楼宇设备监控系统

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BuildingAutomationSystem，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-centralControlSystem，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（DataGatheringPanel）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(DistributedControlSystem，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(DirectDigitalControl，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场总总线线9.1.4现现场场总总线线技技术术在在楼楼宇宇设设备备监监控控系系统统中中的的应应用用大型型的的BAS系系统统、、采采用用复复合合型型结结构构，，复合合型型结结构构：：监控控网网采采用用RS-485总总线线现场场控控制制网网采采用用现场场总总线线中央央管管理理计计算算机机Ethernet，，TCP/IP楼宇宇智智能能化化管管理理系系统统（（三三级级网网络络））。。IBMS，，(IntelligentBuildingManagementSystem)现场场总总线线的的类类型型：：Lonworks、、BACnet、、nativeBACnet、、Profibus、、CAN等等。。总线线特特点点1、、现现场场总总线线的的特特点点（（开开放放性性与与兼兼容容性性））1））开开放放性性好好、、互互操操作作性性强强、、彼彼此此兼兼容容、、设设置置灵灵活活、、使使用用方方便便;2））接接线线十十分分简简单单，，一一对对双双绞绞线线可可以以挂挂接接多多个个设设备备，，节节省省投投资资;3））无无极极性性连连接接，，减减少少了了安安装装的的工工作作量量;4））系系统统集集成成容容易易，，多多厂厂商商、、多多品品牌牌相相互互兼兼容容。。集散散型型（（DCS)BA系系统统属属于于实实时时控控制制级级总总线线，，多采采用用Lonworks总总线线技技术术。。LON总总线线2、、Lonworks现现场场总总线线技技术术Lonworks现现场场总总线线技技术术又又称称LonTalkBus美国国Echelon(爱爱可可龙龙)公公司司产产品品是一一种种测测控控网网技技术术，，也也是是一一种种工工控控网网技技术术。。能方方便便地地使使计计算算机机与与传传感感器器、、执执行行器器进进行行联联网网。。传输输的的是是数数据据量量较较小小的的检检测测信信号号、、状状态态信信号号和和控控制制信信号号。。局部部操操作作网网又又称称为为Lonworks网网。。(LocalOperatingNetwork，，LON)Lon组组成成组成成：：Lonworks节节点点路由由器器LonTalk协协议议Lonworks收收发发器器Lonworks网网络络节点点开开发发器器主要要由由：：LON特特点点Lonworks总总线线的的主主要要特特点点是是:(1)具具有有开开放放式式的的通通信信协协议议-LonTalk通通信信协协议议遵循循ISO/OSI全全部部七七层层模模型型:1物物理理层层2链链路路层层3网网络络层层4传传输输层层5会会话话层层6表表达达层层7应应用用层层ISO:InternationalStandardsOrgnization国际标准化组组织OSI:OpenSystemsInterconnection开放系统互连连神经元芯片组组成介质访问处理理器：第一层第二层驱动通信子系系统硬件和执执行冲突避免免算法。网络处理器：：第三层第四层第五层第六层网络变量处理理、寻址、事事务处理、证证实、背景诊诊断、软件计计时、网络管管理、函数路路径选择等控控制网络通信信接口和发送送、接收数数据包。