樓宇自控BA系統(tǒng)解決方案是怎么樣的？

如今，中國各地的大廈管理部門為了使其客戶擁有更舒適的環(huán)境而正在尋找創(chuàng)建完美室內環(huán)境的方法，他們越來越注重于通過優(yōu)化控制提高管理水平和環(huán)境質量的可調性。智能大廈向人們提供全面的、高質量的、快捷的綜合服務功能，它是現(xiàn)代高科技的結晶，是建筑藝術與信息技術完美的結合。樓宇自控系統(tǒng)(Building Automation System，簡稱BAS )是智能大廈的一個重要的組成部分。它的監(jiān)控范圍通常包括冷熱源系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、送排風系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等。

高新信息技術和計算機網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，對建筑物的結構、系統(tǒng)、服務及管理最優(yōu)化組合的要求越來越高，要求建筑物提供一個合理、高效、節(jié)能和舒適的工作環(huán)境。節(jié)能是一項基本國策，也是建筑電氣設計全面技術經(jīng)濟分析的重要組成部分。樓宇自控系統(tǒng)正是順應了這一潮流，它的建立，對于大廈機電設備的正常運行并達到最佳狀態(tài)，以及大廈的防火與保安都提供了有力的保證。同時，

依靠強大軟件支持下的計算機進行信息處理、數(shù)據(jù)分析、邏輯判斷和圖形處理，

對整個系統(tǒng)作出集中監(jiān)測和控制；通過計算機系統(tǒng)及時啟停各有關設備，避免設備不必要的運行，又可以節(jié)省系統(tǒng)運行能耗。

樓宇自控系統(tǒng)監(jiān)控內容： 冷熱源系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、送排風系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯監(jiān)測等。如下圖：

樓宇自控系統(tǒng)監(jiān)控內容

某大廈，總建筑面積41700m2，建筑高度為99.7m，建筑層數(shù)地上18層，地下2層，是一座集酒店、辦公、商務、娛樂、賓館為一體的綜合性智能化建筑。該系統(tǒng)能夠提高某大廈的整體管理水平，節(jié)約能源，提供更為舒適的室內環(huán)境，將大廈內制冷站、供熱站、空調、新風機組、公共區(qū)照明部分、給排水、送排風等系統(tǒng)納入大廈自動化管理系統(tǒng)，APOGEE是以集散理論為基礎的成熟的樓宇自動化系統(tǒng)。它具有結構靈活、適應性強、擴展方便、軟件優(yōu)化設備運行、操作簡單等特點。

一、樓宇自控系統(tǒng)的設計思想和原則

某大廈樓宇自控系統(tǒng)是一套將冷熱源、空調、通風、給排水、變配電、照明、電梯等設備或系統(tǒng)以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構成的綜合系統(tǒng)，以安全、可靠、節(jié)能、節(jié)省人力和綜合管理為目的。為了建成一個優(yōu)良的建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)的設計上著重考慮了三個方面的要素。其一是確定服務于設備或各個子系統(tǒng)的控制器I／O點數(shù)及點的類型，同時確認I／O點數(shù)的接口技術處理；其二是現(xiàn)場儀器、儀表、傳感器、變送器和執(zhí)行器等元件的正確選擇與配置；其三是中央操作站和通訊網(wǎng)絡的配置。

APOGEE樓宇自控系統(tǒng)是新一代樓宇自控／系統(tǒng)集成平臺， 完整的系統(tǒng)由INSIGHT監(jiān)控軟件、DDC控制器、傳感器、閥門及執(zhí)行機構四大部分組成。根據(jù)某大廈機電設備和弱電系統(tǒng)設計方案的具體情況，著重對如下幾個問題做了細化處理：

1、根據(jù)某大廈弱電系統(tǒng)的總體要求，選用了西門子的INSIGHT監(jiān)控軟件，該系統(tǒng)采用了Client／Server系統(tǒng)結構，并且支持WindowsNT／Windows2000／WindowsXP操作系統(tǒng)，支持OPC等多種協(xié)議和開放接口，并且提供了豐富的功能選項，是一套運用成熟的系統(tǒng)；

2、按受控設備的要求選用不同處理能力的DDC控制器，控制器的搭配對于系統(tǒng)的合理配置有著重要的作用，各自控廠商的控制器都有多種不同點數(shù)的產(chǎn)品可供選擇，合理的選擇控制器對于優(yōu)化網(wǎng)絡拓撲和控制系統(tǒng)造價有著不可忽視的作用。其基本原則是控制器盡量靠近控制對象，空間距離較遠的設備不宜合用同一個DDC控制器；

