楼宇自控系统简介..

1、楼宇自控系统简介

智能建筑自动化控制系统（BAS）俗称楼控系统，5A建筑中列为首位（楼宇自动化----BA；办公自动化----OA；消防自动化----FA；通信自动化----CA；管理自动化----MA）。

BAS主要对建筑物内机电设备进行管理，是基于现代分布控制理论而设计的集散控制系统，通过网络系统将分布在各监控现场的机电设备进行实时监控。

楼控系统(BAS)主要对以下设备进行监测和控制:

冷热源系统、空调系统、新风系统、风机盘管系统、给排水系统、送排风系统、照明系统、供配电系统和电梯设备监测等。

1.1系统概述

我们采用楼宇自动化控制系统对酒店内的机电设备进行监控管理，该系统一方面为酒店提供健康、舒适、洁净的空气环境，另一方面监控和保障各种设备的正常运行，节约能源，减低管理费用。

从统计数据来看，空调系统占整个酒店的耗能在50％以上，而酒店装有楼宇自动化系统(BA)以后，可节省能耗约25％，节省管理人员约30％。现代化酒店内部的机电设备数量急剧增加，这些设备分散在酒店的各个楼层和角落，若采用分散管理，就地监测和操作将占用大量人力资源，有时几乎难以实现。如采用楼宇自动化系统，利用现代的计算机技术、控制技术、网络技术和图形图像处理技术，便可实现对所有机电设备的集中管理和自动监测，确保楼内所有机电设备的安全运行，提高酒店内工作人员的舒适感和工作效率，长期保持设备的低成本运行。一旦设备出现故障，系统能够及时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态。

1.2系统设计依据

我们的设计依据是：

?民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92）

?招标技术文件相关要求

?浙大中控OPTISYS楼宇自控产品技术手册

?自控专业施工图设计文件编制深度的规定（1987）

?中国电气装置安装工程施工及验收规范（GBJ232-90.92）

?中国高层民用建筑设计规范（GBJ45-90.92）

?《空调系统控制》（国标图集02X201-1

?中国采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）

?中国室内给水排水热水供应设计规范（TJ15-74）

?中华人民共和国公共安全行业标准（GA38－92）

?智能建筑设计标准（DBJ08－47－95）

?电气图用图形符号（GB4728－85）

?分散型控制系统工程设计规定（HG/T 20573－95）

?工业自动化仪表工程施工及验收规范（GBJ93－86）

?智能建筑设计标准（GB/T50314-2006）

?建筑物防雷设计规范（GB50057-2000）

?相关产品安装使用手册

1.3系统设计原则

楼宇自控系统，遵循下述原则：

先进性：

采用国际上先进的“分布式控制系统”，通过中央监控系统的计算机网络将各层的控制器，现场传感器、执行器及远程通信设备进行联网，实现集中管理和分散控制的综合监控及管理功能。系统支持目前业界先进的主流技术。

安全性：

系统的构成能保证系统和信息的高度安全性,采取必要的防范措施，使整个系统受到非法入侵或意外故障时，对系统破坏限制在最小程度。同时在系统控制方案的设计中，充分考虑安保、消防等方面的要求，采取切实可行的联动措施，保障建筑内人员的健康和安全，以及建筑设备的安全运行。

可靠性和容错性：

分散控制、集中管理的特点，保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。

可扩展性：

系统方案中的总线能力、软件资源、DDC I/O点均应留有一定的余量，以便根据业主要求灵活增加少量控制点而无需增加额外的费用。另外，我们选用的BA系统，允许在统一的集成监控平台下，扩展新的控制网络总线，所以系统规模可以成倍增加。

可集成性：

系统具有充分的开放性能。OPTISYS系统，具有与其它建筑设备和系统产品进行数据通讯的能力,，以便建立以BA为基础的建筑设备集成管理系统(BMS)，同时BA系统应能向集成系统提供通信接口，具有和第三方作数据交换和信息共享的能力，以便后期根据业主要求实现管理信息系统集成。

