BAS系统在地铁环境控制中的应用及实现

BAS系统在地铁环境控制中的应用及实现

发布时间：2009-7-20 文章来源：本站

1 概述

广州地铁一号线共有14个地下车站、2个地面车站和一座地铁控制中心（OCC）大楼，全长18.6公里，采用了集散控制系统（DCS）对地铁全线环控设备及其它车站机电设备进行集中监控，由于引进了楼宇控制概念，地铁车站设备监控系统亦被称为BAS（Building Automation System）系统。广州地铁一号线采用美国CSI公司的I/NET2000系统对全线环控系统进行监控，并对全线车站的扶梯、给排水设备、应急电源进行监视报警。

2 BAS系统在地铁环控中的作用及功能

2.1. 地铁BAS系统在地铁环控中的主要作用：

控制全线车站及区间的环控及其它机电设备安全、高效、协调的运行，保证地铁车站及区间环境的良好舒适，产生最佳的节能效果，并在突发事件（如火灾）时指挥环控设备转向特定模式，为地铁乘车环境提供安全保证。

2.2. 广州地铁一号线BAS系统主要功能：

(1) 监控并协调全线各车站及OCC大楼通风空调设备、冷水系统设备的运行。

(2) 监控并协调全线区间隧道通风系统设备的运行。

(3) 对车站机电设备故障进行报警，统计设备累积运行时间。

(4) 对全线环境参数（温、湿度）及水系统运行参数进行检测、分析及报警。

(5) 接收地铁防灾系统（FAS系统）火灾接收报警信息并触发BAS系统的灾害运行模式，控制环控设备按灾害模式运行。

(6) 通过与信号ATS接口接收区间堵车信息，控制相关环控设备执行相应命令。

(7) 紧急状况下，可通过车站模拟屏控制环控设备执行相关命令。

(8) 监视全线各站及隧道区间给排水、自动扶梯等机电设备的运行状态。

(9) 管理资料并定期打印报表。

(10) 与主时钟接口，保证BAS系统时钟同步。

3 BAS系统对环控设备的监控原理及内容：

3.1. 环控系统组成：

大系统——车站公共区（站厅/站台）通风空调系统；

小系统——车站设备用房通风空调系统；

水系统——地下站冷水机组系统；

隧道通风系统——执行隧道区间正常及紧急情况下通风排烟工况的环控子系统。

3.2. BAS系统监控点数的配置：

以陈家祠站为例，纳入BAS监控的环控设备总数约100台（包括风机、风阀和水系统设备等），环控监控总点数约430点（包括温湿度等参数检测约60点），车站监控点数分布情况如下：

(1) 隧道通风系统：BAS系统对4台隧道风机及联动风阀、两台推力风机和组合风阀进行监视控制，监视风机过载故障报警信号，检测两端隧道入口温湿度，共计点数DO 20点、DI 28点，AI 8点

(2) 车站大通风空调系统：BAS系统对空调机、新风机、回排风机及联动风阀和调节风阀等设备进行监视控制，监视风机过载故障报警信号，检测新/排/混/送风及站厅/台温湿度，控制组合风柜出水二通阀开度来调节空调器送风温度，共计DO 44点、DI 72点，AI 30点、AO 4点

(3) 车站小通风空调系统：BAS系统对空调机、送/排风机及联动阀、调节阀监视控制，检测设备/管理用房温湿度，控制小空调器出水二通阀开度来调节相关设备房的温度，共计DO 41点、DI 41点，AI 17点、AO 3点

(4) 车站水系统：通常情况，每个地下车站配有两台离心机组和一台活塞机组（匀由美国开利公司提供），对离心机组BAS系统仅发出起停命令，其相应水泵、冷却塔、蝶阀的联动控制由机组SM模块完成，BAS系统仅负责监视状态及故障。活塞机组由于不具备该模块，其总控及水泵、冷却塔、蝶阀的联动控制由BAS完成。检测必要的水系统参数，如冷冻/冷却水水温，冷冻水回水流量，供/回水压差等参数作为水系统控制计算依据。共计DO 14点、DI 49点，AI 8点、AO 1点，同时BAS系统设有开利冷水机组DATAPORT 的高级数据接口，接收三台冷水机组的运行数据。

