智能楼宇14设备监控系统.docx

设备监控系统 一概述在现代建筑中，楼层不断增加，功能要求日益增多，其中包括了对环境空间的要求。因此广泛使用了各种各样的机械和电子设备，如空调、电梯、给水排水、防火防盗等设备，而且都要求对这些设备具有自动控制，使之处于最佳状态下运行，以提高工作效率和服务质量，确保有一个舒适、清洁的生活与工作环境。 从八十年代中期开始，随着信息技术、微电脑技术以及计算机网络技术日新月异的高速发展，对建筑物的结构，对楼字的管理与服务的优化提供了一个既合理又理想的技术支持。智能大厦也就在这种高新科学校术的支持下应运而生，开创了建筑史上的一个新纪元。 楼宇机电设备监控系统，作为智能大厦楼字自动化系统的一部分，而且是非常重要的一部分，担负着对整座大厦内机电设备的集中监测与控制，保证所有设备的正常运行，并达到最佳状态。同时，在计算机软件的支持下进行信息处理、数据计算、数据分析、逻辑判断、图形识别等，从而提高了智能大厦的高水平的现代化管理和服务。 建筑设备监控系统又称为楼宇设备控制系统(Building Automation System，简称为BAS)，是对建筑物或建筑群内的建筑设备进行运行和节能的监测与控制。BAS按工作范围有两种定义方法，即广义的BAS主要包括楼宇设备控制系统、安全防范系统、消防报警系统三大部分，狭义的BAS专指楼宇设备控制系统。这里以狭义的BAS定义来进行叙述。 楼宇设备控制系统主要由数字控制器、传感器、执行器和被控对象组成。而数字控制器又是楼宇设备控制系统的核心部分，其控制手段、控制策略和控制方式以及调节特性决定了整个楼宇控制系统的可靠性、有效性和智能性。二系统设计设计依据：民用建筑电气设计规范JGJ16-2008主要性能指标： 楼控系统的控制性能指标可以用稳定性、能控性、能观测性、稳态特性、动态特性等来表征，相应地可以用稳定裕度、稳态指标、动态指标和综合指标来衡量一个控制系统的优劣。三系统组成楼字机电设备监控系统包括下列主要内容： 空调通风监控系统 给水排水系统 供配电系统 照明与动力系统 电梯系统系统管理功能： 数据库功能 显示功能 设备操作功能 定时控制功能 统计分析功能 设备管理功能 故障诊断功能1. 空调通风监控系统随着科学技术的不断发展和进步以及人类生活水平的提高，人们在日常的生活和劳动生产中对空气环境的要求也不断提高，特别是对空气的观度、湿度、通风以及洁净度的要求，以利于提高人们生活的质量。空调通风工程就是为满足人们对空气质量要求的技术，它的主要功能是对建筑物，包括智能建筑物或房间内的空气进行调节，为人们的生活与工作造就一个温度适宜，湿度恰当，空气洁净的舒适环境。一般而言，空调的内容包括如下几个方面：温度调节湿度调节气流速度的调节空气洁净度的调节空调系统可分为集中式空调系统、半集中式空调系统和局部式空调系统。在现代化的大型建筑中通常都采用集中式空调系统，即中央空调系统。空调监控系统是智能大厦楼字监按系统的一个子系统，它与空调通风系统是二回事，它采用计算机为主体的分布式集散控制系统，实现对空调通风设备的自动监控功能。空调监控系统的设计包括如下几个方面的内容： 确定空调通风系统的设备配置 空调通风监控系统的工作原理及功能 砌定监控点及控制类型空调通风系统的主要设备有： 中央冷却机组，它包括冷水机组、冷冻水循环泵、冷却塔、冷却水循环泵、水流开关、旁通调节水阀、淋水开关蝶阀等。 新风空调机 空调处理机 风机盘管 通风机 冷水交换器与热水交换器2.中央冷却系统监控 空调处理机主要功能：对回风管内的温度与系统设定的值进行比较，用PID(比例加积分、微分)方式调节，冷水热水电动闽开度，调节冷冻水或热水的流量，使回风温度保持在设定的范围之内 对回风管，新风管的温度与湿度进行检测，计算新风与回风的始值，按回风和新风的始值比例，控制回风门和新风门的开启比例从而达到节能效果 检测送风管内的湿度位与系统设定的位进行比较用H(比例加积分)调节，控制湿度电动词节阀，从而使迭风湿度保持在所需要的范围之内 测量送风管内接近尼端的送风压力调节送风机的送风量，以确保送风管内有足够的风 风机启动停止的控制 风机运行状态的检测 风机机故障报警 过滤网堵塞报警风机盘管监控冷水交换器监控冷水交换器监控系统主要由冷水交换器、电动调节阀、电动隔离阀、水管式温度传感器、压差报警开关以及区域控制器组成。