节能控制方案-赵洪贺.doc

第一章 智能化集成系统(BMS)1.1 BMS系统概述从模糊的概念到普遍应用,人们对智能大厦己并不陌生,相反地,随着社会经济和文明水平的不断提高,人们对智能大厦的要求也越来越高,国内智能建筑也随之迅速发展起来,与国际接轨,向一体化系统集成发展。建筑自动化管理系统(简称BMS)，处于建筑物智能化管理系统的基础设备控制层和信息管理层之间，是沟通控制系统与信息管理系统的桥梁。建筑自动化管理系统作为建筑物机电设备运行信息的交汇与处理中心，对汇集的各类信息进行分析、归类、处理和判断，采用最优化的控制手段，对各类设备进行分布式监控和管理，使各子系统和设备始终处于有条不紊、协调一致的高效、被控状态下运行，在为业主提供安全保证和舒适宜人的生活与工作环境的前提下，最大限度地节省能耗和日常运行维护管理费用，给业主一个较高的回报率。智能化集成系统的设计完全基于建筑物内部网Intranet之上，通过客户端技术来实现整个网络上的信息交互、综合和共享，实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问。因此可以真正做到局域和远程信息的实时监控，数据资源的综合共享，以及全局事件快速的处理和一体化的科学管理。系统集成采用业已成熟而被广泛采用Internet/Intranet技术，以TCP/IP协议为基础，以规约适配器和数据库为核心应用，构成大厦智能化管理全系统内统一和便捷的信息交互平台，各个建筑物自动化和信息子系统的实时运行信息可通过规约适配器和数据库连接到网络中心的智能化系统集成服务器和数据库上来，建筑物内各职能部门领导和管理员均可以在授权下方便地浏览建筑物内部网Intranet上丰富的信息资源，监控和管理各子系统的实时工况。通过开放数据库互联(ODBC)技术将系统集成SQL数据库与办公自动化和物业管理数据库互联，提供综合全面的信息与数据共享。总之，智能化集成系统是将各子系统的信息资源汇集到一个系统集成平台上，通过对资源的收集、分析、传递和处理，从而对整个建筑进行最优化的控制和决策，达到高效、经济、节能、协调运行状态，并最终与建筑艺术相结合，创造一个舒适、温馨、安全的工作环境。1.2 BMS系统分析由于我国的国情，根据行业管理及安全管理的需要，消防自动报警系统及安全技术防范系统根据建筑物的（防范）等级均有专门的设计规范及验收规范，所以在我国出现了“5A”，即上述的“3A”又增加了消防自动报警系统（FA）和安全技术防范系统（SA），但始终没有一套将分散的各相关智能化子系统联系起来进行集中管理的手段。再由于众多智能化子系统由国内外各厂家分别研制，是针对不同的专业要求和功能需求来开发的，各系统自成体系，信息交互界面和通讯接口千差万别，不可能通过简单的联接共同进入同一操作界面或平台，从管理上普遍存在着“信息孤岛”；且控制室仅为普通值班人员操作，对各系统的运行分析、故障分析、保养计划、控制策略等均不过问，只是值班做记录，特别是在突发事件时，普通值班人员无法也无权通过若干相关系统对事件进行有效的操控，决策层办公室没有相应集中显示及操控界面来应付突发事件，高层物业管理人员也没有整套弱电智能化系统的运行界面，对于各系统设备的运行状态、故障分析及维护保养等数据及资料无法掌握，所以弱电智能化系统只是分散的机械执行，没有提供管理层全面资料及管理手段。智能化集成系统主要包括设备的集成、系统软件的集成、人员的集成、组织机构的集成和研发、管理方法的集成等各个方面，从而提高管理效率、共享各种信息资源、降低运行成本、满足各类活动需要，避免多个系统机房分散维护、管理不便的弊端。通过智能化集成系统的建立，使整个路网管理服务中心智能化不仅仅体现在局部系统，而是一个完整的体系。同时，信息的高度集中为分析和辅助决策打下基础，避免智能化的功能只停留在子系统一级。1.3 BMS系统组成智能化集成系统主要由BAS、FAS、SAS这3套系统组成，其中根据业主的要求，也可以把其他的系统，比如：一卡通管理系统、智能广播系统、公共显示系统、电子会议系统等等。具体的连接方式和基本功能如下。1.3.1 智能化平台与楼宇自控系统的联结楼宇自控系统与智能化平台数据流，利用OPC技术完成对楼宇设备的集中控制和管理，将运行情况归纳、分析，以文本、图形、表格等方式供网络间共享。BMS能与大楼智能机电设备进行联网通信，如冷水机组、专用空调机、电梯等机电设备。机电设备运行和检测数据的汇集与积累BMS系统与BA系统的主机相连，通过BA系统提供接口汇集各种设备的运行和检测参数，并对各类数据进行积累与总计。如冷水机组、新风机组、空调机组、照明系统、各种风机、泵、电梯的运行时间、起停次数和配电柜电流、电压等参数进行积累与总计，以便更好地进行综合管理。机电设备运行状态监视与控制监视现场机电设备如冷水机组、新风机组、空调机组、照明回路、电梯的开/关状态，运行正常，非正常状态等数据，通过接口以实时方式与BMS系统连接，BMS系统通过监视工作站可以进行设备运行状态的集中监视和控制。报警显示当系统设备如冷水机组、新风机组、空调机组、照明回路、各种风机、泵、电梯出现故障或意外情况时，IBMS系统将利用其报警功能在监视工作站上显示相应的报警信息，提示维修人。楼宇自控系统与消防报警系统的联动当出现火警时，关断相应层面的新风机组、空调机组和通风设备，防止火情进一步扩展。