《楼宇设备监控系统》PPT课件.ppt

目录,楼宇设备监控系统,9.1系统监控原理,9.2空调机组监控,9.3新风机组监控,9.5给排水系统监控,9.6变配电系统监控,9.7监控系统的工程应用,9.4冷热源系统,楼宇设备监控系统,楼宇设备监控系统,楼宇设备监控系统又称建筑设备自动化系统,Building Automation System， BAS,是智能楼宇中应用计算机进行监控管理的重要设施。,9.1系统监控原理,楼宇设备监控系统实际上就是一个计算机控制系统 ；,技术：,计算机技术、网络通信技术、自动控制技术的综合应用；,目的：,达到舒适、安全、可靠、经济、节能的目的；,网络：,总线型结构 ；,控制结构 ：,集中控制型和集散控制型两种 ；,现场控制设备：,采用直接数字控制器实行数字控制和模拟控制。,集中控制型,9.1.1系统结构模式,集中控制型和集散控制型两种,1)集中控制型系统 (Con-central Control System， CCS),主要特点是：,一台计算机完成对整个被控对象的全部监测与控制 任务。,组成 ：,中央处理主机；,通信网络；,DGP（Data Gathering Panel）数据收集站（AID）；,检测元件；,执行元件 ；,框图,缺点 ：,2软件系统庞大，潜在的故障风险很大;,3变动一点会影响全局，导致系统的可扩展性、可发展性差 ；,4管线复杂，施工量大，维护管理困难；,5适用于小型系统。,1风险集中，任何部分的故障都会导致系统不能正常运，甚至导致整个系统崩溃;,集散控制,2)集散控制型系统,分布控制型系统,( Distributed Control System， DCS),特点:, 1 集中管理，分散控制, 2 中央管理计算机只完成系统的管理职能 ;,3 多台计算机分别实施不同的控制任务;,4 任一台故障，不影响其他，使风险分散，提高了可靠性;,5 硬、软件模块化设计，配以容错技术，系统可靠性强；,6 控制算法丰富，控制功能齐全，适应多种控制要求；,7 硬件设备标准化、模块化，配置极为方便，扩展性强；,8 便于更改设置及操作使用。,当今主流控制技术,DCS框图,(Direct Digital Control， DDC),系统组成,9.1.2楼宇设备监控系统组成,楼宇设备监控系统是一个综合性的系统，由以下子系统组成。,1)空调系统-中央空调系统,2)通风系统,3)给排水系统,4)电力设备的监控,5)照明控制,6)电梯设备的监控,7)检测与计量,8)物业管理,系统网络结构,9.1.3系统的网络结构 系统网络结构可取两种形式：简易型 、复合型 1、简易型结构 采用 RS-485总线,复合型,2)复合型结构 监控网采用RS-485总线 现场控制网采用现场总线,现场总线,9.1.4现场总线技术在楼宇设备监控系统中的应用,大型的BAS系统 、采用复合型结构 ，,复合型结构 ：,监控网采用RS-485总线,现场控制网采用现场总线,中央管理计算机 Ethernet， TCP/IP,楼宇智能化管理系统（三级网络）。,IBMS，(Intelligent Building Management System),现场总线的类型：,Lonworks、BACnet、nativeBACnet、 Profibus、CAN等。,总线特点,1、现场总线的特点（开放性与兼容性）,1）开放性好、互操作性强、彼此兼容、设置灵活、使用方便;,2）接线十分简单，一对双绞线可以挂接多个设备，节省投资;,3）无极性连接，减少了安装的工作量;,4）系统集成容易，多厂商、多品牌相互兼容。,集散型（DCS)BA系统属于实时控制级总线，,多采用Lonworks总线技术。,LON总线,2、 Lonworks现场总线技术,Lonworks现场总线技术又称Lon Talk Bus,美国Echelon(爱可龙)公司产品,是一种测控网技术，也是一种工控网技术。,能方便地使计算机与传感器、执行器进行联网。,传输的是数据量较小的检测信号、状态信号和控制信号 。,局部操作网又称为Lonworks网。