1、精选BA楼宇自控方案楼宇自动化控制系统1.1、系统概述楼宇自控系统是建筑技术、自动控制技术与计算机网络技术相结合的产物，使建筑具有智能建筑的特性。现代建筑内部有大量机电设备，这些设备多而分散。多，即数量多，被控、监视、测量的对象多，多达上千个点以上；散，即这些设备分布在各楼层和各个角落。如果采用分散管理，就地控制、监视和测量是难以想象的。楼宇自动化系统是利用电脑控制技术对建筑物内诸如供暖、照明、空气调节、给排水等现代化设施、设备的运行参数、状态及能源消耗进行集中管理，以达到统一管理、分散控制，同时做到节能和延长设备使用寿命的目的。采用楼宇自控系统，就可以合理利用设备，节约能源，节省人力，确保设
2、备的安全运行，加强楼内机电设备的现代化管理, 并创造安全、舒适与便利的工作环境，提高经济效益。其主要功能如下：对机电设备进行实时监测和参数报警提高楼宇内部的环境舒适性节约能源，降低系统运行成本，延长设备使用寿命降低操作人员的劳动强度，大量节省劳动力提高整个建筑物的管理水平和效率，保障建筑物与人身的安全1.2、设计原则及依据1.2.1设计原则济宁市文化中心群艺馆、图书馆建筑智能化工程的楼宇自动控制系统的网络配置遵循分散控制、集中监视、资源和信息共享的基本原则，是一个工业化标准的集散型控制系统。本系统符合以下设计原则：1）先进性与适用性系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调
3、试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。2）开放性系统支持多种开放协议，包括BacNet、Modbus等，可以避免系统互联或扩展的障碍。有关内容在后续章节中有进一步说明。3）标准化系统必须符合国际以及国家标准的的产品，系统结构符合民用建筑电气设计规范 (JGJ/T162008)的规定。4）可扩展性系统具有灵活的系统结构，在本方案的基础上，可以根据今后本项目的实际要求扩展系统功能。同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。5）安全性与可靠性系统中
4、配置选型每台现场控制器，平均无故障时间MTBF，长达10年。同时，系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全性与可靠性。6）经济性系统设计充分考虑系统的性能价格比，在充分满足弱电文件功能要求的条件下，保证系统的经济性。7）最优性在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。1.2.2设计依据为了保证系统既能适应当今网络技术的发展，又具有极高的可靠性，本方案设计遵从以下标准：民用建筑设计通则（GB50352-2005）高层民用建筑设计防火规范（GB50045-2014）火灾自动报謷系统设计规范（GB50116-2013）
5、消防联动控制系统（GB 16806-2006/XG1-2016）汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB50067-2014）民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-2008）建筑电气安装工程施工质量验收规范（GB50303-2015）供配电系统设计规范（GB50052-2016）低压配电设计规范（GB50054-2011）20kV及以下变电所设计规范（GB50053-2013）电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GB50169-2016）公共建筑节能设计标准（GB50189-2015）建筑节能工程施工验收规范（GB50411-2014）电子计算机机房设计规范（GB50174-2016）智能