(5) 其它：扶梯、给排水、紧急照明共计DI 54点、DO 2点，AI 1点。

3.3. 对环控设备监控内容配置的几点注意事项

在监控点的编制上，合理、全面的监控点数的编制可以使系统监控功能更加完善，软件编程更加简单、合理、可靠。根据广州地铁一号线的经验，应注意以下几点：

(1) 在广州地铁一号线，每台环控设备带有BAS系统中“就地/远方”，“环控/车控”两个转换开关，分别位于设备现场和环控电控室。由于设计上的点数限制（每站10个手/自动信号），BAS系统仅对隧道风机，大系统空调机、送排风机等重要设备的“就地/远方” 转换开关进行监视，并将部分设备的“就地/远方” 转换开关信号进行合并，如空调机手/自动信号为车站一端两台空调机的“就地/远方”并联信号。因为BAS系统无法获知设备的具体控制权限，控制带有一定的盲目性，因此很有必要在BAS系统中对所有环控设备“就地/远方”和“环控/车控”转换开关的位置进行监视，确保控制的合理性和可靠性；

(2) 在对电动风阀（包括蝶阀）的控制中，一号线为节省监控点数，采用了一个输出点的中间继电器常开、常闭接点来控制风阀（水阀）的正转和反转；并仅用一个DI点检测风阀全开信号。这种单DO，单DI 的监控方式使BAS不能依据设备的动作情况撤消输出命令。输出信号的长期存在，给设备的正常运行造成了故障隐患，增加了软件编程的难度：如当系统模式工况转换过程中时，风阀进行开关转换，相应风机由于无法获知风阀是否处于转换过程中而被迫关停无须动作的风机。因此，对于该类设备的监控仍应采用2个DO点分别控制开和关以及使用2个DI点检测风阀开到位和关到位信号，以表示全开、全关、中间状态。

(3) 冷水机组若本身带有自动控制功能，如离心机组，可考虑BAS仅负责总的起停命令，相关水泵等设备BAS系统仅负责监视。并设置数据接口接收对冷水机组运行数据，对机组运行集中科学管理。同时尽量减少检测参数的重复设置（如地铁一号线，BAS同活塞机组同时设置水流开关）以简化控制，节省投资。

(4) BAS系统在车站级设有同FAS系统的数据接口，FAS系统将经确认后的火灾分区信号通过数据接口送BAS系统接收，BAS系统在接收到FAS系统火灾报警信号后启动相应的火灾模式。对于地铁而言，由于车站级火警信息量不是很大（广州地铁一号线每站约30个火警信息），除通过数据接口外还可考虑通过硬线（I/O）连接的方式完成，使用硬线I/O方式连接替代通信接口的使用，可增加系统的可靠性，降低接口开发的费用。但硬线I/O连接同时增加了输入输出模块，因此具体的连接方式可根据实际情况进行选择。

(5) 关于防火阀的监控，因属消防设备，广州地铁一号线将其纳入FAS系统进行监控，但作为环控系统的组成部分，出于控制系统完整性的考虑，亦应纳入BAS系统监控范围，根据实际情况，可考虑以下几种方式。

①完全纳入BAS系统，由BAS系统进行防火阀监控。

②通过BAS/FAS数据接口或硬线接口，通过FAS系统进行防火阀的监控

③BAS、FAS均对防火阀进行监控——需设置控制转换开关。（香港地铁便采用该种方法）

4 地铁车站设备监控系统（BAS）的系统构成及网络配置

4.1. I/NET2000系统的主要特点：

(1) 采用分层局域网（LAN）技术，可实现几点到十万以上点的控制网络，车站间采用以太网（TCP/IP 协议）通信，车站级主网（CONTROLLER LAN）采用令牌总线网络通信，子网（SUB LAN）采用轮询（MASTER/SLAVER）方式通信。

(2) 灵活的输入/输出配置，PCU、UC输入点可在软件中配置为AI、DI、PI等，对于模拟量输入可通过跳线的设置，接收0~20mA、0~5v、0~10v 、RTD温感等多种信号。