应用处理器：：第七层执行用户编写写的操作系统统。其神经元芯片片中有3个个8位CPU，组成3个处理器，，对应七层NeuronChip(2)具有高高度集成的神神经芯片NeuronChip3个8位CPU；编程程语言为NeuronC62个网络变变量；一个网络变量量最大长度可可达31个字字节。(3)支持多多种通信介质质，具有多种种软件、硬件件模块通信介质：双绞线、同轴轴线、电力线线、红外、无无线射频、光光纤等；网络：自由拓扑结构构，星形、总总线型和环形形，允许不同同介质类型混混合存在。Lonworks技术产产品门类齐全全：多种硬、软件件模块和收发发器。DDC9.1.5直直接数字控制制器(DirectDigitalControl，DDC)DDC是分散散设置在被控控设备附近的的调控设备，，故又叫现场场控制器。DDC实际上上就是一个小小型计算机。。1、DDC的的特点：具有：独立的程控能能力，独立监监控有关现场场设备；用于收集现场场设备的信息息；联网通信能力力；DDC接口2、具有的接接口：⑴通信接口⑵输入接口模拟量输入(AnalogyInput，AI)，温温度、湿度、、压力、流量量等数字量输入(DigitalInput，DI），，水流、风速速、压差开关关等⑶输出接口模拟量输出(AnalogyOutput，，AO)，，阀位控制等等数字量输出(DigitalOutput，，DO)，，控制开关、、交流接触器器等DDC结构监控点示例监控点监控内容监控点监控内容AI温度DI运行状态相对湿度故障报警压力高低水位流量过滤器堵塞△P电导率DO风机电流水泵电压照明功率冷水机组功率因数水阀频率冷却塔开关AO水阀风门蒸汽阀●●●监控点示例检测与执行元元件9.1.6检检测元件与执执行元件分类元件名称分类元件名称温湿度传感器房间温度传感器空气质量传感器CO2浓度传感器浸入式温度传感器压力传感器气流压力开关快速浸入式温度传感器静压、压差变送器风管式温度传感器风管式静压、压差变送器风管式平均温度传感器压力传感器室外温度传感器压力控制器锅炉用温度传感器水流压差开关风速传感器压差控制器旋入安装式温度传感器水控制器法兰连接平衡阀表面安装式温度传感器多功能平衡阀太阳式传感器减压阅房间居住者探测器蒸汽压力控制阀温湿度风管式传感器液位检测器温湿度房间式传感器水流量控制器流量开关固态湿度传感器液体水流开关检测与执行元元件分类元件名称分类元件名称温度控制器

风机盘管恒温器湿度控制器湿度控制器数字式风机盘管恒温器电子远端湿度控制器三速风机开关控制阀门风机盘管电动阀毛细管恒温器二通螺纹线性阀门比例式温度控制器三通螺纹线性阅门电子式远程温度控制器法兰型二通线性阀门电子温度控制器法兰型兰通线性阀门电子液显多功能控制器小线性调节开关阀门风机高温断路报警器三通旋转阀门低温断路报警控制器驱动执行器及连杆调节马达高温断路报警控制器阀门连杆电参数变送器、控制器电流变送器电动小线性阀门执行器电压变送器电动阀门执行器功率因素变送器阀门执行器有功功率变送器旋转阀门执行器照明控制器风门执行器开关状态控制器弹簧复位风门执行器检测元件与执执行元件空调空调是个好东东西，调节温温度，给人舒舒适的环境空调分类：一体式空调分体式空调中央空调-空空调机组空调作用：作作用相同，调调节温度，热热量移动变频空调无氟空调氟利昂R22R410A空调空调原理一、空调制冷冷：空调制冷过程程：气体制冷剂被被压缩机加压压成为高温高压压气体进入室外机的的换热器（此此时为冷凝器器）冷凝液化放热热，成为液体体同时热量向大大气释放液体制冷剂经经节流装置减减压进入室内机的的换热器（此此时为蒸发器器）蒸发气化吸热热，成为气体体同时吸取室内内空气的热量量空调原理二、空调制热热：空调制热过程程气体制冷剂被被压缩机加压压成为高温高压压气体进入室内机的的换热器（此此时为冷凝器器）冷凝液化放热热，成为液体体同时将室内空空气加热液体氟利昂经经节流装置减减压进入室外机的的换热器（此此时为蒸发器器）蒸发气化吸热热，成为气体体同时吸取室外外空气的热量量（室外空气气变得更冷））三、空调维