附录2：楼控方案.doc

肿瘤医院临床医学技术综合楼弱电工程楼宇自控系统建议方案 中国医学科学院肿瘤医院肿瘤研究所临床医学技术综合楼楼宇自控系统技术方案北京中电兴发科技有限公司二零零五年七月目 录一.设计需求分析21、设计原则22、楼宇自控系统的重要性33、总体目标34、系统应能达到的功能4二.honywell楼宇自控41、系统结构42、系统设计容量说明63、不间断电源（UPS）104、工作站功能105、系统软件功能106、友好的人机界面117、控制器在线状态检查12三.2.7楼宇自控系统技术方案说明121、建筑功能说明122、设计目标123、楼宇自控系统监控功能说明14一. 设计需求分析1、 设计原则根据我国2000年7月3日发布，2000年10月1日实施的智能建筑设计标准(GB/T503142000)中的定义，智能建筑是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。对于任何一座建筑来说，建筑的主人有两大类别：即建筑的使用者和建筑的管理者，因此，弱电系统的实施，就是根据使用者的被服务的需要和管理者管理的需要提供服务和管理。就本工程来说，肿瘤医院临床医学技术综合楼的使用者是院内的医护人员和前来就诊的患者，而管理者是医院的管理部门，管理机电设备、家具、绿化、电气、运输、卫生等工作，弱电系统的配置根据各部门不同的需求成为一个有效的管理工具，通过现代化的管理手段对医院的运行提供高效率的管理。概括起来，针对医院工程弱电系统在运转方面应该具备以下的特点：应该为患者提供最大的方便。应该为医护人员提供便捷、高效的工作环境。应该有效地降低医院的运行成本。应该营造适合手术、康复的环境。在设备及管理方面应该具备如下技术特点：先进性：弱电系统采用国际上的先进技术，在今后相当长的一段时间内保持其技术领先地位，在技术上适度超前，符合今后发展趋势，同时又要注意其针对性实用性，充分发挥每一设备和系统的作用。成熟性与实用性：对于成熟性，各子系统应采用先进的已使用过的、成熟可靠产品，同时具有实用性，充分发挥每一设备和系统的作用。灵活性和数字化：在满足业主当前要求的基础上，面向21世纪，各控制系统应具有数字化的操作平台或扩展接口，可以与未来扩展的设备具有互联性与互操作性，且能方便地融于全球信息网络。安全性与可靠性：肿瘤医院综合楼作为我国医学界顶级的医院，必须保证院内运作设备和系统安全可靠的重要性。因此，在设备选择和系统设计中安全性和可靠性始终是放在第一位的。如在系统管理程序中采取严格网络等级操作措施，防止非法访问和恶意破坏。适应性和可扩展性：系统设计中充分考虑医院整体智能系统所涉及的各个子系统的信息共享要求，采用开放的技术标准，确保能集成不同厂商不同类型的先进产品，使医院的整个智能化水平可以随着技术的发展和进步，不断得到充实和提高。标准化和模块化：严格按照国家和地区有关标准进行系统设计和设备配置，将各子系统标准化和模块化，系统实施可以分先后次序，系统应用可分可合，综合体现当今世界先进技术。经济合理性:设备选型和系统设计要确保满足业主的需求，具有技术上的先进性可行性和实用性，丢掉附在其上的泡沫达到功能与经济相统一的优化设计。服务性与便利性:为适应本工程的各种功能需要，所采用的系统应充分体现对医院的管理者和使用者各方面的安全、先进、可靠、舒适、方便、节能和高效，便于使用，便于维护2、 楼宇自控系统的重要性楼宇自控系统是本工程的最重要的系统。本系统负责对大楼内所有的机电设备进行控制、管理。对于肿瘤医院综合楼工程来说，楼宇自控系统应具有以下功能：根据不同的功能区域进行环境控制。本工程功能用房分为机电设备用房、治疗室、学术用房、手术用房、门诊等区域。楼宇自控系统根据不同区域对环境的需要，通过对暖通空调设备的控制来实现。对设备进行有效的运行监控。根据综合医疗管理系统编排设备启停日程。根据不同功能区域设定空调策略。