(3) 编程组态采用点的概念，直接在控制点上完成逻辑、数学及其它控制算法，组态方式简单灵活。

(4) 作为典型的楼控产品，提供多种节能控制程序模块，如自适应最佳起停控制，自整定PID算法、死区控制算法等。

4.2. BAS系统网络结构

广州地铁车站设备监控系统分中央级、车站级、就地级三级对环控设备及其它机电设备进行监控，系统网络图如下：

PCU：过程控制单元，8输入8输出，可扩展至32输入或16入16出

UCI：单元控制器接口，可下带最多32个单元控制器UC，采用主从通讯方式进行通信，监控点数可多达512点

MPI：模拟屏驱动接口

HLI：高级数据接口

图1 BAS系统网络结构图

通常在车控室放置3块UCI，其中两块UCI分别负责监控车站两端的环控设备并实现环控电控房模拟屏控制功能，另外一块UCI负责站厅/台和部分设备用房温湿度检测并接收FAS火警信号以及对车控室模拟屏以及其他系统（扶梯，给排水等）设备的监控。

冷水机房设置一块PCU负责对冷水机组进行监控；每端空调机房设置一块PCU检测风室及设备/管理用房的温湿度，并负责控制空调机出水二通阀的开度。每端环控电控室设置2~4块PCU辅助UCI对本端环控系统进行监控。 BAS系统在车站设置有与FAS及冷水机组的数据接口HLI，用来接收第三方设备的数据。

4.3. 中央级局域网的配置

中央级设置工作站及备份站各一套，工作站同备份站实现以太网级别的热备。OCC局域网有与信号ATS 及通信主时钟的数据接口及模拟屏一块，网络配置如下：

图2 BAS系统中央级网络配置图

由图2可见，OCC中央级除负责接收通信系统时间同步信号外，在OCC局域网中还连接有与ATS数据接口HLI以及模拟屏设备，并通过中央工作站（PC机）将数据传输到BAS以太网上，同其它车站级BAS系统进行数据交换。需要指出的是：正常情况下，所有隧道通风模式由连接在中央级局域网上的BAS控制器根据ATS列车阻塞信号或人工指令，进行计算确定，并通过以太网下发环控模式指令号到相关车站，再由相关车站BAS控制器指挥相关设备正确动作。当该工作站死机或故障时，则模式无法正确下达，只能由相关车站通过就地模拟屏超弛控制，影响了事故情况下的反映速度。由于隧道通风涉及乘客人身安全，对隧道通风模式正确及时执行有很高的要求，因此BAS系统中央级局域网应通过专门网关（交换机）或服务器连接以太网。

4.4. 车站模拟屏的设置：

作为紧急情况下、或BAS工作站故障情况下的紧急后备操作手段，广州地铁一号线分别在每站的车控室和两端环控电控室设置了地图式模拟屏。模拟屏的操作主要以执行区间事故及车站火灾模式为主，模拟屏的设置应遵循以下原则：

(1) 模拟屏应突出隧道区间及车站事故运行模式下的执行，模式执行完毕或执行失败应有相应的反馈指示。

(2) 带有钥匙转换开关。可以对工作站、车控室模拟屏、环控电控室模拟屏操作权限进行转换，保证控制命令由唯一的地点发出。

(3) 模拟屏是以按键来触发相应模式的执行。作为紧急操作手段，模拟屏应具有超弛其他控制指令的能力，例如，当操作站软件设定设备控制方式为单控（点对点控制）而非程序（模式）控制时用模拟屏执行的模式指令应能超弛该单控命令，为此模拟屏控制模式软件算法应独立于操作站模式软件算法。在系统软件中要考虑该部分软件资源的配置。

(4) 最好配置独立于主控制器的的模拟屏控制器，同主控制器共享I/O，增强紧急控制的可靠性。

5 环控工艺模式的实现

根据季节、负荷、突发事故（火灾、列车阻塞）等情况，环控专业制定了大量的环控模式，控制环控设备在不同的条件下运行不同的工况模式。包括大系统、小系统、水系统和隧道通风等环控工艺模式，以陈家祠为例约有环控工艺模式近百个。

