某某楼宇自控系统技术方案年月日.docx
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某某楼宇自控系统技术方案年月日
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楼
宇
自
控
系
统
方
案
爱尔兰西朗自控有限公司
第1章楼宇自动化系统概述
1.1楼宇自控系统的必要性及在智能建筑中的地位
现代的智能建筑往往是从建筑设备自动化系统开始的。
智能建筑内部有大量的电气设备，如：
环境舒适所需要的空调设备、照明设备及给排水设备等，这些设备多而散，多，即数量多，被控制、监视、测量的对象多，多达上千点甚至上万点；散，即这些设备分散在各个层次及角落。
如果采用分散管理，就地控制，监视和测量难以想象。
为了合理利用设备，节省能源，节省人力，确保设备的安全运行，自然地提出了如何加强设备的管理问题。
随着人民生活水平的日益提高，人们对生活、工作环境的要求也越来越高，随之也带来了能源的高消耗等一系列问题，楼宇自动控制系统应运而生。
而计算机技术和信息技术突飞猛进的发展，对大楼内的各种设备的状态监视和测量不再是随线式，而是采用扫描测量。
系统控制的方式由过去的中央集中监控，转而由高处理能力的现场控制器所取代的集散型控制系统，中央处理机以提供报表和应变处理为主，现场控制器以有关参数自动控制相关设备，来达到控制目的。
现在我国的楼宇自控系统主要应用于各大型写字楼、宾馆、酒店及高档公寓等。
随着大楼功能的多样化及精致化要求的提出，楼宇中的各种机电设备也日趋复杂，技术含量日益提高，同时机电设备又是大楼的主要能耗单位，节能性成为大楼运转成本的主要指标，所有这些都决定了楼宇自控系统已成为大楼必不可少的一个组成部分。
1.2楼宇自控系统的重要作用
1.2.1强化物业管理方面
作为现代化建筑在硬件上的突破并不是代表其本质的唯一方面，如何提升物业管理的水准是每个业主面临的重要问题，而使大厦在投入使用后，在内部管理机制上的改革将通过楼宇自控系统的应用而达到节约人力、强化内部管理，减少传统内部管理所带来的不必要的人为消耗。
1.2.2节约人力
由于主要设备由计算机监控，工程人员可以通过电脑很快获得各区域的温度、湿度情报，了解设备的运行状况，及时确定维修保养措施，并且直接对设备进行启停控制，如北京政协人民报社，总建筑面积3万5千平方米，监控范围达到900个控制点，楼宇自控系统中控室值班和维护人员仅2人，晚间无人值班，全部达到了计算机自动控制，大大提高了控制精度。
1.2.3减低机器磨损程度，延长设备使用寿命
由于电脑对各种设备运行时间及启停进行设定并控制，使操作者可以合理运行，避免某一台设备长期超负荷运作，因而延长设备的平均使用寿命。
1.2.4及时发出报警信号，避免意外事故发生
根据深圳蛇口南海酒店BA运行报告：
酒店试营业期间，在BA系统未启用时，曾发生过顶楼储水池溢水，餐厅被水淹，造成严重损失及不良影响。
现在酒店所有生活水池、污水池、雨水井均有信号线与BA系统连接，出现问题中央电脑会及时发出高位（或低位）报警信号通知工程人员处理。
电器设备如发生短路及断电故障，中央电脑也能及时报警。
楼宇自控系统打印并记录了总污水泵故障的情报，工程人员开始还找不出故障原因，然而BA继续报警，经认真查找，终于发现是一继电器发生瞬间短路，这种故障平时很难查出，但是如果严重了，使三相电源缺相时间过久，则可能烧毁电机，损失将十分严重。
1.2.5
强化内部管理，提高工作效率
由于所有出现的故障及数据更改，计算机均有不可删除的记录，因此对内部管理工作的监督、岗位检查、维护内容及费用控制具有传统管理不可及的功能，同时由于BA中央系统具有99个操作分级，使用者根据不同的密码，进入不同级的层次，对中央系统数据的调整，使系统具有更强的保密性，而且设备在出现故障报警时可通过多种方式进行，除一般的声像报警外，在出现重大故障时，能通过电话、传呼及移动电话进行遥控报警，通知相关的管理人员。
