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BA方案bacnet
建筑设备监控管理系统
一、系统概述
根据甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目智能化系统招标文件的要求，建筑设备监控管理系统应具有技术先进、性能稳定、安全可靠、等特点，并且操作简单、维护方便、扩展灵活，以满足建筑运营、管理的需要。
我们本着确保系统整体的安全性和可靠性，并在一定时期内保持技术的先进性，选用了江森自控的MEA系统架构。
该系统具有如下特点：
■先进性：
全新的概念、全新的技术、全新的系统；
■开放性:
开放式网络、开放式协议、开放式用户界面；
■兼容性：
兼容多种通信标准及机电厂商设备；
■经济性：
易于施工、安装、操作和维护；
■灵活性：
易于扩展、升级、改造；
■可靠性：
安全、稳定、并已在全球范围成功应用；
根据江森自控在行业多年的系统建设经验，HVAC领域的专业知识，和在建筑能源管理方面的维护经验，为此项目编制合理的优化的系统控制策略，另配合系统软件平台所提供的多种先进的管理手段，为甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目创造一个高效节能、绿色环保、舒适安全、高性价比的运营环境。
二、系统设计依据
我方的设计依据主要来自于招标文件所包含的招标技术文件要求、智能楼宇管理系统图纸、智能楼宇管理系统图纸附件，以及代理招标机构回复的答疑澄清文件。
此外，在系统设计中严格遵照如下标准与规范：
1《智能建筑设计标准》（GB/T50314－2000）
2《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB／T50311－2000）
3《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》（GB／T50312－2000）
4《北京市建筑智能化系统设计技术规程》（DBJ01－615－2003）
5《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）
6《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343－2004）
7《建筑物防雷设计规范》（2000年版）（GB50057－94）
8《工业企业通讯接地技术规范》（GBJ79－85）
9《建筑物防雷设施安装99D501-1、99（03）D501-1》
10《等电位联结安装02D501-2》（中华人民共和国建设部）
11《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装03D501-3》
12《接地装置安装03D501-4》（中华人民共和国建设部）；
13《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16－92）
14《供配电系统设计规范》（GB50052－95）
15《电气装置安装工程施工及验收规范》
16《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB50303－2002）
17《计算建筑地技术条件》（GB2887）
18《远动设备及系统术语》（GB/T14429-93）
19《交流采样远动终端技术条件》DL/T630-1997
20《电能计量装置管理规程》（DL448-91）
21《电压监测仪技术条件》（DL500-92）
22《电力装置的电测仪表装置设计规范》（GBJ63-92）
23《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）
24《继电保护和安全自动装置技术规范》（DL400-91）
25《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》（GB6162-85）
26《远动设备及系统第2部分工作条件第1篇电源和电磁兼容性》（GB/T15153.1-1998）
27《远动设备及系统第2部分工作条件第2篇环境条件》（IEC970-2-21996）
28《远动设备及系统第5部分传输协议第101篇》
29《微机型防止电气误操作装置技术条件》（DL/T687-1999）
30《电力系统实时数据通信应用层协议》（DL476-92）
31《地区电网调度自动化设计规程》（DL5002-91）
32《基本远动任务配套标准》（DL/T634-1997）