5.1. 硬件配置

系统主要采用两种控制器完成环控系统的控制工艺流程，即PCU和UCI，以下是其主要性能：

(1) 过程控制单元PCU：多达640个点地址可自由组态，包括软件内部点（Internal points）和间接点（Indirect points），提供最多可扩展至96K的用户程序存储器，提供布尔逻辑、时间表、节能算法等扩展功能供软件编程组态，并且提供多种DDC控制算法模块如：事件（Event sequence ）、PID、浮点控制（Floating）等；

(2) 单元控制器接口UCI：总共640个地址空间可自由组态，提供24K用户程序存储器，具有布尔逻辑、时间表、节能算法等扩展功能供软件编程组态。

由于地铁环控工艺复杂，模式工况众多，在系统配置上要充分考虑控制器CPU资源和内存资源的配置，留有充分的裕量。在广州地铁一号线BAS系统中，由于大部分环控设备主要由本端的UCI进行控制管理，造成UCI超负载工作，（部分UCI内存占用率高达80%以上，CPU负载最高达95%以上），降低了设备运行的可靠性，同时一些优化控制算法也受制于资源分布而难以实现。此外这种把几乎全部监控功能集中于UCI 的做法也不符合DCS系统风险分散的原则：当一个UCI发生故障将会导致BAS系统对车站一端环控设备的控制瘫痪，最好应考虑大、小系统及隧道通风系统各自使用独立DDC控制器（即UCI）进行控制。

5.2. 设备基本保护与自动模式的实现

以车站大系统为例，环控系统设备如下图

图3 陈家祠站A端大系统原理图

通常，环控设备低压二次回路设计只考虑单体设备的保护联锁要求，即风机同其联动风阀的联锁，因此需要BAS系统从系统出发考虑设备的保护和优化运行，广州地铁一号线主要考虑的方面有以下几点。

(1) 确保环控模式风路的畅通

(2) 当设备故障时可及时启动备用设备

(3) 环控主/备用设备应平衡运行

(4) 避免设备的频繁动作

(5) 优化开关机顺序

以陈家祠站A端大系统空调器（图3）为例，程序逻辑关系如下：

if S3-1 or S3-2 is not run &（Runtime (S3-1) — Runtime (S3-2)>0）

then output (Runtime change)=1

if S3-1 or S3-2 is not run &（Runtime (S3-1) — Runtime (S3-2)<0）

then output (Runtime change)=0

if S3-1 or S3-2 is run

then Runtime change not change

*以上求得Runtime change逻辑值

if mode(LD<50%) & (~Runtime change) | mode(LD>50%)

then output ( S3-1 mode=1)

if mode(LD<50%) & Runtime change | mode(LD>50%)

then output (S3-2 mode=1)

*设备平衡运行 if S3-1 mode | (S3-2 mode & any S3-2 associated equipment in fault) & not any S3-1 associated equipment in fault *故障转换

then output ( S3-1 Call=1) if S3-2 mode| (S3-1 mode & any S3-1 associated equipment in fault) & not any S3-2 associated equipment in fault *故障转换

then output ( S3-2 Call=1)

if S3-1 Call & all associated damper is open *检测风路

then start S3-1 *开启S3-1

if S3-2 Call & all associated damper is open *检测风路

then start S3-2 *开启S3-1

说明：& ——逻辑与；| ——逻辑或；~ ——逻辑非

mode(LD<50%) 表示所有负荷小于50%的工艺模式，即开单台空调机的模式

通过以上例子，可以看出广州地铁在实现环控设备程序控制主要从以下几方面考虑设备基本运行要求：

(1) 将模式的主备用转换变为单体设备的转换，合并备用模式。减少了模式转换的频率，提高了模式执行的效率。

(2) 在设备未运行时，通过主备用设备运行时间的比较，决定下次模式执行时开启哪一台设备（包括联动风阀），设备开启后，该值保持不变，避免运行中的设备转换。

(3) 对设备的故障情况进行实时检测，若有自身设备故障或相关设备故障，则启动另一台备用设备。故障信号为设备过载故障与命令/反馈不一致和超时故障的逻辑或。

(4) 对该模式风路上相关风阀及设备进行检测，待相关风阀全部到位，风路畅通后，才输出命令启动现场设备。

(5) 在模式启动过程中应尽可能先开空调机，后开送风机，关机则顺序相反，以避免启动中风机有可能出现的过流，保护设备的合理运行；出于保护设备考虑，风机关闭后应尽能按需要延时一段时间再关闭联动风阀。

