楼宇自动化方案.docx
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楼宇自动化方案
温江酒店楼宇自动化
技术方案
1.工程概述
1.1楼宇自控系统概述
楼宇自控系统（BAS）现阶段已广泛应用于商业与公共建筑，以便对建筑物内各种机电设备进行高效率管理与控制，为现代化的智能建筑物提供舒适的环境，同时合理利用设备，节约能源，节省人力，并确保设备的安全运行。
BAS的整体功能可以概括为：
✪对建筑设备实现以最佳控制为中心的过程控制自动化；
✪以运行状态监视和计算为中心的设备管理自动化；
✪以节能运行为中心的能量管理自动化；
✪保持建筑物内部始终处于一个舒适宜人的环境中。
1.2楼宇自控系统优点
▪节约能源：
根据统计，在一般的商用楼宇中，空调通风系统占能耗的50%~60%，照明系统占25%~30%，有效控制这些方面的能耗是节能的关键，BAS通过优化系统设备的运行，对设备实施有效的控制，减少设备的空转，达到直接节能的目的。
▪提高效率，节省人力：
建筑物内机电设备数量和型号众多，并且分布于各个楼层，在不采用BAS的建筑中，设备简单的操作、维护、保养都需要大量的人工完成；采用楼控系统，上述工作均由电脑根据程序自动完成，这样不仅提高了工作效率，节省了人力，而且避免了复杂的人事等一系列问题。
▪延长设备使用寿命：
设备在计算机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，避免超前或延误维护，相应延长设备的使用寿命，也等于节省了资金。
▪保障建筑和人身安全：
楼控系统可及时准确地对设备的运行进行监控，使值班员及时发现故障、问题和意外，消灭故障于萌芽状态中，保障建筑和人身安全。
▪保障舒适的环境：
BAS的优点不仅在于对设备的监控，还可对特定的对象如环境温度进行精确的自动控制，创造一个舒适环境。
1.3工程概述
建筑物内有大量的空调设备、给排水设备、供配电设备等电气设备。
这些设备的特点为多而散，多即数量多，需要控制、监视和测量的对象多；散，即这些设备分散在各个楼层和角落。
如采用分散管理，就地控制、监视和测量，工作量难以想象。
为了合理利用设备、节约能源和确保设备的安全运行，就自然地提出了如何加强现场设备的监控和管理问题。
自动控制、监视和测量是监控和管理建筑物设备的3个基本方面。
采用建筑物自动化系统，可及时掌握设备的运行状态、能量的变动情况，节省大量的人力、物力和财力。
建筑物自动化系统的主要功能包括：
制定系统的管理、调度、操作和控制的策略；存取有关数据与控制的参数；管理、调度、监视与控制系统的运行；显示系统运行的数据图像和曲线；打印各类报表；分析系统运行的历史记录及趋势；统计设备的运行时间、设备维护周期和保养管理情况等。
楼宇自动系统通常包括以下系统设备的监控管理：
1.3.1空气物理性质设备的监控与管理
空气调节（简称空调）是使室内空气的温度、相对湿度、洁净度、气流速度和压力等参数保持在一定范围内的技术。
空调分为舒适性空调和工艺性空调。
设计空气调节系统的目的在于：
创造一个良好的空气环境，以提高工作人员的办事效率、保证产品质量。
普通建筑空调系统自动化控制部分主要包括：
1、冷热源系统的监控2、空调机组的监控3、新风机组的监控4、送排风系统5、末端（风机盘管系统）监控或VAV/CAV变风量系统。
本项目空调系统监控的部分主要包括：
1、冷源系统监控2、空调机组监控3、新风机组监控5、送排风机组监控等。
1.3.2供配电系统的监控与管理
通常的供配电是为建筑物提供能源。
为保证供电可靠性，一般供配电系统的自动化监控部分主要包括：
1、检测运行参数，如电压、电流、功率、和变压器温度等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供数据。
2、将电气设备的运行状态，如高低压进线断路器、主线联络断路器等各种类型开关的当前分、合状态；提供电气主接线图开关状态画面；如发现故障，自动报警，并显示故障位置。