开放性和互操作性：

系统容许不同厂家的产品组成一个完整的建筑设备自动化系统，并容许不同厂家的标准产品相互替换，以便系统今后的维护、扩展、更新。

经济性：

以切合酒店的实际情况为出发点，对各设备的监控方案进行优化，充分考虑实际需求，杜绝重复投资，使系统具有较高的性能价格比。

易操作性：

方案推荐一套完整的具有良好人机界面的软件系统，包括操作系统及应用软件，以支持BA系统的正常工作。系统的操作界面为中文图形界面，采用网页化的浏览方式。

1.4系统的作用

实时监控，避免事故：

通过计算机系统实时监控机电设备和大楼环境，随时监测到人工无法及时发现的隐患，弥补人力之不足，避免重大损失；

满足舒适度要求：

自动进行室内恒温、恒湿控制，保证有合适的温湿度，给员工和客户提供一个舒适的环境；自动输送新风，保证有清新的空气，减少办公室综合症；人性化的智能照明控制，让工作更加方便。

科学管理，降低成本：

通过BAS对大厦内机电设备的自动化监控和有效的管理，可以用最少的能耗来维持设备的正常工作，节约能源；

通过对设备的定时管理，延长设备使用寿命，节省设备维护费用；

BAS系统极大的方便了设备的操作与维修，大大提高维护人员的工作效率，减少企业人力成本。

1.4系统的组成

1.4.1冷热源系统

1.冷水机组：

监控内容:

a、定时控制：按照预先编排的时间程序控制系统启停。

b、根据冷冻水总管供、回水温度和回水流量，计算大楼实际冷或热负荷，进行机组台数控制，并控制相应的水泵。

c、根据控制器内部存储的机组累计运行时间，对机组进行时间均衡调节，系统的优先权设计：需要启动时，开启累计运行时间最短的机组；需要关闭时，关闭累计运行时间最长的机组。

d、按照正确顺序一次连锁启停设备；

启动：冷却水泵→冷冻水泵→冷却塔风机→冷水机组；

停机：冷水机组→冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔风机。

e 、根据空调水供、回水总管压差，PID 调节旁通阀开度，保持集分水器供水压力稳定。

f 、监测系统内各监测点的温度、压力、流量等参数，自动显示，定时打印及故障报警。

2.热交换器：

供水

回水

监控内容：

a 、现场控制柜监控：通过现场控制柜，控制器对循环泵进行启停控制，读取开关状态、故障报警、主备泵的切换等；读取一、二次管路上传感器采集的水温、水压力等参数；控制器按时间自动启停循环泵。

b 、自动水温调节：控制器根据测量二次管路上的水温与设定值的偏差，以PID （比例积分微分）方式调节一次水进口调节阀的开度，使二次水温度保持在设定范围内；当二次管路水温高于设定值时，减小一次进水口调节阀开度，以减少热交换，从而降低水温。当二次管路水温低于设定值时，增大调节阀开度，增加热交换，从而提高二次水水温；自动调节使调节阀开度达到一个稳定值，减少