1.2.6节约能源的作用
作为大楼内主要机电设备（如空调、冷热源、水泵、照明等），其能耗占全部能耗的大部分，它直接关系到整个大厦的总经济性，反过来，也正是由于BA系统的应用，使得在节能降耗的方法及效果上，日趋完善和提高。
随着BA系统的硬件结构的不断优化和各种节能软件的开发利用，BA系统逐步成为节能的主要措施和手段。
1.2.7室内环境控制作用
集中空调是室内环境优劣的基本设施，温度、湿度作为空调系统调节室内舒适性的基本要素，能否达到设计要求和满足各种情况下的指标仅仅依靠人的感觉是做不到的，也无法进行自动控制，BA系统依靠准确的仪表传感器和计算机的PID调节，对温度、湿度进行闭环自动控制，完成对所有空调设备的自动调节，使温、湿度的控制精度提高到+/-0.1度和5%，这是手动控制远远达不到的。
1.3楼宇自控系统的主要功能
电力设备及紧急发电设备
·变配电设备各高低压主开关动作状况监视及故障警报
·主电源回路漏电报警
·机电设备时间程序控制
·供电品质功率因数监视
·各户用电量计划及电费计算
·公共用电计测及各户电费分析计算
·发电机供电质量监视（油量,电池,电压,功率）
·紧急发电机定期通知测试及开列保养工作单
照明设备
·庭院灯定时控制
·各楼门厅电灯定时控制
·楼梯灯定时控制
·停车场照明定时控制
·航空障碍灯点灯状态显示及故障警报
空调设备
·主机最佳开/停时间控制
·冷却塔,主机,水泵等运转监视,异常警报
·主机周期运转控制
·外气热含自动计算
·室内温湿度测量
·冷水温度自动控制
·各户监控室空调机控制
·中央监控室空调机控制
·中央监控室温湿度控制
·各楼层公共区域空调机组开/停时间控制
给排水设备
·给水,污水泵运转状态监视故障警报
·给水及污水泵定时开列保养工作单
·给水及污水池水位监视及异常警报
·各种水池清洗开列工作单及提出预示
·污水处理设备运转监视,控制等
公共饮水设备
·过滤,杀菌设备控制监视
·储水槽水位监视
·饮用水泵控制监视
火警消防排烟设备
·火警区域状态监视故障报警
·自动撒水,泡沫灭火等设备各区域状态监视,故障警报
·防排烟设备各区状态监视,故障报警
·各种消防水泵状态监视,故障警报
·各种消防水泵定期通知测试及开列保护工作单
·进风排烟机状态监视,故障报警
·进风排烟机定期通知测试及开列保护工作单
·消防系统有关水管路水压测量
送排风设备
·地下停车场送排风设备控制
·空气新鲜度控制
·卫生间排风定时控制
·各层新鲜空气风机定时控制
电梯设备
·停电及紧急状况处理
·定期通知维护及开列保养工作单
第2章
CYLONUnitron32楼宇自控系统简介
2.1系统及产品特点概述
爱尔兰CYLON公司现向国内推出的Unitron32楼宇自控系统是国际上最先进的系统之一，用于大楼及能源管理。
本系统特别适用于以下三个方面:
A.大,中型规模的建筑物；
B.大规模的楼宇及楼群；
C.区域性的集散管理系统；
Unitron32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Unitron32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。
系统的先进性体现在如下几个方面：
1）.Cylon公司的楼宇集散型控制系统，充分体现了“集中管理，分散控制”这一目前国际流行的最新控制理论,由中央与现场组成直接数字控制系统（DDC）,在中央电脑停止操作时，现场子站级可独立完成所有的控制功能；并无需经过中央计算机即可进行直接通讯。
2）.控制系统的先进性又在于既能在离线状态，更能在线状态进行参数修改及设定值变更。
3）.系统最大容量20万点，tcp/ip网络通讯速率高达100Mbps。
现场网络可采用自由拓扑形式，最大总线长度为1200m，通讯速率最高可达76.8kb/s。
