SmartIO思麦尔多品牌兼网络楼宇自控技术方案.docx
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SmartIO思麦尔多品牌兼网络楼宇自控技术方案
第1章建筑设备监控系统
1.1系统综述
BA系统的价值与意义在于降低初投资，节约运行费用和人工成本，更好地实现舒适性控制要求并协调各个系统。
一座现代化超高层标志性建筑,针对其楼层高，设备种类多而较为分散等特点，我们为贵项目量身定配了一套先进、可靠、实用、节能、开放性高建筑设备监控系统。
建筑设备监控系统作为智能化系统组成的重要一部分，智能大厦的灵魂，我们推荐采用世界最为著名的SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台的楼宇自控系统，楼宇管理平台使用基于模块化软件的结构体系，拥有强大集成能力和卓越开放性，独家实现数据库实时间热冗余备份的SmartIO思麦尔为系统管理平台。
选用SmartIO思麦尔结合了当今建筑行业的两个主要开放式标准：
BACnet和MS/TP的SmartIODDC的控制器产品。
现场传感器与也采用业内久负盛名的SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台现场相关设备。
窗体顶端
Multi-protocolnetwork
窗体底端
SmartIO思麦尔多品牌兼容网络特点
1.1.1多品牌兼容网络MPN（Multi-protocolmetwork）楼宇自控系统
SmartIO思麦尔MPN（Pulti-protocolnetwork）楼宇自控完全开放，直接适用Honeywell、江森、西门子、旋耐德等众多品牌楼宇控制系统的网络管理器、数字式DDC控制器、传感器及相关配套产品显示出了强大的兼容能力。
自带浏览器编程工具的BACnet路由器、网络管理，相互结合，不但可以对SmartIO设备编程，也可以对其他厂家设备执行编程控制，符合公认的TCP/IC，BACnet工业标准结构，方便、快捷、简单、易用；是完全开放、多品牌兼容网络楼宇自控制系统，可以独立组成完善的SmartIO思麦尔楼宇自控制系统；也可以直接整合在市面上Honeywell、江森、西门子楼宇自控系统中组成多品牌兼容网络的SmartIO思麦尔楼宇自控系统，为楼宇自控市场带来全新的理念，也为市场提供又一个全新的解决方案，为广大用户提供了更多的选择。
如图,SmartIO思麦尔MPN（Pulti-protocolnetwork）网络,能与江森、西门子、SmartIO思麦尔、施耐德等众多品牌楼宇自控系统通过以太网交换机相连，实现数据共享，互相操作。
选择了SmartIO思麦尔多品牌兼容网络为基础的楼宇自控系，以后网络扩容，扩建将不依赖包含思麦尔在内的任何一家厂商，任何一家厂商也无法控制设备价格和授权。
扩容和扩建、维修更替都可以使用市面上江森、西门子、SmartIO思麦尔、施耐德等众多品牌的数字控制器直接替换。
1.1.2简单、易用
SmartIO思麦尔楼宇自控网络管理器（型号SmartIO-C）浏览器上整合了编程工具，不仅仅可以对MS/TP总线上SmartIO思麦尔品牌DDC编程控制；也可以对江森、西门子、SmartIO思麦尔、施耐德等众多品牌的MS/TP总线上DDC控制器编程控制，互相操作，连编程软件和编程电脑也省掉了。
SmartIO思麦尔楼宇自控数据管理器不仅仅能管理楼宇自控数据，还可以管理市面上众多协议数据（近54种协议）。
SmartIO思麦尔楼宇自控多品牌兼容网络
数据管理器（SmartIO-D1）支持设备列表
厂家名称
现已支持的设备
厂家名称
现已支持的设备
BACnetIP
MS/TP
楼宇自动控制网络数据通讯协议
AB
AB_DF1
AB_PLC2
AB_LOGIC-TCP（5000系列）
AB_ETHERNET/IPCIP协议（SLC500系列）
CJ-T188-2004
户用计量仪表传输
GE
GE-ETHERNET（GE以太网）
DLT6452007版
