新智能楼宇自动化系统.docx

1、新智能楼宇自动化系统1.绪论. 1 1.1关于课题. .1 1.2智能建筑概述.1 1.2.1智能建筑的起源与发展.2 1.2.2智能建筑的组成部分.22.组态王简介.63.楼宇自动化系统（BAS）系统简介.73.1 BAS系统.83.2 BAS系统的设置.114.系统的原理与控制19 4.1空调系统.20 4.1.1空调系统的基本概念. 20 4.1.2空调的风系统. 22 4.1.3 空调的水系统.23 4.1.4新风机组的控制.24 4.1.5通、排风系统. 264.2 冷热源系统.27 4.2.1冷源装置.27 4.2.2热源装置.324.3 给排水系统.36 4.3.1生活给水监控系

2、统. 36 4.3.2 生活排水监控系统.424.4供配电系统及照明系统的检测与控制.44 4.4.1供配电系统. 44 4.4.2照明系统.484.5电梯系统.49结束语.51致谢. 52附录A 英文翻译（英文）.57 附录B 英文翻译（中文）.67附录C参考文献 .751. 绪论楼宇自动化系统是用来完成楼宇设备自动控制的系统，它是通过传感器采集数据，将信号传送到智能设备，对工况进行分析与辨析，然后通过驱动执行器完成智能化控制，是智能建筑的一个分支。11 关于课题 设计该课题时，要先学习组态王软件。然后根据建筑物的实际情况，再依据相关规范，设计建筑物设备实行自动控制的各功能子系统。 根据所需

3、设备，作出楼宇设备实行自动化管理的表格。对于空调系统、给排水系统、冷热源系统、照明系统等写出必要的控制功能说明，说出系统的控制方案，绘制被控设备的控制原理图。用来指示楼宇设备的安装和调试工作。1.2 楼宇自控概述 楼宇自控一词首次出现在1984年1月，由美国UTBS于康乃狄克州设计与建造的“都市办公大楼”得来,大楼采用最先进的智能技术来控制电力、防火、空调、照明、运输、通信、办公等。不仅有舒适安全的工作条件,而且有高效经济的作用。从技术方面来看,它是计算机技术、微机技术、自控技术、通信技术、设计技术等相结合的产物,它几乎融汇了信息社会中人类的所有结晶。 楼宇自控的固有特征是:建筑管理自动化、信

4、息通信自动化、办公自动化。楼宇自控的服务分为几个子系统,子系统之间资源共享成就了整系统资源互补,这就有效构成了一综合系统以满足建筑的需求。楼宇自控提供了一个优越的生活和工作条件,具备舒适、方便、快捷、安全可靠的特征。121 楼宇自控的起源与发展 智能建筑是为了适应现代信息社会对建筑物的功能,环境和高效率管理的要求而产生的,它是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制,对信息资源进行管理和对用户提供信息服务等的一种新型建筑。 智能建筑是最近十几年发展起来的,能很快在全球迅速发展有其原因.20世纪70年代末,随着社会信息化进程加快,信息也同其他科学技术一样成为竞争和巩固企业地位及推动发展的手段.

5、现代科学技术的发展,使大量信息的积累,处理,传递变得无比迅速和相对廉价,建筑和信息技术的结合就成了必然的趋势.而且当时全球经济特别是东亚经济腾飞,生产力特征由劳动力资源转向智力资源型,需要高效的工作场所,为智能建筑提供了广阔的买方市场.同时也出现了一大批从事智能建筑,系统集成商和技术咨询公司,使智能建筑的发展有了广泛而坚实的基础.而现代计算机网络技术的发展是智能建筑强有力的技术基础.随着现代社会高度信息化推进,智能建筑已成为现代化建筑的趋势.目前,国外智能建筑朝两个方面发展,一方面不限于智能化办公楼正向公寓,商店,商场等建筑领域扩展,特别是向住宅发展；另一方面已从单一建造发展到成片规划开发,例

6、如”智能广场”智能社区”等。122.智能建筑的组成部分 现代智能建筑主要是建筑技术与信息技术相结合的产物,是随着科学技术的进步而逐步发展充实的,现代建筑技术(Crchitecture),现代计算机技术(computer),现代通信技术(communication),现代控制技术(control),是智能建筑发展的基础。智能建筑是有以下几个系统组成的：1)建筑自动化控制系统( BAS)它采用计算机技术,自动化控制技术和通信技术组成的高度自动化综合管理系统,对建筑物内所有机电设施进行自动控制,这些机电设施包括交配电,给排水采暖通风,空气调节,火警保安交通运输等系统,用计算机实行全自动的综合监控管理