(6) 若该工艺模式本身无备用模式，当模式中由于某台设备无法动作，模式正常执行时，可考虑转入指定模式或关停该模式，以避免设备长期不平衡运行对设备造成的损害。

6 环控工艺模式的判定与执行

由于广州地铁环控系统设计为定风量系统，因此BAS系统控制的重点不在于调节而在于环控工艺模式工况的选择判断上。下面以车站大系统和水系统的正常运行模式为例，对地铁环控工艺的自动执行做进一步的说明：

6.1. 车站大系统工艺模式自动判断的实现

大系统正常工艺模式的自动判定执行主要依据如下条件：①依据室外温度判定大系统执行空调或非空调季节模式②依据车站内外空气焓值的比较判定全新风或小新风模式③依据车站负荷情况判定执行负荷大于50%模式或小于50%模式 4)依据时间判定夜间或白天模式。图4为正常运行自动模式判断执行流程。

(1) 正常运营时间划分为三段：夜间、预通风时间、正常运营时间三段，全线BAS控制器通过主时钟获得时间同步，确保全线时间表统一。

(2) 空调季节采用外界焓值与送风设定焓值的比较判定。当外界焓值大于设定焓值时，即进入空调季节，为避免空调季节频繁切换导致模式的频繁转换，判断条件采用死区控制，并限时转换（如至少20分钟方能转换一次）。全新风及小新风工况选择使用外界焓值同站厅/台平均焓值相比较来确定，同样采用限时转换，并且全/小新风工况选择和空调/非空调季节选择使用统一的限时计时器，以确保同步转换，减少设备动作频度。

(3) 车站负荷判定采用水系统分水器温度（冷冻水出水温度）判定，采用死区7.5℃~8.5 ℃控制，非空调季节则默认执行车站负荷>50%模式工况。

(4) 环控工艺模式可通过人工选定及自动判定执行来实现。通常环控工艺模式由BAS系统根据计算结果自动判定执行，同时设置手动模式，以便特殊情况下，人工强制选定模式，在灾害状况（如火灾），则优先执行火灾模式（须人工确认后方可执行，以防止误动作）。

图4 大空调通风系统自动模式判断流程图

6.2. 车站水系统工艺模式的实现

BAS系统负责对车站三台冷水机组进行群控。当由BAS系统自动控制冷水系统时，根据以下原则选定水系统正常运行工艺模式：①依据时间表判定白天或夜间模式运行②依据室外焓值判定水系统是否进入空调季节运行③依据车站冷负荷判定开机数量。下图为车站水系统工况判定流程图：

图5 水系统工艺模式流程图

(1) 空调季节的判定与车站大系统相同的判定条件。

(2) 正常运营时间划分为三段：夜间、车站预冷时间、正常运营时间三段。夜间只根据重要设备房温度开启活塞机组，运营前车站预冷时间内首先开启两台离心机组30分钟后再进行车站冷负荷的判断。

(3) 根据环控要求，车站负荷判定采用水系统分水器温度（冷冻水出水温度）判定，当分水器温度高过某定值开启两台离心机组，低过该值时则仅开一台离心机组，该值采用死区控制，广州地铁一号线初定为7℃~9 ℃。

(4) 为保护设备，避免冷水机组频繁动作，设定冷水系统模式最少运行时间（如至少90分钟方能转换一次）。

6.3. 风系统与水系统的协调运作

BAS通过调节每台空调机冷冻水出水二通调节阀开度调节空调机送风温度，同时该二通阀兼做水系统工况转换水阀，根据空调机开启情况和水系统运行模式来输出相应控制开度或者关闭二通阀，保障风系统和水系统的协调动作。大系统车站负荷和水系统负荷情况均由冷冻水出水温度值来判定，广州地铁初定大系统负荷判定为7.5℃~8.5 ℃设置死区控制，水系统为7℃~9 ℃设置死区控制，为避免当风系统运行在小