多功能电能表通信规约2007版
富士
MICREX-SX-SPH2000
DLT6451997版
多功能电能表通信规约1997版
欧姆龙
OMRON_HOST-LINK
DNP3.0
分布式网络规约
SIEMENS
PROFIBUS-DP
S7_1200_TC
S7_200_PPI
S7_200_TCP
S7_300_MPI
S7_300_TCP
S7_400_TCP
IEC60870_5_101
电力系统中的远动、保护相关的标准通信规约
厂家名称
现已支持的设备
IEC60870_5_102
电力用户用电信息采集系统主站与厂站终端通信协议
奥德威特
ADVT_LFP系列
ADVT_400Modbus
ADVT_5000Modbus
ADVT_8000TCP103
ADVT_ADVPUDP103
ADVT_PDA103DP
IEC60870_5_103
继电保护设备信息接口配套标准
北京德威特
DVP600（N）系列
DVP-CAN系列
IEC60870_5_104
104为101网络版
南瑞
NRRelayNet103
LFP系列
ModbusASCII
ABB
REF系列
ModbusRTU
西安丙坤
BK_103综保系列
ModbusTCP
美兰尼尔
MLNR1000系列
MLNR101系列
OPCClient
工业标准OLEforProcessControl
SNMP
简单网络管理协议
转发与分享部分
行业标准
多品牌多协议网络列表（常用协议10种）
名称描述
BACnetIP
楼宇自动控制网络数据通讯协议
BACnetMSTP
楼宇自动控制网络数据通讯协议
CDT91
IEC60870_5_101
电力系统中的远动、保护相关的标准通信规约
IEC60870_5_104
104为101网络版
ModbusASCII
ModbusRTU
ModbusTCP
OPCServer
工业标准OLEforProcessControl
SNMP_AGENT
1.1.3数据分发与共享
所有这些SmartIO网络管理器、数据管理器中的数据统一采用BACnet和OPC分享,让上位机软件很好地接实现数据共享。
这就与网上博客一健分享到微信、QQ空间、网易、人人网、豆丁网一样快捷方便。
1.1.4响应速度快
SmartIO思麦尔选用远距离光纤传送，近距离总线传送，全网采用COV（Changeofvelue）变化传送和发布/订阅模式，有效解决了楼宇自控网络系统越大，数据反应速度越迟缓的困扰。
1.1.530年技术沉淀成就了SmartIO思麦尔楼宇自控
SmartIO思麦尔团队以“新星”的面貌合体出现，但却都是楼宇自控行业的资深技术精英，是不折不扣的楼宇自控建设者，团队汇聚了资深Honeywell楼宇自控工程师、江森自控工程师、西门子楼宇自控工程师、清华大学等众多研发人员，团队整体20多年行业经验的沉淀，成就了SmartIO思麦尔不凡，SmartIO思麦尔团队亮象时携来的浏览器上整合了编程工具、网络管理器、数据管理器等新技术，走到了现代科技前沿，引领域楼宇自控行业发展最新方向，并获得了集成商、工程商、专家学者一致好评，让人耳目一新。
1.1.6高品质商标准
BACnet成为ISO正式标准，标准编码是：
ISO16484-5。
BACnet亚州协议大力推荐（参见BACnet官方网站http:
//www.big-ca.org/）
欧盟检验标准，下图是认证文本。
三防保护工艺
平常我们看到海尔、松下等洗衣机控制电路，生产过程中有一道工序，叫做三防，防尘、防水、防受潮，但楼宇自控行业并没有三防工艺先例。
SmartIO思麦尔吸取其它行业先进工艺，SmartIO思麦尔数字控制器生产过程中采用了三防工艺施工，很好地解决了数字控制器应用沿海地区潮湿天气干扰，避免了控制器因天气潮湿结露造成损坏现象。
1.1.7众多合作伙伴
众多的合作伙伴，认可了SmartIO思麦尔品牌,也认可了多品牌兼容网络MPN（Pulti-protocolnetwork）
地产行业
高校与教学器材行业
同行伙伴
