大厦智能楼宇大数据监控系统方案设计.docx
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大厦智能楼宇大数据监控系统方案设计
技术方案说明书
海口**大厦
智能楼宇数据监控系统
海口**大厦智能楼宇数据监控系统方案
一、系统概述
海口**大厦为地上36层，地下3层超高层办公楼，作为大厦的强、弱电系统包括动力供电系统，空调系统，生活水、消防水、雨水处理系统，照明系统，消防系统，安防系统，电梯控制系统，停车场管理系统等各自独立运行，并且分布于不同的楼层及外场地，各系统的运行状态，故障报警信息等必须有相关人员在各自设备现场巡检得到，系统的维护、监测工作量大，信息收集不能及时准确，影响整栋大厦的设备安全正常运行，而这直接关系到是否能够为大厦内的工作人员提供一个舒适，安全，高效率的工作环境。
根据大厦管理方提出的技术要求，为大厦设计一套智能楼宇数据监控系统，充分利用现今自动化技术，计算机技术以及网络，将上述系统通过网络集成为一体，集中监测各系统的运行状态参数，故障和报警信息，并集中显示和处理，极大地方便大厦设备的管理和维护。
二、系统方案
1．给排水远程监控系统
水处理部分包括生活水、消防水、雨水等水池、泵，每个水池包括高、中、低水位的监测，采用浮球式水位开关，直接输出水位的干接点开关信号，由监控系统采集。
泵的工作状态主要监测开启、关闭状态、手动/自动状态，流量监测状态的开关信号，直接采集末端的控制触点状态，输入到监控系统分站，流量监测采用水流量开关完成，水流量开关监测水流是否达到设定的限值，并输出开关信号。
给排水监控信号分布的楼层如下：
a.负三楼
二区、三区生活水池、消防水池水位状态及关状态以及雨水池水位状态；
b.负二层
2#～4#雨水泵运行状态、控制柜开关状态以及雨水池水位状态；
c.十七层
生活、消防水池水位状态；
d.三十六层
生活、消防水池水位状况
系统采用西门子PLC300智能控制系统，实现所有开关，执行装置，报警装置，数据采集等系统的自动化控制，并实现在大厦总控制系统可以完全远距离控制监测。
2．低压配电电量采集监测
电量监测主要负责大楼3个配电房的变压器柜，进线柜，联络柜，配电柜的动力回路，包括照明、通风、水泵、电梯机房等设备用电负载的电量参数采集，分布于负二楼一号配电房，负二楼三号配电房，十七楼二号配电房，采集的数据包括三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等电量参数，同时可以监测各供电和负载回路的分合状态，欠压、过电压，过载，负载率等，以便监测系统记录跟踪各回路的工作状态，判断故障和报警。
采用国际标准的智能电量采集仪完成数据采集，各回路采集仪为统一的型号，根据各回路的负载容量、电压等级配置所需的外部的电流互感器，适应所有的回路。
采集仪通过内部智能电量处理器实时监测供电电压、电流及相位关系，并计算出有功、无功、电度等其他电量参数，自带有MODBUS协议接口与监测系统交换数据，物理层采用RS485，通过总线方便地将所有电量采集仪串联到监测系统。
对于高压环网柜，变压器一次侧等，供电电压为10kV，需要通过电压互感器隔离转换为仪表接受的220V或者380V电压等级，然后接入到电量采集仪的电压输入采样接点。
其他的设备均采用380V供电，不经过电压互感器，直接接入到电量采集仪的电压输入采样接点。
所有的回路均采用电流互感器，将回路电流隔离转换为0～5A的范围，然后分别接入到电量采集仪的电流输入采样接点，每个回路配置三个电流互感器，按照各回路的供电和负载容量，将所需的电流互感器归类整定为0～3000A/5A，0～1000A/5A，0～500A/5A，0～200A/5A，0～150A/5A，0～100A/5A，0～50A/5A等几个型号等级，互感器采用大通孔，小外形尺寸，以方便现场安装。
低压进线柜和联络柜内部采用的为母线排的连接方式，互感器需要采用开启式方孔型互感器，电压等级660V，电流3000A/5A。
智能电量采集仪采用面板或导轨安装结构，带LED显示屏，满足紧凑的安装空间要求，并采用220VAC电源供电，可以就地获得电源。
仪表可以方便的在本地监测各电量参数，并方便仪表的现场操作，参数配置。