水阀频繁开关所带来的电能损耗与阀门执行器的损耗；根据温差的大小控制循环泵开启的数量。

c、设备连锁控制：调节阀与循环泵连锁，当循环泵开启时调节阀自动启动PID 调节，当循环泵停止时调节阀自动关闭。

d、维修指示：现场监控器记录设备的运行参数和累计运行时间，平衡设备使用率，提醒管理人员定期检修。

e、报警及数据记录：监控中心显示各个监控点回检状态；监控中心及时显示报警信息，包括时间；故障报警包括：循环泵故障报警和补水箱高、低液位报警。

f、监测监视内容：循环泵手、自动状态、运行状态；

换热器一次侧热水供回水温度、供水压力；

换热器二次侧热水供回水温度、供水压力。

1.4.2空调系统

四管制恒风变水量控温控湿全空气调节机组监控图示：

监控内容：

a、回风温度自动控制：冬季自动调节水阀开度，保证回风温度为设定值；

夏季自动调节水阀开度，保证回风温度为设定值；

过渡季节根据新风的温湿度焓值，自动调节混风比。

b、回风湿度自动控制：自动控制加湿阀开闭，保证回风湿度为设定值。

c、空气过滤器两端压差过大时报警，提示清扫。

d、机组定时启停控制：根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停机

组，自动统计机组工作时间，提示定时维修。

e、联锁保护控制：联锁：风机停止后，新回风排风门、电动调节阀、电磁阀自

动关闭；

保护：风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；

防冻保护：当温度过低时，开启热水阀，关新风门、停风机，报警。

f、重要场所的环境控制：在重要场所设温湿度测点，根据其温湿度，直接调节

空调机组的冷热水阀，确保重要场所的温湿度为设定值；

在重要场所设二氧化碳测点，根据其浓度调节新风比。

（注：图中为四管制恒风变水量控温控湿全空气调节机组的BAS监控系统，可根据具体应用作出取舍。）

1.4.3新风系统

新风机组BAS监控图示：

监控内容：

a、送风温度自动控制：冬季自动调节水阀开度，保证送风温度为设定值；

夏季自动调节水阀开度，保证送风温度为设定值；

过渡季节根据新风的温湿度焓值，自动调节混风比。

b、送风湿度自动控制：自动控制加湿阀开闭，保证送风湿度为设定值。

c、过滤器堵塞报警：自动控制加湿阀开闭，保证送风湿度为设定值。

d、过滤器堵塞报警：空气过滤器两端压差过大时报警，提示清扫。

e、机组定时启停控制：根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停机

组，自动统计机组工作时间，提示定时维修。

f、联锁保护控制：联锁：风机停止后，新送风排风门、电动调节阀、电磁阀自

动关闭；

保护：风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；

防冻保护：当温度过低时，开启热水阀，关新风门、停风机，报警。

（注：图中为四管制恒风变水量控温控湿全空气调节机组的BAS监控系统，可根据具体应用作出取舍。）

1.4.4风机盘管温控系统

1、FCU联网型风机盘管温控器工作原理：

FCU301-1系统通过RS485通讯与OptiSYS系统联网集中监测

各个风机盘管的启停状态、制冷/制热状态、电磁阀开关状态、

温度设定值、风速状态，控制FCU301-1系统的启停、风速调节、

温度设定等。

设定为制冷工况时，当设定温度超过室内温度１℃时，自动进入

通风状态；设定为制热工况时，当设定温度低于室内温度１℃时，

自动进入通风状态。

2、中央空调计费分摊：

在空调主机部分的总的能耗费用表现为：

(1)冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵等制冷设备所用电能的电费，也包括新风机、空调机的夏季用电费用或热水泵、热水炉等制热设备所用电能的电费、油费，也包括新风机、空调机的冬季用电费用。

(2)空调系统补充用水的水费(可忽略不计或由附加费用来体现)。

(3)冷源系统、空调系统等设备的折旧费、维护维修费。

(4)其他附加费用。

以上各类费用中，(1)类费用可以通过准确地计量用电量计算出来。其他两项基本上是一个固定值，可以根据实际情况通过预置的方式输入计费系统，求出冷气系统每月每日每时的平均费用。

冷气系统的总费用:Σ冷气系统用电量X电费单价+设备折旧费+维护维修费+其他费用。

致热系统的总费用:Σ热系统用电量X电费单价+油费+设备折旧费+维护维修费+其他费用。

我们采用具备联网功能的风机盘管温控器，对每个房间的风机盘管分别进行有效运行时间的累计，即对每个风机盘管分别累计三个档位的运行时间，然后把三速开关有效时间按照各风机盘管高中、低三档不同风量比例进行归一，再累加，形成单个风机盘管运行归一时间，再累计各层所有风机盘管的归一运行时间，形成各层总的盘管归一运行时间，通过与总的空调能耗比较，按照比例去计算分摊每台风机盘管的空调费用，这样就实现了对每个房间进行空调计量的目的。风机盘管信号的采集和处理是通过在每个房间安装可联网的风机盘管温控器，对风机盘管的运行时间和档位进行采集，并实时送到监控中心．进行数据的分析和累积，并可以增加远程控制功能，对风机盘管的启停进行远程控制、对拖欠空调使用费的用户实施停用空调的强制措施。

1.4.5给排水系统

1、生活给水系统监控

高层建筑物的高度高，一般城市网管中的水压力不能满足用水要求，除了最下层的可由城市管网供水外，其于上部分均需加压供水。根据建筑物的给水要求、高度和分区压力等情况，进行合理分区，然后布置给水系统。现在城市中大多都选用水泵直接给水系统。

（1）水泵直接给水系统监控原理

水泵直接供水，较节能的方法是采用调速水泵供水系统，即根据水泵的供水量与转速成正比关系的特性，利用CPU对水泵电机的自动调速控制，使供水管的水压保持不变，从而实现恒压供水。