经过我们对整个建筑设备监控系统的精心设计与实施，我们将为建设方和使用方呈现一套先进、可靠、实用、经济、节能、开放性高现代化建筑设备监控系统。
第2章系统设计总则
建筑物智能化的内容是多方面的，它必须满足用户近期和长远期的业务需要，智能大厦定义为：
将结构、系统、服务、管理以及他们之间内在联系进行优化考虑后而设计出的，并能提供自动化程度高，投资合理，舒适，温馨，高效，便利环境的高层建筑物，称之为智能大厦。
智能大厦中的建筑设备监控系统（BAS），是将建筑物内的电力、照明、空调、通风、给排水、电梯、安全防范、防灾和环境等系统设备，进行集中监视、控制和管理，构成一个综合系统。
它采用现代传感技术、计算机技术和通信技术对建筑物内所有的机电设施进行自动监控，用计算机实行全自动的综合监控管理。
我们从智能建筑的本质出发，在设计楼宇自控系统方案时，充分考虑业主各种功能需求，选用当今世界著名生产厂商的产品，以保证本方案总体结构上最优、技术上先进可行、经济合理。
本系统按国家《智能建筑设计标准》（GB50314-2000）甲级标准设计。
楼宇自控系统的设计有以下的安排：
BAS控制室设于大厦机电设备控制中心内，现场DDC则放置在各层之有关机房内，配置有SmartIODDC控制器的楼层，在计算机网络系统需要考虑预留网络端口给BAS。
通讯网络经弱电垂直管道和横向线槽把系统平台及各层之间的现场DDC连接起来。
各现场处理机再经弱电线槽把有关设备（如传感器、阀门驱动器、干接点等）用屏蔽双绞线和单芯电缆连接起来。
2.1.1系统设计原则
根据现行国家规范和业主招标文件的要求，我们在对楼宇自控系统的设计中遵循以下的原则：
先进性：
系统采用SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台最新以太网技术PcVueSolutions平台管理器是SmartIO思麦尔最新基于以太网的可浏鉴器编程的网络管理器。
SmartIO思麦尔网络管理器结合了当今2个主要的开放式标准：
BACnet和MS/TP。
作为一个本质的BACnet楼宇自动化网络管理器，SmartIO数据管理器可以很方便的与任何第三方的BACnet系统集成。
此外，SmartIO总线型控制器又是一个完全的MS/TP控制器，所以可以充分利用SmartIO思麦尔开发的在建筑行业中独一无二的丰富的MS/TP产品系列，建立完全开放的多品牌兼容网络楼宇控制系统。
MS/TP技术已得到行业公认开放度最好的现场总线技术，只要通过BACnet认证第三方设备都能接入到现有的网络进行通讯；系统管理平台采用SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台最新的PcVueSolutions，该平台在原有系统成功运行多年的基础上进行优化更新，增加更广泛的系统接口，增加如ENERGYMANAGER等能源管理软件。
实用及方便性：
系统可容纳机电系统的不同控制管理的需要。
突出体现大厦“以人为中心”的思想，给办公人员、客人以舒适，给管理人员以方便。
智能化的管理为正常运营提供必要的手段。
可靠性：
采用集散型控制系统，即将任务分配给系统中每个现场处理器，免除因系统内某个设备的损坏而影响整个系统的运行。
联接于同一网络的多台控制器能进行点对点的通信，分别执行不同的任务或同一任务的不同程序段，不需通过上一级处理器；SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台PcVueSolutions平均无故障时间MTBF为10.7年。
SmartIO思麦尔集成平台PcVueSolutions具有热冗余功能，当主服务器故障时，备用服务器将自动投入运行，不需人工干预，从而增加系统运行的可靠性（此功能可选）。
开放性：
系统采用开放式结构，提供ODBC、NETAPI及标准的SQL数据接口，并且支持BACNet、OPC、DDE、MS/TP等工业标准协议。