3、对建筑物内用电设备用电量进行统计及电费计算与管理。
4、对各种电气设备的检修、保养维护进行管理，如建立设备档案。
本项目供配电系统只监不控，包括变压器和高低压供电回路等电力参数和发电机运行参数等的监测。
其中电流、电压等电力参数采用集成电表通讯连接的方式实时采集。
1.3.3给排水设备的监控与管理
在高层建筑物中，人数众多，对生活卫生保安消防等设施要求较为严格，因此必须具有标准较高的给排水系统，以保证给水排水的安全、可靠，使人们在良好的环境中学习、工作和生活。
在高层建筑中，一般城市管网中的水压力不能满足用水要求，因此必须在楼层顶部设置高位给水箱和消防水箱，采用给水泵组将城市管网中的自来水打入高位给水箱，在由高位给水箱通过重力向用户分配管网送水。
排水系统一般是在地下设置生活废水池和生活污水池，废水池一般可以通过中水处理而再利用，生活污水主要为粪便，直接排向城市排污管道。
生活废水或污水通过重力排入废水池和污水池，待水池积攒到一定程度，通过排污泵组将污水排出。
普通建筑给排水设备的自动化监控部分主要包括：
1、生活高位水箱和消防水箱的低水位报警，并自动启动给水泵组；2、生活高位水箱的高水位报警，并自动关闭给水泵组。
3、生活高位水箱的溢流水位报警。
4、污水池和废水池的高水位报警，并自动启动排水泵组5、污水池和废水池的低水位显示，并自动关闭排水泵组。
本项目给排水监控系统主要涉及生活给水系统、排污系统和消防水池等，包括生活水池、消防水池、集水井的水位检测和生活水泵、潜污泵的启停控制。
1.3.4公共照明设备监控系统
电气照明是建筑物的重要组成部分。
照明可以烘托建筑造型、美化环境，照明质量的好坏直接影响人们的工作效率。
如何做到即保证照明质量又节省能源，是照明控制的重要内容。
通常建筑照明系统监控内容：
1、走廊、楼梯照明的开关状态和控制。
2、障碍照明、建筑物立面照明的开关状态和控制。
3、专用照明，如广告牌照明等。
照明系统主要需要保证照明系统运行的稳定性、安全性和可靠性，在照明设备、照明线路上应采用可靠安全的系统设备，对照明系统的弱电控制应采用自动结合手动的方式进行控制，并对照明系统的故障报警进行充分的设置。
本项目公共照明系统包括普通的楼道、前室公共照明和室外照明等回路，定时开关并实时监测照明回路的开关状态。
1.3.5电梯系统的监控与管理
电梯已成为高层建筑中必备的交通工具，包括普通客梯、观光梯、货梯以及自动扶梯等，监控部分主要包括：
1、按时间程序设定的运行时间表启/停电梯、监控电梯运行状态、故障及紧急状态报警。
本项目对电梯系统采用只监不控的方式，采集电梯系统的实时运行参数，并在异常时候发送报警通知管理人员。
2.系统简介
本方案采用自主研发的新峰系统，通过人性化的智能管理平台，实现相关机电设备的集中监视、控制和管理系统。
在控制中心设置一套完整、独立的楼宇自控系统操作主站，用户通过操作主站可实时对相关机电设备进行监控。
为满足酒店业主需求，本次方案选用了新峰系统的软件模块，提供WEB服务，允许用户使用如微软IE或网景Navigator等标准的WEB浏览器通过内部局域网或因特网访问BAS的信息。
2.1设计依据
▪《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000
▪《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87（2001年）
▪《民用建筑电气设计规范》JCJ/T16-92
▪《智能建筑弱电工程设计施工图集》GJBT－471
▪《安装工程施工及验收规范（2000年版）》
▪《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002
▪《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002