1.3.2 智能化平台与消防系统的联结消防自动化报警系统与BMS数据流（限于消防法规，只监测不控，为单向），消防报警系统通过RS485接口向集成管理系统传递信息，内容包括系统主机运行状态、故障报警；火灾报警探测器的工作状态、探测器地址、位置信息、相关联动设备的状态。如大楼内某防火分区发生火警时，除消防报警系统的报警显示外，在集成系统工作站上自动以动画方式显示出该防火分区的报警信息，包括火警位置以及相关联动设备的状态。相关的联动还包括：发生火灾报警时，消防系统根据报警点的位置信息，查找到附近摄像机编号；通过网络，向集成系统发送联动申请。集成系统根据联动申请，可进行如下工作： 向CCTV系统发送视频控制指令； 向楼控系统发送照明开启控制指令； 摄像机对准火灾报警发生部位；当出现火警并确认后，可以门禁联动电磁锁，打开出现火情层面的所有房门的电磁锁，以确保人员的迅速疏散。1.3.3 智能化平台与综合安防管理系统的联结综合安防管理系统由视频监控系统、防盗报警系统、门禁管理系统等系统组成，在安防管理服务器上可实现对其各子系统的监控和管理，完全自成一套集成体系。即借助集成系统软件的特性，以中央集成平台子站的方式，实现安防管理平台的独立管理模式。借助于内部局域网，留有接口接入智能化平台。视频矩阵通过RS232与BMS系统传递控制信息。录像机系统提供SDK数据开发包，BMS系统可组态电子地图，通过鼠标点击电子地图可对电视监控系统进行快捷操作，如前端摄像机视频信号的屏幕显示、前端摄像机编号、位置等信息的屏幕显示、快速切换摄像预制画面、启动画面顺序切换等功能。当其它子系统因报警等原因需要电视监控系统的相应动作时，BMS系统将使电视监控系统快速、准确地完成相应的功能，如画面分组切换、预制位、设备运行情况、报警信息的表单输出等功能。通过集成平台，视频安防监控系统可与门禁控制系统、消防报警等系统联动，能自动把现场图像切换到指定的监视器上显示，完成相关区域的监视和实况记录。l 运行状态的监视与云台的控制在工作站上显示运行状态，可将视频信息显示在服务器上。我们要求采用集成监控方式，在智能化平台上，并控制带云台的摄像机。l 保安监控系统与门禁管理系统联动当有人非法读卡或非法闯入有门禁管理系统的区域，将联动摄像机进行查询。l 监控系统与消防系统联动当安防系统实现与BMS系统的联结后，当消防系统确认报警，自动监控系统将打开相应区域摄像机，并将其画面切换为主画面防盗报警系统可与综合安防管理系统通过UDP进行互联，其中央管理工作站提供UDP接口。综合安防管理系统从报警管理系统获取实时的控制状态及其他状态信息和报警，综合安防管理系统同时监视防盗报警系统的运行。l 防盗报警信号可以联动报警区域的摄像机，将图像切换到控制室的监视上，并进行录象。l 多个报警信号出现时，报警信号可以顺序切换到不同的监视器上，报警解除后图像自动取消，防止漏报。l 有人在防盗系统设防期间进入安装控测器的区域时，CCTV系统可在控制室内自动切换到相应区域图像信号。l 当有人进入房门读卡时，摄像机也可将这一过程切换到控制室，并进行录像。l 在特殊场合，进入房门需经保安人员认可时，CCTV将图像切换到指定的监视器上，由保安人员认可后才可以进入房门。l 在巡更人员到达巡更站点时，可联动摄象机保证巡更者的安全。l 当保安系统出现报警时，智能卡系统也可以按照程序关闭指定的出入口，只能由保安人员打开。门禁管理系统采用OPC接口建立与综合安防管理系统通讯。门禁管理系统内的数据通过上层网络，按不同用户及用途建立相应的数据库。用户可根据授权查询各自数据，以使系统信息共享。l 通过电子地图查询各门禁控制点实时状态、历史记录，包括刷卡记录、发卡记录等；l 门禁系统与照明系统的联动，BMS系统通过局域网可实现与智能照明系统的联动，如门禁有刷卡动作即打开相应区域照明；l 门禁系统与自动监控系统的联动，根据系统设定特定位置门禁有开启动作，自动监控系统将打开相应位置的摄像机进行录像，同时将此点图像可切换为主画面；l 门禁系统与消防系统的联动，通过BMS可实现门禁系统与消防系统的联动，如当消防报警已经确认，门禁系统释放所有电锁；l 门禁系统与防盗报警系统的联结，当报警信息确认后，联动相应门禁进行加锁。l 同时实现智能化平台与访客管理系统的联接，使访客管理系统相关信息可在智能化平台进行查询，同时可以实现访客管理系统与门禁管理系统的信息共享，及与其他相关系统的联动。 1.3.4 智能化平台与一卡通管理系统的联结一卡通管理系统采用OPC接口建立与BMS系统通讯。一卡通系统内的数据通过上层网络，按不同用户及用途建立相应的数据库。用户可根据授权查询各自数据，以使系统信息共享。通过电子地图查询各门禁控制点实时状态、历史记录，包括刷卡记录、发卡记录等；BMS系统与门禁控制、闭路电视监控系统等相关系统联动：当报警发生时, BMS系统的工作站上以电子地图方式进行声光报警,明确显示报警处的相关信息,同时能联结自动监控系统和主监视器显示报警处的图像在主屏幕上,启动硬盘录像机等防盗报警子系统。总之,发行报警时，工作人员能在最短时间内了解发生报警处的情况,这是BMS功能的优越性的体现；总之有情况发生时能及时发出报警和指示报警位置和有关报警数据,并能记录和提供联动控制接口信号。