3、為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，樓宇自控系統(tǒng)的控制器、傳感器、執(zhí)行器電源均獨立與受控設備集中供電。

二、樓宇自控系統(tǒng)的控制內容和目標

總體上來講，樓宇自控系統(tǒng)應該向用戶提供如下功能：

(1)通過配置系統(tǒng)的硬件和軟件，實現(xiàn)測量各類工藝、設備狀態(tài)的參數(shù)，設置并控制設備啟停、提供設備運行報告等功能；

(2)監(jiān)視并顯示系統(tǒng)監(jiān)控設備的工作狀態(tài)，故障時自動報警；

(3)現(xiàn)場自動控制組織的安全調整功能；

(4)根據(jù)系統(tǒng)記錄，管理分析當前和過去運行過程；

(5)提供計算和預測工具，用于優(yōu)化操作參數(shù)并組合，實現(xiàn)設備優(yōu)化使用；

(6)實現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換；

為此，我們對每一個子系統(tǒng)都進行了相應的需求分析，最終確定了某大廈項目中納入樓宇自動化系統(tǒng)監(jiān)控對象的具體內容和目標。

1、冷凍站系統(tǒng)的監(jiān)控

監(jiān)控設備包括：冷水機組、冷卻水循環(huán)泵、冷凍水循環(huán)泵、冷卻塔、自動補水泵、電動蝶閥等。 如下圖：

冷凍站控制

(1)根據(jù)事先排定的工作及節(jié)假日時間表，定時啟停冷水機組及相關設備。完成冷卻水循環(huán)泵、冷卻水塔風機、冷凍水循環(huán)泵、電動蝶閥、冷水機組的順序連鎖啟動及冷水機組、電動蝶閥、冷水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔風機的順序連鎖停機。

啟動順序為：對應冷卻水、冷凍水管路上的閥門立即開啟；冷卻塔風機、冷卻水泵、冷凍水泵的啟動延遲2~3min啟動；制冷主機延遲3~4min執(zhí)行。

停止順序為：立即切斷主機電源；冷卻塔風機、冷卻水泵、冷凍水泵的啟動延遲2-3min關閉；對應冷卻水、冷凍水管路上的閥門立即關閉。

(2)測量冷卻水供回水溫度，以冷卻水供水溫度及冷水機的開啟臺數(shù)來控制冷卻塔風機的啟停的數(shù)量。維持冷卻水供水溫度，使冷凍機能在更高效率下運行。

(3)監(jiān)測冷水總供回水溫度及回水流量，由冷水總供水流量和供回水溫差，計算實際負荷，自動啟停冷水機、冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵及相對應的電動蝶閥；

(4)根據(jù)膨脹水箱的液位，自動啟停自動補水泵；

(5)監(jiān)測冷水總供回水壓力差，調節(jié)旁通閥門開度，保證末端水流控制能在壓差穩(wěn)定情況下正常運行。在冷水機系統(tǒng)停止時，旁通閥自動全關；

(6)監(jiān)測各水泵、冷水機、冷卻塔風機的運行狀態(tài)、手／自動狀態(tài)、故障報警，并記錄運行時間；

(7)水泵保護控制：在每臺水泵的出水端管道上安裝水流開關，水泵啟動后，水流開關檢測水流狀態(tài)，如故障則自動停機；水泵運行時如發(fā)生故障，備用泵自動投入運行；

(8)中央站彩色動態(tài)圖形顯示、記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄累計運行時間及其他的歷史數(shù)據(jù)等。

2、換熱站系統(tǒng)的監(jiān)控

監(jiān)控設備包括：熱交換器、冷凝泵等。

如下圖：

換熱站控制

(1)監(jiān)測各熱交換器二次水出水溫度，依據(jù)出水溫度按PID調節(jié)一次熱水(或蒸汽)調節(jié)閥，保證出水溫度穩(wěn)定在設定值范圍內，溫度超限時報警；

(2)測熱水循環(huán)泵的運行狀態(tài)和故障信號，故障時報警，并累計運行時間；

(3)中央站彩色動態(tài)圖形顯示、打印、記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄累計運行時間及其他歷史數(shù)據(jù)等。

3、新風／空調機組的監(jiān)控

監(jiān)控設備包括：新風／空調機組。 如下圖：

(1)時間程序自動啟／停送風機，具有任意周期的實時時間控制功能；

(2)監(jiān)測送風機的運行狀態(tài)、手／自動狀態(tài)、故障報警、累計運行時間；

(3)防凍保護：在冬季，當溫度過低時，開啟熱水閥，關新風門、停風機、報警提示；

(4)由風壓差開關測量空氣過濾器兩側壓差，超過設定值時報警；

(5)風機、風門、冷水閥狀態(tài)連鎖程序；

①啟動順序：開冷水閥、開風閥、啟風機、調冷水閥；

②停機順序：停風機、關風閥、關水閥；

(6)對于新風機組，測量新風溫度和送風溫度，并根據(jù)送風溫度PID調節(jié)二通水閥的開度，維持送風溫度為設定值；對于空調機組，測量新風溫度和回風溫度，并根據(jù)回風溫度PID調節(jié)二通水閥的開度，維持回風溫度為設定值；