4）.系统容量进一步得到增大的同时对单独的控制器则要求其点数的灵活性，CYLON的DDC控制器有多种类型，而且其I/O具有万用点功能，即不但能在模拟量和开关量之间进行灵活转换，也能在输入技术处之间进行灵活转换，这样即便于设计安装，同时又方便了系统运行后的调整和维护。
5）.具有32位超大规模集成电路微处理器，控制站硬件的高可靠性体现在高集成化、自诊断、免维护和使故障弱化等技术方面。
EEPROM的应用使得长时间的数据保存成为现实，Web功能等技术方面都得到了广泛的发展。
6）.可连接中央管理系统构筑以太网，与TCP/IP协议兼容，可直接连接Internet、ISDN。
7）.现场控制软件的成熟体现在先进的BMS及空调自控理论的应用。
8）.成熟的模块化编程方式并可离线仿真测试。
9）.系统具有远程通讯功能，操作者可从任何地方通过公共电信网络到此建筑物，检查状态或修改命令等。
10）.中央电脑可采用WINDOWS/XP/WIN7系统支持，便于操作，管理及网络通讯功能齐全。
2.2系统结构
2.2.1
系统结构
本设计中采用的Unitron32计算机集散型控制系统由二级组成:
1）.楼宇管理及协调层（计算机与打印机等）.支持以太网PEERTOPEER同层通讯网络。
2）.区域控制层:
多接口通讯网络。
2.2.2楼宇管理系统
楼宇管理系统可用于局部或跨区域的楼宇管理,该功能可通过中央管理站实现。
*.室内温度的控制、管理和监视以及能源节省
Unitron32组合了加热、通风、空调的先进技术和最新的计算机技术,能完全监视大区域内从一座楼到大量建筑物的设备。
用户可以详细地看到并控制楼宇设备的运行,完全控制HVAC、照明、时间表安排、安全等系统。
*.最先进的人机界面
Unitron32应用WINDOWS界面,可运行在任何现代PC机上,原有的硬件、网络都能使用.整个系统将直接显示在计算机屏幕上,界面非常友好。
*.有效的帮助系统
用户可通过Unitron32的菜单、帮助窗口等获得系统的帮助信息,在任何时候,方便地了解系统的工作内容,其列举的例子有很好的示范作用。
*.显示平台
不同的系统及其流程图用彩色图形表示,分级连接,简单明了,掀击鼠标就可从一个区域或系统转换到另一个去,还可以由一个系统概貌图进入某一层、一个房间或一个特殊系统,甚至仅仅检查一个泵、阀或是风机。
*.现状的动态图示
系统所有彩色图形是动态地连接在相关点上,如果连接的系统或组成部分或是来自操作者的信号改变了,它们也随之改变。
另一个特点是动态显示,如显示一个转动的风机。
*.能源消耗控制
Unitron32能收集、存储系统各个部分的温度及热量、水、油、电的用量等,用户可根据能源消耗图同前期值或是预期值进行精确的比较。
*.完整的当前系统文件
Unitron32拥有完整实时的系统描述文件,用户可随时获得各个系统的现状和设定值。
*.开放性
参照计算机世界的开放标准Unitron32完全开放,能和别的WINDOWS程序配合,随时交换信息。
利用动态数据交换,变化一经发生就将信息转给别的WINDOWS程序。
Unitron32系统能和别的厂家的硬件兼容,用户无须改换装置,只须将其装载进去。
2.2.3区域控制
DDC子站单元是控制、管理、监视各个组件功能的硬件子系统,包括各种DDC子站和手提终端。
Unitron32是一个现场智能子系统,用途广泛,并提供对组件的最优适应性。
2.3CYLON楼宇管理系统基本功能
2.3.1基本系统
CYLONUnitron32操作单元包括主机、显示器、键盘、鼠标、打印机。
操作员可通过彩色图像对整个系统进行监视和直接的运行控制，其基本系统包括彩色图像、报警处理、系统通道控制、时间表管理等。
2.3.2彩色图像
Unitron32提供面向对象的彩色图像界面,在专用的操作环境中进行控制、监视和管理。
彩色图像不仅能清楚地显示整个系统的布局还能显示记录图像和三维物体。
*.彩色图像显示
用彩色图像还可以方便地进行系统的控制和监视。
图像中的动态区域都分级地与其它图像连接,通过这些连接,可从整体图像扩展到建筑布局,楼层规划,空调器、变送器或其它连接对象.
