某政府机关办公大楼BA系统设计方案.doc

政府机关办公大楼XXX政府机关办公大楼方案设计设计说明：XXX政府机关办公大楼是一幢集办公、停车为一体的多功能综合性建筑。目前应业主要求，我司现承担XXX政府机关办公大楼的BA设计及实施工作。在系统设计中针对该项目的功能要求，我司以创造舒适环境、节约能源为主要设计目标，以“科技以人为本”的设计理念，根据XXX政府机关办公大楼初步设计要求核算出了该系统的大概相关设备，使该大楼建成一个以现代化方式管理、环境优美怡人的建筑。大楼内各层面将利用计算机和现代通讯控制技术对建筑物的软硬件系统实现统一管理。由于机电设备分布在大楼内各个建筑物中的各个层面、各个不同位置，因此也就决定了BAS系统必须是集散型系统一，唯如此，方能实现集中管理分散控制，集中操作分散执行的目标。整个大楼内各种机电设备能够按照管理、操作者的意愿进行集中管理和控制，最终达到大楼内各种设备协调有序地工作。并在满足大楼全部功能所必须的前提下，尽可能减少相关的管理人员和最大限度地节约能耗，降低管理和营运费用。针对XXX政府机关办公大楼的特点，我公司综合了各大品牌的性价比，现为该项目选用了目前世界上最先进的INVENSYS I/A Series Niagara Framework系统。以下对该项目做详细的系统介绍。1、系统简介I/A系列 Niagara Framework是英维思楼宇系统在原有LomMark控制器系列基础上推出的最新楼宇管理系统。其产品序列包括模块化的现场控制器及功能强大的网络控制器。I/A系列楼宇管理系统的网络层建立由在JAVA语言编写的对象模型Niagara Framework上层终端上，提供内在的互联网连接机制。Niagara Framework将不同的控制应用组合在一个集成化系统构造之中。Niagara应用软件支持即插即用的多协议互操作，从而大大降低了自动化及信息的系统构造成本，最大限度的使用了互联网资源。在编辑功能方面，NiagaraFramework由先进的JavaBean对象模块开发而成，成功解决了集散式实时控制系统中常见的各种实际问题。例如，Niagara软件为用户提供欲先设定并经过测试的对象块，用户可使用模块轻松生成、修改控制方案。对象库可被扩充。用户既可按欲设状态使用对象块完成特定的控制功能，也可使用Niagara应用程序开发环境轻松生成新对象。 作为一项解决方案，自动化及信息系统的过时并非由于其使用磨损而致；当系统无法适应或无法集成至新的应用程序或新兴技术时便会被淘汰。Niagara提供了一个开放式构造，它在保持实时控制基本功能的基础上，允许用户构筑下一代互操作控制系统，以满足日渐广泛使用的互联网提出得开放的要求。因此可以说，Niagara提供了一个支持用户的工作环境和可调节的系统构造，从而实现不同协议及系统间轻松集成， 减少了重叠和重复工作，避免系统被淘汰。对于最终用户，Niagara的用户对其设备掌握充分的控制权，用户可可以根据需求从自己满意的供应商处购买确实满足要求的产品。根据时刻变化的需要，Niagara用户可通过互联网以动态方式对其控制系统迅速进行重新配置。同时，I/A系列Niagara Framework是一个开放的系统，可提供多种接口以实现系统集成，满足用户的要求。其前所未有的强大的集成第三方设备管理系统的能力保证了第三方系统功能可完全通过BAS实现，并保证独立性。2、基本网络结构和系统构成2.1基本网络结构I/A系列Niagara Framework系统由中央站计算机、通用网络控制器及现场数字控制器构成，组成分布式体系结构。管理级由中央监控电脑配以I/A系列Niagara软件和通用网络控制器组成；智能控制级则由各种控制子站(DDC)连接而成，控制器包括一系列MNL控制器。控制器之间以LonWorks FTT-10自由拓扑通信网络方式互联，控制器与中央计算机以普通双绞线通过通用网络控制器连接；通用网络控制器与中央计算机通过以太网(Ethenet)方式互连。智能控制级则直接与现场控制元件（阀门执行器，继电器接点）、传感元件（温度、压力压差、流量等传感器）连接。I/A系列Niagara系统的这种网络结构实现了目前流行于楼宇自控系统中“分散控制，集中管理”的控制模式。