1） 一卡通系统与防盗报警系统的联结，当报警信息确认后，联动相应门禁进行加锁。2） 一卡通系统包含考勤系统、对讲求助报警等信息的共享：考勤功能：管理人员可通过智能化平台对考勤数据具有统计功能；3） 一卡通系统与照明系统的联动，与BMS系统进行联结，通过局域网可实现与智能照明系统的联动，如门禁有刷卡动作或非法闯入，即打开相应区域照明；4） 一卡通系统与自动监控系统的联动，根据系统设定特定位置门禁有开启动作，视频监控系统将打开相应位置的摄像机进行录像，将此点图像可切换为主画面。1.3.5 智能化平台与智能广播系统的联结智能化平台对智能广播系统可实现大楼内包括各层功能区播放背景音乐、业务语音广播、消防紧急广播、分区切换功能的状态监控：1）背景音乐：选区进行播放不同的背景音乐功能进行监控；例如：背景音乐播放播放一些轻音乐，创造一个舒适的环境。音源可同时播放音乐，可以通过智能化平台设置对全区或指定的区域进行选区播放不同背景音乐。2）音乐铃声：可对智能化平台进行设置根据需要选用不同的音乐作为铃声，对指定区域播放，为单位增添轻松和谐的气氛。3）自动播放：可在智能化平台上根据单位的具体情况编制周一至周日的播放工作表，自动定时定点播出背景音乐、报时音乐等。4）紧急（消防自动）报警：当消防报警信号通过控制输入模块进入BMS系统主机时，主机根据编程可以依照消防规范执行跨多个子系统的联动，将广播系统自动切换到报警区域进行自动广播，或者对全区进行播放紧急广播。消防广播具有最高优先权，紧急广播是利用消防控制室发出的联动信号，利用控制输入模块自动触发内置消防信号和音频矩阵开关，使音频输出模块开启相应的区域，激活并调用内置消防信号，并用中、英文两种语言进行自动循环广播，直到值班人员通过紧急呼叫站对报警分区进行人工疏散广播，引导人们安全撤离火灾分区，也可通过分区矩阵系统设置，对全区进行紧急广播。1.3.6 智能化平台与公共显示系统的联结公共显示系统与BMS采用RS485进行联结，在智能化平台或客户端，均可以对公共显示系统运行状态进行监控，如定期或循环播放信息。公共显示系统通讯协议为专用数据协议，在程序实现过程中，其使用的通讯协议并提供端口开放，开发过程中采用通用的第三方测试软件进行测试连接，保证连接的稳定性及数据的准确性。对公共显示系统进行集中监控管理，使得智能化平台上能显示公共显示系统的实时数据。1.3.7 智能化平台与触摸屏查询系统的联结在智能化平台或客户端，均可以对触摸屏查询系统进行监控。对触摸屏查询系统进行集中监控管理，使得智能化平台上能显示触摸屏查询系统的实时数据。触摸屏查询系统可与BMS系统通过标准的通讯协议进行互联。物理联结方式为由子系统引出网线接入交换机，再由交换机引出网线与智能化平台服务器相连。在逻辑上，智能化平台以系统客户形式与触摸屏查询系统连接。IBMS系统从触摸屏查询系统获取实时的设备运行状态数据，IBMS系统同时监视触摸屏查询系统的运行、远程开启/关闭等。1.3.8 智能化平台与电子会议系统的联结电子会议系统通过标准的通讯协议与智能化平台进行互联。物理联结方式为由子系统引出网线接入交换机，再由交换机引出网线与智能化平台服务器相连。可以实现对智能会议系统的远程控制功能，包括灯光、窗帘、投影幕布、音响设备等相关设施的预定功能。电子会议系统通过智能化平台查询会议记录。 该系统灵活的将会议控制、多媒体音视频切换、数字式网络化会议终端、专业会议发言、专业会议扩声、无线语音信号传输等功能整合为一体。通过智能化平台可使电子会议系统与投影机、视频展台、公共显示系统、视频设备等产生联动。智能化系统也可以控制会议的发言，例如主席单元发言时可自动屏蔽代表单元的语音信号等等。1.4 BMS系统功能子系统向集成系统平台服务器发送运行状态、主要参数和报警信息，并接收集成系统平台服务器发送的协调控制命令，确定其运行方式。对于办公系统、物业系统、通信和网络管理系统，集成系统平台提供数据转储功能，可以通过数据库或者这些系统提供的接口进行数据的实时交互。集成系统平台中心层以Windows SERVER为系统软件平台，集成系统平台服务器以通用数据库管理系统为核心，各工作站通过OPC标准接口进行数据交换。综合监控工作站运行监控组态软件，在保证通信处理实时性的前提下，提供强大的通信驱动能力和丰富的图形、动画功能。利用组态配置工具可方便地实现不同的通信协议和生成丰富的监控界面。具体功能划分如下：1.4.1 实时监视各子系统关键设备和关键点 用户使用web浏览器打开相关的网页，可实时地看到所关心的任何一个子系统的任一个设备或关键点的状态，这些信息在页面上以图形、文字、动画的方式显示出来。当然，一般每个子系统自己都有其独立的监视系统，供用户监视这个子系统的设备。而集成系统平台是将它们集成起来，提供一个集中监视的方式。这是集成系统平台的基本功能。1.4.2 执行上层应用下达的管理方面的控制指令 根据需要，用户在页面上可以直接下达命令，控制任何一个设备的运行。作为对用户的回应，会有反馈信息传回，显示在页面上。这一功能可能会受到具体子系统的限制，因为有些子系统提供的协议不开放外部对它的控制。1.4.3 完善的报警和事件管理功能 系统提供全局报警和事件的综合管理功能1.4.4 综合各个控制系统的状态信息，提供相关报告 如果某个设备或关键点发生异常或其他重要事件，系统会以报警、事件的形式，及时在页面上用图形、文字、动画、声音等方式表现出来，同时还可自动拨号寻呼服务。