可以通过图像的快速切换改变时间的设置参数值或状态值.报警状态及运行状态都直接显示在屏幕上.可以把图像于报警连接,不管是处于哪个系统,报警产生时,相关的图像都会及时显示。
*.过程的图示
在显示中跟踪瞬变过程的有力工具是数据记录,经整理的数据记录用动态曲线表示,不同的颜色代表不同的数据上反映,这些信息通过颜色,符号,数值,条纹或符号切换来显示。
2.3.3迅速、可靠的报警功能
*.完美的报警处理功能使得操作简单,报警信号可自动驱动一台或多台打印机打印出报警信息并同时显示在屏幕上。
报警信号还可传递到远程操作设备,例如一台自动寻呼设备、传真机、或紧急服务中心,这就保证了无论白天还是夜晚,工作日还是节假日,也不论操作员是否在终端前工作,整个系统都在控制中。
*.多种信号产生报警
操作员可运用彩色图像工具或指定功能键随时查看报警情况,包括报警的发生、消除,确认为区分起见,每种情况都有不同的颜色,并可以按时间顺序或优先顺序排列。
报警可以缩小为一个像标,当有报警时便闪烁在屏幕上,像标可放置在屏幕的任何位置上,任何时候都能看到。
清单也可打印出来,包括时间、优先级别、报警内容、类别或操作者等项目,并可根据时间和事件优先级别的不同,输送到一个或多个打印机上。
*可以通过鼠标方便地确认报警,报警信号可与操作信息、状态信息等相连,如显示一个冷却单元的当前值和设定值及运行状态的同时指出相应的处理步骤,在打报警信息的同时,还可以显示相关的彩色图像。
*优先级表示报警的紧急程度。
*其它报警功能:
在检修期间,停止报警是必要的,这部分报警会在另一区域中显示出来.每个报警信号都有自己的统计资料,包括产生的次数、最近一次的日期和具体时间等,这对安排设备维护很有用。
为避免短时间内的重复报警,Unitron32系统还有锁定功能。
2.3.4登录控制
为防止外人进入和操作系统,操作员须输入姓名、口令,系统检查正确后按设定的级别、区域和优先权开放系统,口令是加密的。
*.为操作员提供专用环境
专用环境能提供系统的安全性和操作员的满意度,使系统管理员,操作员和维护人员的工作既有良好的组织性,又非常简便自如.
*.退出系统并更新文件
操作员既可从自己的终端也可从别的终端退出系统,当他忘记退出时,从他最后一次击键或掀击鼠标算起,经过一段时间后,系统将自动退出;后备显示功能将继续显示新的数值、报警等等,但终端不能接受其它命令或数据.