33《公共建筑节能设计标准》（GB50189－2005）
34国际民航组织理事会“国际标准和建议措施《附件14--建筑》”
35ISO国际标准化组织
36IEEE美国电气电子工程师协会规范
37IEEE802.3总线局域网标准
38IEC801抗电磁干扰规范
39ELA-422ELA-483电气指标标准
三、系统网络结构
由于甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目从设计到实施到投入使用，尚需一个较长的周期，故我们考虑为项目保留足够的技术先进性、开放性和升级能力，因此建筑设备管理系统采用了江森公司最新的一代基于Web技术的MEA系统架构。
系统采用分布式集散控制方式的两层网络结构，管理层建立在以太网络上，控制层则采用BACnet总线技术，点对点通讯，并允许在线增减设备，其灵活的结构为系统实施和维护带来最大的便利。
管理层网络利用建筑本身规划的地面信息网，以综合布线为物理链路，通过标准TCP/IP通讯协议高速通讯，主要设备包括BAS服务器、管理工作站、现场便携终端、网络控制引擎等提供高速通讯，系统基于浏览器/服务器（Browser/Server）结构。
控制层网络采用开放的标准化现场总线BACnet，采用MS/TP标准协议，将通用控制器、专用控制器、以及扩展模块等现场设备连接在一起。
高达76.8K的通讯速率，为建筑大量的数据通讯提供了硬件条件。
同时还支持自由拓扑结构，易于在网络中添加或减少设备，为组网实施和今后升级改造提供了最大的便利。
其传输距离允许1500米的最远端，通过中继Repeator可以扩展至4500米，我方的设计则根据项目实际条件配置相应的中继设备，保障网络的通讯质量和稳定性。
MEA系统架构的核心设备是被称为网络控制引擎的NAE，它是管理现场网络并向操作站发布信息的职能设备。
同时具备多种硬件接口和开放的软件接口，支持目前楼宇控制及信息领域中绝大多数的标准：
能以WebService、TCP/IP、BACnetIP、BACnetMSTP、LonWorks、ODBC、Modbus等不同技术与其它厂商的设备通讯。
设计时按照危险分散原则，设置多个网络控制引擎分别管理不同区域，使网络上任一节点的故障均不会影响整个系统的正常运行和信号的传输。
在系统的两层结构中，无论是管理层还是控制层，均具有同层资源共享功能（PeertoPeer）。
在系统主机发生故障时，所有网络控制引擎仍保持通讯和数据的交换，而倘若网络控制引擎掉线，其控制网络的全部现场控制器之间亦能保持点对点无主从的方式进行直接通讯，从而保障系统不间断的可靠运行。
3.1.网络控制引擎-NAE
网络控制引擎是江森自控MEA系统架构中的核心设备之一，也代表了业界最新的技术和发展趋势。
2003年江森自控与美国微软公司达成合作伙伴关系，并与之合作推出了核心控制楼宇的智能硬件。
它在硬件中内置了WindowsEmbedded操作系统和楼宇自控系统的监控管理软件，基于Web的设计使这个硬件能够作为Web服务器将建筑设备监控管理系统的信息在以太网上发布，并通过嵌入式网络用户界面进行系统导航、系统配置及系统操作，而不需要安装任何专用程序。
在本项目中，我司满足招标文件及答疑要求，配置了32台NAE，其中21台NAE3514-2用于连接VAV控制器，10台NAE3514-2用于连接BA部分DDC，1台NAE5510用于采集集成数据，每台控制引擎均保证满足不超过400硬件点的招标要求。
1）性能特点
■基于WEB浏览器的用户界面
这种智能设备抛弃了以往需要安装系统软件的操作站，同时支持多个Web浏览器用户同时访问，提供监控、警告和事件管理、数据交换、趋势分析、能量管理、时间表以及数据储存的功能，并采用了密码授权以及IT行业的安全保护技术。
用户不需要任何专门的工作站软件，就可以实现局域网内或远程的管理、配置和诊断等功能。
另外还内置有必要的编程软件，任何一台配有标准网络浏览器的工作站或便携终端都可以对系统进行配置、逻辑编程、试运行、数据存档等工作。
■开放接口能力
作为楼宇控制的核心，位于管理层的网络控制引擎NAE收集和管理整个楼宇的设备信息，并向IBMS的集成管理平台提交。
在控制层面上支持多种开放式标准网络，包括LonWorks网络、BACnet网络、MetasysN2网络和Integrator集成器，从而满足与不同厂商设备和子系统的接入。
■先进的IT通讯技术
网络控制引擎直接连接到甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目的综合布线的以太网络中。