,(Local Operating Network， LON),Lon组成,组成：,Lonworks节点,路由器,LonTalk协议,Lonworks收发器,Lonworks网络,节点开发器,主要由：,LON特点,Lonworks总线的主要特点是:,(1)具有开放式的通信协议 -LonTalk通信协议,遵循ISO/OSI全部七层模型:,1 物理层,2 链路层,3 网络层,4 传输层,5 会话层,6 表达层,7 应用层,ISO:,International Standards Orgnization,国际标准化组织,OSI:,Open Systems Interconnection,开放系统互连,神经元芯片组成,介质访问处理器 ：,第一层,第二层,驱动通信子系统硬件和执行冲突避免算法。,网络处理器 ：,第三层,第四层,第五层,第六层,网络变量处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时、网络管理、函数路径选择等控制网络通信接口和发送、 接收数据包。,应用处理器 ：,第七层,执行用户编写的操作系统。,其神经元芯片中有3 个8位CPU， 组成3个处理器，对应七层,Neuron Chip,(2)具有高度集成的神经芯片,Neuron Chip 3个8位 CPU；编程语言为Neuron C 62个网络变量； 一个网络变量最大长度可达31个字节。,(3)支持多种通信介质，具有多种软件、硬件模块,通信介质：,双绞线、同轴线、电力线、红外、无线射频、光纤 等；,网络：,自由拓扑结构，星形、总线型和环形，允许不同介质类型混合存在。,Lonworks技术产品门类齐全 ：,多种硬、软件模块和收发器 。,DDC,9.1.5直接数字控制器 (Direct Digital Control， DDC),DDC是分散设置在被控设备附近的调控设备，故又叫现场控制器。,DDC实际上就是一个小型计算机。,1、DDC的特点：,具有：,独立的程控能力，独立监控有关现场设备 ；,用于收集现场设备的信息；,联网通信能力；,DDC接口,2、具有的接口 ：,通信接口,输入接口,模拟量输入(Analogy Input， AI)，温度、湿度、压力、流量等,数字量输入(Digital Input，DI），水流、风速、压差开关 等,输出接口,模拟量输出(Analogy Output， AO)，阀位控制等,数字量输出(Digital Output， DO)，控制开关、交流接触器等,DDC结构,监控点示例,监控点示例,检测与执行元件,9.1.6检测元件与执行元件,检测与执行元件,检测元件与执行元件,空调,空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境,空调分类：,一体式空调,分体式空调,中央空调-空调机组,空调作用：作用相同，调节温度，热量移动,变频空调,无氟空调,氟利昂R22,R410A,空调,空调原理,一、空调制冷：,空调制冷过程：,气体制冷剂被压缩机加压,成为高温高压气体,进入室外机的换热器（此时为冷凝器）,冷凝液化放热，成为液体,同时热量向大气释放,液体制冷剂经节流装置减压,进入室内机的换热器（此时为蒸发器）,蒸发气化吸热，成为气体,同时吸取室内空气的热量,空调原理,二、空调制热：,空调制热过程,气体制冷剂被压缩机加压,成为高温高压气体,进入室内机的换热器（此时为冷凝器）,冷凝液化放热，成为液体,同时将室内空气加热,液体氟利昂经节流装置减压,进入室外机的换热器（此时为蒸发器）,蒸发气化吸热，成为气体,同时吸取室外空气的热量（室外空气变得更冷）,三、空调维护：,空调是个好东西，调节温度，给人舒适的环境，,但要合理使用、维护,空调的积尘量、细菌普遍超标、,最高超标486倍，细菌量2300个/cm2,主要为：,灰尘,病菌（细菌、真菌）：,1、军团菌流感,2、金黄色葡萄球菌皮肤感染,3、肺炎球菌肺炎,4、结核杆菌结核,5、链球菌上呼吸道感染,有机物,螨虫过敏鼻炎、哮喘,空调维护,空调机组监控,9.2空调机组监控 9. 2. 1集中式空气调节系统的组成 中央空调系统,1、新风机组 ；,2、空调机组 ；,3、冷热源系统 ；,4、空调的风系统 ；,5、空调的水系统,调控原理,9.2. 