*.三维入口定义
指用户文件的三方面:
权限、类别和控制.每一位操作员和系统中的每一对象都有指定的权限,只有当对象的级别等于或低于操作员的权限时,他才可以操作.操作员的类别决定了他可以监控的区域,通过将系统分成不同的用户区域,监视和控制任务将由指定的不同的操作人员来完成。
操作者和对象必须有相同的类别（空调、电力、保安等）,控制级别则决定了系统中操作员执行特别操作或命令的权利。
2.3.5系统备份保证了安全性
可以对整个系统或系统修改部分的软件、参数等进行备份。
2.3.6精确、同步、功能齐全的时间表
*.可将每星期预先编制的程序安排进电子日历中,由它控制系统中各种功能的执行,如风机、照明等。
*.调度还能规定有效性,即每件事情执行的有效时间,是按每星期执行的还是自由选择的,另外还能控制趋势记录和周期性打印输入的起始终止时间。
*.惯常的时间表服从于特定时间表,从而可提前很长一段时间做出节假日安排。
*.自动切换夏时制和闰年。
*.用户可从终端读取或更改日期时间。
*.系统中的各种功能都和时间同步联系。
2.4网络通讯
Unitron32的网络功能用于产生一个开放、透明的网络系统,网络的任一操作者均可自由访问网络中的资源（包括过程单元和对象等）。
2.4.1网络模式
网络型式可以是环状的,总线型或者星型,每一台操作站作为一个网络结点,经过网络适配器连接到网络当中,结点间的通讯,通过WINDOWSFORWORKGROUPS支持,如ETHERNET,TOKENRING或ARCNET等。
2.4.2直接和拨号通讯
通讯单元UCC32将UC大厦子站联结成网络,Unitron32的每个用户都能控制可监视联网的各个单元,远程终端可通过调制解调器与网络相连来操作系统。
2.4.3开放性
Unitron32系统完全开放,可与其它标准的软件构成整体.系统有大量驱动器,确保与其它厂家的硬件的通讯.系统还提供一些特殊通讯模式,保证Unitron32系统和网络系统自由通讯,以满足市场对开放性的要求。
2.5能源管理
Unitron32能源管理模式是基于MICROSOFTEXCEL的独立的WINDOWS程序,有很强的预算和分析工具的能源消耗记录功能,还有别的统计数据,诸如时间、参数、互相之间的关系等等。
自动或人工收集数据:
各种参数如温度、天气情况,能源消耗,运行时间,建筑占用情况等都能记录下来,并按每天、每星期、每月或每年进行分析。
应用动态数据交换DDE,Unitron32的数据交换简单易行,可从网络或ABCII中文件中读入信息,有些信息或预算值,可人工输入。
能源消耗图表反映设备在受天气温度和工作,休息日的影响下的能耗情况,能源管理模块以此作为预算分析工具,并进行进度日计算及月能耗分析。
建立基于气候变化的能源消耗表,就可以根据全年能耗曲线控制供热,制冷的能源消耗,当消耗过高或过低时会产生报警,从而保证控制的精确性和连续性。
图表还能用来分析对能源消耗有影响的其它因素.例如,旅馆的能源消耗与客流量、房租率和季节有关,而超级市场的能源消耗则与顾客数量及主要商品的周转情况有关。
强力的预算工具,能连续调整能源费用的预算值,估算增加能源的后果,从而精确地计划节省能源的方法。
运用MICROSOFTEXCEL的图示功能,包括柱状图、曲线图、面积图可赋予能源数据以实际意义,并与时间、天气、运行安排等相关联。
2.6记录功能
2.6.1趋势记录
包括在指定时间间隔内收集、存储测量值,为以后的分析和报表做准备,系统可用小间隔记录控制设定等短过程,或用大间隔记录能量消耗等过长过程。
应用记录输出功能,趋势记录数值可以通过DDE转给别的程序或者以ASCII文件形式输出,可以在RPU存储器或直接从终端收集测量值,测量值总数只受终端容量的限制。
趋势记录由时间事件、逻辑事件或操作控制。
记录开始或终止的信息将在报警区产生并显示,还可以同时记录当前时间状态,表示是正常运行还是变换时间表运行,这对于统计计算是有帮助的。
应用趋势记录的编辑功能,可以直接检查、编辑记录或计算的数值,错误数值可以加以调整或取消,维护记录统计值的有效性。
2.6.2
历史记录
用于收集、存储系统发生的事件的信息,包括报警发生和操作人员处理的日期、时间、维护人员。
Unitron32系统有广泛的报表参数范围,可以自由选择所需输出的信息。
2.7报表
报表生成器是基于MICROSOFTEXCEL的独立的WINDOWS程序,能编辑和产生由趋势记录收集的数值,操作者可以容易地选择报表的形式和内容。