3、 总体目标楼宇自控系统是将肿瘤医院临床医学技术综合楼楼宇自控系统中的建筑设备管理与控制子系统（暖通空调系统、给排水系统、电梯系统、供配电系统、照明系统等等）进行分散控制、集中监视、管理，实现一体化控制、监测和管理，从而提供一个舒适、安全的生活和工作环境，通过优化控制提高管理水平，从而达到节约能源和人工成本，并能方便地实现物业管理自动化。4、 系统应能达到的功能1） 保证楼内环境满足各种功能分区的要求通过对楼内冷热源、空调系统的最佳控制，温、湿度的自动调节，新风量的控制，以及供排水、照明等合理设计从而保证门诊楼中各个区域和功能满足环境的要求，如手术区、门诊区、办公区、学术会议区等，均可以根据治疗、康复等要求设定环境参数，楼宇自控系统可以根据整个医院的医疗活动的日程安排，自动设定设备控制策略，使设备运行数量与环境控制要求相匹配。2） 提供最佳的能源供应方案系统采取优化运行方式确保节能，从而降低运行费用。3） 实现物业管理现代化楼宇自控系统的主要任务之一是管理建筑设备使其管理现代化，包括管理功能、显示功能、设备操作功能、实时控制功能、统计分析功能及故障诊断功能，并使这些功能自动化，从而实现物业管理现代化，降低人工成本。二. Honywell楼宇自控11建筑设备监控系统（BAS，Building Automation System）是智能建筑的基本控制系统。建筑管理系统BMS（Building Management System）以BAS为核心，建立与火灾报警系统FAS（Fire Alarm System）、安全防范系统SAS（Security Automation System）之间数据交换、控制连锁的集成平台，而BMS与建筑信息网络系统INS (Information Network System) 和建筑通信网络系统CMS ( Communication Network System ) 共同组成建筑集成管理系统IBMS（Integrated Building Management System），图1.1 给出了IBMS 结构图。 图1.1 建筑集成管理系统IBMS结构图本工程BAS选用美国Honywell系列产品及其解决案1、 系统结构11 网络结构（IBMS/BMS集成平台）本次投标楼宇自控系统结构图详见后附系统结构图，其系统组成可以由下图表示。EBI系统由中央站（PC）和分站（现场DDC控制器）组成，整个系统配备的BAS工作站,可以作为BMS中央监控工作站使用，也通过高速以太网与医院管理网络INS进行连接,可以实现在工作站上控制和监视系统设备,根据急诊楼的监控设备的分布情况，分站直接以多条总线采用或星形连接方式与中央站连接在一起，本系统的中央站和分站之间没有主控制器和网络控制器之类的设备，保证现场控制器的独立工作能力和数据传输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。EBI系统现场使用的通讯线采用双绞线，中央站通过主机内置网络管理器与现场总线相连接，无其它环节，即中央站的网络管理器与中央站主机为一体化。系统现场控制分站为模块化结构，输入输出点通过I/O模块组合完成对北京肿瘤医院综合楼监控设备控制点的匹配，控制模块可以与控制器中的CPU模块安装在同一机箱内，也可以通过Lonworks总线组成控制网络。EBI系统C总线网络的传输速率不低于76.8kbps，无需任何转接设备，每条总线长度为1200米。可以根据用户要求改变为LonWorks总线系统，系统无需作任何改变。EBI系统的网络具有标准通讯接口，如RS232、RS485，可使楼宇自控系统可与信息处理系统、通讯系统、消防报警系统、保安监控系统或其它第三方系统联网。系统在结构上支持BacNet、Lonworks通讯协议，支持不同I/O点数的终端控制器的连接。系统具有同层资源共享功能，在系统中工作站发生故障时，全部同层现场控制器之间仍能保持通讯畅通。EBI系统的网络能提供警报系统的高速数据传输率，分时多任务控制器的快速数据产生以及网络设备之间的上加下减的能力。