护护：空调是个好东东西，调节温温度，给人舒舒适的环境，，但要合理使用用、维护空调的积尘量量、细菌普遍遍超标、最高超标486倍，细菌菌量2～300个/cm2主要为：灰尘病菌（细菌、、真菌）：1、军团菌→→流感2、金黄色葡葡萄球菌→皮皮肤感染3、肺炎球菌菌→肺炎4、结核杆菌菌→结核5、链球菌→→上呼吸道感感染有机物螨虫→过敏鼻鼻炎、哮喘空调维护空调机组监控控9.2空调机机组监控9.2.1集中式空空气调节系统统的组成中中央空空调系统1、新风机组组；2、空调机组组；3、冷热源系系统；4、空调的风风系统；5、空调的水水系统调控原理9.2.2空调机组组调控原理空调机组是一一种空气处理理设备具有：对送出的空气气加热、冷却却、加湿、除除湿、过滤喷水、挡水、、隔热、消声声等功能。人们应应用它它的这这些功功能实实现空空气调调节：：对房间间或公公共建建筑物物内空空气的的物理理参数数、状状态参参数进进行调调节。。即对空空气的的温度度、湿湿度以以及洁洁净度度进行行改善善和调调节。。空气调调节的的原理理空气调调节的的原理理：就是应应用空空气状状态参参数相相互间间的关关系，，通过合合理的的加热热、加加湿、、冷却却、去去湿、、消毒毒、净净化等等步骤骤，使空气气状态态发生生人为为的改改变，，达到到设定定的状状态。。加热加加湿这种调调节方方式可可以不不必测测量水水汽分分压或或相对对湿度度。首先把把新风风加热热到12℃℃，然后喷喷水加加湿，，使其其达到到饱和和，最后再再加热热到20℃℃，这时的的相对对湿度度即达达60%。。湿度达达到50%～60%，，人们们感觉觉就比比较舒舒适。。1)加加热加加湿处处理当室内内空气气温度度较低低，人人们感感到很很冷时时，需需对空空气加加温。。水汽总总量没没变，，即水水汽分分压未未变，，加热热后的的空气气相对对湿度度会大大大降降低。。调节节的过过程中中必须须要进进行加加湿处处理。。加湿处处理方方法：：采用定温饱饱和加加湿法法加温必必须加加湿降温去去湿调节方方式也也可不不必测测量水水汽分分压或或相对对湿度度。首先降降温到到12℃的的露点点；然后使使表冷冷器的的表面面温度度稳定定在露露点温温度，，让空气气中的的一部分水水蒸气气充分分凝结结；再加热热到20℃℃，这时的的相对对湿度度即为为60%。。2)降降温去去湿处处理降温必必须去去湿当室内内空气气温度度较高高，人人们感感到很很热时时，需需对空空气降降温。。对空气气降温温，空空气中中的水水汽总总量未未变，，水气气分压压未变变，降降温后后的空空气相相对湿湿度会会大大大增加加。调节过过程中中必须须要进进行去去湿处处理。。去湿处处理方方法：：可采用用定露点点去湿湿法。空调机机组调调控9.2.3空空调机机组调调控方方式空调机机组直直接接接受现现场控控制器器DDC的的调控控；DDC接收收检测测元件件的信信号，，经过过数据据处理理、逻逻辑判判断，，由执执行元元件实实现调调控。。调节方方式：：PID(PID---ProportionalIntegralDerivative)(1)比例例调节节(P)：：输出出改变变与输输入成成正比比例的的调节节规律律(2)积分分调节节(I)：：输出出与它它的输输入对对时间间的积积分值值成比比例(3)比例例积分分调节节(PI)：当当输入入偏差差作一一阶跃跃变时时，调调节节器立立即就就产生生一个个阶跃跃输出出(比例例作用用)；；此后随随时间间的增增长，，在比比例作作用的的基础础上，，按积分分调节节规律律等速速上升升。PID9.2.4空空调机机组调调控系系统的的应用用结构构（见图图）书书P228(4)比例例微分分调节节(PD)：比例微微分调调节器器在输输入作作阶跃跃变化化的瞬瞬间，，调节节器的的输出为为一个个有限限值，，而而后微微分作作用逐逐渐下下降，，最后后仅保保持比比例作作用的的分量量。微分——变化化速度度比例作作用的的输出出与偏偏差值值成正正比；；积分作作用的的输出出与输输入入对时时间的的积分分值成成比例例；微分作作用的的输出出与偏偏差变变化的的速度度成正正比；；PID调节节的作作用是是三三者的的综合合。