在记录进行或完毕后都可编辑操纵记录数据,简单或是复杂的计算都可执行,如求和、平均值、累计值等。
有多种报表方式,如数表、柱状图、XY坐标图等。
Unitron32的报告生成器可以生成设备运行状态、数值、报警状态、累计值、趋势等多种形式的内容,可以根据需要输入文本和采集的数据,还可包括必要的数据修正指令。
报告可以人工操作或是周期地、或是警报产生时在选定的打印机上输出各种各样的报告:
*.状态报告列出了当前值、状态和操作情况,由操作者选择报告的形式和描述文本。
*.动作报告规定了特殊事件（如报警）时的必要的修正方法。
*.能量报告显示了能量消耗情况以及基于此的计算值,也由操作者选择报告形式和内容。
*.能量消耗情况可直接打印出来或是作为进一步计算、报告的资料。
*.多楼层建筑物的能量报告可以显示每天或每月的能耗,以及最低、最高和平均室外温度等,能反映每间房或整个楼层的租用情况。
*.规定能量的当前价格,可以详细报告能源消耗的费用。
2.8工具箱
（1）.彩色图形、编辑器
这是一个独立的WINDOWS程序,可以根据需要设计和修改彩色图像。
可以先画每个图形元素,在连接那些有动态属性的元素,图形元素可被放大、缩小、拷贝、旋转、镜象反转和自由着色,可采用DXF格式图形或点阵图,有动态属性的图形元素可用仿真器在使用前进行验试。
图形包括直线、射线、角、椭圆和多边形,可以标准调色板中选择线宽填充色和属性。
有力的编辑功能可使你快速产生、编辑彩色图形。
当然,你也可以用程序产生你自己的符号,或是根据需要调整标准符号。
（2）.数据库生成器
可以有效、有条理地收集、编辑系统产生的所有信息,对系统设计者有很大帮助,并可重复使用、复制、编辑已生成的应用程序。
2.9开放的控制协议
Unitron32可以直接完成与BACNET、MODBUS/JBUS、KNX/EIB协议等标准协议的相互转换工作，构成了系统集成的软、硬件基础,并可提供OPCServer以利于与上层BMS的系统集成。
第3章大厦楼宇自控系统设计实施说明
3.1前言
楼宇自动化系统（BAS）作为大厦正常运转的基本控制系统，在提供舒适的环境条件时，应最大限度地节能降耗，减少管理人员,提高管理水平。
使大厦内的各种设备在优化状态下自动运行，无人值守，以取得最佳的舒适性和经济性。
楼宇自控系统（或称楼宇管理系统）是由中央管理站、各种DDC控制器及各种传感器、执行机构组成,能够完成多种控制及管理功能的网络系统。
它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。
目前,系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计生产，发展成标准化、专业化产品,从而使系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，系统的投资大大降低。
3.2系统设计
3.2.1设计原则
作为一座智能型的建筑,具有环境要求较高，控制要求高等特点，为此,我们选用爱尔兰CYLON公司的Unitron32计算机集散型控制系统。
该系统是新一代计算机楼宇控制系统，集当今世界之先进的计算机技术、通讯技术、控制技术和显示技术为一体，代表了楼宇控制技术的发展方向。
西朗（Cylon）控制公司是当今世界上最主要的楼宇自控供应商之一，总部设在爱尔兰，在全世界拥有数十家分支机构，其生产的产品包括各类控制器、传感器、阀门、执行机构等全套控制设备。
多年来，西朗（Cylon）致力于在环境控制、楼宇管理、能源及计算机网络的研究、发展使其以领先于世界的技术，成为建立智能大厦的首选目标，为用户提供高品质的系统和全方位的服务。
系统设计,在体现技术先进性的同时,本着结构简洁、实用,同时兼顾经济性的原则,使系统在可靠性、稳定连续运行、简单操作、低成本的维护等方面充分发挥CYLON系统的特点。
3.2.2设计标准
系统的设计标准为中国国内相关的专业设计标准系统的设计标准为中国国内相关的专业设计标准
✓民用建筑电气设计技术规范JGJ/T16-2008
✓智能建筑设计标准GB/T50314-2006
✓建筑电气工程施工质量验收规范GB50303
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