水泵直接给水系统原理如图所示：

水泵直接给水系统原理图

（2）水泵直接给水系统的监控功能

各个小区供水泵的启停控制，同时还要监控水泵的运行状态故障报警，根据供水水管压力的反馈值，CPU利用PID调节自动的控制调速电机的转速。

2、排水监控系统

（1）排水监控系统的原理

建筑物一般都有地下室，有的深入地面下2～3层或更深些，地下室的污水常不能以重力排除，在此情况下，污水集中于集水坑，然后用排水泵将污水提升至室外排水管中。污水泵为自动控制，保证排水安全。

建筑物排水监控系统通常由水位开关、直接数字控制器(DDC)组成，如图所示：

生活排水监控系统原理图

（2）排水监控系统的监控功能

污水集水坑和废水集水坑水位监测及超限报警；

根据污水集水坑与废水集水坑的水位，控制排水泵的启/停。当集水坑的水位达到高线时，联锁启动相应的水泵；当水位高于报警水位时，联锁启动相应的备用泵，直到水位降至低限时联锁停泵；

排水泵运行状态的检测及发生故障时报警；

累计运行时间，为定时维修提供依据，并根据每台泵的运行时间，自动确定作为工作泵还是备用泵。

1.4.6送排风系统

1

监控设备监控内容

送排风机开关控制、手自动状态、运行状态、故障状态

排烟风机运行状态、故障状态、手自动状态

2

送排风机开/关控制（DO）

送排风机运行状态，手自动状态，故障报警（DI）

排烟风机运行状态，手自动状态，故障报警（DI）

3、控制内容

时间程序自动启/停各类风机，具有任意周期的实时时间控制功能。

监测送/排风机的运行状态、故障信号、手/自动状态，并累计运行时间。

中央站彩色图形显示，记录各种参数，包括状态、报警、启停时间、累计运行时间及其历史数据等。

1.4.7供配电系统

供配电系统是为建筑物提供能源。为了保证供电可靠性，对一级负荷都设两路独立电源，互为备用，并且装设应急备用发电机组，以便在15s内保证事故照明、消防用电等。配电部分也分为“工作”和“事故”两个独立的系统，并在干线之间设有联络开关，故障、检修时可以互为备用。变电所只需定期巡视，不必设专人值班。

1、供配电系统的监控内容

（1）检测运行参数

电压、电流、功率和变压器的温度等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供数据。

（2）监视电气设备运行状态

高低压进线断路器、主线联络断路器等各种类型开关的当前分/合状态；

提供电气主接线图开关状态画面；

发现故障自动报警，并显示故障位置、相关电压和电流数值等。

(3)对建筑物内所有用电设备的用电量进行统计及电量计算与管理

空调、电梯、给排水和消防喷淋等动力电和照明用电；

绘制用电负荷曲线如日负荷、年负荷曲线；

实现自动秒表、输出用户电费单据等。

(4)对各种电气设备的检修、保养维护进行管理

建立设备档案，包括设备配置、参数档案、设备运行、事故和检修档案，生成定期维修操作单并存档，避免维修操作时引起误报警等。

2、供配电系统的监测方法及原理

（1）高压线路的电压及电流监测

6～10kV高压线路的电压及电流测量方法如下图：

高压线路电压及电流的测量方法

（2）低压端电压及电流监测

低压端(380/220V)的电压及电流测量方法与高压侧基本相同，只不过是电压和电流互感器的电压等级不同。低压配电系统监控原理图如下图：

低压配电系统监控原理图

（3）参数检测、设备状态监视与故障报警

DDC通过温度传感器/变送器、电压变送器、电流变送器、功率因素变送器自动检测变压器线圈温度、电压、电流和功率因素等参数，与额定数值比较，发现故障报警，显示相应的电压、电流数值和故障位置。经由数字量输入通道可以自动监视各个断路器、负荷开关和隔离开关等的当前分、合状态。

(4)电量计量

DDC根据检测到的电压、电流、功率因数计算有功功率、无功功率，累计用电量。为绘制负荷曲线、无功补偿及电费计算提供依据。

3、功率、功率因数的检测

通过电压与电流的相位差，可以测得功率因数。有了功率因数、电压、电流数值即可求得有功功率和无功功率。

4、应急柴油发电机与蓄电池组的检测方法

（1）为了保证消防泵、消防电梯、紧急疏散照明、防排烟设施和电动放火卷帘门等消防用电，必须设置自备应急柴油发电机组，按一级负荷对消防设施供电。柴油发电机应起动迅速、自起动控制方便，市网停电后能在10～15s内接带应急电源。应急柴油发电机组电压、电流等参数，机组运行状态、故障报警和日用油箱液位等。

