监视高压开关柜进线开

26、关的电流、 电压、功率、功率因数、 开启与闭合状态， 故障时能显示故障类型；监视高压开关柜联络开关的电流、电压、功率、功率因 数、开启与闭合状态、 与高压进线开关的联锁状态； 报警状态下能直接控制高压 开关柜开关的开启与闭合。2）高压环网柜 监视高压环网柜开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态。3）低压开关柜监视低压开关（ 1000A 及以上开关）的电流、电压、功率、功率因数、开启 与闭合状态，同时能随时控制开关的开启与闭合；监视所有联络开关的电流、 电 压、功率、功率因数、开启与闭合状态、联络状态，能显示故障类型。3.5.2监控参数通过多参数电表对高压、低压进线进行电力参数监测，如

27、下：线电压平均电流有功功率功率因数对高压进线开关状态进行中央监视。对高压联络开关状态进行中央监视。对 1000A 以上低压开关状态进行中央监视。对低压联络开关状态进行中央监视。对变压器的温度进行中央监视， 并设置极限报警。 （ 由变压器厂家提供独 立的温度传感器 ）3.5.3UPS监控UPS内部部件发生故障或运行状态欠佳随时存在， 而这些可能发生的故障凭 肉眼是无法监测到的， 只有通过 UPS本身的内部侦测系统将其运行状态和参数通 过协议的方式告诉上位机。 我们通过 UPS厂家提供的串口通信协议及通讯接口对 UPS进行全面系统的监测与诊断。一旦有故障发生，自动弹出报警信息画面，通 过多媒体声音

28、和电话语音报警，告之相关管理人员。监视参数包括 :电压：输入电压，旁路电压，输出电压，整流器电压，逆变器电压；电流：输入电流，旁路电流，输出电流，逆变器电流； 频率：输入频率，旁路频率，输出频率，逆变器频率； 功率：各相有功功率，标称功率，功率因素； 电池：电池备份时间，负载率，电池温度。监视状态包括：整流器、逆变器、充电器、电池、自动旁路的运行状态报警主要包括：输入电压、频率越限报警； 输出电压越限报警； 整流器电压越限报警； 过载报警； 电池电压低报警； 电池后备时间超低报警； 电池温度超高报警；逆变器关闭报警；自动旁路开报警；整流器、逆变器、充电器、电池 、自动旁路故障报警。图 3-5

29、UPS 监控示意图配电柜采用电量仪监控仪或电压电流传感器与模拟量模块组成配电参数监 测系统，监控集三相相电压、相电流、线电压、线电流、有功、无功、视在功率、 频率、功率因数、电度等参数于一体。有报警功能，智能通讯接口可与计算机相 连，将采集的参数送到计算机上，使用户能非常方便的读取配电的电流、电压， 了解供电质量。 用鼠标点击主画面的相应配电图标的配电参数菜单， 即可进入查 看所监测配电线路的参数。 系统提供配电开关监控模块， 通过开关所提供的智能 通讯接口和通讯协议，全面监视开关状态、 故障状态和切换状态等。 当监控系统 检测到开关跳闸， 发生故障或者非法动作等不正常情况时， 将自动启动多媒

30、体语 音，同时弹出对话框报警、 LED屏报警和手机短信等都将自动发送，以方便管理 人员及时的处理问题， 避免造成更大的损失。 系统提供防雷器及塑壳断路器报警 功能，当防雷器及塑壳断路器发生故障，设备返回故障信号，系统自动提升报警 位置，并弹出对话框提醒，同时发送报警短信及 LED报警。如果某参数超出设定范围，系统即发出多媒体语音报警， LED屏报警、短信 报警。状态指示灯交替闪烁显示报警，在事件窗内可看到哪个参数越限，双击该 事件，显示界面自动切换到相应画面上。监视参数包括：相电压(Va 、 Vb、Vc)（只监不控）线电压（Vab、Vbc、Vca）（只监不控）三相电流（Ia、Ib、Ic ）（只

31、监不控）频率（HZ）（只监不控）有功功率（KWa、KWb、KWc、KW）（只监不控）无功功率(KVARa、 KVARb、 KVARc、 KVAR)（只监不控）功率因数（Pfa、PFb、PFc、PF）（只监不控）有功电度(KWH)（只监不控）无功电度(KVARH)（只监不控）配电开关（开/ 关）（只监不控）x 路防雷器（正常/ 报警）（只监不控）图 3-6 配电柜监控示意图3.6空调监控3.6.1功能描述 监控系统通过智能终端采集空调通讯接口传输的数据， 系统可实时、 全面诊 断空调运行状况，监控空调各部件（如压缩机、风机、补给水、水泵、加热器、 加湿器、去湿器、滤网等） 的运行状态与参数（监测内容由厂家的协议决定， 不同品牌、型号的空调可能所监控到的内容不同） ，并可通过软件在系统上或通 过网络远程修改空调设置参数（温度、湿度等