1.4.5 提供准实时的系统间联动功能 各子系统本身是独立工作的系统，但集成系统平台将它们集成起来，可让它们协同工作，一个子系统的动作可触发另一个子系统的动作，这就是联动。例如，消防报警系统确认报警后，除进行火灾报警系统内部规定的消防动作外，还将联动紧急广播系统向相关楼层或区域广播火警通告，触发建筑设备管理系统关闭相关区域的空调设备、适时切断正常供电，联动综合安防系统打开相应区域出口大门、启动临近的监控摄像机拍摄并记录实时信息，同时可以通过Modem向119拨号报警以寻求外部援助。集成系统平台系统软件内嵌Script命令语言，可让用户自己设置连动逻辑关系。1.4.6 记录历史数据为信息管理系统提供第一手资料，每个设备的运行状态、系统中发生的重要事件，都会以历史数据的形式转储到商用数据库中。这有两个目的，第一，追忆过去发生的事件；第二，自动为信息管理系统提供原始数据，例如为物业管理系统提供设备运行历史记录。1.4.7 安全管理 基于Internet的应用都需要考虑安全性问题，不能泄露信息给非授权的人员。集成系统平台在系统架构的多个层次上都是采用DCOM实现的，而DCOM的安全是于Windows NT及Windows 2003集成在一起的，所以集成系统平台使用的也是Windows NT及Windows 2003的安全性。另外集成系统平台还对用户权限分级：1999级，不同的用户授予不同级别的权限，例如：较低权限的用户只能浏览页面而无法控制。1.4.8 值班管理 由于浏览器不一定24小时运行， 集成系统平台提供值班程序模块24小时运行，防止意外的发生。当有异常发生时， 集成系统平台可通过传呼、E-Mail等多种形式通知相关人员。1.4.9 Web页面组态 提供可视化和Web页面组态工具，用户可根据自己的喜好和需求定制操作界面。可以直接生成历史趋势图、实时趋势图、报警画面、及其进行动画连接等。1.4.10 与第三方系统的接口由于集成系统平台系统以OPC、ODBC等技术的方式集成第三方系统，在系统实施时需要开发与第三方系统的接口驱动程序，因此，第三方系统厂商必须提供其系统的接口协议及所采用的接口形式。同时有义务配合集成系统平台系统的实施。常用的通讯形式和协议，例如，NetDDE、NetApi、Socket、RS232、RS485、LonWorks、BACnet等。对于办公、物业等应用软件系统，第三方系统厂商必须提供软件接口或者数据库结构。1.5 BMS系统综合优势1.5.1 机房的智能化管理BMS系统作为建筑物机电设备运行信息的交汇与处理中心，对汇集的各类信息进行分析、归类、处理和判断，采用最优化的控制手段，对各类设备进行分布式监控和管理，使各子系统和设备始终处于有条不紊、协调一致的高效、被控状态下运行，在为业主提供安全保证和舒适宜人的生活与工作环境的前提下，最大限度地节省能耗和日常运行维护管理费用，给业主一个较高的回报率。1.5.2 高度的集成理念BMS系统主要包括设备的集成、系统软件的集成、人员的集成、组织机构的集成和研发、管理方法的集成等各个方面，从而提高管理效率、共享各种信息资源、降低运行成本、满足各类活动需要，避免多个系统机房分散维护、管理不便的弊端。通过BMS系统的建立，使整个路网管理服务中心智能化不仅仅体现在局部系统，而是一个完整的体系。同时，信息的高度集中为分析和辅助决策打下基础，避免智能化的功能只停留在子系统一级。1.5.3 实现系统之间的联动智能化平台通过接口网关，实现了各子系统之间的“对话”，各子系统可以互相联动和协调，解决全局事件之间的响应。系统实现BMS集成以后，原本各自独立的子系统在集成平台的角度来看，就如同一个系统一样，无论信息点和受控点是否在一个子系统内都可以通过编程，建立子系统间联动关系。这种跨系统的控制流程，大大提高了建筑的自动化水平。例如：上班时楼宇自控系统将办公室的灯光、空调自动打开，保安系统立刻对工作区撤防，门禁管理、考勤系统能够记录上下班人员和时间，同时CCTV系统也可由摄像机记录人员出入的情况。当工程发生火灾报警时，楼宇自控系统关闭相关区域的照明、电源及空调，门禁管理系统打开房门的电磁锁，CCTV系统将火警画面切换给主管人员和相关领导，同时停车场系统打开栅栏机，尽快疏散车辆。这些事件的综合处理，在各自独立的BMS系统中是不可能实现的，而在集成系统中却可以按实际需要设置后得到实现，这就极大地提高了工程的集成管理水平。跨系统的联动，实现全局事件的管理和工作流程自动化是系统集成的重要特点，也是最直接服务于用户的功能。BMS系统平台通过对各子系统的集成，更有效对工程内的各类事件进行全局联动管理，这样节省了人力，也提高了工程对突发事件的响应能力，使主管人员迅速作出决策，以减少某些事故带来的危害和损失。同时可以通过编制时间响应程序和事件响应程序的方式，来实现工程内机电设备流程的自动化控制，节省能源消耗和人员成本。采用集成智能建筑物管理系统，系统间的联动方式几乎是任意的，联动方式可以编程，能够根据用户的需求设定。第二章 楼宇自控系统（BAS）2.1 BAS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，使大楼具有智能建筑的特性。