智能电量采集仪与上位监控设备只需要一根485总线电缆连接，并采用成熟稳定的MODBUS标准通讯协议传输数据，不需要其他的外部信号连接。
三个配电房分为独立的三路MODBUS总线，分别连接到中央控制器。
每个配电房的电量仪分别串联到对应的总线上，网络拓扑为总线型。
系统可以实现大厦电力系统的综合检测控制，保证大楼供电系统的安全确保每个楼层，以及大厦重要环节用电的安全检测，确保在出现问题第一时间确认电力事故点，并可以通过西门子WCC系统软件，对事故线路，事故点进行定位，保证电力系统的正常工作。
并且为后续的系统节能做好硬件上的准备。
3．消防门开关监测
消防门消防锁开关的监测涉及到的楼层如下表：
序号
型号
安装位置
信号类型
单位
数量
1
Dy8000
负二楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
2
Dy8000
负一楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
3
Dy8000
负一楼交接间电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
4
Dy8000
二楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
5
Dy8000
二楼6、7电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
6
Dy8000
二楼西南侧楼梯间门
开关量（无源节点）
把
1
7
Dy8000
二楼东南侧楼梯间门
开关量（无源节点）
把
1
8
Dy8000
三楼西南侧楼梯间门
开关量（无源节点）
把
1
9
Dy8000
7楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
10
Dy8000
27楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
11
Dy8000
27楼6、7电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
12
Dy8000
28楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
13
Dy8000
28楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
14
Dy8000
29楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
15
Dy8000
29楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
16
Dy8000
30楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
17
Dy8000
30楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
18
Dy8000
31楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
19
Dy8000
31楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
20
Dy8000
32楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
21
Dy8000
32楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
22
Dy8000
33楼5号电梯间门
开关量（无源节点）
把
2
23
Dy8000
33楼6、7号电梯间门
开关量（无源节点）
把
1
数量合计
30
因开关分布位置非常分散，而且所处位置为电梯间附近，布线和供电均十分困难，故采用无线数据传输的方式完成，每个消防锁配置一个无线门磁开关，无线门磁开关体积较小，安装方便，且不影响原有的建筑装潢效果，采用电池供电，无需外部连线，可以长期工作。