7、。建筑自动化系统一般有以下几个方面:(1)管理系统.主要包括:热源,空调设备最佳控制,温湿度自动调节控制,调度运转控制,外气量控制,电梯组管理,大楼的环境,设备状态测定记录,能源记测,计费,远程控制等。(2)安全防范系统.主要包括:远程监视出入口控制,火灾探测,报警,灭火及火灾控制,排烟控制,避难自动引导,煤气泄漏探测,报警系统,漏水探测系统,停车场自动管理系统,地震监视系统,停电控制系统等。(3)节能系统.主要包括:照明自动调光,照明自动开关系统,供电需求控制系统,节约用水控制系统,空调冷暖自动控制系统。2)通信系统(CAS) 通信系统主要有语音通信,数据通信,图形图象通信.智能建筑中的信息

8、通信设施一般以程控用户交换机为基础,并与其他外部通信设施连网,能利用高速数字传输网络或卫星通信系统进行信息传输,通信系统包括以下几种：(1)以建筑物为中心的多功能程控电话和电视电话系统；(2)电视电话会议和电子电话会议系统；(3)电子邮件系统；(4)电传打字和数据传输系统；(5)传真,电视和闭路电视系统；(6)卫星通信和专用无线电通信系统.先进的通信系统既可以传输话音,数据,还可传输图象等多媒体信息.不同功能的建筑物,对通信要求也有所不同,信息产业部门会根据需求提供相应的应用系统。3) 办公自动化系统(OAS)办公自动化系统是智能建筑最基本的内容之一,它能对来自建筑物内,外部等各种信息,给与收

9、集,处理,存储,检索等综合处理.它提供了先进的信息处理功能,并可提供各种为办公事务的决策支持体系,极大地方便了办公事务的处理。该系统主要包括以下几种：(1)公用信息系统，包括局域网系统,公用数据库,主计算机系统,专家系统,综合统计系统,电子出版系统,可视图文系统,会议电视系统等。(2)用户专用信息处理系统，包括分体式办公管理系统,办公设备,应用系统(办公,财务,人事,情报等管理系统,办公自动化系统应该有对计算机终端,打印机,复印机,传真机等管理)。2组态王简介 组态王嵌入版6.0是亚控公司在组态王6.0基础上,专为嵌入式应用开发的新产品,它秉承了通用版组态王6.0的卓越品质,紧密结合嵌入式系统

10、的实际需要,具有功能强、速度快、容量小、稳定性高、通讯方便、操作简单等优点，是您开发嵌入式应用的最佳选择。组态王嵌入版6.0分为开发系统和运行系统。开发系统运行于WINDOWS NT/2000，运行系统运行于WINCE.NET。组态王嵌入版6.0的推出，使用户在开发嵌入式系统时更加得心应手，用户在方案确定过程中可以灵活的选择不同厂家的硬件设备与亚控组态王嵌入版相匹配，如工业用平板电脑、嵌入式主板、嵌入式控制器等。二、组态王嵌入版6.0功能：和通用版组态王6.0兼容的操作组态王嵌入版的组态功能和和组态王通用版基本相同，熟悉组态王的客户可以直接使用。丰富的图库组态王嵌入版提供专业图形库，降低了工程

11、人员设计界面的难度，缩短开发周期，节省工程投资。支持无限色组态王嵌入版的调色板支持无限色，巧妙地利用无限色，可以使您轻松构造无限逼真、美观的画面。实时趋势曲线支持实时趋势曲线显示，一个趋势曲线窗口最多可显示四条曲线。动画连接向导通过可视化图形操作，直接完成移动、旋转的动画连接定义。命令语言支持应用程序命令语言。支持变量.域，字符串，数字，系统等函数。配方管理生产一件产品所用的不同配料之间的比例关系可以通过配方功能来实现，并且在工程运行中可以调用不同配方，并可修改、删除或增加配方。系统安全管理工程可以采取优先级保护策略，应用系统中的每一个可操作元素都可以被指定保护级别（最大999级）。报警机制组

12、态王嵌入版提供多种报警管理，包括：基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、具有死区和延时概念等功能。还可以记录应用程序事件和操作员操作信息。报警和事件可以输出到文件或报警窗。丰富的IO支持组态王嵌入版继承了组态王通用版的多种驱动，支持常见的PLC，模块，仪表，变频器等设备，同时支持多种PC104系列的板卡。本地仿真组态王嵌入版提供仿真运行环境，组态后的工程可以在WINDOWS NT/2000环境下仿真运行。远程下载可以通过TCP/IP协议，将组态后的工程远程下载到运行系统中。也可以远程启动、停止工程。3楼宇自动化系统（即BAS系统）总述31 BAS系统图1列出的BAS系统所涉及的内

