淺議樓宇自動化系統(tǒng)設計

1、淺議樓宇自動化系統(tǒng)設計深圳市安星裝飾設計工程有限公司 廣東 深圳518040【摘 要】隨著21世紀的到來，建筑設備自動化有著很好的發(fā)展前景。 隨著人們物質文化?；钊找孢M步的今天，人們對住宅的樓宇自動化越來越重視。 總體上講，建筑設備自動化技術應該會隨著社會的發(fā)展，朝著功能多樣化、技術 尖端化、操作全智能化等多方向高速發(fā)展，不斷滿足人們對生活質量的需求，木 文將采用全新的樓宇管理模式，使其先進性、智能化程度在當前及未來若干年內， 都處于領先地位，供同行參考?！娟P鍵詞】樓宇自動化系統(tǒng)；設計；以太網(wǎng)現(xiàn)場總線；人機界面；直接 數(shù)字控制器一、工程概況某大廈a區(qū)i段地上11層，集辦公、會議于一體，設備機房

2、包括新風 機房、強電設備間和弱電設備間等，電氣設備包括新風機組22臺、送/排風機4 臺、電梯4臺，集水坑4個、污水潛水泵4臺。該大廈a區(qū)ii段地上層、地 下1層，集辦公、會議于一體，設備機房包括變配電室、新風機房、進風機房、 強電設備間和弱電設備間等，電氣設備包括新風機組22臺、送/排風機6臺、電 梯6臺，集水坑14個、污水潛水泵16臺、生活水箱1個、生活水泵2臺，照明 回路4路，2路高壓進線、5個變壓器、5路低壓出線和1臺柴油發(fā)電機。某大廈a區(qū)iii段地上層，集辦公、會議于一體，設備機房包括新風 機房、強電設備間和弱電設備間等，電氣設備包括新風機組22臺、送/排風機4 臺、電梯4臺，集水坑4

3、個、污水潛水泵4臺。某大廈b區(qū)，地上2層，設有設 備機房區(qū)域，包括制冷機房、鍋爐房等，設備包括冷水機組2臺、冷卻水泵3 臺、冷凍水泵3臺、冷卻水塔風機10臺，熱水循環(huán)泵2臺，新風機組8臺、10 臺送排風機。另外，該大廈面積較大，為了給空調/新風系統(tǒng)提供環(huán)境參照數(shù)據(jù)，在 室外適當位置設置室外溫濕度傳感器，監(jiān)測室外溫、濕度。二、樓控系統(tǒng)概述樓宇自控系統(tǒng)(building automation systems,簡稱bas)是智能大廈的 一個重要的組成部分。bas是基于現(xiàn)代計算機技術、自動控制技術、通信技術及 網(wǎng)絡技術，通過網(wǎng)絡將分布在各監(jiān)控現(xiàn)場的系統(tǒng)控制器連接起來，共同完成集中 操作、管理和分散控制

4、功能的綜合自動化系統(tǒng)。該大廈中各系統(tǒng)設備的設計具有以下特點：建筑面積大，主要電氣設備 數(shù)量多，分布散。ba系統(tǒng)在各樓層的設備機房處設置hw-ba5000系列ddc模塊， 對現(xiàn)場電氣設備進行實吋監(jiān)控，ddc可獨立完成全部的監(jiān)測、控制工作。再以 lon works總線連接各ddc模塊至中央監(jiān)控中心，在中央監(jiān)控中心，我們可以查 看到各種電氣設備運行狀態(tài)、相關參數(shù)，并控制電氣設備啟停。根據(jù)設備分布的 特點，本設計4條lon總線，a區(qū)i段、ii段、iii段和附樓部分控制器分別由一 條總線相連。實現(xiàn)了一體化控制、監(jiān)測和管理，提供了一個舒適、安全的生活和 工作環(huán)境。三、設計內容該大廈作為一座集樓宇自控、消防

5、、安全防范、會議、綜合布線系統(tǒng)等 諸多子系統(tǒng)于一體的綜合性智能化建筑，它不僅需要對大樓內的所有的機電設備 進行統(tǒng)一管理，而口這些設備還需與其它的猶能化子系統(tǒng)進行通訊和必要的聯(lián)動 控制，以致力于創(chuàng)造一個高效、節(jié)能、舒適、高性能價格比、溫馨和安全的工作 環(huán)境。四、設計原則此項目在符合國家規(guī)范的前提下，根據(jù)多年從事智能化弱電系統(tǒng)的經(jīng)驗 和該大廈工程的特點，從滿足業(yè)主利益的角度岀發(fā)，本著技術先進、高效便利、 投資合理的精神，針對工程的猶能化樓宇自控系統(tǒng)設計應充分考慮以下基本原則: 先進性、靈活性和開放性、集成性和可擴展性、安全性與可靠性、服務性與便利 性與經(jīng)濟合理性。五、設計目標該大廈樓宇自控系統(tǒng)將建