现代智能化建筑内有着大量的机电设备，如中央空调系统、通风系统、冷热源系统、给排水系统、电梯系统、照明等等系统设备，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。采用建筑设备管理系统，就可以合理利用设备，节约能源，节省人力，确保设备的安全运行，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。节能是一项基本国策，也是建筑电气设计全面技术经济分析的重要组成部分。楼宇自控系统正是顺应了这一潮流，它的建立，对于大厦机电设备的正常运行并达到最佳状态，以及大厦的防火与保安都提供了有力的保证。同时，依靠强大软件支持下的计算机进行信息处理、数据分析、逻辑判断和图形处理，对整个系统作出集中监测和控制；通过计算机系统及时启停各有关设备，避免设备不必要的运行，又可以节省系统运行能耗。从统计数据来看，中央空调系统占整个大楼的耗能50%以上，而大楼装有楼宇自控系统以后，可节省能耗25%，节省人力约50%。出现故障，能够及时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态。2.2 BAS系统需求分析 (1)本系统是工程智能化运行的骨干系统由于建筑工程面积庞大设计功能完善，如空调控制系统中就涉及到冷热源系统空调风系统等，因此，本系统的成功实施和良好运行是保证建筑内环境舒适的关键，是智能化运行的最基本的体现，因此，本工程的建筑设备管理系统是本工程智能化运行的骨干系统。(2)本系统是实现优化管理的核心系统由于本工程建筑功能复杂，经由建筑自动控制系统监控的各类机电设备众多，因此系统是否能够成功实施直接影响到本工程的环境控制效果，直接影响到本工程的节能、高效的控制和管理，直接影响到本工程的运行成本。(3)本系统必须充分体现当前科学技术的最新应用成果楼宇自控系统在我国的应用在八十年代才开始，经过近二十年的实践，其重要性已经越来越被人们认可。而系统本身也从最初的基地式的气动仪表、液压仪表、电动单元组合仪表发展到今天的集散式和现场总线式、应用当前最新网络通信技术、最新数据库管理技术、开放的、可持续发展的综合管理系统。因此，所配置的系统必须体现当前科学技术的最新应用。2.3 BAS系统组成及架构2.3.1 BAS系统组成BAS系统一般由以下系统组成。 冷热源系统 新风空调系统 送排风系统 给排水系统 电梯系统 照明系统 变配电系统 锅炉系统 与第三方的接口2.3.2 BAS系统架构楼宇自控系统采用集散型控制方式，即现场区域控制，计算机局域网通讯，最后进行集中监视、管理的系统控制方式。这种控制方式保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。楼宇自控系统网络结构分为三级，第一级为中央工作站，即管理中心，管理中心内设中央工作站，中央工作站系统由PC主机、彩色大屏幕显示器及打印机组成，是BAS系统的核心，整个大厦内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示，它可以直接和以太网相连；第二级为直接式数字控制器，第三级为采集现场信号的传感器和执行机构。直接数字控制器、传感器及执行机构随被控设备就近设置。如上图所示。2.4 BAS系统功能2.4.1 监视功能采用标准的应用软件，图形化操作界面监视整个BAS系统的运行状态，提供现场图片、工艺流程图（如空调控制系统图）、实时曲线图（如温度曲线图，可几根同时显示，时间可任意推移）、监控点表、绘制平面布置图，以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。可根据实际需要提供丰富的图库，绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示。可提供多种途径查看设备状态，如通过平面图或流程图，通过下拉式菜单或十个特殊功能键进行常用功能操纵，以单击鼠标的方式可逐及细化地查看设备状态及有关参数。画面的转换不超过两键，画面全部数据刷新小于2秒。2.4.2 控制功能能在中央站通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制，如设备的ON/OFF控制；通过选择操作可进行运行方式的设定，如选择现场手动方式或自动运行方式；通过交换式菜单可方便地修改工艺参数。中央工作站对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全。2.4.3 报警功能当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，中央工作站均产生报警信号，报警信号始终出现在显示屏最下端，为声光报警（可选择），操作员必须进行确认报警信号才能解除，但所有报警多将记录到报警汇总表 中，供操作人员查看。报警可设置实时报警打印，也可按时或随时打印。2.4.4 综合管理功能中央工作站对有研究与分析价值、应长期进行保存的数据，建立历史文件数据库：采用流行的通用标准关系型数据库软件包和硬盘作为大容量存储器建立数据库，并形成棒状图、曲线图等显示或打印功能。