工作原理及监控功能如下： 通过调节电动调节阀，控制冷水机的供水流量，保持冷水交换器的供水温度恒定 电动隔离阀与冷水文换器供水循环水泵联锁，当水泵停止运行时，历对应的隔离阀把冷水交换器隔离 冷水机、冷水交换器的供水和回水温度检测 冷水机和冷水交换器的供水回路水流开关的压差检沏及过滤器堵塞报留 对于热水交换器的工作原理及监控功能与冷水交换器的监控相同，所不同的是供水源的不同通风机监控通风机是指大厦(楼)室内环境通风换气的离心风机、轴流风机等。通风监控系统的监控功能有： 通风机启动/停止的控制，这种控制是由BAS的时间控制程序和事件控制程序来控制 风机运行状态的监测和故障报警 当发生火灾时，BAS系统根据消防系统发来的信号，发出控制指令，关停所有通风机给排水系统给排水监控系统是智能大厦中的一个子系统。它的主要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运行台数，以达到供水量和需水量、来水量和排水量之间的平衡，实现泵房的安全运行，实现高效率、低能耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的给排水系统给水系统通常包括： 给水系统(生活用水及消防用水) 排水系统 热水系统 给水系统地下储水池 楼层水箱和地面水箱 生活给水泵 气压装置 消防给水泵排水系统： 排水水泵(潜水泵) 污水处理池 污水集水井 废水集水井热水系统： 自动燃油/燃气热水器(炉） 热水箱 热水循环水泵(回水泵)热水监控的主要功能： 热水循环泵按时间程序启动/停止 热水循环泵状态检测及故障报警(当发生故障时，相应备用泵自动投入运行) 热水器与热水循环联锁控制，当循环泵启动后，热水器(炉)才能加热，控制热水温度 热水供水温度和回水温度的检测 对于热水部分，当热水箱水位降至低限时，联锁开启热水器冷水进水阀，以补充系统水源；当热水箱水位达高限时，联锁关闭冷水进水阀给排水监控系统的监控内容 水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量与调节； 使用水量、排水量的测量； 污水处理设备运转的监视、控制； 水质检测； 节水程序控制； 故障及异常状况的记录等。供配电监控系统大厦内的空调系统、给排水系统、照明与动力系统、电梯、甚至于消防、防盗保安系统都要依赖于供配电系统。 供配电系统除了确保大厦“动力”系统正常运行之外，还可以大大地提高其工作效率，节省能源消耗。供配电系统设备 高压配电柜 低压配电拒 电力变压器 空调动力配电柜 应急柴油发电机组 直流操作柜 通常大厦为一类用电负荷，采用二路高压供电，二路电源互为备用，当工作电源失电后，备用电源自动投入运行，确保整座大厦的供电。当二路电源均失电的情况下，自备发电机组自动投入，向大厦负载供电。供配电监控系统的主要功能在电气设计中，对于采用双回路供电电源和自备发电机组的供配电系统，均设置一整套完整的电气联锁启停和保护装置。当工作电源失电后，备用电源通过联锁装置的切换投入运行，担负起全部负载的供电；当发生二路供电电源都失电时，应急柴油发电机组将在最短的时间内(约10秒)自动启动并投入运行，担负起确保负载的供电。当外部供电电源恢复供电后，电气联锁装置将使柴油发电机组自动停机。因此，大厦供配电监控系统，主要的是监测大厦供配电设备和柴油发电机组的运行状态。 (1)高压进、出线和中间联络断路器状态监测和故障报警，高压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数的检测。 (2)变压器断路器状态监测和故障报警，变压器温度检测和高温报警。 (3)低压进线、中间联络和重要出线回路断路器状态监测和故障报警，低压进线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和电量统计等参数的检测。 (4)直流操作柜断路器状态监测与报警，直流输出电压、电流等参数的检测。 (5)发电机运行状态、控制柜断路器状态与故障报警、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、油箱油位、进口油压、冷却出水水温和水箱水位等监测和故障/超限报警。 (6)火灾时，切断相关区域的非消防电源。供配电监控系统需完成的内容 高、低压断路器、开关设备按顺序自动接通、分断。 高、低压母线联络断路器按需要自动接通、分断。 备用柴油发电机组及其配电屏开关设备按顺序自动合闸，转换为正常供配电方式。 大型动力设备定时起动、停止及顺序控制。 蓄电池设备按需要自动投入及切断。 供配电系统除了实现上述保证安全、正常供配电的控制外，还能根据监控装置中计算机软件设定的功能，以节约电能为目标对系统中的电力设备进行管理，主要包括：变压器运行台数的控制，合约用电量经济值监控，功率因数补偿控制及停电复电的节能控制。照明与动力监控系统智能大厦是多功能的建筑，不同用途的区域对照明有不同的要求，因此应根据使用的性质及特点，对照明设施进行不同的控制，在系统中应包含一个智能分站，对整个大厦的照明设备进行集中的管理控制，称为照明与动力监控系统。设备组成：大厦各层的照明配电箱、事故照明配电箱以及动力配电箱。监控功能 根据季节变化，按时间程序对不同区域的照明设备分别进行开/停控制 当正常照明供电出现故障时，该区域的事故照明配电立即投入运行 当发生火灾时，按事件控制程序关闭有关的照明设备，打开应急灯 当有保安报警时，将相应区域的照明打开照明监控系统的任务 为了保证建筑物内各区域的照度及视觉环境而对灯光进行控制，称为环境照度控制，通常采用定时控制、合成照度控制等方法来实现； 以节能为目的对照明设备进行的控制，简称照明节能控制，有区域控制、定时控制、室内检测控制三种控制方式。电梯监控系统电梯是高层楼宇的重要设备之一，一座大厦的电梯少则几部，多则几十部。电梯可分为直升电梯和手扶电梯，而直升电梯按其用途分，可分为客梯、货梯、客货梯、消防梯等。 电梯的控制方式可分为层间控制、简易自动、集选控制、有/无司机控制以及群控等。对于大厦电梯，通常选用群控方式。 电梯组成： 拽引部分 引导部分 轿厢和厅门 补偿装置 电气设备及控制装置电梯监控系统的主要功能(1)电梯升降控制器作为BAS系统的一个分站，它控制和扫描电梯升降楼层的信号，并将其传送到中央控制站。(2)对各部电梯的运行状态检测。(3)故障检测与报警，包括厅门、厢门故障检测及报警，限速器故障检测与报警；轿厢上下限超限故障报警以及钢绳轮超速故障报警等。(4)各部电梯的开停控制。电梯群控，当任一层用户按叫电梯时，最接近用户的同方向电梯，将率先到达用户层，以节省用户的等待时间；自动检测电梯运行的繁忙程度以及控制电梯组的开启停止的台数，以便节省能源。(5)当发生火警时，由电梯升降控制器控制所有的电梯，包括直升客梯和货梯降至首层，并切断电梯的供电电源。电梯监控系统的基本内容 按时间程序设定的运行时间表启/停电梯，监控电梯运行状态，对电梯故障及紧急状况在线报警。 多台电梯群控管理。 配合消防系统协同工作。 配合安全防范系统协同工作。接口与软件 与主体机电设备的接口 与其他自动化系统的接口与主体机电设备的接口 高压配电接口 低压配电接口 空调动力配电接口 发电机配电接口 照明和动力配电接口 直升电梯配电接口与其他自动化系统的接口其它自动化系统指的是楼宇自动化系统中的消防报警子系统和防盗保安子系统。要求提供的接口有： (1)与消防报警系统的接口(两种形式) 消防控制中心主机与BAS系统中央控制主机之间通过标准串行通信接口直接连接，并统一双方信号传输的报文格式。 消防报警系统向BAS系统发出的报警信号，必须是无源触点信号，直接接在系统指定的区域控制器上。报警信号多少的设置根据具体要求而定。 (2)防盗保安系统的接口 防盗保安系统向BAS系统发送的各个报警信号，必须是无源触点信号指定的区域控制器上，至少每一个楼层设置一个报警信号点。监控系统的监控软件通常要求具有在线编程的功能，具有节能控制，包括最佳启/停程序，节能自运行程序、最大需要程序、循环控制程序、自动上电程序、焓值控制程序、DDC故障诊断程序、PID算法程序等。 此外，对各子系统具有相应的时间控制程序、假日控制程序、事件处理程序等。 对于上述的这些软件，可以自己开发，也可以购买已经成熟的产品。如果购买现成的软件，那么，必须根据实际的情况，即现场情况以及要求对程序中的参数进行必要的修改，绝对不能生搬硬套。 （一）空气调节处理系统 1按空气处理设备的设置位置情况分类 (1) 集中式系统 即空气处理设备(过滤、冷却、加热、加湿设备和风机等)集中设置在空调机房内，空气经处理后由风管送入各房间的系统。这种系统便于集中管理、维护。在智能建筑中，一般采用集中式空调系统。对空气的处理集中在专用的机房里，对处理空气用的冷源和热源也有专门的冷冻站和锅炉房。 (2) 半集中空调系统 除了集中空调机房外，还设有分散在被调节房间的二次设备 (又称末端装置)。其功能主要是在空气进入被调节房间前对来自集中处理设备的空气做进一步的补充处理。其典型设备为风机盘管系统。 (3) 全分散系统 也称局部空调机组，这种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备(风机)集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。常用的窗式和柜式空调属于这种情况，它们都不需要集中的机房，安装方便，使用灵活。 2按负担室内热湿负荷所用输送介质分类 (1) 全空气系统 房间的全部负荷均由集中处理后的空气负担。由于空气的比热容较小，全空气系统需要较多的空气才能达到消除余热、余湿的目的。因此，这种系统需要较大断面的风道，占用建筑空间较多。定风量或变风量的集中式空调系统属于全空气系统。 (2) 全水系统 房间负荷全部由集中供应的冷、热水负担。由于水的比热容比空气大得多，所以在相同负荷的情况下，全水系统的输送管道占用的建筑空间较少。但这类系统仅能调节温度，不能调节湿度，并且不能解决通风换气问题，室内空气品质较差，所以用得不多。 (3) 空气水系统 即房间的负荷由集中处理的空气负担一部分，其他负荷由水作为介质在送入空调房间前对空气再次处理(加热或冷却)的系统。这种系统的优点是既可解决全空气系统风道占用空间大的问题，又可以向空调房间输送一定量的新风来换气，以改善空调房间的卫生条件。常见的空气水系统有空气风机盘管机组系统、空气水辐射板系统。 (4) 制冷剂系统 即室内负荷由制冷和空调机组组合在一起的小型设备负担。它按直接蒸发机组的安装组合情况可分为窗式、立柜式和分体式等。 3按使用空气的来源分类 (1) 全回风式系统（又称封闭式系统） 指全部采用再循环空气的系统，即室内空气经处理后再送回室内，以消除室内的热湿负荷。 (2) 全新风系统（又称直流式系统） 指全部采用室外新鲜空气的系统，即新风经处理后送入室内，消除室内的热湿负荷后，再排到室外。 (3) 新、回风混合式系统 指采用一部分新鲜空气和室内空气（回风）混合的全空气系统，它介于上述两种系统之间。 4按空气流量状态分类 (1) 定风量系统即系统在运行过程中风量始终保持恒定。 (2) 变风量系统即系统在运行过程中风量按一定的控制要求不断调整，以满足不同工况的需要。 （二）冷热媒输送系统 1按冷、热水管道的设置方式划分 (1) 双管制系统 进行热湿处理的表面换热器的供、回水管在供热水或冷水时共用，即这套供、回水管内冬天供的是热水,夏天供的是冷水，管网内有冬夏转换阀门。 (2) 三管制系 统进行热湿处理的表面换热器的供、回水管按冷、热水管分别设置，共3根管，分别为热水供水管和回水管、冷水供水管和回水管、回水管合用。 (3) 四管制系统 进行热湿处理的表面换热器的供、回水管按冷