13、容。一座现代化建筑往往包括这些设备的全部或大部分。随着建筑物的规模增大，标准提高，这些设备种类，数量急剧增加，要求的监测控制点可多达几千点之上万点。这些设备和测量控制点一般分散到建筑物的各层和各个角度，因此如采用分散管理，就地监测和操作将占用大量的人力资源，有时几乎难以实现。利用计算机和网络技术对这些设备进行集中管理和自动监测，对节省运行人力，保持设备正常运行具有极大的意义。同时，通过计算机系统及时启停各有关设备，既可避免设备不必要的运行，又可以节约系统运行能耗。这样BAS的主要目的就是：提高系统管理水平；降低维护管理人员工作量；节省运行能耗。3.1.1 电力供应系统电力供应系统监测控制的关键

14、是保证建筑物安全可靠的供电。为此最基本的监测是对各级开关设备的状态监测，对主要回路的电流，电压及功率因数的监测，对变压器及一些电缆的温度监测。由于电力系统的状态变化和事故都是在瞬间发生，因此利用计算机进行这种监测时要求采样间隔非常小（几十到几百毫秒），并且应能自动连续记录在这种采样间隔下各开关状态和各测量参数的连续变化过程，这样才能自动预测并防止事故的发生，或在事故发生后可及时判断故障点。如将功能进一步扩展，还可对有关的供电开关通过计算机进行远程控制。尤其在停电后可进行自动复电的顺序控制。此外和还可以进行设备用应急用电机的监测与控制，以及在启用应急设备是自动切断一些非主回路，以保护应急发电机不

15、超载。在保障安全可靠地供电的基础上，计算机系统的功能还可以包括用电计量，各用电分析等。1照明系统 照明系统的控制与节能有重要关系。在大型商业建筑中它的电耗仅次于空调系统。与常规管理相比，好的BAS控制可省电30%50%。这主要是对门厅，走廊，庭院和停车场等处的照明的定明控制，对照明回路分组控制，以及对厅堂，办公室和客房“无人熄灯”控制。这些控制可以通过在计算机上设定启停时间表，值班人员按照预定的建筑空间使用方式来进行的前馈控制，也可以采用门锁，红外线等方式探测有关房间是否无人从而自动熄灯的反馈控制方式。2空调系统空调系统控制管理的中心任务是在保证在提供舒适的环境的基础上尽可能降低运行能耗。对空

16、调机，冷热源水系统的控制在前面已分别作了详尽的讨论。但系统的良好运行除对每个设备进行良好的控制外，还取决于各设备间的有机协调，并且与建筑物本身的使用方式有密切的关系。例如根据上下班的时间适时地提前启动空调进行预冷；提前关闭空调，依靠建筑物的热惯性维持下班前一段时间的室内环境；对不使用的厅堂关闭空调，同时根据空调开启程度确定冷冻机开启台数及运行模式等。此类协调需由空调系统的中央管理计算机通过BAS索取到建筑物使用要求与使用状况的信息，在进行分析决策后才能实现。3给排水系统给排水系统控制管理主要是为了保证系统能正常运行，因此其基本功能是对各给水泵，排水泵，污水泵机饮用水泵运行状态的监测，对各种水箱

17、及污水池的水位进行监测，对给水系统压力进行监测，以及根据这些水位及压力状态，启停相应的水泵。4消防系统消防系统又称FAS（Fire Automation System），它是建筑设备自动化中非常重要的一部分。有些场合FAS还被从BAS中分出，作为所谓5A建筑BAS，FAS，SAS（即保安自动化系统），OAS（办公自动化系统）和CAS（通信自动化系统）的一个主要组成部分。FAS主要又火灾报警系统与消防联动控制这两部分构成。火灾报警系统是FAS的最主要部分。它要求在火灾萌发状态就能及时探测出，并准确指出火警位置。同时，对于吸烟等其他原因造成的局部发烟，高温和发光又不出现误报，这依赖于灵敏的火灾参数

18、探测传感器及计算机的智能分析系统。火灾状态可以通过烟感，温感，光感和气体成分的变化来监测，每种物理量又有不同类型的传感器来探测。应该探测的物物量，适宜的探测器类型都取决于建筑物的类型和可能产生的火灾种类。一个探测区域所需要的探测器的数量也有相应的规定。各种探测器的输出状态一般都有“通断”两种状态，分别对应于所探测的物理量“超过标准”和“处于正常范围”两种状态。各探测器通过总线连接至区域报警器，总线提供各个探测器的工作电源，并通过脉冲编码的方式接收各个探测器的输出状态。如正压送风排烟，电梯扶梯等。这些设备往往是在正常情况下就需要由BAS控制管理，按照某种运行模式运行。火灾时，转换到消防模式。此时