中央软件提供一系列汇总报告，作为系统运行状态监视、管理水平评估、运行参数进一步优化及作为设备管理自动化的依据，如能量使用汇总报告，记录每天、每周、每月各种能量消耗及其积算值，为节约使用能源提供依据;又如设备运行运行时间、起停次数汇总报告（区别各设备分别列出)，为设备管理和维护提供依据。中央软件可提供图表式的时间程序计划，可按日历定计划，制订楼宇设备运行的时间表。可提供按星期、按区域及按月历及节假日的计划安排。2.4.5 通信及优化运行功能中央站采用Windows XP操作系统，以太网连接和TCP/IP通信协议，通过OPC等接口方式与其他子系统及BMS服务器通信，传送综合管理、能源计量、报警等数据，并接收其他系统发出的联动及协调控制命令，以便控制整个建筑设备的优化运行。中央站与DDC间可直接通讯，无需采用其他任何的转接设备，提高了整个系统的可靠性及运行的速度。2.4.6 WEB浏览功能支持外部计算机访问本地计算机，能实时监测大楼内的机电设备的运行状况，方便快捷的获取业主想得到的数据，对大楼整个运行状况做整体了解。2.5 BAS节能控制方案针对不同的室内外环境和设备使用情况，我们的控制策略基于舒适性和节能的双重考虑，不仅实现对建筑内的各种机电设备的控制，并依据它们之间内在的联系，实现对整个系统的连锁控制。另外，BAS系统通过通讯接口从水、电计量系统取得设备的能耗统计数据并进行各种分析与处理，进而优化系统控制参数、制定维护计划，使医院机电设备在稳定工作的基础上，最大限度的节省能源，降低建筑工程运行和维护成本。通过目前有关本工程的相关资料和图纸并结合我们在BAS领域多年的行业经验，我们对建筑工程的主要能耗单位进行了一个整体的预测分析： 空调：占总耗能的60%左右（或更高），至少为50% 照明：占总耗能的23%-55% 水泵：占总耗能的13%15左右 电梯：占总耗能的8%左右2.5.1 提高室内温湿度控制精度室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据美国国家标准局统计资料表明，如果在夏季将设定值温度下调1，将增加9%的能耗，如果在冬季将设定值温度上调1，将增加12%的能耗。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为：温度为1.5，湿度为5%的变化范围。如果技术成熟可以试着依据热负荷补偿曲线来设置浮动的设定点，这样可以更加有效的自动调整室内温度设定值，使其在大厦负荷允许的范围内尽可能的节省能量。传统的建筑由于没有采用建筑设备自动化系统，往往造成夏季室温过冷（低于标准设定值）或冬季室温过热（高于标准设定值）现象。这不但对人体的健康和舒适性来讲都是不适宜的，同时也浪费了能源。采用了建筑设备自动化系统的智能建筑，不仅可以按照设定自动调节室内温湿度，还可以根据室外温湿度和季节变化情况，改变室内温度的设定，从而更加满足人们的需要，充分发挥空调设备的功能。空调系统温度控制精度越高，不但舒适性越好，同时节能效果也越明显。据实际数据计算，节能效果在15%以上。2.5.2 新风量控制在温度适宜的情况下可以在适宜的条件下大量使用新风，在不牺牲舒适的前提下达到节能的目的。根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多，将增加新风耗能量。在设计工况（夏季室温26，相对温度60%，冬季室温22，相对湿度55%）下，处理一公斤室外新风量需冷量6.5kWh，热量12.7kWh，故在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有着显著的节能效果。实施新风量控制的措施有以下几种方法：1、根据室内允许二氧化碳（CO2）浓度来确定新风量，CO2允许浓度值一般取0.1%（1000ppm）。采取固定新风量的方式是不够精确的，因为随着季节和时间的变化以及空气的污染情况，室外空气中CO2浓度是变化的，同时室内人员的变化也导致对新鲜空气的需求发生变化，所以最为合理的方式是根据室内或回风中的CO2浓度，自动调节新风量，以保证室内空气的新鲜度，控制功能较完善的建筑设备自动化系统可以满足这些控制要求。2、根据大厦内人员的变动规律，采用统计学的方法，建立新风风阀控制模型，以相应的时间而确定运行程序进行过程控制新风风阀，以达到对新风风量的控制。3、使用新风和回风比来调整、影响被控温度并不是调节新风阀的主要依据，调节温度主要由表冷阀完成，如果风阀的调节也基于温度，那么在控制上，两个设备同时受一个参数的影响并且都同时努力使参数趋于稳定，结果就是系统产生自激，不会或很难达到稳定，所以可以放大新风调节温度的死区值，使风阀为粗调，水阀为精调。4、空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于10%。不论每人占房间体积多少，新风量按大于等于30m3/h.人采用。2.5.3 机电设备最佳启停控制对于大厦内那些在夜里不需要开空调的区域或房间，为了保证工作开始时环境的舒适，就需要提前对其进行预冷或预热。