网络不应因某台DDC控制器离线、拆除、失电和损坏而终断。网络设备具有信息和报警缓冲寄存器，可防止信息丢失。网络能对错误进行自动校验、改正、以保证传输数据的可靠性。系统具有实时时钟同步功能，能对所有的中央控制工作站、DDC控制器的实时时钟进行时间自动校正。2、 系统设计容量说明本系统在设计中充分考虑了今后系统的扩展，在今后需要进行系统扩展时不需要变更系统的结构，也不需要改变已有的传感器或控制器，也不需要更换或废弃基本系统的任何部件，同时在系统容量上保证不少于20%的备用输入和输出连接口以满足日后系统扩充的要求。控制器功能说明本工程配置的现场DDC控制器为EBI系统中的Excel系列控制器，每台控制器可以独立运行和联网运行。Excel 500及 600 模块式结构控制器设计特点16/32位处理器独立或联网操作CARE生成应用程序/可编程输入/出功能模块，按实际需要组合有多种操作员接口点趋势监察LED显示控制器工作状况报警处理功能后备电池保护 RAM 数据快擦存贮器 Flash Memory无须电池支持的缓冲寄存器GoldCapicitor“金电容”，平均无故障时间MTBF高达12万小时。采用现场总线Lonworks技术，提高了分站的控制质量，减少了分站的数量，从而大大的提高了系统的可靠性DDC控制器采用EPROM操作系统，采用块擦存储器（FLASHMEMORY）128/256KBYTE，在进行程序的添加和修改时非常方便，并可在失电的状态下永久保存应用程序。系统中的每台DDC控制器有一个板上内置实时时钟、日期，用于进行真正的独立操作，并可随系统时间自动校正。本系统不使用软件时钟。具有至少可供使用30天后备电池。每台DDC控制器具有一独立的供便携式操作员终端以用于现场操作及编程使用的插孔（RS232），使用此插孔时不影响DDC控制器同CBUS的通讯。每台DDC控制器的内存足够用来支持自身的操作系统、数据运算和存储的要求。本工程配置的现场DDC控制器均采用16位（或更高）微处理器。其AI与DI及AO与DO可以通用，有较高的灵活性和适应性。现场控制器EXCEL500的AI与DI及AO与DO采用模块化方式，可根据现场受控设备的数量、位置任意组合与拆分设置，具有较强的开放性和扩展性，符合我国行业标准JGJ/T1692第26.4.2.3条规定。当某一模块的损坏与摘除均不会影响整个控制器的运行。DO输出为二位方式（单刀双掷），以进行开启关闭控制；AO输出为电压（010V范围可调）式的，以驱动调节装置，其最小分辨率为被控制装置操作范围的百分之一，AO与DO模块针对于其每一组输出都配有面板上手动超弛开关，供操作人员现场操作。DDC控制器的设计能满足复杂能源管理应用的要求，快速完成数学计算、策略与逻辑控制、PID控制等。可与其他DDC控制器进行对等通信，数据共享。在DDC控制器上配备LED显示，以便对母线通信、电源和操作等进行直接连续的运行状态的显示。所有显示不用打开控制器面板就可以看到。所有DDC控制器为全封闭式，无任何外露的元器件，并安装在适合的接线箱中，现场受控设备经箱中接线端子与DDC控制器接线端子相连。以上控制器在现场安装时均装在控制盘中，所有控制盘均按要求配备强弱电路保护装置，如空气自动保护开关、保险等。所有继电器、变压器、仪表和类似的装置安装在控制盘内。控制盘的数量、尺寸和位置由最终确定的系统结构来决定。在实施时控制盘我们根据北京肿瘤医院综合楼的实际分布赋予编号，同时给控制盘配备门锁。位于盘内的所有装置将贴上清晰标签。每个盘的详细情况和所建议的安装位置将在施工前予以提交。所有盘出厂前都预先将线路连接好，在到达工作现场前都应预先安装到端子排（terminal strips）上。所有控制盘都有接线图，并应用塑料袋套好并粘贴在控制盘门内侧。控制盘内的所有继电器都是插拔式的，可互换，并连接到标有编号的端子条上。