19、，消防系统只是通过BAS向空调，电梯扶梯的控制系统发出向消防模式转换的命令，通过，这些设备自己的控制系统来实现消防动作。5保安自动化系统保安自动化系统计SAS，亦是建筑设备自动化的重要部分，它一般有以下内容：1出入控制系统。即将门磁开关，电子锁或读卡机等装置安装进入建筑物或主要管理区的出入口，从而对这些通道进行出入对象控制，时间控制，并可随时掌握管理区的人员状况。2防盗报警系统。即将红外线或微波技术de运动信号探测器安装在一些无人值守的部位，当发现所监视区出现移动物体时，即发出信号，通过SAS控制中心，由保安人员作出相应处理。3闭路电视监视系统。将摄像机装于需要监视控制的区域，通过电缆将图像传

20、至控制中心，使中心可以随时监视各监视区域的现场状态。计算机技术的发展还可以进一步对这些图形进行自动分析，从而辨别出物体，火焰，烟及其它异常状态，并进行报警及自动录像。4保安人员巡逻管理系统。指定保安人员的巡逻路线，在路径上设巡视开关或读卡机，从而计算机可确认保安人员是否按顺序在指定路线下巡逻，以保证保安人员的安全。上述各部分都需要将各自的工作状态，尤其是所发现的异常现象及时报至SAS控制中心，进而由计算机进行统一分析，帮助值班人员作出准确的判断与及时的处理。6交通系统交通系统是指对建筑物内电梯扶梯及停车场的控制管理。电梯扶梯一般带有完备的控制装置，但需要将这些控制装置与BAS相连或实现期间的数

21、据通信，使管理中心能够随时掌握各个电梯扶梯的工作状况，并在火灾，匪警等特殊场合对电梯扶梯的运行进行直接控制，这已成为愈来愈多的业主对BAS提出的要求。停车场的智能化控制也愈来愈重要和复杂，这主要包括停车场出入口管理，停车计算，车库内外行车信号指示和库内车位空额显示，诱导等。停车场的计算机系统可以根据汽车探测器确定进入场内的总车辆，确定各层或各区的空车位，具体通过各种指示灯引导进入场内的汽车找到空位。该系统亦需要随时向BAS控制中心提供车辆信息，以利于在火灾，匪警等情况下控制中心进行正确判断与指挥。32 BAS系统的配置1网络结构BAS通信网系统布置中的主要问题是按照系统功能设置子系统还是按照各

22、现场计算机现场控制设置子系统，图2为按系统功能设置时的示意图。图3则为按各现场控制所在楼层设置是的网络结构图。2综合布线技术近年来建筑物开始推行综合布线技术，又称开放式布线系统。即将BAS系统，办公自动化系统（OAS），通信设备自动化系统（CAS）所需要的线路统一设计，统一配置，使用统一的配线接口和出线和插座，可以随时根据要求增装或改动任一建筑自动化设备，而不需要重新布线。这是一种取代建筑物各个系统各自为战，独立布线，彼此互不兼容，很难改动和增补的传统布线方式的新技术。综合布线方式就是在每个末端工作区设置若干个信息插座，这些插座通过标准电缆按照一对一的星形方式接到每一层的管理区配线架中，各层的

23、管理区配线架又通过由许多对电缆构成的干线系统相连。这样，使用一些标准连接器和适配器，在管理区配线架上可以很方便地实现各系统内及各系统间的各种连接。这些线路可以作为电话线路，办公用计算机通信网，传输视频信号以及作为BAS系统的通信网络等。由于采用标准化插接件等硬件产品，就使得管理，维护尤其是改装，改动等非常方便。采用这种布线方式时，如图3所示的BAS通信网线路就完全可以搭用，线路由线路管理统一调试管理。a)中央管理机BAS中央管理工作站及各自系统的中央管理机担负着实时数据采集，分析处理，协调各DCU间的控制调节工作并作为使用者与计算机系统间人-机接口。然而由于是分布式系统，主要的控制工作有现场控