（2）高层建筑物中的高压配电室对继电器保护要求严格，一般的纯交流或整流操作难以满足要求，必须设置蓄电池组，以提供控制、保护、自动装置及事故照明等所需的直流电源。对电池组的检测包括电压监视、过流电压保护及报警等，监控原理图如下图：

应急柴油机组与蓄电池组的监控原理

1.4.8电梯系统

电梯的工作状态（DI）

故障状态（DI）

上行状态（DI）

下行状态（DI）

工作时间（AI）

2、智能照明系统简介

长期以来,作为建筑智能化之一的智能照明一直在国内未引起足够重视,大多数建筑仍采用传统的照明控制方式，随着当今建筑科学技术的不断进步，智能化控制也成为了当今建筑发展的主流技术之一。智能照明自动控制系统不但能够节约能源，减少维护费用，改善照明质量，还可以实现楼宇智能照明控制，当照明在全自动状态下运行，可根据天气状态按预先设置的场景自动切换,同时通过照明控制可以对建筑空间的色彩、明暗进行调整，创造不同的意境和感观效果，还能改善照明的环境，为众工作提供健康、舒适的工作环境。

2.1 LED节能光源

LED是发光二极管的简称，是固态光源的一种，它是一种电致发光器件。LED 节能灯耗电仅为普通白炽灯的1/10，而寿命却是白炽灯的100倍。白光LED节能灯在同等亮度下与白炽灯相比可节省80%～90%的电能，且理论上寿命可超过10万小时。其以小巧性能、可靠、寿命长、低压、节能、无污染，堪称绿色光源，是照明领域的一次革命。早期的LED发光效率很低，因而在很长时间LED 的应用领域主要是作为信号指示。近年LED的发光效率与单颗总功率都有很大提高。中国的LED产业发展很快，高速成长的市场也带动了技术的进步。

众所周知，与传统光源比较，LED具有很独特的特性，包括：

1、长寿命，LED的实际寿命长达6万小时以上；

2、单色性好，单色LED的光谱分布带宽20NM左右，对人眼来说具有很好的颜色纯结性；

3、光源发光点小，接近点光源，便于二次光学设计；

4、启动快，达到秒级；

5、是固态光源，有良好的抗振性，发光稳定，可靠性高；

6、单颗LED功率很小。

LED的这些特点使其在交通信号、背光源、显示应用、景观照明等特种应用方面获得很多的应用。根据现场的实际需求，我司提供各种LED光源，包括螺口以及卡口灯头，或者无灯头的LED光源。

2.2自动感应节能灯

现在楼宇的公共部分包括地下室、走廊、楼梯间等，由于其所处位置以及受控方式的不同而显得特殊。传统的公共照明方式有声光控灯、触摸控灯和手按开关控灯等几种方式，但这些方式都有些致命的缺陷导致不能完美地运用到楼宇公共组成部分。如声光控灯的“声控硅”使用寿命不长且比较贵，这也是我们经常遇到的导致楼梯间无灯光的主要原因之一、触摸控灯和手控灯需要行人“摸黑”去触摸或摁开关来开灯，非常不方便（尤其在地下人防掩体的走廊、过道中），且手控灯还不能关闭，另外这些方式控制的光源一般是白炽灯泡，白炽灯的功耗很大（通常在40W以上）但亮度往往不够（基本不能达到100LX的照度要求），发光颜色为黄色，使人的视觉感官很不舒服等。

根据传统公共照明在应用中的不足，并结合大量客户的建议，我们推出了公共照明的解决方案：

1、首先，光源采用LED灯泡，LED灯泡的功效小（电源为直流24V、能耗为普通灯泡的十分之一不到）、发光亮度大且舒适度高（30个LED小灯泡的发光亮度能达到100~150LX之间，颜色为纯白色无紫外线）。

2、其次感应采用红外感应，感应距离约为5米，角度超过120°，灵敏可靠，误判率低于万分之一，人来即触发灯亮，灯亮30秒（延时时间可设置、可累计延时）后自动灭灯；外加光敏电路（可选配），选配光敏电阻后能根据现场的光亮程度来确定是否亮灯，如果白天现场原本比较明亮，则即使人来也不会亮