网络间的数据传输采用标准IT协议、服务以及格式，包括网际协议（IP）、超文本传输协议（HTTP）、对象访问协议（SOAP）、网络时间协议（SNTP）、邮件传输协议（SMTP）、网络管理协议（SNMP），并支持超文本链接标示语言（HTML）和可扩展链接标记语言（XML）的静态、动态数据定义。
网络控制引擎还支持动态IP寻址协议，例如动态主机配置协议（DHCP）、域命名服务（DNS）等。
本系统主要在甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目内部现有的IT架构上运行，也可以通过对外接口的网络设置，通过隔有防火墙的广域网以及公用互联网上实现通信服务。
■系统安全性
网络控制引擎通过在Web浏览器用户界面键入的用户ID和密码识别用户的合法性以及相应的权限。
用户获取的数据在传输过程中通过加密处理，同时由用户安全管理员来管理网络控制引擎数据库以及用户资料和帐户。
从配置整个系统到仅仅浏览某系统或站点的某一部分，都需要授权。
系统管理员向每位用户的帐户分配用户ID、密码、专门的网络控制引擎数据获取权。
■系统扩展
江森网络控制引擎NAE根据型号不同，将有硬件点位的容量限制，从500-2000不等，软件店可以扩充至5000点。
在一级网络最多可接入100个NAE设备，整个系统网络点数可达500000。
控制网络中的DDC可直接接入NAE，只需满足NAE容量即可。
2）技术规格：
网络控制引擎是内嵌操作系统的专用智能硬件，主要硬件指标包括：
电源
24VAC50/60Hz
功率
最大50VA
周围操作温度
0℃至50℃（32℉至122℉）
周围操作环境
10至90%相对湿度；最大露点30℃（86℉）
周围储存温度
－40℃至70℃（－40℉至158℉）
周围储存环境
5至90%相对湿度；最大露点30℃（86℉）
数据保护电池
可以充电使用的凝胶状电池，12V1.2Ah
时钟电池
21°C（70°F）时，典型使用寿命为10年。
处理器
192MHzRenesas®SH47760RISCprocessor
内存
128MBFlashRom用于操作系统运行
128MBSDRAM用于动态数据存储。
操作系统
Microsoft®Windows®CEEmbedded
网络和串行接口
一个以太网接口，8针RJ-45型连接器；
一个LONWORKS兼容端口，FTT10标准；
两个RS-232-C型串行端口，支持所有的标准波特率，标准9针次D式连接器；
一个USB标准串行端口
可选为内置调制解调器设计的一个电话接口，最高速度56KB，6针RJ-11型连接器；
尺寸
131x270x62mm
外壳
塑性材料：
ABS+聚碳酸脂UL945VB
安装
可通过四个安装脚用螺丝在水平面上固定，或者在双向DIN铁轨上安装
重量
1.2kg
认证
ULListedandCSACertified
UL916EnergyManagementListing,CSAC22.2No.205,CFR47
FCCPart15ClassA
CEMarkandC-TickDirective
CEDirective89/336/EEC（EN50081-1,EN50082-2）
3.2.数据管理服务器软件–ADS
数据管理服务器软件是江森自控MEA系统架构中的集成平台软件，和所有网络控制引擎的管理站点，它通过各种开放接口同时面向控制域和信息域的集成技术，使服务器能够监控并管理整个新天津甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目各个系统的综合信息，并从整体上控制协调IBMS众多子系统的有关联动操作。
该软件同样采用B/S的结构，可将IBMS集成管理平台的信息通过Web进行发布，并作为协调者和管理者通过SOAP与网络中的控制引擎NAE通讯，有序的调度建筑设备监控管理系统以及与其他系统间的联动操作。
整个楼宇的设备控制由就地控制器完成，全部的汇总信息由NAE来管理，而ADS的作用是将这些楼宇的信息利用SQL标准数据库，进行扩展的应用和永久的储存。
包括更多的客户端访问量，还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据的长期储存。
使用因特网协议和信息技术（IT）标准为网络控制引擎（NAE）所在的网络提供安全的通讯，并且与企业级别的通信网络兼容。
该软件平台的详细信息和管理功能在智能楼宇管理系统中做出了详细的介绍。
3.3.直接数字控制器-FEC
直接数字式控制器是建筑设备监控管理系统的最前线装置，FEC控制器与其扩展模块IOM共同组成了现场CP盘，它分布于甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目的内各处的设备现场，如空调机房，水泵房，冷冻站等。