6、建筑设计标准（GB50314-2015）群艺馆、图书馆、高地智能化系统工程招标文件群艺馆、图书馆、高地智能化招标图纸1.3系统方案设计1.3.1 系统需求分析本项目分为群艺馆、图书馆及高地公园三个部分，群众艺术馆建筑面积32163平方米，图书馆建筑面积为29459平方米。高低公园主体为停车场及配套商业，本项目机电设备功能复杂、且比较分散，物业管理者无法对众多机电设备进行集中的监视和控制，作为群众活动场所，人员在某些时间又会相对比较密集，因此对建筑物内环境又有着比较严苛的要求；同时考虑到运营的成本，降低设备管理人员数量，减少能耗，因此需要建立一套机电设备监控系统来实现对场馆内机电设备的运行状态、
7、各种运行参数进行统一的检测、及对机电进行控制；本项目项目智能化系统工程楼宇自控系统主要监控对象为- 制冷系统（预留网关接口）- 通风系统- 空调系统- 给排水系统- 电梯系统- 柴油发电机系统系统总体技术需求如下：1）先进的、集散型网络结构可以实现楼宇自控系统的实时集中监控管理功能，既能符合国际标准，又符合建筑特点，其设备较分散，作为集散性控制分站的控制器通信网络，应能实现各分站间，分站与中央站之间的数据通信。2） 监控的界面为全中文 Windows 界面，简洁明了的人机交互，便于操作员的学习和掌握，监控界面直观形象。3）需采用灵活的模块化具有 BACnet 技术现场控制器，对于不同楼层的现场
8、设备分布配置相应的输入/输出模块，保证系统良好的集散性和今后的扩展性4）系统具有高度开放性，通过网关能与酒店内各个系统实现集成并进行监控。1.3.2系统架构考虑到本项目机电设备众多，建筑面积大，使用周期较长，故我们考虑为项目保留足够的技术先进性、开放性和升级能力，因此楼宇自控系统采用了主流最先进的基于Bacnet开放协议的产品。系统按以下层次配置设计：管理级网络（MLN）控制级网络（CLN）系统由中央站（PC）、网络控制器及分站（现场DDC控制器，包括子系统的区域管理器）组成，根据本项目的监控设备的分布情况，分站和网络控制器直接以TCP/IP的方式连接；网络控制器与现场控制器之间采用BACne
9、t MS/TP手拉手总线方式进行连接，现场控制器与扩展模块之间采用手拉手的菊花连接方式，系统架构成熟先进，布线方便，传输速率高，保证现场控制器的独立工作能力和数据结构以及通讯速度无任何改变,保持在不同应用中数据的一致性和控制的实时性。系统设计以采用最先进的技术和系统、根据有关图纸，以最高价格性能比为原则，采用优化的设备配置、运行方案及管理方式，为本项目提供高效率的系统管理，为机电设备提供良好的运行环境，提供舒适的工作及生活环境。在设计方案时，我司亦根据以上的原则，对控制器及其控制模块进行了合理安排，并有足够的系统扩充容量，使控制器保持一定的余量。管理级网络在本项目的楼宇自控系统中央控制室设立楼
10、宇自控系统管理站，采用标准的TCP/IP联入以太网局域网，通过以太网及相应的通讯接口实现管理站、现场控制器、及第三方设备、相关子系统间的及上位IBMS系统的数据通信、资源共享和综和管理功能。数据库支持ODBC，SQL，OPC，DDE，NetDDE网络API函数库。最高级系统报警可直接通过拨号系统联入电话网，将报警信息进行远程传送。数据库的分层管理和软件的模块化设计，使数据访问的安全性得到了保证。没有得到授权将不能访问系统的任何数据，不同级别的授权，只能访问不同级别的数据。控制级网络楼宇自控系统控制层设备通过BACNET MS/TP总线进行连接，连入网络控制器，从而实现与中央站的数据交换及通讯。
