分析樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計及存在的問題

一. 概述 樓宇自控系統(tǒng)是建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的簡稱。建筑設(shè)備主要是指為建筑服務(wù)的、那些提供人們基本生存環(huán)境(風(fēng)、水、電)所需的大量機電設(shè)備，如暖通空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、變配電設(shè)備以及給排水設(shè)備等，通過實現(xiàn)建筑設(shè)備自動化控制，以達到合理利用設(shè)備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設(shè)備安全運行之目的。 隨著科技和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建筑內(nèi)各種機電設(shè)備越來越多，越來越復(fù)雜，對機電設(shè)備的控制和管理要求也越來越高。樓宇自控系統(tǒng)在其發(fā)展過程經(jīng)歷了從分散控制到集中控制，再到集散控制目前正向開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)發(fā)展的則這么幾個階段。實際上就是一個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)發(fā)展的縮影?？梢灶A(yù)見： 1)集散控制系統(tǒng)是現(xiàn)階段樓宇自控系統(tǒng)的主流； 2)現(xiàn)場總線技術(shù)是集散控制系統(tǒng)發(fā)展方向 3)VLAN、TCPIP等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在樓宇自控系統(tǒng)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)Web化； 4)通用控制器與智能儀表共存； 5)廣泛采用以狀態(tài)空間方法為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論解決樓宇自控問題，取得成效； 6)系統(tǒng)集成技術(shù)取得進展,人機界面、操作環(huán)境改善，符合人機工程學(xué)基本機理。 二. 樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計階段的劃分和內(nèi)容 樓宇自控系統(tǒng)是建筑設(shè)計的一部分，并與建筑設(shè)計同時進行的。在工程設(shè)計中，要根據(jù)業(yè)主的投資額和使用要求，確定樓宇自控系統(tǒng)的控制范圍、控制點數(shù)及整個系統(tǒng)的構(gòu)成。做好與土建施工有關(guān)部分的管線預(yù)留和預(yù)埋。我們把設(shè)計院完成的設(shè)計內(nèi)容稱為一次設(shè)計。主要內(nèi)容包括：方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計?，F(xiàn)將各部分內(nèi)容予以簡介：（一）方案設(shè)計 此設(shè)計階段，建筑電氣專業(yè)設(shè)計文件主要為設(shè)計說明書。包括以下內(nèi)容： 1設(shè)計范圍 在電氣或弱電總說明中闡述建筑物智能化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等級、設(shè)計范圍。 2BA設(shè)計的相關(guān)系統(tǒng)內(nèi)容應(yīng)說明自控設(shè)計包含的內(nèi)容，例如： 對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的運行狀況進行監(jiān)理、控制、測量和記錄; 對供配電系統(tǒng)、變配電設(shè)備進行監(jiān)視、控制、測量和記錄； 對給排水系統(tǒng)設(shè)備的運行監(jiān)視、控制、測量和記錄； 對電梯及自動扶梯的運行監(jiān)視、控制、測量和記錄 3當(dāng)由樓宇自控系統(tǒng)完成系統(tǒng)集成時，應(yīng)說明集成的內(nèi)容。如： 對公共安全防范系統(tǒng)進行必要的監(jiān)測 對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)進行必要的監(jiān)測 對停車場管理系統(tǒng)進行監(jiān)測 （二）初步設(shè)計 此設(shè)計階段，包括以下內(nèi)容：設(shè)計說明書、系統(tǒng)圖、平面圖、主要設(shè)備材料表。圖紙目錄由總目錄給出。 1設(shè)計說明書 （1） 建筑概況：說明建筑類別、性質(zhì)、面積、層數(shù)、高度及智能化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等級等； （2）相關(guān)專業(yè)提供給本專業(yè)的工程設(shè)計資料； （3）建設(shè)方提供的有關(guān)職能部門認定的工程設(shè)計資料； （4）本工程采用的主要標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)； （5）設(shè)計范圍：在電氣或弱電設(shè)計說明中闡述的設(shè)計內(nèi)容包括樓宇自控系統(tǒng)。 （6）樓宇自控系統(tǒng)控制室的位置、面積、獨立設(shè)置或與哪些系統(tǒng)和用，監(jiān)控總點數(shù)，包括數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、模擬輸入、模擬輸出各為多少，系統(tǒng)的組成。 （7）各子系統(tǒng)的要求和聯(lián)動控制功能； （8）當(dāng)完成智能化系統(tǒng)集成功能時需說明集成子系統(tǒng)及其要求； （9）主要產(chǎn)品的選型；設(shè)計中所使用的符號、圖例、標(biāo)注的含義；接地要求及導(dǎo)線敷設(shè)方式。 （10）須提請在初步設(shè)計審批時需解決或確定的主要問題 2系統(tǒng)圖 應(yīng)劃出系統(tǒng)通訊的干線圖、控制室大體位置，設(shè)備DDC大體位置，數(shù)量應(yīng)在干線圖中大體標(biāo)出，只標(biāo)出現(xiàn)路連接路徑，不做線路選型。 3平面圖 包括控制室平面布置圖和個分站DDC平面布置，只畫出設(shè)備平面分布，不做線路連接。 4主要設(shè)備材料表 包括主要設(shè)備的圖例、名稱、型號規(guī)格、技術(shù)參數(shù)、單位、數(shù)量、安裝做法等。 （三）施工圖設(shè)計 設(shè)計文件包括圖紙目錄、施工設(shè)計說明、系統(tǒng)圖、平面圖、主要設(shè)備表。 1圖紙目錄: 先列出新繪制的圖紙，后列重復(fù)使用圖。 2施工設(shè)計說明 （1）設(shè)計依據(jù)：可按初步設(shè)計中的設(shè)計依據(jù)進行說明。 （2）設(shè)計范圍：在電氣或弱電設(shè)計說明中闡述的設(shè)計內(nèi)容包括樓宇自控系統(tǒng) （3）當(dāng)完成智能化系統(tǒng)集成功能時需說明集成子系統(tǒng)及其要求； （4）主要產(chǎn)品的選型；設(shè)計中所使用的符號、圖例、標(biāo)注的含義；接地要求及導(dǎo)線敷設(shè)方式。 （5）系統(tǒng)的施工要求和注意事項（包括布線、設(shè)備安裝等）；設(shè)備訂貨要求；工程選用標(biāo)準(zhǔn)圖集編號、頁號。 3系統(tǒng)圖 （1）監(jiān)控系統(tǒng)干線圖，繪至DDC站止，包括主控主要設(shè)備與DDC站的連接，線路選性與敷設(shè)方式，每個DDC 要有清晰的編號與監(jiān)控點表一對應(yīng)，線纜、設(shè)備的數(shù)量、路由，主要設(shè)備與設(shè)備間的連接應(yīng)清晰畫出，設(shè)備材料的圖例、型號、數(shù)量應(yīng)與平面圖材料表一致，設(shè)備位置應(yīng)與實際位置大體一致。 （2）監(jiān)控點表：說明詳細的設(shè)備和DDC的分布位置、監(jiān)控對象、實現(xiàn)的功能、監(jiān)控點分類、點數(shù)統(tǒng)計及DDC的點數(shù)占用率等，各監(jiān)控點、DDC與干線系統(tǒng)圖應(yīng)嚴格一致。 4平面圖 平面圖包括控制室平面布置圖、接地平面圖，DDC平面布置圖、干線及設(shè)備機房外線路平面圖。5主要設(shè)備材料表 包括主要設(shè)備的圖例、名稱、型號規(guī)格、技術(shù)參數(shù)、單位、數(shù)量、安裝做法等。 （四）施工單位的深化設(shè)計 我們把設(shè)計院完成的設(shè)計內(nèi)容稱為一次設(shè)計。該設(shè)計圖紙在施工中使用，是設(shè)備招標(biāo)的基礎(chǔ)資料，供設(shè)備招標(biāo)使用。 招標(biāo)工作完成后，由中標(biāo)的專業(yè)公司配合設(shè)計院進行二次設(shè)計。 首先，要按產(chǎn)品性能、特點完善設(shè)計院的一次設(shè)計，核對控制點數(shù)表，確定各種設(shè)備的規(guī)格、型號，繪制二次設(shè)計施工圖紙。包括詳細的分系統(tǒng)圖、接線圖以及聯(lián)動關(guān)系軟件功能說明、系統(tǒng)的操作及維護手冊。所選擇的設(shè)備要有開放的標(biāo)準(zhǔn)，自控系統(tǒng)要對樓內(nèi)全部機電設(shè)備進行控制，這些設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊必須按同一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它由一系列與軟件及硬件相關(guān)的通訊協(xié)議組成，規(guī)定了計算機控制器之間所有對話方式。在實際工程中，多數(shù)設(shè)備和子系統(tǒng)愈來愈多，愈來愈復(fù)雜，不同廠商提供的不同產(chǎn)品和系統(tǒng)，其通訊協(xié)議不同，互聯(lián)很困難。