这种自控模式不仅便于系统的扩充，而且每个子站的工作都是独立的，这样就大大减少了系统故障的几率和范围。具有高可靠性、灵活性、先进性。I/A Niagara 系统管理总线采用10兆高速以太网，保证了整个系统的高速运行。除对标准及以往的设备的网络管理功能外，Niagara Framework还提供： 完整的图形化用户界面. 同步、保存和备份控制器的数据库 密码保护 数据收集并提供企业级的信息交换 全局时间及中央时间表的同步功能 报警的处理及传递 对所有的标准能量管理功能的广泛支持 自定义对非标准控制程序的支持 支持通过IP地址网络与正在运行的工作站之间的在线通信 支持通过直接读取工作站的数据库而达到的离线通信 基于磁碟的程序库，支持网络及本地浏览，包含建立工作站数据库的节点、图像、复杂控制程序等资源。 拥有基于HTML格式的帮助系统，包含一整套在线系统文件浏览器WorkPlace ProTCP/IP, BACnet, XML, HTTP以太局域网I/A 企业服务器浏览器网络控制器 UNC其他控制系统BACnet 系统LON Bus2.2系统构成（1）网络层组成部分 I/A 企业服务器I/A系列企业服务器是与所有通用网络控制器工作站相连接的网络服务器。I/A系列企业服务器软件旨在利用互联网资源，提供标准开放协议间的集成（如BACnet, LonWorks 等等）。I/A系列企业服务器生成强大的HTTP网络环境，具有完善的数据库管理功能，警报管理及传送服务。 另外，I/A系列企业服务器还提供程序编辑环境和用户图形界面。I/A系列企业服务器同时具备网络变量捆绑功能，对于LonWorks网络而言，一套I/A系列企业服务器软件综合了LonMaker for Windows和LNS DDE Server的功能。 WorkPlace ProI/A系列WorkPlacePro软件将一套完整的编辑工具做在一个统一的便于使用的图形编辑环境中。WorkPlacePro将多个通讯协议统一于对象块中，简化了同一系统中协议不同的问题。所有用户所需的各种系统协议管理和集成工具都包含在功能强劲的WorkPlacePro编辑工具包中。一个完整的、功能齐备的应用程序开发环境通过图形生成，配置，测试控制系统应用逻辑和用户界面屏幕简单的联接机制，使数据可在不同通讯协议的设备间共享生成的图形可同时用于用户界面和网络浏览器类似于浏览器的图形用户界面LonWorks网络管理功能生成，添加LonWorks网络以及读取原有LonWorks网络的数据管理设备及绑定 通用网络控制器通用网络控制器实际是是高度集成的、多协议嵌入式处理器平台，支持LONWORKS, BACNet等多种网络，集中了控制、监测和网络管理功能，直接实现 LonWorks, BACnet 和英维思系统间的数据共享。其程序库中包括一整套 Java语言编写的控制、应用、数据记录及用户界；用户可通过任何标准浏览器，比如Netscape Communicator, Microsoft Internet Explorer 登录系统图形界面。-UNC-610 控制器I/A 系列UNC610系列通用网络控采用高速 Intel Celeron平台，内置Windows XP操作系统，主频1.2GHz，256 MB RAM（可升级至512 MB RAM），最小硬盘容量20GB，IDE标准硬盘，实时时钟（锂电池）。支持127个Lon节点，通过以太网可直接与 BACnet产品和系统进行通讯。-UNC-510 控制器I/A 系列UNC 510系列通用网络采用Motorola RISC 200MHz 处理器，内置WindRiver VxWorks操作系统，自带128MB RAM和40MB 闪存配合操作系统和数据库备份。支持63个Lon节点，通过以太网可直接与 BACnet产品和系统进行通讯。小型建筑的应用场合，单个网络控制器即可支持由LonWorks, BACnet和英维思设备组成的网络。用户可直接通过局域网访问网络，也可远程通过互联网或拨号上网对网络进行访问。