另外，室内温度是惯性很大的被控对象，提前关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大，建筑设备自动化系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制，可以在保证环境舒适的前提下，缩短不必要的空调启停宽容时间，达到节能的目的；同时在预冷或预热时，关闭新风风阀，不仅可以减少设备容量，而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。对于小功率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法，如果使用得当，一般每一个小时风机只运行4050分钟，节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法后，运行时间更趋合理。数据记录表明，每台空调机一天24小时中实际供能工作的累计时间仅仅2小时左右。充分利用峰谷电价的政策，建筑设备自动化系统制定出合理的冰蓄冷控制策略，并在用电高峰时，选择卸除大厦内某些相对不重要的机电设备减少高峰负荷，或投入应急发电机以及释放存储的冷量等措施，实现避峰运行，降低运行费用。2.5.4 空调水系统平衡与变流量管理空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心，通过科学合理的节能控制算法，不但可以达到温度环境的自动控制，同时可以得到相当可观的节能效果。空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换，因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的影响有关，同时更与冷热供水流量与热效率相关。通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理时，常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法，结果温湿度控制精度很差，能量浪费也是极其明显的。这是由于在恒定的供回水压力差下，水系统自平衡能力很差，流量值与实际热交换的需要量想差甚远，往往造成温湿度失控，能量浪费和设备受损。通过对空调系统最远端和最近端（相对于空调系统供回水分、集水器而言）的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果的测量参数的分析可知空调系统具有明显的动态特点，运行状态中建筑设备自动化系统按照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的调节阀，控制流量进行相应变化，因此总的供回水流量值也始终处于不断变化当中，为了响应这种变化，供回水压力差必须随时调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型（算法），将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。实测数据表明，当空气处理机流量达到额定流量工况时，调节阀两端压力仅为0.66kg/cm2-1kg/cm2。为了流量控制，通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有时作用并不明显，也会增加不必要的能源消耗。根据空气处理机实际运行台数和运行流量工况动态调整供水泵投入运行的台数，并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式，可以避免泄漏，提高控制精度，并减少不必要的流量损失和动力冗余，从而带来明显的节能效果。据实际数据计算，节能效果在25%以上。如果能够将供回水流量动态参数作为反馈量，调整冷水机组的运行工况，节能效果将更为明显。2.5.5 克服暖通设计带来的设备容量冗余目前我国绝大多数暖通系统，为了保证能在最不利的环境情况下正常运行，在设计时往往采用静态方法计算负荷，而且还乘以较大的安全系数，以至于在设备（如制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、风机等）选型方面往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统，一年中的负荷绝不是均匀分布的，即使是一天中的负荷也是随时间而变化的。不恰当的冗余将会造成能源的浪费，而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。由于智能建筑科学地运用建筑设备自动化系统的节能控制模式和算法，动态调整设备运行，有效地克服由于暖通设计带来的设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。据统计，在供暖系统的调节中，用48小时的日平均气温预报来确定锅炉房的供水、回水温度，比凭经验供暖，在确保室温不低于18的情况下，可节省大约3的能源。只是采纳了气温预报就可以节省35的能源，如果大楼的供热部分能够自动检测室外温度和采集室内温度，并且以其为供热负荷的重要依据，那么仅此一项在供暖季节省的能量就不低于5。2.5.6 春季过渡模式、秋季过渡模式的划分春季过渡模式的判断标准是两条，其一是本地区的历史室外计算（干球）温度记录。