(7)中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄累計運行時間及其歷史數(shù)據(jù)等；

如下圖：

空調機組

4、給排水系統(tǒng)的監(jiān)控

監(jiān)控設備包括：給排水泵、生活水池、污水池、集水坑。

(1)監(jiān)測生活水泵、污水泵的運行狀態(tài)，手／自動狀態(tài)和故障信號，故障時報警，并累計運行時間；

(2)實現(xiàn)就地控制和遠程控制的轉換；

(3)監(jiān)測生活水池液位，對超限水位報警，防止溢流，對超低液位也進行報警；

(4)根據(jù)生活水箱液位，啟停生活水泵，并進行超限報警；

(5)根據(jù)污水池、集水坑液位，啟停污水泵，并對超高液位進行超限報警；

(6)中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄累計運行時間及其歷史數(shù)據(jù)等。

5、給排風系統(tǒng)的監(jiān)控

監(jiān)控設備包括：送／排風機。

(1)監(jiān)測各風機的運行狀態(tài)、手／自動狀態(tài)；

(2)在自動狀態(tài)下按時間程序自動啟／停風機；

(3)監(jiān)測送／排風機的故障信號，故障時報警，并累計運行時間；

(4)中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄累計運行時間及其歷史數(shù)據(jù)等。

6、照明系統(tǒng)的監(jiān)控

監(jiān)控設備包括：公共照明配電箱。

(1)對于各照明回路，根據(jù)時間程序自動開／關各照明回路；

(2)對于各照明回路，監(jiān)控各回路的開關狀態(tài)、故障報警、手／自動狀態(tài)；

(3)以上時間，程序可根據(jù)用戶需要任意修改，可自定義節(jié)假日工作模式，降低大廈運行中的電能消耗；

(4)中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數(shù)、狀態(tài)、報警，記錄累計運行時間及其歷史數(shù)據(jù)等。

7、變配電系統(tǒng)的監(jiān)控

對變配電系統(tǒng)的監(jiān)控主要包括對高壓、低壓、變壓器、發(fā)電機設備的相關運行參數(shù)的監(jiān)視，本樓宇控制系統(tǒng)對變配電系統(tǒng)只監(jiān)視不控制。 由供配電設備廠商預留連接供配電系統(tǒng)的監(jiān)測接口，通過高級接口采集下列信號：

(1)高壓進線柜：三相電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電度；

(2)所有高壓開關的開關狀態(tài)、故障跳閘狀態(tài)；

(3)變壓器溫度；

(4)低壓進線柜：三相電壓、三相電流；

(5)所有低壓進出線開關的開關狀態(tài)及故障跳閘狀態(tài)；

(6)低壓主要配電回路電能計量；

(7)測量柴油發(fā)電機三相電壓、三相電流、頻率及運行或故障信號；

(8)監(jiān)測變壓器室、高／低壓配電室、發(fā)電機房內溫度。

(9)為無縫集成，本項目均要求廠家提供國際標準通訊協(xié)議：MODBUS、OPC。

如下圖：

變配電

8、電梯系統(tǒng)的監(jiān)控

本項目樓宇自控系統(tǒng)對電梯系統(tǒng)實行只監(jiān)不控的方式，電梯系統(tǒng)提供高級接口給樓宇自控系統(tǒng)集成，樓宇自控對電梯的運行狀態(tài)、故障報警、電梯的上升、下降進行監(jiān)視；對自動扶梯的運行狀態(tài)、故障報警進行監(jiān)視，并對電梯系統(tǒng)的運行時間進行累積記錄。

三、系統(tǒng)構架

關于西門子APOGEE系統(tǒng)，簡要說明如下：

1、中央工作站

中央工作站系統(tǒng)由PC主機、彩色液晶顯示器及打印機組成，是BAS系統(tǒng)的核心，它直接可以和以太網(wǎng)相連。整個大廈內所受監(jiān)控的機電設備都在這里進行集中管理和顯示，內裝中／英文Insight工作軟件，提供給操作人員下拉式菜單、人機對話、動態(tài)顯示圖形，為用戶提供一個非常好的、簡單易學的界面。操作者無需專業(yè)軟件知識，即可通過鼠標和鍵盤操作管理整個控制系統(tǒng)。