(5)比例例积分分微分分调节节(PID)：：中心控控制机机柜系统功功能1)空空调机机组控控制系系统功功能(1)根据据回风风温度度控制制冷/热水水阀;在夏季季，当当回风风温度度升高高，开开大水水阀；；当回回风温温度降降低，，关小小水阀阀。在冬季季，当当回风风温度度升高高，关关小水水阀；；当回回风温温度降降低，，开大大水阀阀，使室温温控制制在设设定值值。(2)当初初效过过滤器器两端端的压压差大大于设设定值值250Pa时，，发出出报警警信号号，提提醒清清洗过过滤器器。(3)当中中效过过滤器器两端端的压压差大大于设设定值值250Pa时，，发出出报警警信号号，提提醒清清洗过过滤器器。(4)根据据时间间或程程序控控制风风机启启停、、高速速或低低速运运行，，同时时监视视其运运行状状态，，进行行手动动切换换或自自动切切换，，故障障报警警，计计算运运行时时间。。(5)风机机停止止时的的联动动控制制是关关电动动二通通阀及及电动动风门门。(6)根据据新风风温度度与回回风温温度的的差值值，比比例控控制新新回风风风门门。监控内内容2)空空调机机组的的监控控内容容(10)(1)初、、中效效过滤滤网压压差监监测(2)室内内压差差检测测(3)回风风温度度检测测(4)室内内温度度、湿湿度检检测(5)冷水水阀、、加热热阀自自动调调节控控制(6)开关关/故故障状状态(7)运行行累积积时间间统计计(8)送排排风机机启、、停控控制，，送风风机高高速、、低速速控制制(9)风门门、风风阀调调节控控制(10)空空调机机混合合段压压力检检测监控点点空调机机组监监控点点表监控点类型器件AIDIAODO回风温度1温度传感器房间温度1温度传感器房间湿度1湿度传感器房间静压、压差2静压、压差变换器进风压力1气压传感器新风风门控制1风门执行器气滤压差报警2压差开关冷水阀门控制1阀门执行器热水阀门控制1阀门执行器回风风门控制2风门执行器电机控制11电机控制器新风机机组9.3新风风机组组监控控新风机机组给给空调调机组组的循循环风风送进进一定定比例例的新新风。。新风风机机组组是是没没有有回回风风装装置置的的空空调调机机组组；；检测测与与控控制制和和空空调调机机组组相相同同。。新风风机机组组的的要要求求9.3.1对对新新风风机机组组的的要要求求1)新新风风新新鲜鲜度度高高、、无无污污染染；；2)具具有有节节能能调调控控机机制制(1)以以出出风风口口温温度度或或房房间间温温度度作作为为调调节节依依据据DDC按按PID规规律律调调节节表表冷冷器器回回水水调调节节阀阀开开度度控控制制冷冷冻冻(加加热热)水水量量，，以以达达到到室室温温的的指指标标。。(2)以以室室外外温温度度作作为为调调节节依依据据①如如室室外外新新风风温温度度增增高高，，回回水水阀阀开开度度增增大大即即冷冷量量增增大大，，补补偿偿新新风风温温度度增增高高对对室室温温的的影影响响。。②如如室室外外新新风风温温度度降降低低，，回回水水阀阀开开度度减减小小即即冷冷量量减减小小。。新风风调调控控原原理理9.3.2新新风风机机组组调调控控原原理理1)温温度度、、温温度度调调节节DDC按按PID规规律律分分别别调调节节加加热热阀阀、、加加湿湿阀阀，，以以保保持持室室内内的的温温度度和和湿湿度度。。2)新新风风阀阀的的调调节节新风风的的温温湿湿度度、、房房间间温温湿湿度度、、单单位位质质量量的的物物质质所所含含的的全全部部热热能能(即即焓焓值值)以以及及空空气气质质量量的的要要求求，，控控制制新新风风阀阀开开度度3)空空气气质质量量保保证证根据据空空调调房房间间内内CO、、CO2浓浓度度，，控控制制新新风风风风门门开开度度。。