控制盘连接于MEA系统架构的BACnet总线，NAE及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。
FEC控制器是一种通用型控制器，它具有32位的处理芯片和1.25M的FlashROM以及520K的RAM，对于冷冻机组、空调系统HVAC处理过程、工作分布照明及有关电气设备的控制来说，都是一种理想的控制器。
无论是独立工作或是连入通讯网络时，FEC的软硬件的功能都可以灵活地适应各种不同的控制过程。
FEC控制器还可以在其扩展总线上连接I/O模块IOM，来增加它的输入点、输出点的容量。
3.3.1.输入输出点
作为通用型控制器，FEC可接受并提供多种输入、输出类型，同时更具有通用输入输出点，可以通过软件设定该点位为数字量或者模拟量类型。
具体输入输出点数量和类型如下表所示：
类型
FEC1611
FEC2611
数字输入
有源（MaxAC24V）或无源触点
100Hz脉冲计数
1
2
通用输入
模拟量输入，电压模式：
0-10VDC
模拟量输入，电流模式：
4-20mA
模拟量输入，阻值模式：
0-2kohmRTD
1kohm镍元件
1kohm铂元件
A99电子元件
10k/2.2KNTC热敏电阻
无源触点数字量输入
维护模式
2
6
数字输出
24V可控硅输出
3
3
模拟输出
模拟量输出，电压模式：
0-10VDC
模拟量输出，电流模式：
4-20mA
2
通用输出
模拟量输出，电压模式：
0-10VDC
模拟量输出，电流模式：
4-20mA
24V可控硅数字量输出
4
4
IOM是该系统的I/O扩展模块，具有BACnetMS/TP通讯接口，可直接挂在系统总线下，也可以挂在FEC控制器下作为该控制盘的扩展。
可见该模块的连接自由度很高，系统结构灵活。
IOM扩展模块可根据现场情况配置不同的型号。
这些常用的扩展模块包括：
类型
IOM1711
IOM2711
IOM2721
IOM3711
IOM3721
IOM3731
IOM4711
数字输入
4
16
8
2
通用输入
2
8
4
6
数字输出
8
3
模拟输出
2
通用输出
2
2
4
4
继电器输出
2
4
3.3.3.软件功能
FEC控制器的软件功能十分齐全，提供编程、测试和下载的全面性功能，且可以使用多至255个控制组件，每一个控制组件负责一个基本的控制功能。
控制组件可分为输入、算术运算、控制功能、逻辑功能、报警功能、特殊功能、除霜功能、冷冻功能、单位转换、输出这十大类别，其中：
输入类，包括如下控制组件：
■模拟量输入
■风扇输入
■数字量输入
■有用户输入（Occupancy）
■临时用户输入（TemporaryOccupancy）
算术运算类，包括如下控制组件：
■平均数
■计算器
■比较器
■事件积累器
■Butterworth过滤器
■积分器
■最大或最小值选择
■热焓计算
■Ramp
■Sample&Hold
■选择器
■段距器
■线分段功能
■计时器
■实时计时器
■储存资料
■EWMA
控制功能类，包括如下控制组件：
■节约器（Economizer）
■风扇控制
■二位控制；
■比例控制；
■比例加积分控制（PI）；
■比例加积分、微积分控制（PID）；
■夏季/冬季补偿
逻辑功能，包括如下控制组件：
■“与”逻辑
■“或”逻辑
■步径超越逻辑（EnumerationOverride）
■步径逻辑（EnumerationLogic）
■输出超越逻辑（Outputoverridelogic）
■程序逻辑控制（PLC）
报警功能，包括如下控制组件：
■模拟量报警
■压缩机报警
■手动复位（二位元）报警
■限位报警
特殊功能，包括如下控制组件：
■特殊/操作状态
■特殊日子
■二元程序器
■一般设定值
■有用户状态（Occupancymode）
■实时计时器，加强实时计时器
■传感器失效
■系统资源
■温度设定值
■负荷管理
■高峰需求限止
■有用户时间计划
■最佳开停时间
■半封闭式压缩机
■温度补偿工作循环
■出厂状态
除霜功能，包括如下控制组件：
■累积除霜
■冷冻除霜
■冷冻除霜启动
冷冻功能，包括如下控制组件：
■冷媒饱和性质
单位转换，包括如下控制组件：
■转换型式
■UNVT逻辑换至SNVT状态换
■Enumeration转换至UNVT逻辑
■SNVT状态转换至UNVT逻辑
■SNVT_HVAC状态提供
■SNVT_chir状态提供
■SNVT_lev_disc至SNVT_switch
输出，包括如下控制组件：
■模拟量输出
■LED输出
■失效安全继电器输出
■开/关量输出
■DAT输出
■风阀
■PAT输出