2、操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)為樓宇自控系統(tǒng)提供了強大的工作平臺，通過系統(tǒng)程序操作員可以在樓宇自控系統(tǒng)內進行各項資料的存取及監(jiān)控。

(1) 指令輸入及菜單選擇的方式

操作員除了可以通過常規(guī)的鍵盤進行操作外，亦可以通過“鼠標”進行操作，包括啟停、更改設定點、選擇菜單等各項操作。

(2) 圖形及文字顯示

操作員可以將樓宇自控系統(tǒng)內的每一個監(jiān)控點用圖形或文字方式顯示出來。

(3) 多方面資料的顯示

操作系統(tǒng)有能力在同一時間內以“窗口”式的方法顯示多方面的資料，以便容易對不同表現(xiàn)進行分析，真正做到了實時和多任務。

(4) 密碼的保護

多級別的密碼將為業(yè)主及管理人員提供一個有效的保護工具。它可以管理及限制不同部門人員使用樓宇自控系統(tǒng)，同時防止系統(tǒng)被非有關人員使用，提高系統(tǒng)的安全性。

(5) 彩色動態(tài)圖形顯示

為使系統(tǒng)內的報警被更快地確定及更容易分析系統(tǒng)的表現(xiàn)，系統(tǒng)提供彩色動態(tài)圖形顯示，包括樓層的平面圖及機電裝置的系統(tǒng)示意圖。

(6)系統(tǒng)的架構及界定

所有溫度及裝置的控制策略及節(jié)能程序可以由用戶決定，在做出界定或修正的程序時不會影響樓宇自控系統(tǒng)正常的運作。

3、Insight軟件功能

西門子公司提供的所有軟件均支持本方案所闡明的操作及監(jiān)控系統(tǒng)。這些軟件可在每個現(xiàn)場控制器中運行，而不僅限于最高級的計算機工作方式。其核心功能包括控制軟件、報警管理兩方面。

(1)控制軟件完善且人性化的操作界面，提供設定點的修改和日程計劃的設定和執(zhí)行等豐富功能；

(2)報警管理包括監(jiān)察、緩沖、儲存及將報警顯示在操作站上。

①所有報警應顯示有關報警監(jiān)控點的詳細資料，包括發(fā)生的時間及日期；

②報警根據(jù)嚴重性可分級報警，以便更有效、快速地處理嚴重的報警。用戶可以為不同級別的報警自行決定嚴重性的級別；

③監(jiān)控點歷史及動向趨勢記錄；

④累積記錄，每個網(wǎng)絡控制器擁有下列的累積記錄，若累積記錄超過用戶所定下的限額，系統(tǒng)將自動把用戶指定的警告信息發(fā)放出來。

4、直接數(shù)字控制(DDC)

DDC是用于監(jiān)視和控制系統(tǒng)中有關機電設備的控制器，它是一個完整的控制器，它包含軟硬件，能完成獨立運行，不受到網(wǎng)絡或其他控制器故障的影響。

控制器構成主要是32位或16位微處理器和不同類型點的點終端模塊，具有可脫離中央控制主機獨立運行或聯(lián)網(wǎng)運行能力。同時，當外電斷電時，DDC的后備電池可保證RAM中數(shù)據(jù)在60天不丟失。簡單來說，DDC具備以下功能：

(1)定時啟停、自適應啟／停；

(2)自動幅度控制、需求量預測控制；

(3)事件自動控制、掃描程序控制與警報處理；

(4)趨勢記錄、全面通信能力。

四、系統(tǒng)交付及使用效果評價

安裝調試后的樓宇自控系統(tǒng)自投入運營以來系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠自動控制建筑物內的機電設備，通過軟件系統(tǒng)地管理相互關聯(lián)的設備，發(fā)揮設備整體的優(yōu)勢和潛力。提高利用率，優(yōu)化設備的運行狀態(tài)和時機(但并不影響設備的工效)，從而延長設備的使用壽命，做到降低能源消耗，減低維護人員的勞動強度和工時。最終，降低了設備的運行成本。

結語：作為現(xiàn)代化大型建筑物，是需要大量的樓宇設備來不斷地完善。同時，大廈系統(tǒng)設備控制需要高效率、高精度、高標準。智能化程度的高低決定了大樓的靈性，而樓宇自控系統(tǒng)的好壞決定了大樓的智能化，通過對某大廈樓宇自控系統(tǒng)工程的認識和分析，我們可以清楚地看到如何打建一座現(xiàn)代化大樓的關鍵是把握好樓宇自控系統(tǒng)的設置