3、 不间断电源（UPS）我们为中央工作站配置了在线式不间断电源，当电力电源中断时，UPS可以在4ms内提供可至少维持30分钟操作的紧急供电。当恢复正常供电时，UPS内置自动切换供电回路，并启动充电。按招标文件要求，UPS操作屏面板配置有两只指示灯，分别表示交流电源完好和UPS处于准备或后备模式。UPS内配置有一组蓄电池，为封闭式镍镉型，内部装有抑制尖峰电流的变阻器，UPS的噪音在50分贝以下。当应急状态超过UPS最大运行时间时，不会导致其损坏。4、 工作站功能系统中央工作站可以实现对所有的设备进行监控，同时可以分配不同的操作权限，实现相应的操作功能。通过设置不同级别的密码，来分配不同的操作、监视等系统功能。同时EBI系统可以记录系统内所有的登录操作、设备状态的修该、系统参数的修该、报警等信息记录，以备将来需要时查询。同时提供数据的自动备份、报表等功能，EBI还提供声音和图像两种报警方式来提示操作人员，保证监控人员及时得到报警信息。中央监控EBI工作站包括以下部分：EBI工作站EBI Quick Builder控制点编辑服务程序EBI Display Builder图形编辑服务程序系统在完成监控操作时只需使用鼠标，无须使用键盘。5、 系统软件功能密码/权限管理系统操作员进入网络系统受个人ID号码和口令控制，操作员输入正确的ID号和口令后可通过系统中的工作站进入系统，并允许操作员修改自己的口令。操作人员从工作站站退出（signoff）可通过下拉式菜单手动进行，如果在一个设定的时间段内没有使用鼠标或键盘，这一操作自动完成。自动退出时间长短可自行设定。所有进入（signon）退出（signoff）活动都可以自动在操作员工作站的磁盘中存档，以备日后显示或打印。系统支持六个级别的操作权限。详细说明如下：级别1：退出登录模式 只能看到启动画面级别2：观察级支持级别1所有功能的同时，并且提供观察所有画面的功能，此级别适合新的操作员。级别3：支持级别2所有功能。此外，允许操作员对点进行操作，如：启动/停止，有效/无效等，还可以确认报警。级别4：支持级别3所有功能。此外，允许操作员访问主时间程序，分配系统外围设备，改变点的工程参数，建立报表和使用大多数系统标准配置画面。此级别适合系统建立的工程师。级别5：支持级别4所有功能。此外，可拥有工程师的权限，如：建立和链接画面，分配键盘功能等。此功能适合工程主管。级别6：这是最高级别的权限，支持系统中所有功能，此功能适合运营主管经理。操作员可以暗示在被强迫的情况下登录，系统认出这个信号后，会发出一个控制信号警告适当的人员。6、 友好的人机界面EBI基于WindowsNT操作系统，提供用户友好、灵活的图形化人机交互界面，操作人员可以监视北京肿瘤医院综合楼的冷冻站、通风与空调系统、给排水系统、空调水系统的运行状态及对相应设备的控制，并且在各画面之间方便地切换调用。用最少的操作步骤来实现对不同系统、不同楼层平面图的调用。EBI的图形显示管理功能，可根据实际情况对画面进行灵活设置，有多级显示、彩色动态显示、全部建筑显示、主楼显示、裙群显示、各楼层分别显示、分系统显示、设备详细图显示等等显示分类。EBI中央工作站可以执行时间及假日启停控制程序，记录各控制点的历史，记录主要设备的运行状态，统计设备运行时间，对最大用电量监察，配合时间程序来均衡设备运行时间，根据运营需要，对设备维修及检修预先提出报告或打印报表。所有操作信息、报警信息都记录在EBI数据库中，为故障查询和分析提供极大方便，也可为报表系统提供数据，包括根据时间程序自动生成日、周、月报表。对档案资料进行保存。对于各类用户的数据统计报表、操作和报警信息进行分类打印。7、 控制器在线状态检查EBI系统可以对各控制器的状态进行一目了然的检查，可从工作站获取和修改各DDC控制器运行参数，以使操作更方便。 三. 2.7楼宇自控系统技术方案说明1、 建筑功能说明根据设计院图纸肿瘤医院临床医学技术综合楼，各部分功能分布如下所述：肿瘤医院临床医学技术综合楼为门诊、急诊、办公、会议教学综合楼,总建筑面积约14949平方米,建筑高度25.85米, 为钢框架结构。