11、系统能实现控制器间的通讯，即同层通讯，便于系统参数的共享及不同控制器间的联动控制。中央可通过网络控制器以信息传送至任何指定的分站。在系统的两层结构中，无论是管理层还是控制层，均具有同层资源共享功能（Peer to Peer）。在系统主机发生故障时，所有网络控制引擎仍保持通讯和数据的交换，而倘若网络控制引擎掉线，其控制网络的全部现场控制器之间亦能保持点对点无主从的方式进行直接通讯，从而保障系统不间断的可靠运行。1.3.2.1楼宇自动化控制系统网络架构本系统采用两层架构，高低公园管理层中央工作站及网络控制器放置于首层管控中心，群艺馆管理层中央工作站及网络控制器放置于二层安防监控室，图书馆中央工作站
12、及网络控制器放置于本楼一层消防安全控制室，中央管理工作站与网络控制器通过TCP/IP协议接入设备网，控制层设备放置于被控设备附近，各DDC控制器之间采用RVSP线缆通过BACNET总线协议进行连接，管理层与控制层之间通过网络控制器进行数据的交换，系统网络构架图如下：1.4系统功能1.4.1 系统监控范围根据本项目业主提供的相关资料，在本次方案中，对以下系统实行监控：- 制冷系统（预留网关接口）- 通风系统- 空调系统- 给排水系统- 电梯系统- 柴油发电机系统（1）冷源系统Enternet以下是楼宇自控与冷机联网示意图：水泵Gateway群控系统网络控制器冷机冷却塔 a、制冷系统设计控制方式设
13、计：本项目制冷系统群控暂不予考虑，楼宇自控系统只为冷源系统预留网关。（2）空调系统控制对象：电动调节阀、风机启停、变频、新风阀、回风阀。检测内容：送/回风温湿度、回风CO2、过滤器堵塞信号、风速、室内风压、风机启停、工作、故障及手/自动状态。控制方式：空调机组设计送风风机由DDC远距离及现场手动控制启停。温度、湿度、风阀、水阀等控制环路与风机连锁, 风机停止运行连锁温度、湿度控制环路停止工作,水阀全闭,新风阀全闭；季节控制：冬季，当室内或送风温度 (T) 高于设定值, 通过PID 控制关小水阀, 当室内或送风温度低于设定值时。夏季，当室内或送风温度(T)高于设定值,通过PID 控制开大水阀开度
14、,当室内或送风温度低于设定值时关小水阀；风阀控制：调节新/回阀门，冬夏季节在保证满足空调空间新风量需求的前提下，尽量减少室外新风的引入，以达到充分节能的目的；在过渡季节，通过调节新、回风阀门，充分利用室外新风，一方面可推迟用冷/热水的时间可达到节能的目的，另一方面可增加空调区域内人员的舒适感，同时，根据回风CO2浓度检测值增加或减少新风量，调节新排风比。变频:控制器根据区域温度及其设定值通过PI调节计算出所需一次风量，并监测当前风速并计算风量，通过PI调节风阀以使当前一次风量满足需求风量（界于最大和最小设定风量之间）。当区域温度处于制热设定值与制冷设定值之间时，调节风阀以保持一次风至最小风量设
15、定值；当区域温度高于制冷设定值时，调节风阀以增加一次风量，最高增加到最大风量设定值；当区域温度低于制热设定值时，调节风阀以保持一次风至最小风量设定。排风（适用于带排风的空调机组）：排风阀与排风机在本地与配电箱就地连锁，风机打开，排风机与排风阀工作，风机关闭，排风机与排风阀关闭。压差报警：过滤器阻力增大到限定值时, 自动报警提示更换或清洗过滤器，同时，在风机开启时监测风机两端压差开关的开闭，此信号通过DDC控制器反映在中央控制器中，在中控室工作站上提示并打印，通知维护人员进行清理；防冻报警：当温度低于5度时报警，以防盘管冻裂；通过楼宇自控软件进行机组的运行时间的累计计量，启动次数、运行时间显示，