▪《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003
2.2设计选型
本方案设计选用新峰系统完成楼宇自控系统的监控、管理等工作。
在楼宇自控控制领域，已有多年设计、安装、调试的丰富经验和良好信誉，在各地的成功工程项目就是我们最好的实力证明。
我们本着务实和节约的原则,努力地为业主提供一套可行和有效经济的控制系统。
新峰系统是最新一代楼宇自控系统，是在Windows2000/NT、WindowsXP平台上运行的全新系统，开放性和兼容性是这套系统开发之初的主导思想，是适应楼宇控制市场网络化这一方向的必然产物，并且完全可以与智能建筑的诸多其他系统进行数据共享，参与整个智能建筑的管理。
2.2.1整体优势
1）可靠性
新峰系统在设计上充分体现了分散控制、集中管理的特点，保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。
另外，新峰系统当中的各级别设备都可独立完成操作，即在同一时刻组成不同级别的集散系统（或不同级别的结构组织形式），使用界面非常亲切，其全套楼宇自控产品、统一的生产管理体系保证了系统的配套性，同时使系统可靠性大为增加。
2）先进性
新峰系统在网络扩展方面提供了强大的功能，可与其他厂家的系统或产品联接，优越的远程通讯功能，能够使不同楼宇间的控制系统联系起来组成一个群集系统。
此外，系统网络结构确保了它和先进通讯技术结合的能力，并且保证系统结构在产品更新换代时的延续性。
3）开放性
新峰系统可通过专门开发的系统集成平台OPC联网到BMS系统，构成楼宇综合管理系统，并可扩展到IBMS系统。
4）经济性
新峰系统结构形式为模块式，控制方式极其灵活，控制层的维护和扩展极为方便。
使得楼宇管理系统可以很方便地扩展，节省初期投资，系统各部分可分别随调试完成投入使用。
此外，系统能够满足物业管理节省费用的要求，投入有效的使用能量即能保证房间的高标准和舒适性。
2.2.2网络优势
新峰系统应用于大楼及能源管理，系统适应性非常强，系统组成为模块化，可分为不同等级的独立系统，每级都具有非常清楚的功能和权限，这就使系统既可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域的、分散的楼宇集中管理。
系统采用了多层网络结构和世界先进技术，无论在可靠性和技术上都处于世界领先的水平。
下图举例说明典型网络结构。
▪管理级网络：
ManagementLevelNetwork（MLN），支持Client/Server结构，由两台或两台以上得安装监控软件的PC机通过以太网和TCP/IP协议连接而成的计算机网络，主要借用建筑物本身的综合布线系统组成。
处于这个网络级别的工作站可以进入以太网进行数据管理，实现区域性数据联网，提高管理水平，速率可达到10Mbps。
目前APOGEE系统在得到授权的前提下，最多可以通过以太网连接25台工作站。
▪楼宇级网络：
BuildingLevelNetwork（BLN），由DDC控制器和工作站组成，采用点对点（PeertoPeer）的通信方式，同一条BLN上的DDC控制器可以进行无主从的对话，并不依赖工作站。
楼宇级网络（BLN）共有三种类型，包括RS485/Ethernet/RemoteBLN。
每个工作站最多可连接4条RS485BLN网络，每条RS485BLN网络最多可连接100个设备；每个工作站通过MODEM最多可以同时管理300条拨号BLN网络，或通过使用以太网接口将BLN总线连接到与工作站相连的以太网上；如果选用带有以太网接口的MBC/MEC控制器直接接到以太网上，则每个工作站最多管理64条BLN网络，每条BLN网络最多包括1000个设备，包括工作站和DDC控制器。
▪现场总线：
包括传统的楼层级网络（FLN）和LonWorks总线，主要用于连接末端设备控制器。