2 空调机组调控原理,空调机组是一种空气处理设备,具有：,对送出的空气加热、冷却、加湿、除湿、过滤,喷水、挡水、隔热、消声等功能。,人们应用它的这些功能实现空气调节：,对房间或公共建筑物内空气的物理参数、状态参数进行调节。,即对空气的温度、湿度以及洁净度进行改善和调节。,空气调节的原理,空气调节的原理：,就是应用空气状态参数相互间的关系，,通过合理的加热、加湿、冷却、去湿、消毒、净化等步骤，,使空气状态发生人为的改变，达到设定的状态。,加热加湿,这种调节方式可以不必测量水汽分压或相对湿度。 首先把新风加热到12， 然后喷水加湿，使其达到饱和， 最后再加热到20，这时的相对湿度即达60%。 湿度达到50%60% ，人们感觉就比较舒适。,1)加热加湿处理,当室内空气温度较低，人们感到很冷时，需对空气加温。 水汽总量没变，即水汽分压未变，加热后的空气相对湿度会大大降低。调节的过程中必须要进行加湿处理。,加湿处理方法：,采用定温饱和加湿法,加温必须加湿,降温去湿,调节方式也可不必测量水汽分压或相对湿度。 首先降温到12的露点； 然后使表冷器的表面温度稳定在露点温度，让空气中的一 部分水蒸气充分凝结； 再加热到20，这时的相对湿度即为60%。,2)降温去湿处理,降温必须去湿,当室内空气温度较高，人们感到很热时，需对空气降温。 对空气降温，空气中的水汽总量未变，水气分压未变，降温后的空气相对湿度会大大增加。 调节过程中必须要进行去湿处理。,去湿处理方法：,可采用定露点去湿法。,空调机组调控,9.2.3 空调机组调控方式,空调机组直接接受现场控制器DDC的调控；,DDC接收检测元件的信号，经过数据处理、逻辑判断，由执行元件实现调控。,调节方式：PID,(PID-Proportional Integral Derivative),(1)比例调节(P)：输出改变与输入成正比例的调节规律,(2)积分调节(I)：输出与它的输入对时间的积分值成比例,(3)比例积分调节(PI)：当输入偏差作一阶跃变时， 调节器立即就产生一个阶跃输出 (比例作用)； 此后随时间的增长，在比例作用的基础上， 按积分调节规律等速上升。,PID,9.2. 4空调机组调控系统的应用结构 （见图）书P228,(4)比例微分调节(PD)：,比例微分调节器在输入作阶跃变化的瞬间，调节器的 输出为一个有限值， 而后微分作用逐渐下降，最后仅保持比例作用的分量。 微分变化速度,比例作用的输出与偏差值成正比； 积分作用的输出与 输入对时间的积分值成比例； 微分作用的输出与偏差变化的速度成正比； PID调节的作用 是三者的综合。,(5)比例积分微分调节(PID)：,中心控制机柜,系统功能,1)空调机组控制系统功能,(1)根据回风温度控制冷/热水阀;,在夏季，当回风温度升高，开大水阀；当回风温度降低，关小水阀。,在冬季，当回风温度升高，关小水阀；当回风温度降低，开大水阀，,使室温控制在设定值。,(2)当初效过滤器两端的压差大于设定值250 Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,(3)当中效过滤器两端的压差大于设定值250 Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,(4)根据时间或程序控制风机启停、高速或低速运行，同时监视其运行状态，进行手动切换或自动切换，故障报警，计算运行时间。,(5)风机停止时的联动控制是关电动二通阀及电动风门。,(6)根据新风温度与回风温度的差值，比例控制新回风风门。,监控内容,2)空调机组的监控内容 (10),(1)初、中效过滤网压差监测,(2)室内压差检测,(3)回风温度检测,(4)室内温度、湿度检测,(5)冷水阀、加热阀自动调节控制,(6)开关/故障状态,(7)运行累积时间统计,(8)送排风机启、停控制，送风机高速、低速控制,(9)风门、风阀调节控制,(10)空调机混合段压力检测,监控点,空调机组监控点表,新风机组,9.3新风机组监控,新风机组给空调机组的循环风送进一定比例的新风。,新风机组是没有回风装置的空调机组；,检测与控制和空调机组相同。,新风机组的要求,9. 3. 