承包商一般采用開發(fā)網(wǎng)關(guān)方式，完成不同系統(tǒng)的互聯(lián)。系統(tǒng)之間要完成協(xié)議轉(zhuǎn)接，一定要開發(fā)網(wǎng)關(guān)的硬件及軟件實現(xiàn)互聯(lián)。承包公司二次設(shè)計完成后，供施工、設(shè)備安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)使用。最后，通過權(quán)威或法定的測試后，該系統(tǒng)進行試運行。 三. 樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意以下問題 1管理范圍的確定 對建筑物內(nèi)各類設(shè)備的監(jiān)視、控制、測量，應(yīng)做到運行安全、可靠，節(jié)省能源和人力。管理范圍要結(jié)合開發(fā)商或業(yè)主的投資來確定，還要考慮當(dāng)?shù)毓芾頇C構(gòu)的具體要求。如：有的地方供電局要求，變配電系統(tǒng)可以納入BAS系統(tǒng)，BAS系統(tǒng)可以集中顯示、記錄、測量、報警，不可以控制系統(tǒng)中斷路器的合閘、跳閘；同時要求消防報警系統(tǒng)、連動系統(tǒng)必須獨立，在BAS系統(tǒng)中可以顯示、記錄，不可以控制等。這些意見，各地方會不相同，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，會逐步改變。 現(xiàn)在智能建筑工程設(shè)計中，BAS系統(tǒng)管理范圍一般包括：冷凍、空調(diào)系統(tǒng)，采暖、通風(fēng)系統(tǒng)，給排水動力系統(tǒng)，變配電系統(tǒng)，照明系統(tǒng)、電梯、扶梯監(jiān)視系統(tǒng)，車庫管理系統(tǒng)等 2控制器I/O點數(shù)的確定及其接口技術(shù)處理 確定控制點要參考智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)BAS系統(tǒng)甲級、乙級、丙級設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。要與專業(yè)設(shè)備工程師配合，參考該專業(yè)圖紙和設(shè)計要求，共同研究確定控制點，編制監(jiān)控點表。 通常建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模大小是用“點數(shù)”來衡量的， 400點以下為小型系統(tǒng)，400700點為中型系統(tǒng)，大于700點為大型系統(tǒng)。點數(shù)的多少不僅體現(xiàn)了系統(tǒng)的規(guī)模大小，而且直接關(guān)系到系統(tǒng)的投資與造價。在設(shè)計階段，首先的工作應(yīng)該是系統(tǒng)點數(shù)的確定。系統(tǒng)的點數(shù)又是基于整個系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量和每臺設(shè)備的監(jiān)控、控制及測量功能的多少來確定，設(shè)計人員在確定時，必須與相關(guān)專業(yè)如空調(diào)、水道、強電等設(shè)計人員密切配合，根據(jù)功能，以便準(zhǔn)確地確定整個建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的總點數(shù)。在建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計中，由于專業(yè)分工和專業(yè)交叉等問題，確定點數(shù)及如何處理點的外部連接接口經(jīng)常協(xié)調(diào)不好，造成系統(tǒng)設(shè)計不合理，工程實施起來困難。作為系統(tǒng)的設(shè)計人員應(yīng)與其它專業(yè)設(shè)計人員協(xié)調(diào)，并且了解其它專業(yè)設(shè)備如空調(diào)、給排水、電氣等基本工作原理及其工藝要求。近幾年來，隨著建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計實踐與總結(jié)，不少產(chǎn)品供應(yīng)商和代理商都相繼提供了一些設(shè)計選型手冊，對工程中點的選型、點數(shù)確定以及點的連接接口技術(shù)等設(shè)計無疑是很大的幫助。這幾年建設(shè)部陸續(xù)組織編制了適應(yīng)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)工程用“國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集”，為解決和部分解決工程設(shè)計及施工安裝中的問題，提供了有效的方法。由天津市建筑設(shè)計院負責(zé)編制的“空調(diào)自控”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集中冷水機組、熱交換裝置、空氣處理機、新風(fēng)機組、變風(fēng)量機組等空調(diào)設(shè)備參與監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視、控制及測量點的選擇，類型確定都有列舉。