-UNC-410 控制器I/A 系列UNC 410系列通用网络采用Motorola RISC 250MHz 处理器，内置WindRiver VxWorks操作系统，自带64MB RAM和32MB 闪存配合操作系统和数据库备份；并包括6个通用输入点和4个数字输出点。支持27个Lon节点，通过以太网可直接与 BACnet产品和系统进行通讯。（2）现场组成部分 MNL系列控制器- 点对点设备控制器- 灵活的点配置 (5 -20 点)- DIN导轨安装- 与传感器互联方式支持S-Link- FTT-10 自由拓扑u 总线拓扑, 星型拓扑, 环型拓扑u 标准LONMARK Profiles热泵，风机盘管通风机组，屋顶机组完全可编程u EEPROM 程序保留- 图形化编程及配置工具- 对MNL控制器进行编程组态- 控制图形- 操作顺序- 控制器程序逻辑- 程序下载- 实时控制 I/A系列WorkPlaceTech 控制器编程工具I/A系列WorkPlaceTech编程工具（WPTech）是一款安装于Visio2002专业版的高灵活性的工程编程软件。该系统软件为自控系统的控制器提供编程环境。该编程软件提供的32位绘图软件使系统控制流程图的绘制更简单，美观。WorkPlaceTech的编程模式简单、快捷、可靠，内存储常用的多个应用程序，用户可根据实际情况重新创建新的程序，也可对现存的程序进行简单的属性修改，然后下载至控制器，即可完成整个编程过程。WorkPlaceTech中还有简单的基础培训内容，可教会您如何使用这套编程软件。此外，用户可浏览这个程序中的逻辑关系，并可打印该应用程序的相关资料。系统的控制模块多种多样，可针对各种实际应用情况进行组合联锁控制。尤为重要的是：所有的WorkPlaceTech组件都已集成在一起，各组件有一个共同的历史数据库，天衣无缝地一起工作，共享应用程序间的信息，拥有同样的外观和感觉，并且支持相同的通讯机制。此外，它具有抗版本不一致-所有部件同时升级，所以可保证整套系统即插即用，配合默契。 控制图形 操作顺序 控制器程序逻辑 程序下载 实时控制2.3 Niagara系统主要特点 便于访问- 互联网提供了舒适的操作环境，用户普遍熟悉互联网并了解如何应用- 用户可从任何地方访问他们的系统 成本更低- 比传统的客户/服务器型应用程序具有优势- 当客户数量增加时，优势更为明显- 真正的平台集成- Niagara构造可与不同硬件设备兼容- 具备集成LON和BACnet的能力- Modbus, DDE和SNMP 驱动程序提升集成方案能力- WorkPlace Pro 提供迅速开发集成方案的工具- 目标库的设立便于方案重复使用，减少方案加工时间 Niagara framework 数据集成功能- 可与多个协议，多种设备连接 可实现控制系统数据与企业应用程序间集成- 应用程序开发可适应任何实际要求- 企业层信息共享采用行业统一标准 协议 - TCP/IP, HTTP 语言 - HTML, XML 数据访问 - ODBC, JDBC2.4 Niagara系统设计重点Niagara在设计上有两大突破。首先，每个Niagara软件组成部分都是一个独立的单元，具有各自特定的功能以及定义完整的系统界面。也就是说，运用这些软件组成部分生成的应用程序具有很高的可靠性并可进行无限次的扩充和修改。另外，基于其定义良好的界面，不同软件组成部分可相互通讯，迅速交换信息，用户在运行过程中便可对控制应用程序进行修改。不同软件组成部分在一起形成的各种构造可用于表示物理设备，控制器，初级的控制应用程序。这其中包括但不仅仅限于：内置LonMark标准程序、BACnet对象、NETWORK8000和DMS控制点。这样，通过允许用户对旧系统进行升级，在此基础上使用新的标准，方案和应用程序， Niagara实现了对终端用户投资的保护。第二个设计突破是在网络层内置了互联网开放协议。Niagara系统中的每个连接点可同时与互联网和实时控制系统进行连接。用户可以极低的费用对系统中的多个现场进行访问，而系统访问者数量不限。具有适当权限的用户可在任何时间，从任何地点，通过标准英特网浏览器与系统中的智能设备进行相互通讯。由于Niagara在当今最新的通讯协议上开发而成，并将协议内置于控制层，使互联网的开放性便成为 Niagara的有机构成部分。