1对新风机组的要求,1)新风新鲜度高、无污染；,2)具有节能调控机制,(1)以出风口温度或房间温度作为调节依据,DDC按PID规律调节表冷器回水调节阀开度控制冷冻 (加热)水量，以达到室温的指标。,(2)以室外温度作为调节依据,如室外新风温度增高，回水阀开度增大即冷量增大，补偿新风温度增高对室温的影响。,如室外新风温度降低，回水阀开度减小即冷量减小。,新风调控原理,9.3. 2新风机组调控原理,1)温度、温度调节,DDC按PID规律分别调节加热阀、加湿阀，以保持室内的温度和湿度。,2)新风阀的调节,新风的温湿度、房间温湿度、单位质量的物质所含的全部热能(即焓值)以及空气质 量的要求，控制新风阀开度,3)空气质量保证,根据空调房间内CO、CO2浓度，控制新风风门开度 。,4)防堵、防冻保护,采用压差开关测量过滤器两端压差，当压差超限即报警；,采用防霜冻开关监测表冷器前的温度，温度低于5即报警,调控结构图,9.3. 3新风机组调控结构,结构图中标示说明：,T-新风温度传感器,H-新风湿度传感器,P-新风压力传感器,F-变频器,K-X -送风机组电动机,P -初效、中效过滤网两侧的压差传感器,MCC-电机中心控制柜,M -冷水、热水、蒸汽执行阀电机,JK-A、JK-B、JK-C、JK-D、JK-E、JK-F、JK-G分别表示7台空调机组,控制系统功能,1)新风机组控制系统功能 （九项）,(1)根据送风温度，按PID比例控制蒸汽加热阀开度，使送风温 度达到设定值(18 0. 5 24 士0. 5 )。,(2)根据送风湿度，按PID比例控制蒸汽加湿阀开度，使送风湿度达到设定值。,(3)根据露点温度，按PID比例控制冷水阀开度，使温度达到设定值l4土l。,(4)根据一次加热温度，按PID比例控制热水阀开度，使温度达到设定值(l0士l l8l)。,(5)当初效过滤器两端压差大于设定值250Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,(6)当中效过滤器两端的压差大于设定值250 Pa时，发出报警信号，提醒清洗过滤器。,(7)根据时间或程序控制风机的启停，监视其运行状态，进行手动与自动切换，故障报警，计算运行时间。,(8)检测送风压力，将压力信号送到变频器，以调节送风机转速。,(9)风机停止时的联动控制，即关电动二通阀及电动风门。,控制系统功能,控制系统功能,2)新风机组的监控内容（12项）,过滤网压差监测，给出清洁指示，保证空调机的运行效率；,送风温度检测；,送风湿度检测；,露点温度检测；,新风温度检测；,一次加热温度检测；,送风风压检测；,水阀开度自动调节控制；,机组开关/变频调速；,机组手动/自动状态检测/故障状态；,运行累计时间统计；,风门风阀调节控制。,监控点表,新风机组监控点表,冷热源,9.4冷热源系统,冷源系统有冷水机组、冷冻水系统、冷却水系统；,热源部分有锅炉机组、热交换器等,9. 4. 1冷源装置,冷水机组是制造冷冻水的设备,是实现制冷的重要设备,辅助设备即散热装置，如用水冷却就要有水泵、冷却塔、 水过滤装置、水处理装置、分水器、集水器等设备，,冷源装置分类及制冷原理,循环使用制冷剂，制冷剂由液态转变气态时吸热,由气态转变为液态时放热。,实现热量转移,制冷分类及原理,压缩式制冷,低压蒸汽压缩 冷凝器放热高压液体 热力膨胀阀低压液态 蒸发器汽化吸热 低压蒸汽（制冷循环）,使用的制冷剂和方式不同分为：,压缩式制冷,吸收式制冷,风冷热泵式,吸收式制冷,利用低压制冷剂蒸发产生的汽化潜热进行制冷。 不同之处在于，压缩式制冷所用的压缩机以电为能源，而 吸收式制冷则以热为能源。,常采用溴化锂盐作为吸收式制冷的吸收剂，以水作制冷剂。,溴化锂制冷机组的蒸发温度不可能低于0 ；,无毒无臭无爆炸危险，不破坏臭氧层，符合环保要求。,对外界条件变化实用性强，安装简便，运行稳定，维修保养方便；,缺点：腐蚀性强，气密性要求高，设备重量大、占地面积大等。,冷冻水系统调控结构,2)冷冻水系统调控结构,冷冻水系统由冷水机组、冷冻水泵、补水箱、 补水泵、空压罐等部件组成。,冷冻水系统经DN125蝶阀为空调机组提供冷冻水。,风冷热泵式,新世