其二是室外日平均气温是否达到10C。满足两个条件时系统进入春季过渡季节模式，此时系统将根据时间表自动调节空调机组新风量的大小，以保证室内的舒适度。当室外最高温度高于26C时，系统将采取秋季过渡季节的控制模式，采用夜间吹扫的办法，充分利用室外凉爽的空气净化房间并且把房间的余热带走。吹扫时间可以跟据气候的变化进行调整，夜间扫风系统主要依据热负荷曲线，而不是主要使用时间程序。秋季过渡季节模式的判断标准其一为本地区的历史室外（干球）温度记录，其二是室外日平均气温是否达到8C。满足两个条件时系统进入秋季过渡季节模式，此时系统将根据运行的热湿负荷曲线以及时间表自动调节空调机组新风量的大小。但是如果室外最高温度低于15C时，系统将采取春季过渡季节的控制模式，取消夜间吹扫的办法。春秋过渡季也可以由楼控管理人员来确定，当运行人员认为现在季节已经不需要供冷、供热，并且已经停止运行冷冻站、换热站，在此状态下物业管理人员可以判定现在为过渡季。过渡季会尽量采用新风，当温度出现反复时，由于系统没有制冷、制热的能力，所以只保持最小新风量的供给。2.5.7 采用等效温度和区域控制法人体对于温度的反映比较敏感，但对于相对湿度的反映则要迟钝很多，相对湿度在3565%之间人体的反映比较迟钝，但是超越65以后或低于35，人体对湿度的反映非常激烈，相对湿度在此时将会成为舒适度的主导因子。所以先进的控制策略将在此项目中占有极为重要的地位。否则，相同的投资，同样的设备，将会产生截然不同的控制效果。在整个控制过程中，不单一的采用温度作为控制指标，而是采用舒适度做为控制指标，即使用等效温度为控制指标（T=25，50）。除了采用等效温度作为控制指标，还要采用区域控制的方法，即人体对外界环境在一定区域内感觉都是比较舒适的，所以没有必要将等效温度控制在一个点，而是将其控制在一定的范围内，这样可以使系统更加容易稳定，能够非常有效的节能，仅此一项技术，年节能就可以在普通策略的基础上再节省10。2.5.8 风机、水泵变频器的使用随着变频技术的日益成熟，利用变频器、温度传感器、压力传感器等器件的有机结合，构成闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量；采用变频调速技术不仅能使建筑内温湿度维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，可使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能效果高达20%以上，能带来很好的经济效益。2.5.9 精确控制任一业主为大楼安装BA系统直接动因就是能实现大楼能源消耗大幅度降低以达到节省大楼营运成本的目的。这就要求BA系统整个控制过程尽可能精确。理论上的BA系统模型，一个控制系统主要有以下装置组成：1) 检测变送装置：将被控对象的被调参数检测出来，并将其转换成各类型的能量信号。2) 控制调节装置：将检测装置送来的被调参数信号与设定值相比较，当出现偏差时发出一定规律的控制信号到执行调节装置。3) 执行调节装置：根据控制调节装置（控制器）发来的控制信号的大小和方向，开大或开小调节阀门而改变调节参数的数值。显然，组成楼宇自控系统（BA）主要装置有： 1) 检测装置：有各类型传感器（如温度传感器、压力、压差传感器等）。2) 直接数位控制器：简称DDC，采用计算机数字输出信号去直接控制电动水阀阀门的开度。3) 执行器及电动阀门以下几个条件（因素）直接影响到BA系统精确控制程度：系统前端所测信号准确尤其是象温度这样的模拟信号必须尽可能准确。如何保证系统前端信号准确，我们采取以下措施：合理配置前端传感器数量。探测点数设置过少，则无法取得精确的前端信号；而前端传感器数量（点数表）过多的话易造成信号之间耦合， 也使系统成本增大。正确选择传感器的安装位置。举例来说，安装于送风管道内的温度传感器如果安装在靠近机组送风口处，则传感器检测得到温度值可能偏低；如 果安装在离送风口较远，则传感器测得温度值可能要高一些。这就必须根据风管的实际情况合理选择传感器安装位置。系统控制环节少、能提供丰富的控制积算软件。 本工程使用的DDC（直接数位控制器），采用的是计算机数字输出信号去直接控制电动水阀阀门的开度，而无须中间调节器；另外，DDC内含 有丰富的积算控制程序，有比例（P）算法、比例积分（PI）算法、比例积分微分（PID）算法。由于不同的PID系数，被控对象生成不同的反应特性曲线：PID系数较高，则对象反应特性曲线较陡，也就是反应过渡过程较短；PID系数较低，则对象反应特性曲线较为平缓，也就是反应过渡过程相对较长。理论上说，过渡过程较短的话，则系统响应快，换句话说，也就是系统控制精度较高，但这并不说系统控制精度越高就越好：由于空调系统本身惯性 较大，如BA系统控制精度越高，系统越容易引起振荡，系统也就越不稳定。这就要求我们在工程设计和调试的过程中正确进行软件组态，选择恰当的采样周期和控制函数，保证系统响应输出最优化，在系统控制精度和系统稳定度之间找到最佳平衡点。只有做到BA系统的稳定的、精确的控制，才能做到BA系统的有效的节能。2.5.10 能源管理系统的应用准确利用能源管理软件，建立能源管理系统，实现能耗跟踪、节能的远程及就地控制