6、筑電氣設備與控制子系統(tǒng)（暖通空調系統(tǒng)、給 排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等）進行分散控制、集中監(jiān)視、管理，實現(xiàn)一 體化控制、檢測和管理，創(chuàng)造舒適、安全的工作環(huán)境，以最低的能源和電力消耗 來維持系統(tǒng)和設備的正常運行，取得最低的大廈運作成本。六、樓宇系統(tǒng)設計說明某大廈工程是一座集空調自控、消防報警、安全防范及諸多子系統(tǒng)于一 體的綜合性智能化建筑。根據(jù)此大樓的建筑特點和應用功能，本方案選擇海灣公 司的最新一代可遠程控制hw-ba5000樓與控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于lon works現(xiàn)場 總線技術開發(fā)，選用最先進的數(shù)字控制器，具有創(chuàng)新、簡潔、高效、可靠等優(yōu)點， 可為其它供應商提供開放性接口，并可根據(jù)需要將

7、樓宇控制系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng) 及安全防范系統(tǒng)及其它子系統(tǒng)集成在統(tǒng)一平臺上。本方案hwba5000監(jiān)控范圍及系統(tǒng)目標包括以下幾部分：設備運行監(jiān) 控，包括對制冷系統(tǒng)、換熱站系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、新風系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、給排水 系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等的監(jiān)控。某大廈的樓宇自控系統(tǒng)包括中央監(jiān)控中心（中央站）和ddc現(xiàn)場控制 器（分站），由兩級網(wǎng)絡（以太網(wǎng)和lonworks現(xiàn)場總線）連接，既可以滿足系統(tǒng) 龐大的容量要求，又可以提供高速的通訊能力，使管理人員在中央控制室就可以 全面了解大廈的各種設備運行狀況，并進行實吋控制。1、系統(tǒng)一級網(wǎng)絡一一以太網(wǎng)樓宇控制系統(tǒng)的一級網(wǎng)絡是一個以太網(wǎng)的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。在本方案中,

8、 針對該大廈工程來說，一級網(wǎng)絡是tcp/ip標準協(xié)議、傳輸速度為10/100m的以 太網(wǎng)，工作站使用標準的以太網(wǎng)的標準設備。現(xiàn)場ddc模塊通過lon works總線連接到以太網(wǎng)時，通過專用的lon網(wǎng) 絡適配器（pclta20）連接。2、系統(tǒng)二級網(wǎng)絡lonworks總線本方案樓宇自控系統(tǒng)的二級網(wǎng)絡包括多條lonworks現(xiàn)場總線， lonworks總線方式可實現(xiàn)ddc與ddc、ddc與中央控制站之間的點對點數(shù)據(jù)通 信。根據(jù)設備分布的特點，本方案設計4條lon總線，a區(qū)1段、ii段、iii 段和附樓部分控制器分別由一條總線相連。iibs具有以下突出的特點與優(yōu)點：(1) 整個系統(tǒng)基于agilor實吋

9、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構建，通過實吋數(shù)據(jù)庫提供 實時數(shù)據(jù)的采集與歷史數(shù)據(jù)存儲管理；(2) 內嵌實吋數(shù)據(jù)訂閱與發(fā)布機制使得瀏覽器/服務器模式的運行環(huán)境 能夠準確、及時地表現(xiàn)物理環(huán)境中的真實狀態(tài)；(3) 系統(tǒng)支持采用數(shù)據(jù)驅動、事件驅動與時間驅動三種方式觸發(fā)頁面 腳本的解釋執(zhí)行；提供實時規(guī)則推理能力支持業(yè)務邏輯與報警邏輯的在線定義以 及基于優(yōu)先級的規(guī)則調度機制。3、監(jiān)控功能說明該大廈是一座現(xiàn)代化的綜合性建筑，本著系統(tǒng)既要先進、實用、成熟、 可靠，又要做到系統(tǒng)開放性、可擴展性好，兼顧投資合理、效益最佳的目的，樓 宇自控系統(tǒng)依據(jù)暖通空調、電氣等專業(yè)要求，對現(xiàn)場的機電設備和其它裝置進行 集中監(jiān)視、控制和管理，使這些設