分为地下一层、地下六层及屋顶层。大楼各层面功能设置如下：地下一层为车库、变配电室、制冷机房、热交换间、候诊厅；一层主要为挂号、CT室、X光室、候诊厅；二层为手术室、档案、消毒室、B超室、候诊厅及办公室；三层为会议室、办公室、学术报告厅、胶片处理中心、四层主要为病理科；五层为检测室、测量室、分析室、标本室等；六层主要为行政办公室。弱电机房设于一层。2、 设计目标医院建筑从我国医疗体系来讲可分为市级,区级和街道级三级;从医院的性质来分,有综合性和专科性两大类。市级综合性医院构成,涉及到医疗的有门诊部,住院部和诊疗部三大部门.门诊部对外服务面最广,绝大多数患者在门诊部诊断,治疗和入院,它的人流量大,疾病种类多,且不同病种的患者混杂在一起;住院部主要由护士站和病房组成,它既是病人治疗与康复的场所,又是病人生活起居的地方;诊疗部是全院设备最先进,机能最复杂的部门,包括手术,理疗,放射,检验,机能诊断,同位素,中心消毒,器材与敷料供应,制剂及配,发药等.医院建筑中三大部分各自分工明确,又互相密切联系,通常是分栋建筑,有通廊连接,人流,物流分明,合理。暖通空调系统,尤其是净化空调系统要求越来越重要,应用面越来越广,医院空调要为病人的诊断,治疗和康复提供良好的环境,并有利于医护人员的医疗效果,保障医护人员的医疗,维持诊疗设备的性能.从此目的出发,医院空调应具有下列特点:1)确保满足医疗要求的室内空气环境.医院最主要的服务对象是病人,不同的病人对室内空气环境要求不同.最适宜的空气温湿度能使病人的代谢量降到最低,有利于集中能量于患部,促使早日恢复健康,这对生理调节机能降低的重病人尤为重要.而空气洁净度级别则是病人免受污染的保障 。2)确保满足医疗要求的感染控制对策。医院中人是最大的发尘发菌源,污染途径主要是针对鼻、口与皮肤。其中,直接感染是指别人呼气,咳嗽,及喷嚏直接飞入呼吸道引起的感染;而间接感染是指附着病源菌的尘埃被人吸入引起的感染.除了医院在管理上制定常规的对策外,还要求空调系统对微生物的污染及其引起的交叉感染作出系统的对策。3)确保满足医疗要求的空气净化能力。空气净化能力反映在室内的洁净度级别,是指用合适的空气过滤、合理的气流组织和有效的压力控制等措施表现出来的综合能力.在医院中大多数的场合主要是控制微生物,由于细菌,病毒不可能单独存在,必须依附于悬浮粒子,形成活的生物粒子,因此采用低阻亚高效空气过滤器,不仅可保证送风气流的无菌,而且可以大大降低初投资和运行费用.对于医院空调中的非净化空调系统,也应提出较高的空气过滤要求.医院空调系统至少应设置两级过滤,第二级过滤器的效率必须是中效以上.另外,加强新风过滤是减少空调系统的污染,提高室内空气品质的有效手段.新风过滤至少要经过高中效空气过滤器才有效.。4)确保满足医疗要求的系统安全性和可靠性。由于系统的服务对象主要是病人,不允许出现任何差错,系统的安全性与可靠性是必然的要求.系统的安全性还需要对新风口设置提出更高的要求,对可导致环境污染的排风提出处理的要求。为了防止污染,降低室内细菌和尘埃的浓度,还对室内新风量,换气次数,室内外压差以及末级空气过滤器等有一定的要求.不仅要创造室内高品质的环境,而且还要保护室外的环境 。楼宇自控系统是将北京肿瘤医院综合楼楼楼宇自控系统的建筑设备管理与控制子系统（暖通空调系统、给排水系统、热交换系统，送排风系统，照明系统等等）进行分散控制、集中监视、管理，实现一体化控制、监测和管理，从而提供一个舒适、安全的生活和工作环境，通过优化控制提高管理水平，从而达到节约能源和人工成本，并能方便地实现物业管理自动化。本系统的DDC模块的平均无故障工作时间（MTBF）高达12万小时，系统有效率在99%以上。3、 楼宇自控系统监控功能说明本工程的楼宇自控系统的监控对象是大楼内的监控设备。