其中楼层级网络FloorLevelNetwork（FLN）也是RS485总线型网络，每个DDC控制器能同时管理3条FLN，每条FLN最多可以连接32个设备。
许多产品可以直接连接到FLN，如多功能电量变送器、变频器等，这样系统就可以不通过网关，直接监视变配电系统和控制变频风机或变频水泵，为系统扩展及完成较大型集散系统提供了方便。
另外，系统的LonWorks系列产品包括LTEC控制器，室内温度传感器，中继器等，均通过Lon总线联接在一起，构成完整的LonWorks系统，将实时数据显示在软件的动态图形上。
2.2.3硬件优势
Ø所有现场控制器（DDC）都采用32位Motorola超强处理器，工作频率达到48MHz，内存容量至少40MB，最多可达72MB。
且DDC全部都能够独立工作，按程序和日程表运行，不依赖监控主站和其他DDC控制器。
Ø模块式监控点配置，根据用户需求配置点类型和数量。
Ø使用强力过程控制语言PPCL（PowersProcessControlLanguage）进行程序编写。
Ø先进的比例积分微分（PID）暖通空调控制，闭环调节算法可使振荡最小并保持精密控制。
Ø为能源管理提供了内置的能源管理程序SSTO（Start/StopTimeOptimization）。
Ø全面的报警管理、历史数据纪录和操作员的控制监视功能。
Ø控制器在掉电情况下，所有设置、数据和程序由内置电池保存，最长可维持60天。
Ø完善的质量控制手段。
Ø完善的培训和资料服务。
Ø控制器平均无故障时间MTBF都达到10万小时以上，如下表所示：
平均无故障时间
（MTBF）
MBC开放式处理器模块
（openprocessor）
125247Hours
MBC电源模块
（PowerSupply）
192010Hours
MBCI/O模块
107389Hours
MEC控制器
126863Hours
MEC电源模块
193653Hours
平均无故障时间（MTBF）是一种测量方法，生产厂商用它来控制产品的质量，减少支持成本和备用品的需求。
MTBF对用户来说也非常有用，用户可用它来检测样本是否满足总体的特征。
有两种方法可获取MTBF，实验室测试和现场跟踪。
由于实验室测试方法只做一次，故这种方法将产生一个“静态”的MTBF值。
这项工作主要是在产品的设计周期里完成，而且是基于小样本的测试特征。
实验室的控制环境越接近真实的工作设备环境将有利于提高结果的真实性。
现场跟踪是一个动态的监测过程，它可以每月进行重新评估。
一个现场跟踪的MTBF值是基于实际用户真实的操作环境。
许多情况都会影响MTBF值。
一个意外失误或一个错误报告都将改变测量结果。
统计学方法被用来减少我们的错误风险。
数据中的一个可靠区间被建立。
真正的总体MTBF将存在于这个可靠区间内。
在这样的MTBF情况下，我们不能相信最高的和最低的MTBF值。
这取决于一组可靠区间测试。
可靠区间通过扩大区间的范围减少了我们错误的风险。
可靠区间的范围越大，MTBF值超出区间范围的风险就越低，MTBF值变成无效的风险就越低。
我们使用99%的可靠级别。
可靠性预计是由每个零件的使用次数产生的错误率倍数来决定的。
这些产品在组装时变成废品的概率总和。
废品率的倒数便是MTBF。
实验室和现场跟踪都使用实际的产品运行时间（时间是由失误率来划分的）来决定MTBF。
产品的运行时间是在服务期间或每天24小时的服务时间的天数的总和。
对于现场测试来说，这可以从每月的运输量和每月的时间来计算。
失误率是卡方测量的统计函数。
函数是根据99%的可靠区间和相当于废品率的两倍的自由度来决定的。
所有产品的MTBF数字都达到99%可靠率。
我们使用产品的跟踪方法并且这种方法是建立在大运输量和产品定量返回的基础上。
运输量不包括60天以确保安装时间。
返回量被归为错误一组。
不同的内部MTBF由不同的返回数量来划分。
根据将影响你工作的产品返回量，就能估计出大多数的合适的MTBF。