2.5用户利益用户使用 Niagara作为完整的综合解决方案可得到下列益处：对终端用户开放， 使之可对其所有的设备进行监控为系统集成商提供整套集成工具和服务实现真正意义上的控制设备与控制信息间的结合独特有效的解决方案可适合任何类型自动化市场需要。3、I/A-Niagara的关键性能 可在任何地方对其进行访问及操作 任何人可在任何地方通过标准的互联网浏览器与控制网络进行交互操作 简单清晰 为各应用程序提供了一个公共平台，并提供集成网络管理服务 便于实施不同厂家产品以及不同协议间的解决方案 “完全匹配”的解决方案 中间设备构架为客户提供了充分选择余地和灵活性 与各种通讯协议兼容 便于访问 互联网提供了便捷的操作环境，用户普遍熟悉互联网并了解如何应用。 用户可从任何地方访问他们的系统 成本更低 比传统的客户/服务器型应用程序具有优势- Niagara客户成本=$0- 竞争对手客户成本=$1500-$3000 当客户数量增加时，优势更为明显 真正的平台集成 Niagara构造可与不同硬件设备兼容 连接LON设备和BACnet设备轻而易举 Modbus, DDE及SNMP驱动程序提升集成方案能力 WorkPlacePro提供迅速开发集成方案的工具 标库的设立便于方案重复使用，减少编辑时间 灵活性 Niagara framework软件为集成数据而设计- 可与多个协议，多种设备连接- 可实现控制系统数据与企业应用程序间集成- 应用程序开发可适应任何实际要求 企业层信息共享采用行业统一标准- 通讯协议-TCP/IP,HTTP- 语言-HTML,XML- 数据访问-ODBC, JDBC二、BA系统方案说明我司以Invensys I/A Series Niagara Framework系统对下述楼宇设施实行一体化自动监控及管理：1.直接监控的设备： 空调通风系统：新风机组。 照明系统：包括公共照明等。 给排水系统：包括生活水箱、生活水泵、消防泵、喷淋泵、喷淋增压泵、屋顶消防水箱、地下消防水箱、潜水排污泵、集水坑等。 变配电系统：Modbus电表。 此外，系统具有强大的可集成性和可扩展性，可以随时遵照业主的要求，将其他楼宇机电设备（设备需符合国际通用标准,如DDE、Lon等）以硬节点或集成的方式纳入Invensys系统。2.设计依据及标准方案遵循的技术标准（1）本方案实施所涉及的技术标准和规范、产品标准和规范、工程标准和规范、验收标准和规范等均符合中华人民共和国有关条例及规范。民用建筑电气设计规范(JBJ/T16-92)建筑设计防火规范(GBJ16-87)95修订中国采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87)智能建筑设计标准(DBJ084795)民用建筑电气设计规范(JGJ/T1692)中国电气装置安装工程施工及验收规范(GBJ2329092)（2）设计院提供的相关图纸3.设计原则在方案设计和具体实施时中，我们将充分考虑建筑物总体布局，相互的逻辑控制关系，来进行设备的配置。具体实施将依据以下原则： 控制器就近安装在各个被控设备的机房内，如水泵房，空调机房，配电房内，便于设备维护管理。同时可减少布缆距离，降低施工量并提高系统工作的可靠性。 合理使用控制器，考虑布局因数，充分使用控制器的输入输出点，减少浪费。 考虑冗余量，为确保系统工作的安全性，可靠性和以后扩展的需要，系统留有余量。总之，系统将在保证系统工作可靠性的前提下，以降低安装开支，减少施工难度为原则，为业主提供最经济可靠的方案。4.控制实施方案4.1 空调通风系统XXX政府机关办公大楼的空调系统由新风机组和排烟/排风机组组成。 新风机组 根据时间表来启停新风机组，可以为每台新风机组设置一个时间表，规定其每天的启停时间，还可以设置节假日状态。 监测新风机组的启停状态，当发出启动命令后，未收到状态信号，即认为风机故障，发出报警信号给控制中心，通知工作人员及时判断和处理。 滤网监测报警功能，可以根据监测滤网的压降来判断滤网的洁净程度，当滤网较脏时，发出报警信号给控制中心，提醒工作人员清洗或更换滤网。 可以根据送风温度来控制阀门的开度，保证温度控制在要求范围内。