16、并自动定期提示检修设备；在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图，以便物业管理人员日常维护。空调系统示意图（3）新风系统新风机组的控制设计：控制对象：电动调节阀、风机启停。 检测内容：新风温湿度、送风温湿度、风速、过滤器堵塞信号、风机启停、工作、故障及手/自动状态。控制方式：风机由DDC远距离及现场手动控制启停。温度、风阀、水阀等控制环路与风机连锁, 风机停止运行连锁温度、湿度控制环路停止工作,水阀全闭,新风阀全闭；季节控制：冬季，当室内或送风温度 (T) 高于设定值, 通过PID 控制关小水阀, 当室内或送风温度低于设定值时。夏季，当室内或送风温度(
17、T)高于设定值,通过PID 控制开大水阀开度,当室内或送风温度低于设定值时关小水阀；过滤器阻力增大到限定值时, 自动报警提示更换或清洗过滤器，此信号通过DDC控制器反映在中央控制器中，在中控室工作站上提示并打印，通知维护人员进行清理；当温度低于5度时报警，以防盘管冻裂；通过楼宇自控软件进行机组的运行时间的累计计量，启动次数、运行时间显示，并自动定期提示检修设备；在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图，以便物业管理人员日常维护。（4）送排风系统风机的启动和关机均有预先时间程序控制；风机运行状态、手自动状态和故障状态的监测；（5）给排水系统A 给水系统具
18、有如下功能： 1 自动检测生活水箱超高、超低水位状态并在楼控管理主机上做出报警。 2 自动检测供水泵的运行状态、故障报警 3 根据供水总管压力，自动启停水泵及调节频率，使管道压力维持在设定值。4 根据水箱水位自动启停补水泵。B 排污系统具有如下功能： 1 自动检测污水池的超限液位状态。 2 自动检测排污泵的运行状态、故障报警。 3 可通过中央管理工作站对其进行监视报警，并通知楼控管理人员到现场排查故障。（6）电梯系统电梯运行状态、故障报警和上下行状态及电梯紧急报警状态的监测。（7）柴油发电机系统本系统对柴油发电机进行如下点位监控： 发电机油温、油压、发电频率、启动电瓶电压、油箱液位。 监视燃油
19、泵的运行状态、故障报警，并根据液位设定自动启停燃油泵补油。 1.4.2系统功能本次楼宇自动控制系统主要实现以下功能：系统能对各子系统的工作程序、工作参数、启停状态、故障情况等自动进行监测、控制。多方面资料的显示：操作系统有能力在同一时间内以多重窗口方式显示多方面的资料，以便容易对多种不同运行状态进行全面分析。密码的保护：多级别的密码将为业主及管理人员提供一个有效的保护工具，管理及限制不同部门人员使用楼宇自控系统， 同时防止系统被非有关人员使用。同一密码系统同时应用在不同操作装置上，当密码系统有增减或改变时，所有操作装置在同一时间获取信息， 而不需要在个别操作装置上做出更改。安全：用户必须通过登
20、陆验证，需要输入用户名和密码正确才能进入系统。授权：系统管理员可以分配给用户/组以下4种权限中的一种权限l 用户（user（Read）l 操作管理员（operation manager（Read/Write）l 编程管理员（program manager（Change）l 系统管理员（system manager（full control）同时根据权限的不同访问类型分以下几种：l 无权访问（No access）l 只读（Read（R）l 读写（Read/Write（RW）l 改变（Change（RWXD）l 全控（Full control）楼宇自动控制系统拥有数据库备份功能，可实现完全备份，或
21、增量备份。可备份网络上的所有操作单元的数据库到一个普通的我网络服务器上。从而保证了系统数据的安全性。当操作人员离开前忘记撤去密码所允许的操作限度时，系统提供一个从一分钟至一小时的可调时间限，自动将操作员的密码撤去， 使系统继续受密码保护。系统内有五十个密码以供有关人员使用。操作员的指令：操作系统允许操作员进行下列各项指令l 启停有关的设施、装置；l 调整设定点；l 增加、取消或修正时间控制程序；l 执行或停止执行各项控制程序；l 停止或连接有关监控点的报警状态；l 执行或停止有关监控点的运行时间累积记录；l 执行或停止有关监控点的动向趋势记录；l 超越控制有关微积分控制回路的设定点；l 输入临