于50%工况时，水系统运行在大于100%工况（7℃~7.5℃）时，水系统冷负荷过低造成冷水机组跳机，大系统负荷判定加入冷水系统模式执行条件，如图6：

曲线1 ：开启单台离心机组时大系统负荷判定曲线

曲线2 ：开启两台离心机组大系统负荷判定曲线

图6 大系统负荷判定曲线图

为保证风、水系统的协调运行，水系统与大系统采用统一的空调季节判定条件。同时由于大系统、水系统的工况转换限时计时器不同（大系统为20分钟，水系统为90分钟），存在冲突的可能性，因此，风系统工况转换时要考虑到水系统的运行工况。

7 结束语

由于地铁环控系统的复杂性和特殊性，对车站设备监控系统的控制要求往往同一般楼宇自动化系统区别很大，在硬件的配置和软件功能上有其特殊的要求，因此，在今后的地铁建设中，要根据地铁的实际情况，合理配置系统，完善系统功能，最大限度的提高地铁环境控制系统的自动化水平。

原文作者：广州市地下铁道总公司张劭、陈晓东

楼宇自动化系统设计问题分析

发布时间：2009-7-20 文章来源：本站

智能化大厦是写字楼等公共建筑发展的一个趋势，是科技高度发展的结晶。它由三个子系统组成：楼宇自动化系统(Building Automation System)、通讯自动化系统(Communication Automation System)和办公自动化系统(Office Automation System)。在国内，又将消防自动化系统(Fire Automation System) 和安保自动化系统(Security Automation System)从楼宇自动化系统中独立出来，构成智能化大厦的五个子系统，这就是通常所说的5A智能化大厦。

楼宇自动化系统(BAS)又称建筑设备自动化系统，主要是用以对建筑物内的空调系统、给排水系统、照明系统、变配电系统以及电梯等系统设备进行集中监视、控制与管理的综合系统，一般为集散结构，即分散控制、集中管理；它是能否为人们提供一健康、舒适、高效的建筑环境的关键，故该系统的设计对一智能化大厦而言举足轻重。

是否采用BAS系统

是否采用BAS系统，是建筑发展商和设计工程师首先要面对的问题，一般可以从以下几个方面考虑：

(1)特别重要的，且具有—定规模的建筑，为保证其所属设备及安全系统具有较高的可靠性要求可以考虑采用BAS系统；

(2)BAS系统的一次性投资能控制在项目总投资2％以下时可以考虑采用BAS系统；

(3)能耗较大的建筑(如上万平方米，采用全空调系统的建筑)，BAS系统的初投资可以在五年内收回时可以考虑采用BAS系统；

(4)多功能的大型租赁性建筑可以考虑采用BAS系统；

(5)当设备的控制与管理比较复杂，人工手动方式难以完成，必须依靠汁算机控制时，可以考虑采用BAS系统；

(6)当采用BAS系统时，其投资与可靠性综合指标优于其他可采用的系统时，可以考虑采用BAS系统BAS系统的优点与目前工程中存在的问题

3．1 BAS系统具有如下优点：

(1)提高大楼的管理水平

现代化的大楼，设备众多，且散落于大楼的各个角落，大楼的设备管理相当困难，有些设备如吊装于吊顶内部的新风机组，其送风温度靠人根本无法调节，BAS则可很容易地解决这些问题，使大楼的设备管理维持在一个较高水平；

(2)降低工作人员的劳动量

现代化大楼里的众多设备，依靠人力维持日常检修，劳动量巨大，需要相当多的工作人员，BAS系统则能自动诊断设备是否发生故障，因而只需少量工作人员即可维护设备管理；

(3)节约能耗

BAS系统通过及时调整大楼内设备的运行状况和数量，关闭不需要运行的设备，可以节约大量能耗。据国外有关资料介绍，如上万平方米以上的全空调建筑采用BAS系统，每年节省的运行费用可按l5％～20％(官方统计值)计算，乐观值可达25％～30％，保守值也有l0％～15％。