2.2.3.1模块化楼宇控制器（MBC）
MBC控制器使用于监控点数比较集中而且数量众多的系统，由以下四个主要部分组成：
箱体组件
-
根据箱体内部组件的情况，有两种型号可选择：
24模块尺寸和40模块尺寸，全部金属制造，可安全承载各种管件装置，并可保护组件不受电流瞬变的影响。
-控制箱内所有的硬件组件均采用压扣式（snap-in）硬件设计，全部可以扣入安装，无需使用任何工具。
在进行快速维护时也无须重新接线，将模块扣入和取出都无须断电，减少了系统停机时间。
开放式处理器模块
-由一个微处理器构成的功能强大的开放式通讯平台，包括主处理器及通讯接口，具多种通讯选择（所有开放式处理器均备有通讯协议点对点网络和/或独立的自动拨号网络）。
-可执行程序，并处理与其它现场控制器、楼层网络（FLN）设备、点模块之间的通讯，每一处理器支持多达3条通讯干线总共96个FLN控制器。
-
是一种工业领先的集成平台，用户可以在超过150个第三方系统的产品中选择适当的通讯协议，包括锅炉、冷水机组、屋顶设备、PLC、电表、照明设备、消防、门禁和安全控制系统等等，以实现系统集成。
这一点使新峰系统在监视和控制设备方面具有广泛的灵活性。
-每个开放式处理器均带有2个RJ-11的RS-232端口，可用于CRT终端、手提电脑、打印机和调制解调器等设备。
-内置直接数字控制程序包括：
闭环回路PID控制、P.I.D回路控制参数调整、逻辑顺序控制、复位控制时间表等等。
-内置能源管理程序包括：
尖峰负载控制（PID）、设备激活–停止时间最佳化控制（SSTO）、设备时程表控制（TOD）、节约能源周期控制（DC）、自动日光节约时间切换，无须每年调整。
-由于MBC可以扩展，而扩展的MBC箱体可以不需要安装开放式处理器，一般把安装开放式处理器模块的MBC控制箱称为MBC控制器，而把没有安装开放式处理器模块的MBC控制箱称为MBC扩展箱。
MBC扩展箱通过扩展模块联接至MBC控制器，这样MBC扩展箱中的I/O模块由MBC控制器中的增强型处理器模块控制。
一个增强型处理器模块最多可以同时管理80个I/O点模块。
电源模块
-尽管MBC控制器和MBC扩展箱具有内置交流电源，但为了保护I/O模块因电源过压或过流等缘故而损坏，系统专门提供这个直流电源模块，它的作用是为I/O点模块供直流电。
每一箱体组件只需一个电源模块，为安装和维修提供方便。
-电源模块配有LED指示灯显示，可指示主电源提供的24Vac电源和提供给点模块的24Vdc电源，并且还可以显示过压/电压不足状态。
I/O点终端模块
-
由一个点模块和端子排构成。
-监控点模块执行模拟/数字或数字/模拟信号转换、信号处理与开放式处理器的通讯。
端子排用作现场接线或连接管路的终端。
-用于MBC控制箱的I/O点模块共有十多种，适用于各种模拟输入/输出和数字输入/输出点类型。
-在MBC控制箱和扩展箱内，可以根据不同的需要任意组合I/O点模块，每个模块提供1个、2个或4个点，只占用一个模块槽位，非常灵活方便。
开放式处理器通讯驱动器（网关设备）
-是特殊的开放式处理器模块，主要用于系统与第三方系统以通信方式进行数据交换时使用，如冷水机组，电力监测等。
-用于通讯和控制的以微处理器为基础的多任务平台。
-跟每一个以微处理器为基础的控制器一样，它通过驱动程序与设备相通讯。
-有可供选择的驱动器种类，目前已开发好的35种以上的不同协议都是有效的。
-联接在BLN总线的处理器，每个网关要占用一个BLN地址。
-具有处理器模块的所有功能。
如PID算法，PPCL程序和最优化启停（SSTO）等。
2.2.3.2模块化设备控制器（MEC）
MEC控制器由主控制器和点扩展模块组成，它与MBC的区别在于它已配有固定的I/O点数，而MBC控制器中的I/O点数是由用户自由选配I/O模块而成的。
主控制器
-所有这些MEC控制器的I/O点总数均为32个，虽然是固定的点数，但是目前有22种之多针对不同应用场合的MEC控制器可供选择，而且I/O点还可以扩展。