設(shè)計中結(jié)合具體工程就能很方便的確定其設(shè)備的點數(shù)和點的類型。由建設(shè)部設(shè)計院等單位編制的“常用風(fēng)機控制電路圖”（99D37S）、“常用水泵控制電路圖”（01D303-3）和“液位測量裝置安裝”（99SD767）等國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集，對風(fēng)機、水泵、液位控制等常用設(shè)備的控制回路中如何與計算機數(shù)據(jù)來集I/O控制器及DDC控制器，接口如何連接、變成信號與遠傳都有表示。 在由核工業(yè)部第二設(shè)計研究院負責(zé)編制的“610千伏配電所二次接線（直接操作）”（01D203-3）圖集中，對610千伏配電裝置、電力變壓器、信號和直流電源裝置進入建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、測量等接口連接，在深化設(shè)計時，在相對應(yīng)的二次標(biāo)準(zhǔn)接線圖中取出監(jiān)視、控制、測量接點去連接端子，如果是測量信號必須經(jīng)變送器再接到DDC控制器的I/O接口上。建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、施工人員可以借助于以上“國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集”確定好系統(tǒng)點數(shù)和點的類型。配合電氣人員完成機電設(shè)備二次接線深化設(shè)計，解決好接口連接。 3中央操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)的正確配置 只有中央操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)配置正確，才能實現(xiàn)對建筑物內(nèi)設(shè)備運行集中監(jiān)控與管理的基本服務(wù)功能。中央操作站的設(shè)備配置時要考慮到系統(tǒng)的規(guī)模和投資的條件，不必貪大求全，應(yīng)實用滿足系統(tǒng)需要。在“民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范”第二十六章中對中央操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)的配置原則，提出如下要求： （1）滿足集中監(jiān)控的需要； （2）所選的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與監(jiān)控系統(tǒng)相適應(yīng)； （3）實現(xiàn)危險分散盡量減少故障的波及面，特別是中、大型系統(tǒng)，采用分布式系統(tǒng)； （4）減少初投資； （5）系統(tǒng)必須易于實現(xiàn)擴展。 國內(nèi)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)市場上國內(nèi)外產(chǎn)品很多，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也有不同，但系統(tǒng)構(gòu)成主要是由以太網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場總線組成，大多數(shù)產(chǎn)品都符合BACnet和Lonworks協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，為不同廠家的產(chǎn)品相互連接及擴展，以及智能建筑的系統(tǒng)集成創(chuàng)造了條件。 在建成一個好的建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)時，除了注意以上三個部分的工作之外，在系統(tǒng)規(guī)劃時，必須強調(diào)節(jié)能意識。一般情況下，一個建筑物的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的投資約占建筑物總投資的1%2%，回收投資年限在35年。如果投資幾十萬甚至上千萬元建成的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，起不到節(jié)能的作用，長年無法收回投資成本，這不是我們投資建立建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的目的。節(jié)能是長期基本國策之一，而現(xiàn)在的建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，有一部分或者相當(dāng)一部分工程對這一點重視不足，未能充分挖掘出系統(tǒng)節(jié)能的潛在功能四結(jié)論 為充分發(fā)揮樓宇自控系統(tǒng)的功能，需要設(shè)計單位周密詳細的設(shè)計論證、統(tǒng)一規(guī)劃，需要工程施工單位精心施工，更需要