22、时性的超控表；l 设立假期表；l 修正系统内的日期、时间；l 输入或更改模拟量输入点的报警上下限；l 输入或更改模拟量输入点的提示危险上下限；l 检察报警及提示危险上下限；l 执行或停止每个电表的最大用电量控制；l 执行或停止执行每个负荷的“工作次序”；l 记录及摘要系统内的各监控点状态可自动或手动制作成报表， 然后打印或显示屏上显示，也可存放在硬盘/软盘内。系统可允许操作员轻易地获得下列记录。l 系统内的所有监控点总表；l 所有正在报警中的监控点；l 所有正在与系统网络停止联系的监控点；l 所有正在被超控的监控点状态；l 所有正在被停止活动的监控点；l 所有正在被锁定的监控点；l 所有被指定
23、为需要跟进的项目；l 一星期活动启停表；l 假期启停活动表；l 上下限及静区；系统同时可提供以下的摘要：l 指定监控点；l 互相关联点的组别；l 操作员自行选择的组别；在任何情况下，操作员在指示系统提供记录或摘要时，并不需要提供有关硬件的地址码。控制软件网络控制器及直接数字式控制器能进行下列各项控制模式：l 通/断控制l 比例控制l 比例加积分控制l 比例加微积分控制l 控制回路的自动调节l 控制软件可限制被控制装置每小时动作的频率。l 控制软件对大负荷重型装置提供一个延迟开启的功能，用以防止因电流冲击过大而造成损坏。当停电后恢复正常供电时，控制软件将会根据每一个装置特定的启/停时间表，对装置
24、发出恢复正常状态的启/停指令。节能软件软件程序能在楼宇中央管理系统内自动运作而不需要操作人员的介入。同时软件有足够的灵活性，允许用户根据现场情况而作出相应的修定。l 每日的预定时间表l 每年的预定日程表l 假期的安排表l 临时超越控制安排表l 最佳启/停功能l 夜间设定点自动调节控制l 焓值切换功能l 温度设定点的重置l 制冷机的组合及次序控制l 用电量高峰期的限制等报警管理l 报警管理包括监查、缓冲、储存及将报警送至指定的操作站上。l 显示所有报警监控点的有关详细资料，包括发生的时间及日期。l 根据严重性报警可分为三级，以便更有效及快速处理严重的报警。用户可以为报警决定严重性的级别。l 报警
25、发生后根据用户的事前安排，自动导向至指定的操作站上，若原来的操作站发生故障，报警自动导向至其它指定的后备装置上。l 在严重性级别最高的报警或特定的报警发生后，这些报警可以通过电话系统自动传到其它地方，包括建筑物以外的有关单位， 使报警得到适当及时的处理。整个传送程序是自动进行的，不需操作员的介入。l 监控点历史及动向趋势记录A. 监控点历史记录系统内所有监控点的历史都自动存放在有关的网络控制器内。模拟量输入监控点通常每半小时(该时间间隔用户也可自己定义)采集一次，过去24小时的记录随时可以被用户提出来以供分析研究。 至于通/断状态的输出及双位输入信号在过去十次的改变亦记录在网络控制器内，以便随
26、时调作参考之用。B. 动向趋势记录用户可根据需要，应用动向趋势软件对系统内任何的监控点进行分析，采样时间间隔可从一分钟至两小时可调，每个网络控制器最少可以储存五千个采样资料。累积记录l 每个网络控制器有下列的累积记录，若累积记录超过用户所定的限额，系统将自动把用户指定的警告讯息发送出来。l 运行累积记录例如水泵运行的累积时间记录；l 模拟量及脉冲累积记录例如用电量；l 发生事项的累积记录例如水泵、风机启/停的累积次数。系统需具有开放性、安全性、兼容性、稳定性。技术先进性/开放性：系统应完全基于楼宇自控网(BACnet)的楼宇自控DDC产品系列。系统的结构遵照ANSI/ASHRAE135-199