因现在我们就目前看到的弱电系统的图纸，在此就本工程可能配置的系统或设备的监控功能加以说明：1)冷源系统新风、空调冷源由冷水机组,供给的冷冻水,冷冻机房设在地下一层,制冷机组的操作控制,由自带系统电脑集中控制完成,通过RS485或RS232通信接口与BAS通讯连接.冷源系统包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等设备，楼宇自控系统监控功能的具体内容说明如下：1)冷水机组台数控制系统监测供水管的流量及集水器、分水器的温差，根据监测到的参数计算大楼的空调负荷，对冷冻机组进行群控。机组启动后通过彩色图形显示，显示不同的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任意修改设定值，以达到最佳的工况。机组的每一点都有列表汇报，趋势显示图，报警显示。当机组设备发生故障时，提示报警，并自动进行切换。程序控制冷冻水系统，实现机组的最低能耗和最低的主机折旧费率。根据程序或大楼的日程安排自动开关冷冻机组。根据大楼的要求自动切换机组的运行时间，累积每台冷冻机组运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本相等，延长机组使用寿命。2)冷冻水泵、冷却水泵系统监测水泵的运行状态、故障状态，启停控制。取水流开关的状态作为水泵的运行状态。监测设备的手/自动状态。备用冷冻、冷却水泵切换：在自动运行模式下，常用泵如发生故障，备用泵将自动切入。3)冷冻水系统压差旁通控制，保持系统流量和压力的稳定。在总进水管和总回水管上设置压力传感器，通过计算供回水之间的压差，将压差与设定值进行比较，用PI方式调节电 动两通阀， 使压差保持在设定的范围内。4)冷却塔控制监测风机运行状态、故障状态，手/自动状态，在冷却水等供回水管路上设置温度传感器，启停控制冷却塔运行台数按冷却水供水温度进行控制。当供水水温低于设定值时减少冷却塔运行台数，反之则增加运行台数，以降低能耗。5)冷冻系统的控制控开冷冻机流程:按时间假日程序或根据空调负荷决定开启一台冷冻机根据每台冷冻机的运行时间选出运行时间最短的确认这台冷冻机的冷却水电磁阀和冷冻水电磁阀开启后启动冷却水泵确认冷却水泵开启后，启动冷冻水泵确认冷冻水泵开启后，再开启冷冻机。关冷冻机流程:按时间假日程序或根据空调负荷决定关闭一台冷冻机根据每台冷冻机的运行时间选出运行时间最长的关闭这台冷冻机确认关机以后，关闭冷冻水泵确认冷冻水泵停机后等冷冻机停机后5分钟后，停冷却水泵。开冷却塔流程:根据冷却水入水温度，如果温度高于设定值决定开启冷却塔根据每台冷却塔的运行时间选出运行时间最短的开启冷却塔风机。关冷却塔流程:根据冷却水入水温度，如果温度低于设定值决定关闭冷却塔根据每台冷却塔的运行时间选出运行时间最长的关闭冷却塔风机。楼宇自控系统可根据室外温度和前一日空调负荷的状况对启动负荷进行预测。系统可根据所累计的设备运行时间，开列保养及维修报告。通过联网将报告直接传送至有关部门。楼宇自控系统在中央控制站对系统中各种参数、设备运行状态和报警进行监视同时可以控制设备的启停。在中央工作站上可编制节假日控制运行程序，在不同时间段合理地运行设备，节约能源。3) 新风系统(17台)首医大附属北京肿瘤医院综合楼门楼宇自控系统共包括新风机组17台各层新风机组监控内容如下：室外温度监测,以供新风机组作最优的启停及节能控制；送风温度监测；控制风机的启停，并就地设置手/自动转换开关，监测风机运行状态及过载报警状态；监测风机前后压差，并在压差偏低时报警；监测过滤器状态，并在堵塞时发出报警； 通过对二通电动调节阀的自动调整，实现对送风温度设定点（可调整）的PID控制；通过对加湿器的自动控制，实现对湿度的调节；监视防火阀的状态；控制新风风阀的开关；新风机、新风阀门、盘管调节阀的联动控制；监视盘管前的空气温度，并在温度过低时发出报警同时采取联锁行动，即关闭新风阀,停风机,水阀开启到50%，以保证盘管不