在电梯升降通道内部布置无线中央接收装置，由接收装置来采集各门磁开关信号并送到中央控制器。
现无线传送方案均不能在大楼里实现长距离通讯传输，距离一般在50～100米，因此根据楼层分布，需要布置多个接收控制器。
考虑墙壁和金属门的屏蔽问题，门磁开关与无线接收器采用一一对应的方式布置，即23个带有消防门的楼层分布每个节点一个无线接收器，管理本地的1~2个无线门磁开关。
接收器采集到的信号再通过总线方式传输到中央控制器。
选择的产品为加拿大枫叶MG-DCT1无线门磁，配MG-RTX3无线中继器和DGP-EVO48型48防区总线报警主机。
4．空调系统监测
空调系统包括风柜机、送风机、除湿机、冷凝器排风机及处于负二楼层的1＃～5＃空调机组，空调机组自带有对外的以太网通讯接口，并提供OPC接口方式，空调机组通讯接口接入到监控计算机侧的以太网交换机，监控计算机界面软件以OPC客户端访问空调机组，所有的数据采集通过OPC连接进入到监控计算机并进行数据统计，制作统计图表，报警信息提取等数据处理。
其他的单机均直接采集开关状态的数字量信号，采用数据采集PLC的采集模块完成，并通过总线接入到中央控制器，进入大厦总控系统，完成对大厦空调系统的安全检测，用电检测，各个楼层空调系统使用状态监测，并对空调总体结构实现智能化控制，硬件条件许可条件下，可通过中央控制室对各个楼层实现远程控制，起到很好节能作用。
5．发电机组监测
大厦共有三台发电机组，每台均有英国深海5220远程控制接口板，可通过MOD-BUS/485或以太网接入平台，有OPC连接，现采用RS-485的接口方式连接到监控计算机主机，由监控计算机提供3个RS-485的通道，通过485总线电缆连接到5220远程控制接口板，监控界面软件通过OPC客户端的方式访问接口板的采集数据，包括运行状态，运行参数等，并进行机电设备运行状况数据统计显示，统计图表制作等处理。
6．日立电梯运行监控系统
大厦包括13台日立电梯，该系统为独立工作的系统，提供了以太网接口，需要设备上提供对外的数据接口，电梯与监控系统采用以太网方式连接，并提供数据接口方式及数据报文协议。
监控系统软件依照电梯厂商提供的数据接口方式采集电梯的运行状态数据，并在界面上提供数据查询，统计和数据报表功能。
7．海湾5000远程消防监控系统
消防监控系统为独立工作的系统，系统运行于SQL数据库基础上，为监控计算机提供以太网接口，并提供OPC方式连接，监控界面软件通过OPC客户端的方式访问消防监控系统的采集数据，包括运行报警状态，监测状态等，并提供查询和报表功能。
8．安防巡更系统
该系统为独立工作的系统，系统采用ACESS数据库，暂时没有提供数据接口方式，需要系统厂商开发提供数据接口程序。
通过中控室的局域网（以太网）集成到本监控系统，以便获取巡更系统的运行数据，进行安防巡更设备运行状况数据归档统计，制作统计图表。
9．周界红外双鉴防闯入系统
该系统为独立工作的系统，采用专用数据库，暂时没有提供数据接口方式连接到本监控系统，需要系统厂商开发提供数据接口程序，通过中控室的局域网（以太网）集成到本监控系统，以便获取防闯入系统的运行数据，进行设备运行状况数据归档统计，制作统计图表。
10．UPS电源远程监控系统
UPS电源带有RS-485接口，通过这个接口连接到监控计算机的RS-485接口通道上，UPS随机的驱动程序运行于计算机上，采集电源的运行状态和运行参数数据，并对外部程序提供OPC的访问接口，监控系统界面软件以OPC客户端的方式访问UPS电源的运行数据，并在界面上提供数据显示和报警，数据归档统计及统计报表等功能。
11．停车场计费系统
停车场计费系统为独立带有计算机的运行系统，系统运行于SQL数据库基础上，提供以太网接口，并通过光纤连接到中控室，需要设备商提供外部远程数据访问的接口方式，监控系统计算机以以太网方式连接到计费系统计算机，并按照计费系统的数据接口定义方式获取停车、计费状态数据用于数据显示，数据归档统计及数据报表。
12．数据监控系统计算机配置
考虑到整个系统数据采集量较大，数据回路和涉及的协议种类较多，包括部分非标准协议，采用工业计算机作为数据监测的主控制器（SCADA计算机），计算机完成的功能：
a.通讯接口和协议处理