监测风机的运行状态、故障报警，系统累积设备运行时间，提醒维护。 中央监控系统可在监控软件上动态、彩色、实时显示送风温度、滤网开关状态，风机故障和状态，冷热水阀位置等。并可强制启停风机，控制水阀开度。记录并可打印报警信息，参数趋势等资料。 排烟/排风机组 每台风机都有自己的启停时间设定，风机运行时间可以在BAS终端内设定。 BAS系统监测风机的运行状态、故障报警。当风机发生故障时，将发出报警信号到BAS终端。 通过BAS系统对机房送排风机进行启停控制。 中央监控系统可在监控软件上动态、彩色、实时显示风机故障和状态。并可强制启停风机。记录并可打印报警信息，参数趋势等资料。4.2照明系统监控XXX政府机关办公大楼照明监控也将通过中央监控。 监视点：- 公共区域照明回路的运行状态、启停控制；控制程序：装于相关机房之现场控制器(DDC)， 按内部预先编写之软件程序自动实施控制如下: 按时间定时开关； 按程序开关；以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。4.3给排水系统监控XXX政府机关办公大楼的给排水系统，主要是指监视生活水箱、生活水泵、消防泵、喷淋泵、喷淋增压泵、屋顶消防水箱、地下消防水箱、潜水排污泵、集水坑等设备的状态，且可上传至中央监控站。 监视点:- 所有水泵的运行状态、故障报警及潜水排污泵之启停控制- 所有集水坑的高液位检测报警- 生活水箱、屋顶消防水箱、地下消防水箱的高低水位检测报警以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。4.5变配电系统监测 电力系统只监不控，整个变配电系统通过中央监控系统监视以下设备：l MODBUS电表以上工况均可在彩色显示器上显示及打印机输出。三、I/ASeries&NiagaraFramework系统功能说明1. I/ANiagara系统管理功能简介: 警报管理用户可自定义各种警报，系统警报管理负责警报及事件的传送，警报确认信息的处理以及警报记录的存档管理。系统设置256个警报发送组，用户根据优先级将不同警报设置到相应的发送组。警报信息可通过不同方式传送至用户，可通过电子邮件传送，也可通过打印机传送，既可传送至与服务器相连的打印机，也可传送至远程的网络打印机上，还可传送至SNMP管理器，或通过API应用程序通知用户。不仅服务器支持电子邮件方式传送警报，区域网络控制器UNC也支持该方式。当电子邮件因故无法发出时，被自动保存在发件箱内，用户可自行设置重发邮件。采用打印机方式时，如打印机发生故障，打印机自动将预警信号发送至相应的预警发送组。启动警报控制台之后，警报显示窗始终显示在人机界面屏幕上方，无论操作者浏览任何画面，都可在第一时间看到警报信息。各种警报记录被保存在SQL关系数据库中，用户不仅可从警报控制台浏览确认警报信息，也可使用标准网络浏览器通过警报服务小程序（URLhttp：alarm)调用SQL关系数据库确认警报记录。单个区域网络控制器UNC提供部分警报管理功能，所有警报及世间储存在缓存内，最多可保存250条记录。 历史记录系统对所有事件记录，错误记录以及系统操作记录进行存档管理。除将最新记录保存在缓存内，系统对各种历史记录提供SQL应用数据库支持，可将历史记录定期存入数据库中。用户也可选择非存档状态，该状态下历史记录停止存档。用户除可从记录服务界面查看记录之外，也可使用标准网络浏览器通过英特网地址（http:/log/index)查看记录。数据记录输出方式有纯文本，HTML，XML，分隔符分隔及逗号分隔等文本文件方式。 系统热备份系统将工作站目录下所有内容以及应用数据库进行在线压缩，生成WinZip备份文件，用户可设置每日生成一个系统备份，系统备份目录下保存两个备份文件，当系统发生故障时，可解压上一个备份，从新运行。 时间同步服务系统服务器及客户端均采用英特网时间协议Internet Time Protocol(RFC868).客户端定期向服务器读取时间，保证执行同一任务的所有工作站以同一时间工作。 时间表提供每周时间安排，节假日安排，特别事件安排。 图形界面系统提供Gx对象以及HTML页面模板，用于生成图形界面。2. 