SmartIO思麦尔对SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台各类产品及第三方产品的连接有良好支持，系统对第第三方控制设备、机电设备的接口方式建议使用通用开放协议，如第三方系统带有管理平台，则应该使用OPC服务端方式进入SmartIO思麦尔系统的OPC客户端；如第三方系统能从现场层提供开放协议，则应该使用如MODBUS等通用标准协议进行集成，如无法提供标准协议的系统，我们将使用SmartIO思麦尔的API插件对数据进行开发转换将数据集成进SmartIO思麦尔系统中。
SmartIO思麦尔为用户提供完全的楼宇控制设备管理的解决方案，SmartIO思麦尔开放型网络体系决定了它可提供其它基于网络的应用以任何被集成的详细实时的设备数据。
系统已包含广泛的设备及协议界面供集成选用。
扩展性及灵活性：
系统具有可扩充性，以便将来扩展网络服务范围的需要。
控制层网络采用MS/TP扩展技术，从DDC配置分析表可看出DDC在系统上已具有冗余考虑，并在设备方面也做了部分冗余设计。
系统可在日后任何地方加插现场控制器及操作员终端而不会影响本系统正常操作。
经济性：
系统能最大限度的降低设备的运行成本；系统中的现场处理器足够应付日后技术的快速发展，现阶段的投资可以得到充分利用及保护。
便利性（方便性及易维护性）：
SmartIO思麦尔系统提供最新技术的、全中文化的人机界面。
操作员可使用下拉式菜单和工具棒，可以直观地引导并快速访问关键的过程数据。
SmartIO思麦尔包括了一整套预组态的画面，用来减少建立系统的时间。
系统具有自诊断功能及方便维护的特性，DDC采用BACnet控制，所有支持ms/tp的设备均能进入现有网络，所以备品备件易于取得并有适当的替代品，在国内具有良好的支持。
2.1.2系统设计目标
本设计主要目的在于将内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用集散型控制系统和最优化的控制手段对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致的高效、有序状态运行。
在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境下，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，使投资能得到一个良好的回报。
2.2系统设计
2.2.1设计概述
本着以上的设计目标和原则，结合国内设计成功的智能大厦管理方案和SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台对智能大厦弱电系统集成的经验，在本方案中我们采用SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台的开放楼宇集成管理组件SmartIO思麦尔（SmartIO思麦尔系统。
SmartIO思麦尔是遵循现有工业标准，系统开放能力处于业界领先地位。
SmartIO思麦尔服务器运行在基于和linux或Windows2003平台上，SmartIO思麦尔的客户机运行在Windows2800/XP/98平台上，整个系统网络运行在快速以太网上，协议为标准的TCP/IP。
提供BMS系统的数据接口方式有OPC、ODBC、NetworkAPI、标准的SQL接口，并且支持BACnet、OPC、MS/TP、modbus等工业标准协议。
系统实现与其他弱电系统的通讯和联网，数据共享；其中的任何一个组件都能使用户更好地管理大厦中的每一个细节，而它们的强力组合提供了楼宇自控管理的“全景图”。
采用该系统完全能满足建设方和设计方对系统的要求。
SmartIO思麦尔系统为一套完整的设备自动化管理体系。
此系统最大的优点包括与很多不同的楼宇自动化子系统的兼容性和互操作性，以及可以灵活地扩充或缩减，因而能真正满足用户使用功能及经济上的需要。
用户在这套系统上，即可完成楼宇、厂房的设备管理作业的全部工作，给用户提供安全和舒适的环境，同时在满足用户各种要求的前提下，使能量消耗最省，从而更好地发挥建筑物的功能。