24、制机实现，中央管理机的瞬时停机于故障一般不会给系统带来什么危害。当要求中央管理计算机具有高可靠性时，还可以采用双机热备份方式，将两台同样的PC同时和接在通信网络上，运行同样的软件，只是其中一台计算机通过通信网检测出另一台计算机发出控制指令时，自己就自动设置为热备用机，将要发出的控制命令屏蔽。如在一段时间内发现通信网上没有另一台计算机发出的控制命令时，即可判断出另一台计算机出故障，于是自动转为主控机状态，根据要求发送控制命令。另一台计算机维修好再次投入运行后则自动转为热备用状态。这样，由于两台计算机运行相同的软件，具有同样的数据库，因此这种热备用主机的转换不会对整个系统带来任何影响。3综合BAS

25、系统Savic-net EV系统是面向中小型规模建筑物的综合楼宇自动系统。最大管理点数达5000点。以开放型发展作为开发宗旨，采用先进的通用技术，不但能保持与旧系统的兼容，而且可通过扩充及变更各种硬件，软件，实现以低成本来保证和提高建筑物在其整个一生中的价值。中央监控装置采用通用电脑（PC/AT兼容机）。以Windows NT为平台，运行大楼自动控制/楼宇管理软件，不仅可以有效地将日新月异发展的数据库，通信等最新技术运用到监控系统中，而且使BAS数据管理，分析，支援功能得充实，实现了高信赖度的楼宇自动控制管理。与此同时，从中央监控设备到远程装备RU形成了一个最佳自律分散系统，在进行局部维修或发

26、生局部故障时，也不会使影响波及系统全体。通过对空调，电力，热动力源，保安，防灾等设备进行综合管理。进行理想的分散控制，各种控制程序间的有效配合将设备控制于最佳运转状态，充实用户操作终端的功能等一些手段，从而提高管理效率，实现省人省力。同时也使安全性与便利性，舒适的环境与节省能源，这些相互矛盾的因素得到了缓和。产品种类丰富，可支持从集中到区域分散的各种设置方式。具有质量可靠的接口群，无论是新建筑物还是以往的建筑物，均可利用广域管理功能，建立一个易于扩充，富于弹性的系统。而且，可通过最加新的节能软件，利用丰富的大楼管理软件，达到节能，省力。利用远程数据服务功能，可加速服务速度，提高系统的信赖度。可

27、支持用户专用功能，为各个不同建筑物配备恰到好处的控制管理系统。1综合BAS特点1只需简单的操作便可获得信息。a用多视窗的显示方法，可直观地获取复杂而且大量的信息。有效地利用了卡通图案，层次显示以及声音和图像信息等多媒体功能，大大提高了操作人员的管理业务效率。b显示内容以图形为中心，并以管理点为钥匙，通过倾向图，日程表，设备帐簿画面间的切换以及查找机能，可容易地获取所需信息。2高信赖度系统，无论是硬件还是软件，可保证24小时，365天运行可靠。a彻底的分散模块型结构，确保信赖性及易维修性。b利用远程数据服务功能可进行故障处理，系统升级，控制参数的收集，从而保证并提高系统性能。cCPU，硬盘，通信

28、干线具备双重化及备份功能。全部管理点的48小时内的数据保存在UIC（设备综合控制器）中，即使中央监控装置发生意外故障，也不会丢失重要数据。d从众多的先进技术中，以高信赖度为基准，选用了Window NT，Ethernet等技术，并决心随时追随多媒体，通信等技术的发展动态。BAS系统构成见图4，其符号说明见表1，系统构成设备概要见表2。BAS系统符号说明表1符号名称AGM集合灯,图像驱动控制器(Annunciater Graphic Driver Master)ANN集合灯驱动器（Annunciator）CD-ROMCD-ROM驱动器（CD-ROM Driver）CPU中央处理装置（Centra

29、l Processing Unit）CRT彩色显示屏（Cathode Ray Tube）DIFDGP接口（DGP Interface）FDD软盘（Floppy Disk Driver）GDR图像驱动器（Graphic Panel Driver）HCP硬拷贝机（Hard Copy Printer）HDD硬盘驱动器（Hard Disk Drive）LRP记录打印机（Loging Printer）MCU主中央控制单元（Main Central Unit）MIC麦克风（Microphone）MOD光盘（Magneto Optical Disk Drive）MODEM调制解调器（Modulator/Demodulator）MPR信息打印机（Message Printer）PMX热动力控制器（Paramatrix）RU远程装置（Remote Unit）UIC设备综合控制器（Universal Integrated Controller）BAS系统构成设备概要表2设备名称概要中央监控装置中央监控装置设备在监视室，以对建筑物进行全面的管理。中央监控装置主要进行对设备的状态，警报，测量值等的监视，监视远程设备的运行或停止操作，记忆，存储，