3．2 虽然BAS系统具有以上优点，但是由于它在国内兴起的时间不长，人们对它的认识不尽完善，目前已竣工的工程，暴漏出如下两个问题：

(1)系统的开通率较低

BAS系统是在八十年代末九十年代初在国内兴起的，到目前为止，已竣工的采用BAS系统的建筑数以百计，但开通率相当低，据业内人士估计，不超过20％。

(2)已开通的BAS系统节能效果不尽理想

目前已开通的BAS系统，多数只实现了建筑设备的自动启停和监测，其节能也主要表现在一些设备的定时启闭，而作为建筑耗能的重点空调系统，如何优化运行，如何根据实际系统尽可能进行节能经济运行则远未能实现

问题的分析

产生以上情况的原因虽然很多，且不同的楼宇又有不同的具体原因，但综合分析，仍可以找到它们的共性：

4．1 BAS系统的本身原因所致

目前市场上的BAS系统，无论是哪一家系统供应商提供的系统，都很难实现与其他任何建筑设备供应商提供的设备进行数据通讯，这一定程度上妨碍了系统的开通和系统对建筑设备的优化管理。ASHRAE在97年推出了BACnet协议，该协议适用于中央站之间经由以太网或ARCNET两类管理网的通信和文件传递，也适用于分站级控制网络中的各种设备间的通信，目前是美国建筑物自动化系统的国家标准。该协议也符合我国国标JGJ／T16—92（民用建筑电气设计规范)的规定，圾可能成为该行业的世界标准。这使得减少BAS 系统本身的缺陷成为可能，相信不久以后符合该标准的BAS系统将在市场占主流。

4．2 设计与施工管理等因素所致

BAS系统涉及的知识面相对较广，系统相对复杂，对设计工程师的要求也高一些。多数控制公司的作法是由设备专业的工程师提出工艺参数要求，而由控制专业的工程师设计系统。这样的作法能满足一般的要求，但由于各工种之间难以进行较深的交流，设备的优化运行则较难实现，结果系统的节能效果不尽理想；此外，各工种各司其职，不同系统间的接口也容易被忽略，从而影响系统的开通率；在施工过程中，由于施工管理人员对系统的理解不够及其他一些因素，不同系统间的接口也容易被忽略，同样也影响系统的开通。

4．3 空调工程师参与不够所致

空调系统是BAS系统控制的主要系统之一，空调耗能则是建筑耗能的最大用户，空调系统的节能性能直接导致BAS系统节能性能，而很多空调工程师都认为BAS系统是弱电工程师的事情，对它的积极性不高，这同样也导致BAS系统节能效果不尽理想。

设计中几个注意的问题

5．1 BAS系统与建筑设备之间的接口

BAS系统与建筑设备之间的接口是BA系统设计时首先要注意的问题，它关系到DDC的指令能否直接、有效地作用于各建筑设备，直接影响系统能否顺利开通。系统设计工程师在设计之初就应向发展商或建筑设备电气控制箱的供应商提出接口要求，如电气控制箱应提供手／自动转换、开／关指令、开／关状态、故／障状态等接点及对这些接点的要求，或建议发展商选购遵循哪一些协议的建筑设备；设备到货时，设计工程师和其他相关工程师按照设计要求进行验货，避免DDC的指令不能直接、有效地作用于各建筑设备，影响系统的顺利开通。

5．2传感器、执行器的信号类型与控制模块的信号类型一致

传感器、执行器的输入、输出信号类型与控制模块的输入、输出信号类型一致与否，直接关系到BA系统能否顺利开通，设计时应该予以重视。一般应注意两点：

(1)两者类型是否一致

随着传感器、执行器技术的发展，其输入、输出信号类型也在发生变化。如温度传感器的信号类型一般为模拟输入(AI)，而采用占空比技术的温度传感器的信号类型则为数字输入(DI)；电动调节阀的信号类型一般为模拟输出(AO)，而采用浮点控制技术的电动调节阀的信号类型则为数字输出(DO)，所以只凭经验想当然认为温度传感器为AI信号，电动调节阀为DO信号是不行的。