同时，该系统由于采用了DDC控制技术，可以随意灵活地扩充和缩减，因而能满足不同需要的各种用户。
本大厦建筑设备自动控制系统的监控点，中央管理平台使用的SmartIO思麦尔系统具有足够大数据库容量、模块化结构。
全系统BACnet/IP通过各楼层交换机进入TCP/IP数据网络与中央BAS服务器进行互联通讯，另外配置1台BAS工作站进行操作管理。
第3章设计依据及原则
本系统设计以用户需要书与图纸为基础，并参照以下标准进行设计：
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16/92）；
《智能建筑设计标准》（GB50314-2000）；
《采暖通风与空调调节设计规范》（GBJ19-87）；
《自动喷淋灭火系统设计规范》GBJ84-85；；
《智能建筑工程质量验收规范》（GB50339-2003）；
《建筑设计防火规范》（GA/T75-94）；
《公共建筑节能设计标准》（GB50198-2005）
《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）
《SmartIO思麦尔楼宇自控系统应用手册》及其它技术资料
广州市有关规定和要求。
3.1.1需求分析
根据用户在技术要求中提到的需求，针对实际情况，用户需要一套国际先进的领先技术，并具有实用性、可靠性、开放性、便利性与可扩展性要求，SmartIO思麦尔多品牌兼容网络平台作为楼宇自控专家，以及我们对智能建筑的理解，以我们丰富的楼宇自控经验将为*提供一套国际最先进、最可靠的楼宇自控系统，完全满足甚至超过用户的需求。
建设完成的楼宇自控系统可以达到以下目的：
①有效的节省电能。
对全楼的空调设备进行监控，管理设备不同时间内的用电量大小，使系统设备永远处于最佳运行状态，减少不必要的浪费，达到节约用电的目的。
②大量节省人力。
设备简单操作、维护、保养都要大量的人工完成，上述工作均由系统控制程序自动完成。
③延长设备使用寿命。
设备在系统程序控制下，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，避免超前或延时维护，相应延长设备的使用寿命，利用效率。
④保障建筑与人身的安全，系统运行进行监视，可是值班人员及时发现故障、问题与意外，消灭故障于隐患之中，排除意外于防范之中，保障建筑与人身的安全。
3.1.2系统网络结构
本项目采用二层网络结构。
本系统通信是基于国际ISO16484－5BACnet标准和MS/TP标准。
而房间和区域控制设备、现场设备和现场的I/O设备的互操性，则是基于MS/TP现场总线。
系统的网络结构设计应为包括管理层、监控层的两层结构。
系统应以模块方式组成，日后若需增加功能或设备时，只要增加有关模块，对未来系统扩展不会造成困难。
1、管理层网络
a）采用标准的TCP/IP以太网构成局域网，中央站与工作站为服务器/客户机结构，通过以太网及相应的通讯接口实现中央站、工作站、及第三方设备、相关子系统间的及上位BMS系统的数据通信、资源共享和综合管理功能。
b）容易地实现与建筑物中其它相关系统和独立设置的智能化系统之间的TCP/IP数据通信、信息共享以及其它厂商设备和系统的通讯。
c）通过这层网络应能把建筑设备监控系统中所有监控信息及时地反馈到信息共享管理系统中的中心数据库，同时获取相关运行信息。
d）数据传输速率为10/100M。
2、监控层网络
为了保证系统日后的开放性，我们将采用我们最新的、也是目前最为先进的监控层的通讯方式即以太网通讯方式进行系统设计。
针对项目的具体要求，该系统采用行业内最先进最开放的BACnet协议产品。
BACnet支持TCP/IP网，可以支持多种通信介质。
系统通信是基于国际ISO16484－5BACnet®标准和MS/TP®标准。
所以确保了与第三方BACnet®控制器（对等式）和中央站之间的互操性，BACnet系统互操性是基于SmartIODDC®的BACnet®楼宇控制器（B－BC）行规。