■密封式压缩机
FEC控制器最大支持多大255个控制组件执行数量，是一个高性能的可编程式控制器，特别适用于冷水机、屋顶机、空气处理柜机、水冷热泵机、调风设备、闭环式控制机组等设备的控制要求。
对于复杂的控制过程，可通过多个控制组件组合编程，最终达到最优化控制。
四、系统管理功能
中央管理工作站由一台配置较高的计算机组成。
在中央管理工作站要能实现各分控工作站的控制功能，包括对各个系统的控制，能实时动态显示BAS所集成的各子系统经授权选择的设备工作状态及报警信息，授权显示及设定各种参数值。
提供设备的维护记录、电力和能源消耗分析等日程统计报表。
在江森自控MEA系统的B/S结构中，这些中央控制主机无需安装任何监控软件，均通过Web浏览器的界面进行管理。
其Web人机界面特点和系统管理软件的功能将在这个章节中详细介绍。
4.1.界面特点
所有管理操作站均无需安装任何楼控软件，而是通过Web访问，采用标准Web浏览器界面，具有统一的操作界面和同等使用功能，能实时动态显示经授权选择的设备工作状态及报警信息，授权显示及设定各种参数值。
提供设备的维护记录、电力和能源消耗分析等日程统计报表。
操作界面具有如下特点：
■用户定制的界面
登录用户界面后，操作者可以在任何时候通过自定义的界面风格来显示最详尽的信息，还可以选择显示的导航树以获得最便利的应用方式。
■使用简便
点击、拖放、工具条中的符号和下拉菜单选项使得操作者用最有效的方式直观地使用系统。
网络及控制点时间表、控制系统逻辑图和操作者帮助信息通过轻点鼠标即可得到。
■多窗口显示
带有多窗口显示的用户界面允许你在同一时间显示你的楼宇控制系统的不同方面。
例如：
空气处理单元的图形可以与多点趋势图、控制系统逻辑图一同显示，这样用户可以快速识别报警的原因；一个窗口可用来显示某一点的聚焦详图，改变该点数值可能发生的后果可以在另一个窗口上的系统图上进行监控。
■使用灵活
观看显示面板中的选项允许用户更详细地察看项目设置及其运行状态，并且可以进行参数更改。
数据以制表表示方式显示在显示面板上，比如用户可以观看汇总信息，或细究项目设置并且按照分配给用户的授权等级进行在线修改。
■浏览网络
Metasys用户界面提供了一个网络浏览树，允许用户快速浏览整个系统的各个层次。
网络浏览树支持颜色编码符号，使操作者能够识别警报或应引起操作者注意的其它意外情况。
基本的浏览树形结构表现了网络的物理结构。
为更便利网络浏览，可以为操作者建立带有不同透视效果的其它用户浏览树形结构。
例如，甘肃国际会展中心项目楼宇自控系统项目、管理楼的内所有空间、房间的温度可以汇集成组并且在系列楼层图中显示，图中使用区域名称。
这些不同的浏览树使得用户能够根据他们特定的责任观看并分析运行状况，例如楼宇设施、占用管理、技术服务、能源管理等。
4.2.管理功能
■图形显示
MEA用户界面具有高分辨率的彩色图像，允许操作者在建筑、楼层和区域间移动，观看楼宇系统和控制过程。
图像显示给出了被监视系统的视觉显示，允许用户迅速检查状态并识别异常情况。
这些图像也许包括动画效果，例如表现风扇和泵的状态的旋转符号，模拟计量表以及表示模拟点数值的条形符号。
彩色图形中的动态元素和符号进一步帮助操作者评价楼宇系统的情况。
操作者发出命令来回应警报，并且恢复最佳运行，还可以更改显示在屏幕上的参数来持续改进楼宇设施的运行性能。
MEA用户界面上的彩色显示在设计中采用因特网标准，例如用于显示图形元素和动态符号的可伸缩矢量图形（SVG），以及用来定义图像模仿能力的可扩展标记语言（XML）。
另外，基于普通JPEG（联合图像专家组）格式的任何类型的图像都可以容易地集成为图形。
正是这些标准的使用，系统允许将建筑设备监控管理系统的动态数据设计在Web页面中，通过浏览器在网络中传递。
■管理警报和事件消息
一个有效的警报管理系统会区分信息显示的优先次序，以便操作者能够迅速有效地对楼宇中最危急的情况作出反应，而推迟对不那么重要的事件的注意。
实际上在MEA系统架构中，可设置的优先级超过100种，用户也可以自行定义报警功能。
常用的主要报警则分为告警和极限报警，告警时，无论操作者在浏览任何画面，都能在相应管理工作站上显示出来，并提示报警设备的类别、位置、故障原因等，操作员还可从弹出的高警框链接至该设备的图形界面察看工作参数，供操作人员处理；极限报警时，系统应设置有紧急处理程序，以保证设备及人身安全。
为在整个系统范围内查看警报和事件，用户界面提供了一个事件观察程序，按时间顺序、报警类型、报警优先级等显示事件。
这就允许操作者识别楼宇中最新的情况，确定事
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