27、5标准（欧洲CEN Technical Committee 247），这种标准为非专用的开放的数据通讯协议。具有互操作性(Interoperability)。系统屏弃了使用网关接入楼宇自控网的做法，将系统设计成在它的各层均使用楼宇自控网。系统应是一个真正的楼宇自控网、并具有完全可编程的高性能系统。系统的安全性：系统完全实现分散控制，一个DDC控制一个设备，DDC独立运行，独立下载程序，控制逻辑实现不依赖于通讯，也不依赖于上位机。因此，系统通讯中断或上位机瘫痪，完全不影响设备的正常运行。系统有极高的安全性。系统带有掉电保护功能，停电后数据永久保存，不会丢失。系统兼容性 ：新旧系统完全兼容而不需要
28、改变系统结构。并且可以兼容任何符合BACnet协议的设备及网络。也可以轻松集成MODBUS及其他通讯协议的设备。系统的稳定性： 系统需完全按照工业级标准设计，整个系统通讯自适应波特率，可以保证各种应用环境的正常通讯质量。应用特性： 针对工程，可设计多个控制中心，分成了多套完整的系统，这些系统既可以独立运行，也可以集成管理技术性能：骨干网及通讯速率 骨干网为以太网(10Mbps) 或ARCNET网(2.5Mbps), 子网为MS/TP网。在线编程： 可以在线编程，并在网络上传送软件监控能力： 对所有工作点全面监控编程语言： 面向用户图形化编程语言，具有在线编程能力。操作界面： 系统为32位应用程
29、序，符合BACnet一致性，支持全真三维图象界面以及Active X。系统工作过程用三维动画仿真系统工作状态。自带一个图象丰富的位图库，可以根据系统的实际需要添加用户自定义的用任何软件制作的图形。数据显示方式： 数据显示采用列表方式和图形方式，用户可以自由切换。数据动态切换，切换速度由用户设置。模拟量分辨率：10位系统操作权限级别：10级。对不同级别的操作人员规定不同的操作性质。例如低级别的操作者只能浏览系统的工作状态或趋势数据，高级别的操作者可以对系统进行控制或编辑等。数据停电保护时间：永久性(EEPROM)自动退出登录：为了保证系统的安全性，如果用户在规定的时间（可以设定）内没有任何操作，
30、系统将自动退出登录。如果需要再次进入登录，必须重新输入用户ID和密码。DDC编程：所有DDC 都为可编程控制器, 全部为32位微处理器、32位浮点运算。自带BACnet通讯协议。编程操作简单，程序容易维护。1.5系统设备选型1.5.1 品牌选择本次投标选用hysine楼宇自控系统产品；hysine公司的楼宇自控系统是一个集成系统，在很多工程经过验证的成熟、可靠的系统。系统网络应采用标准网络协议，可完全满足本项目的需要，符合远程通信管理以及符合计算机发展技术趋势的要求。系统软件应能提供多种标准通讯协议便于实现系统集成，并按模块化的方法设计，便于系统规模及应用功能的扩展。hysine公司从传感器、
31、阀门到控制器，软件由一家厂家提供，配套性强。因此采用hysine公司推出的Metasys系统，选用它最先进的网络硬件和软件产品。利用该系列系统的开放性可以很容易实现与第三方设备的数据共享，这也是采用hysine的优势。1.5.2 设备选型及参数说明1. 系统软件 MS-ADS05U-0 技术参数：应用及数据管理服务器（ADS）及扩展应用及数据管理服务器（ADX）是Metasys系统的可选组件，可对大量的趋势数据、事件消息、操作员处理记录及系统配置数据进行管理。ADS为入门级数据管理服务，可安装在个人电脑上运行，最多支持5用户同时登陆。ADX需运行在服务器级别的操作系统上，支持大型项目，提供数据归档、报告等功能。ADX有多种型号，可支持10、25、50用户同时登陆。作为站点服务管理平台，ADS/ADX可为网络控制引擎（NAE、NCE）和网络集成引擎（NIE）所在的网络提供安全的通讯。通过W