SmartIO思麦尔最新基于以太网的可自由编程的楼宇自动化控制器。
以10/100M的速率接入。
控制层网络控制器使用自由拓扑的星形布线；各输入输出模块使用MS/TP总线型接入控制器，即DDC内CPU与各I/O模块之间采用bacBACnet通讯协议。
本系统的网络拓扑示意图见附件
具体的系统图详见相关附件。
3.1.3系统控制原理与功能实现
智能建筑特别是BAS与高层建筑节能有着极为密切的关系，检测建筑物各项能耗的各类传感器和仪表是BAS的组成部分之一，建立能量使用数据库是研究节能的基础，是BAS核心软件的组成部分之一，是实施节能的媒介。
节能降耗的关键在于制定合理的节能降耗控制策略，良好的管理可减小高层建筑能耗的10%，通过优化设备的运行可以节能10%，而这二者都可由BAS软件来实施。
BAS的核心是HVAC（供热、供冷、通风、空气调节）系统，此部分投资比重大，能源消耗大，占建筑总能源消耗的50%以上，因此HVAC系统智能化的程度不仅是实现环境控制效果也是取得直接经济效益的关键。
因此，在保证向人们提供舒适环境的前提下，尽量降低空调系统的能耗，使空调系统成为智能建筑自控系统中一个重要的、必不可少的组成部分。
有资料统计，在BA系统中采用了最优投运设备的台数控制、最优启停控制、焓值控制、供水系统压力控制、温度自适应控制等节能措施后，可以减少约20%的能耗，因而这些举措具有非常重要的意义。
随着计算机技术、信息技术和自控技术的高速发展，以及它们在暖通空调领域的广泛应用，利用系统集成的方法代替传统的仪器、仪表，能够更有效的对空调系统进行控制，提高空调系统的运行性能，节省运行能耗。
同时也降低了运行管理费用和管理人员的劳动强度。
下面对各子系统的控制方案进行详细的说明。
3.1.3.1新风机组系统
典型的新风机组
1、功能
对于这样一台新风机组，要用计算机进行全面监测控制管理，可以实现如下功能：
（1）监测功能
Ø检查风机电机的工作状态，确定是处于"开"还是"关"；
Ø测量风机出口空气温湿度参数，以了解机组是否将新风处理到要求的状态；
Ø测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换；
Ø检查新风阀状况，以确定其是否打开。
（2）控制功能
Ø根据要求启/停风机；
Ø控制空气--水换热器水侧调节阀，以使风机出口空气温度达到设定值；
（3）保护功能
冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时，为了防止机组内温度过低，冻裂空气--水换热器，应自动停止风机，同时关闭新风阀门。
当热水恢复供应时，应能重新启动风机，打开新风阀，恢复机组的正常工作。
集中管理功能：
本建筑物内有65台新风机组，这样就希望采用分布式计算机系统，通过通讯网将各新风机组的现场控制机（DDC）与中央控制管理机（SmartIO思麦尔）相联。
中央控制管理机（SmartIO思麦尔）能对每台新风机组实现如下管理：
Ø显示新风机组启/停状况，送风温湿度，风阀水阀状态；
Ø通过中央控制管理机启/停新风机组，修改送风参数的设定值；
Ø当过滤器压差过大、冬季热水中断、风机电机过载或其它原因停机时，通过中央控制管理机报警。
2、送风参数的控制
水阀的控制逻辑如下：
如果水温temp-water低于20℃，初步判定为夏季工况，此时关闭蒸汽阀门，调节水阀开度使送风温度达到设定值。
这时可按照比例积分调节方式（PI）。
进行调节由于计算机调节是以一定的时间步长一步步进行，因此需要用离散的PI算法。
PI的一般算法为：
式中，V（τ）为要求的阀门位置；Δt为送风温度与设定值之差，在夏季Δt应为实测送风温度减去送风温度设定值；TI为积分时间，TI的值越小，积分作用越大；K为放大倍数，即对应于1℃温度偏差阀门需要的调整量。
3、功能实现
根据要求的功能确定硬件配置，为实现上述四大类功能，首先要选择合适的传感器、执行器，并配置
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