10、備得以安全、可靠、高效地運行。七、設計內容1、制冷監(jiān)控系統(tǒng)制冷監(jiān)控系統(tǒng)是整個空調系統(tǒng)的核心，由于制冷系統(tǒng)是建筑物內的用電 大戶，也是直接決定辦公環(huán)境好壞的重要系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)設備價格昂貴、日常 保養(yǎng)和維護工作所需的人力和物力也很大。因此，對冷/熱源系統(tǒng)實施有效的監(jiān) 控和管理是至關重要的。由于該系統(tǒng)監(jiān)控點較多，需用多個不同型號的模塊組合 實現(xiàn)相關監(jiān)測控制功能。2、熱交換監(jiān)控系統(tǒng)熱交換系統(tǒng)監(jiān)控對象：2臺空調熱水循環(huán)泵及相關溫度、壓力和流量等 參數(shù)。熱交換通過安裝在熱交換器供水管溫度傳感器、調節(jié)閥等設備，由ddc 控制器內置的控制算法，如pid (比例積分微分)和優(yōu)化pid算法，ddc控制器 發(fā)出控

11、制信號到電動調節(jié)閥，調節(jié)水管內的水流量，保持二次側供水溫度在要求 的控制范圍內。由于該系統(tǒng)監(jiān)控點較多，可與制冷系統(tǒng)控制器模塊組合實現(xiàn)相關 監(jiān)測控制功能。樓宇自控系統(tǒng)具體監(jiān)控內容如下：&bull濫測監(jiān)測熱水循環(huán)泵手/自動狀態(tài)、運行狀態(tài)、故障報警監(jiān)測熱水循環(huán)泵累計運行時間，發(fā)出定時檢修提示監(jiān)測一次供水溫度、壓力和流量監(jiān)測二次冋水溫度•控制定吋控制：按預先編排的時間假日程序控制系統(tǒng)設備啟停根據(jù)二次冋水溫度與設定值之差，pid調節(jié)一次水供水閥門開度，保持 空調熱水供水溫度在設定范圍內根據(jù)二次冋水溫度，控制熱交換器和熱水循環(huán)泵運行臺數(shù)根據(jù)ddc內部存儲的機組累計運行吋間，對機組

12、進行吋間均衡調節(jié)： 需要啟動時，優(yōu)先開啟累計運行時間最短的機組； 需要關閉時，優(yōu)先關閉累計運行時間最長的機組按正確順序依次聯(lián)鎖啟停設備：啟動：熱水循環(huán)泵→熱交換器停機：熱交換器→熱水循環(huán)泵3、空調機組監(jiān)控系統(tǒng)4、新風機組監(jiān)控系統(tǒng)新風系統(tǒng)作為大樓的重要組成部分，主要新風機組組成，共74臺新風 機組，每臺機組可由一臺hw-ba5201ddc控制器實現(xiàn)自動控制，使樓內的房間 及公共區(qū)域的溫度保持在要求的范圍內，同時達到管理方便、節(jié)省能源、延長設 備使用壽命的目的。5、送排風監(jiān)控系統(tǒng)納入樓宇自控系統(tǒng)的送排風機為用于地下室配電間、汽車庫、自行車庫 的送/排風機；用于衛(wèi)

13、生間的屋頂排風機；用于會議室、餐廳的通風機；用于廚 房的通風機?？捎胔wba5204、hw-ba5208ddc控制器實現(xiàn)對送/排風機的統(tǒng)一 控制，在樓宇自動控制模式下，自控系統(tǒng)將按吋間表來操作設備，執(zhí)行相關的程 序和聯(lián)鎖。在手動模式下，樓宇系統(tǒng)控制功能失效，但監(jiān)視功能仍然保持。操作 管理人員在中央控制室可以任意啟?？刂坪捅O(jiān)視管理每臺風機。6、照明冋路監(jiān)控系統(tǒng)可用hw-ba5204ddc控制器實現(xiàn)自動控制，對大樓照明實行監(jiān)控不僅 簡化操作，還可以進行吋間表控制，使被控燈具按i寸打開和熄滅，利于節(jié)約電能， 便于管理。公共照明是最容易產(chǎn)生能源浪費的部分，本控制方案可以實現(xiàn)樓宇節(jié) 能。同時，消防和保安系統(tǒng)也需要照明系統(tǒng)的密切配合。7、中央監(jiān)控系統(tǒng)此外，如果將來需要對樓宇自控系統(tǒng)進行擴充，則只需要通過在 lonworks網(wǎng)絡上簡單的增加ddc控制器和相應的傳感器，即可實現(xiàn)系統(tǒng)功能的 擴展。八、結束語綜上所述。本文通過以上論述，圍繞大廈樓宇自控系統(tǒng)設計進行了分析 說明。希望全新的樓宇管理模式最大限度地滿足業(yè)主對現(xiàn)代化樓宇管理的需求, 創(chuàng)造安全、健