(2)两者类型一致时，还应注意是否匹配

两者类型一致时，也同样存在是否匹配的问题。如AI信号有2—10V和4—20mA的区别，DI信号则有频率大小区别。4—20mA的AI信号要经过处理才能接到2—10V的AI模块版上，而脉冲间隔为ms级的DI 信号接到s级的DI模块版上后，可能就产生误报等问题。

5．3传感器的安装位置与方法

传感器是BAS系统的“眼睛”，其工作状况如何，直接影响BA系统对被控对象的控制效果。有关文献介绍，传感器故障占系统故障的60％以上，可见传感器在系统中的地位。一般传感器对安装位置和方法都有一定的要求，设计时如果不予以重视，则会产生如下影响：

(1)传感器无法正常工作，系统无法调通

一些传感器，如空气流量传感器、水流量传感器、水流开关等对风速和水流速有一定要求，如果将它们安装在死角或死区，它们可能无法正常工作；又如水流开关要求不能遭水击，如果将它安装在阀的下游，则可能会由于水锤现象的发生而损坏它，它也无法正常工作；同样，传感器的安装方法不正确也会有类似的结果。

(2)传感器正常工作，但没有正确反映被控区域的参数

目前的工程中，在对空气处理机组进行控制时，许多控制厂商都是通过对回风的参数监测来控制被控区域的温度。检测回风参数的温湿度传感器常安装在机房的回风管道上。很多工程中都是吊顶回风，只是在机房内设置一段回风管。由于热空气上升，冷空气下降的原因吊顶中空气的温度比被控区域的温度高出几度，已不能代表被控区域的温度，此时，无论控制程序如何完善，都起不到良好的节能效果。

5．4冷源系统的群控问题

冷源系统包括冷水机组、冷却塔、冷冻水泵及冷却水泵等，彼此相互影响，相互作用，构成空调系统的水系统，是空调耗能的关键。其中，某些设备也配有自己的微电脑控制系统，但这只能保证该设备最佳运行，不能保证其他设备最佳运行，更不能保证整个冷源系统最优化运行。利用BAS系统各DDC之间良好的通讯功能和中央电脑强大的计算功能，在监控各设备的同时，综合考虑整个系统，给出冷源系统的数学模型，依据模型优化运行设备，是提高BAS系统节能性能，挖掘其潜力的有效手段。

5．5空气处理机组的优化控制

如前所述，利用BAS系统各DDC之间良好的通讯功能和中央电脑强大的计算功能，在确保被控区域舒适性的前提下，尽可能利用自然供冷，减少机械制冷的时间，实现空气处理机组的多工况分区运行，也是提高BAS系统节能性能，挖掘其潜力的有效手段。

6 结语

(1) BAS系统是公共建筑发展的一个趋势，随着计算机技术、信息技术及控制技术的发展，其自身的缺陷会越来越少，目前国内有关工程中出现的一些问题，主要是由于人们对它的认识局限所致，不应成为阻碍其发展和应用的理由。

(2) BAS系统为建筑设备的节能提供了可靠的前提，系统设计工程师和建筑设备工程师应在这一前提下，共同努力，尽可能挖掘BAS系统的潜力，优化设备的运行，节省建筑能耗。

(3) 空调系统是BAS系统控制的主要系统之一，空调工程师应开放思想，学习有关仪表、电气、计算机、控制及通讯等方面的知识，自己设计BAS系统，这是优化空调运行，减少空调耗能的有效手段。以上只是本人几年来从事BAS系统工作的一些体会，其目的是抛砖引玉，与同行交流，共同提高我国的BAS水平。

智能建筑空调自控系统设计分析

发布时间：2009-7-28 文章来源：本站

智能建筑是利用系统集成的方法，将智能型计算机技术、通讯技术、信息技术与建筑技术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的高效管理、对使用者提供充足的信息服务，使技术与建筑完美的结合，使业主的投资合理，并且具有安全、高效、舒适、节能、便利和灵活的优质环境。智能建筑是社会信息化与经济全球化的必然产物，是多学科、高新技术的巧妙集成，它将成为未来建筑业发展的主流，其本质是通过综合配置建筑物内的各个功能子系统，以结构化布线系统为平台，以计算机网络系统为桥梁，实现对整个建筑的高效管理、控制和共享。