系统集成I/A Niagara系统具备强大的集成性能，支持多种通用工业标准及协议包括LonWorks，BACnet，Modbus，SNMP，符合该些标准及协议的产品可在I/A Niagara系统中即插即用。同时I/A Niagara支持英维思老系统如NETWORK8000及DMS。除此之外I/A Niagara系统可通过DDE及OPC方式对第三方设备进行集成。第三方设备参数被映射到区域网络控制器UNC500或UNC600中，用户通过区域网络控制器所有监控功能对第三方设备进行监控。 部分LonWorks支持厂商支持所有经LONWORKS认证具有LONMARK标志的设备，以下是部分厂商设备清单：ABB, Acutherm EF Thermafuser, Continental Control Systems, Circon, Danfoss Graham Drives, Horton Pan1 Lighting Control, Hubbell Lighting, Indala Card Reader, Kele Power trak 9000 Meter, Leviton, Magnetek/Yaskawa, MaQuay MicroTech, Onan Generator, Trane, Vaisala GML, Honeywell XL10, XL15, DIO Modules TSICO2 Sensor, Honeywell CX Series VFD, SquareD / Groupe Schneider Powerlink 部分Modbus支持厂商支持所有符合Modbus协议的设备，以下是部分厂商设备清单：Cylon, GE PowerMeters, Liebert, Ingersoll Rand Air Compressors, Modbus RTU, Veris Industries MetersGE Power Distribution System 部分BACnet支持厂商支持所有符合BACnet标准的设备，以下是部分厂商设备清单：Alerton, Trane BCU, Siemens Apogee Insite4.0, Automated Logic, Phoenix Controls 部分DDE支持厂商ABB, ACT, Alley Bradley, Aromat, Bailey Fisher, CAN, CAN open, Conet, Contrex, Culter Hammer, DeviceNet, Echelon, Endress+Hauser, Eurotherm, Fisher Rosemount, Fox, Fuji Micrex, Gali Motion Control, Gareco, GE Fanuc, GSM, Honeywell, Intelligent Actuator, INTERBUS, Jonhson FireAlarm, Kessler-Ellis, Keyence PLC, KMC, Koyo PLC, Krauss Maffei, LG, McQuary Chiller, Mitsubishi, Modicon, Omron, Optomux, OSI PIHistorian, Partlow, Performance Software, Philips, Profibus, RTP, Samsung, Satt Control, Siemens, Simatic, Square, Subhub, Telemecanique, Teleperm, Tetragenics, Toshiba, Totalflow, Toyopuc, Unet, Yokogawa, 德盛门禁系统, 力迅安保系统 部分OPC支持厂商ABB, advantech, Agent, Allen Bradley, Andover, Analog, Anchor, Aromat, Bailey, Canopen, Contrex, Cutler Hammer, DeviceNet, DNP, Easylon, Endress+Hauser MemoLo