计算机需要提供MODBUS接口，以太网接口，分别配置RS485网卡（8通道）,以太网网卡（1通道）。
计算机按照标准的MODBUS协议处理数据交换过程。
空调系统、发电机、电梯、消防、安防、防闯入、停车场等子系统均具有各自独立的通讯协议和数据报文格式，需要根据各系统的协议内容各运行协议驱动接口软件，计算机依赖各自的底层协议软件与各系统交换数据。
b.数据采集
计算机需要实时地轮询监测各水位、液位、电量、保安、消防、停车状态等的数据，并按照得到的数据计算和分析各系统的运行、报警状态。
还需要及时接收各系统随机发送的故障、报警的非周期性数据。
c.用户界面接口
计算机需要将采集的数据以直观的方式显示和汇总，并提供给操作、维护人员，用户界面包括配电房、水处理系统、发电机组、空调机组、消防系统、巡更系统、防闯入系统、停车场计费管理系统、消防门锁管理、电梯房管理等大类分项，组成不同的监控界面，以图形和数据的方式显示里面每台设备的运行状态数据，在相应的设备上提供操作接口，进入到单机设备的详细数据显示界面。
界面还包括数据的记录与查询，报表的生成与预览。
操作用户及权限的登录、维护与管理。
d.监控与报警
计算机采集到的状态数据可以让操作者方便地搜索到每个设备的当前运行情况，运行参数，并按照预先设定的条件判断是否工作正常，是否出现故障，超出合理的范围等，并判断是否生成报警信息，并及时提示维护人员，操作人员处理。
报警信息包括故障和报警内容描述，发生的设备或地点，发生或消除的时间，是否需要操作者确认和认可等。
e.数据服务
计算机的采集数据可以同时提供网内上级管理计算机、服务器等，提供标准的ODBC数据接口和工业标准的OPC数据服务。
f.数据记录和报表
按照设定的周期和数据需要，将采集数据归档到数据库，并可以作为历史数据查询和追溯，并能够生产数据报表，供查询，统计分析和打印。
所有的故障信息和报警信息提供完整信息的归档和记录，并按照随时或者后期报表的方式打印输出。
13．数据监控系统总线
整个大厦需要监测的设备种类多，分属不同的行业和供应商，决定了系统内可能需要处理不同的数据通讯协议，通讯介质，总线类型。
为保证系统的完整性，可靠性，简化系统连接，将众多的设备和回路归类到两种通讯总线类型：
RS485和以太网。
所有的远程设备数据通讯模块，电量采集仪采用RS485总线形式，并选择标准的MODBUS协议，连接到SCADA计算机的RS485网卡。
总线一般采用9600或者19200Baud速率，总线长度可以达到1km。
空调机组、发电机组及消防、安防、停车场等系统均带有以太网接口，通过UTP-5线连接到就近配置的交换机，然后再通过UTP-5连接到监控采集计算机房的网络交换机。
计算机通过自身的网卡连接到交换机，通讯速率为10M/100M。
部分外部系统通讯协议需要用户方提供。
14．数据采集控制器配置
大厦内各给排水系统数据采集采用西门子S7系列PLC完成，数据采集控制点分别位于大厦的负3楼，负2楼，17楼和36楼几个楼层，分布范围和距离较大，为充分利用PLC控制最新的技术，提高系统可靠性，简化系统布线安装，故采用主从站的分布式方式，PLC主站为S7-315CPU，位于中控室控制柜，其他楼层均采用ET-200远程IO从站完成，主站与从站之间采用PROFIBUS-DP总线连接。
本系统预留数字量输出控制接口，通过远程IO模块输出，以便扩充系统功能，控制远程控制泵、阀，风机等的开启或停止，界面上包括对应设备的远程控制操作按钮接口，远程/本地的选择等。
PLC系统主站和远程子站上均预留数字量输出模块的扩充位置，并配置输出模块。
15．中央监控室软硬件设备配置：
工业计算机一台，配置120G双硬盘。
配置19吋LCD显示屏1台。
HPA4喷墨打印机1台。
RS485网卡4块
以太网卡2块
CP5611PROFIBUS-DP网卡1块
4口交换机2个
8口交换机2个
APCUPS3kVA在线式2台。
WinXPSP2中文专业版操作系统软件1套。
WinCCV6.2中文版开发版＋运行版各1套含运行数据库。
STEP7V5.4编程软件1套。
具体设备清单请详见设备配置表
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