本次方案选择采用MEC控制器对空调通风系统、给排水和电梯系统进行监控。
-提供给输入/输出监控板和传感器的电源装置在控制器内，简化安装和维修。
并且电源与控制板共同工作，即使在电力不足的情况下，I/O监控板和模拟、数字监控点模块设备控制也能够做到平稳升降。
-程序和数据库信息保存在处理器RAM内存中，并由备用电池维持。
-带有操作系统的固件储存在不易消失的ROM内存中，容易现场升级。
-每个控制器均有RS-232端口，用于连接现场操作面板、手提电脑、打印机等。
-内置直接数字控制程序包括：
闭环回路PID控制、P.I.D回路控制参数调整、逻辑顺序控制、报警监测及报告、复位控制时间表等等。
-内置能源管理程序包括：
峰值负载控制（PID）、设备激活–停止时间最佳化控制（SSTO）、设备调度、优化和排序、设备时程表控制（TOD）、节约能源周期控制（DC）、夜晚下降控制、自动日光节约时间切换、临时计划更改、事件时间表等等。
I/O扩展
-
MEC控制器通过EXP扩展总线直接连接点扩展模块实现控制点数的扩展。
EXP扩展总线可连接最多8个相同或不同种类的点扩展模块。
-可选的点扩展模块包括：
●模拟点扩展模块–8AI
●模拟点扩展模块–4AI/4AO
●数字点扩展模块–8DI/4DO
●数字点扩展模块–4DI/4DO
2.2.3.3楼层网络控制器（FLNC）
Ü
FLNC控制器与MBC很类似，但是FLNC控制器没有用于输入输出点的终端模块，所有监控点都在FLN总线设备上，FLNC作为协调器可为多达96个FLN总线设备服务。
ÜFLNC在BLN上通讯，将楼层网络设备信息传送到其他BLN上的设备中。
Ü特别编制的程序可满足HVAC的设备控制应用。
Ü先进的比例积分微分（PID）封闭系统可调节HVAC算法，以使振荡最小，并保持精密控制。
Ü为全套设备管理提供了安装在内部的能量分配应用程序和直接数字控制程序。
Ü综合的报警管理，历史数据纪录，操作人员控制及监视功能。
2.2.4软件优势
新峰系统的应用软件，提供给操作人员下拉式菜单、人机对话、动态显示图形，为用户提供一个非常友好的、简单易学的界面，操作简单。
操作者无需软件知识，即可通过鼠标和键盘操作管理整个控制系统。
2.2.4.1基本功能
✪通过图形显示监测和控制楼宇环境；
✪计划和修改机械设备的工作；
✪搜集和分析趋势信息；
✪可与其它的工作站连接，通过网络进行集中的系统管理；
✪通过Windows2000或WindowsNT同时执行多种任务；
✪利用动态趋势图进行系统的故障检测和调试；
✪根据信息和报表进行管理决策；
✪趋势数据和MicrosoftExcel电子表格软件集成；
✪存储并恢复长期信息；
✪通过配置可选插件和设备实现远程监控系统参数等等。
2.2.4.2其它优势
✪基于Windows2000/NT平台的系统软件包，可直接进入建筑物内部的计算机网络集成系统，作为集成系统中的重要环节，与其它进入集成系统的各子系统进行信息交换，这也是本系统开放性的充分表现。
✪多个操作员访问的功能确保当一个操作员通过本地存取信息时，报警会传送至报警打印机。
当使用以太网BLN时，多个操作员可通过同时的Telent会话或本地操作员的端口访问控制器。
✪支持WEBServer服务，让用户通过Internet/Intranet，使用标准的浏览器就能监控系统运行状况；
✪支持远程通告，能将系统报警和系统事件信息发布给例如寻呼机、电子邮件或电话等各种不同的通告设备；
✪遵循开放性原则，支持BACnet标准、LonWork标准和OPC技术，便于与其他第三方系统实现数据共享；
✪利用微软的SQL数据库，可以对系统的历史数据进行统一管理，并提供Excel格式的报表。
2.3系统构成
新峰系统由工作站、DDC控制器和末端传感器、执行器等组成。
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