4)防防堵堵、、防防冻冻保保护护采用用压压差差开开关关测测量量过过滤滤器器两两端端压压差差，，当当压压差差超超限限即即报报警警；；采用用防防霜霜冻冻开开关关监监测测表表冷冷器器前前的的温温度度，，温温度度低低于于5℃℃即即报报警警调控控结结构构图图9.3.3新新风风机机组组调调控控结结构构结构构图图中中标标示示说说明明：：T-新新风风温温度度传传感感器器H-新新风风湿湿度度传传感感器器P-新新风风压压力力传传感感器器F-变变频频器器K-X-送送风风机机组组电电动动机机△P-初初效效、、中中效效过过滤滤网网两两侧侧的的压压差差传传感感器器MCC-电电机机中中心心控控制制柜柜M-冷冷水水、、热热水水、、蒸蒸汽汽执执行行阀阀电电机机JK-A、、JK-B、、JK-C、、JK-D、、JK-E、、JK-F、、JK-G分分别别表表示示7台台空空调调机机组组控制制系系统统功功能能1)新新风风机机组组控控制制系系统统功功能能（（九九项项））(1)根根据据送送风风温温度度，，按按PID比比例例控控制制蒸蒸汽汽加加热热阀阀开开度度，，使使送送风风温温度度达达到到设设定定值值(18℃℃±±0.5℃℃~24℃℃士士0.5℃℃)。。(2)根根据据送送风风湿湿度度，，按按PID比比例例控控制制蒸蒸汽汽加加湿湿阀阀开开度度，，使使送送风风湿湿度度达达到到设设定定值值。。(3)根根据据露露点点温温度度，，按按PID比比例例控控制制冷冷水水阀阀开开度度，，使使温温度度达达到到设设定定值值l4℃℃土土l℃℃。。(4)根根据据一一次次加加热热温温度度，，按按PID比比例例控控制制热热水水阀阀开开度度，，使使温温度度达达到到设设定定值值(l0℃℃士士l℃℃～～l8℃℃±±l℃℃)。。(5)当当初初效效过过滤滤器器两两端端压压差差大大于于设设定定值值250Pa时时，，发发出出报报警警信信号号，，提提醒醒清清洗洗过过滤滤器器。。(6)当当中中效效过过滤滤器器两两端端的的压压差差大大于于设设定定值值250Pa时时，，发发出出报报警警信信号号，，提提醒醒清清洗洗过过滤滤器器。。(7)根根据据时时间间或或程程序序控控制制风风机机的的启启停停，，监监视视其其运运行行状状态态，，进进行行手手动动与与自自动动切切换换，，故故障障报报警警，，计计算算运运行行时时间间。。(8)检检测测送送风风压压力力，，将将压压力力信信号号送送到到变变频频器器，，以以调调节节送送风风机机转转速速。。(9)风风机机停停止止时时的的联联动动控控制制，，即即关关电电动动二二通通阀阀及及电电动动风风门门。。控制制系系统统功功能能控制系统功能能2)新风机组组的监控内容容（12项））⑴过滤网压差差监测，给出出清洁指示，，保证空调机机的运行效率率；⑵送风温度检检测；⑶送风湿度检检测；⑷露点温度度检测；⑸新风温度度检测；⑹一次加热热温度检测测；⑺送风风压压检测；⑻水阀开度度自动调节节控制；⑽机组开关关/变频调调速；⑼机组手动动/自动状状态检测/故障状态态；⑾运行累计计时间统计计；⑿风门风阀阀调节控制制。监控点表新风机组监监控点表监控点类型器件AIDIAODO室外温度1温度传感器送风温度1温度传感器一次加热温度1温度传感器露点温度1温度传感器进风风门控制1风门执行器热水阀门控制1阀门执行器冷水阀门控制1阀门执行器蒸汽阀门控制1阀门执行器电机控制11电机控制器新风温度1温度传感器新风湿度1湿度传感器新风压力1压力传感器气滤压差报警2压差开关冷热源9.4冷热热源系统冷源系统有有冷水机组组、冷冻水水系统、冷冷却水系统统；热源部分有有锅炉机组组、热交换换器等9.4.1冷源源装置冷水机组是是制造冷冻冻水的设备备,是实现现制冷的重重要设备辅助设备即即散热装置置，如用水水冷却就要要有水泵、、冷却塔、、水过滤装置置、水处理理装置、分分水器、集集水器等设设备，冷源装置分分类及制冷冷原理循环使用制制冷剂，制制冷剂由液液态转变气气态时吸热热,由气态态转变为液液态时放热热。实现热量转转移制冷分类及及原理⑴压缩式制制冷低压蒸汽→→压缩→→冷凝器→→放热→高高压液体→→热力膨胀阀阀→低压液液态→蒸蒸发器→汽汽化吸热→→低压蒸汽（（制冷循环环）使用的制冷冷剂和方式式不同分为为：⑴压缩式制制冷⑵吸收式制制冷⑶风冷热泵泵式⑵吸收式制制冷利用低压制制冷剂蒸发发产生的汽汽化潜热进进行制冷。。不同之处在在于，压缩缩式制冷所所用的压缩缩机以电为为能源，而而吸收式制冷冷则以热为为能源。常采用溴化化锂盐作为为吸收式制制冷的吸收收剂，以水水作制冷剂剂。●溴化锂制制冷机组的的蒸发温度度不可能低低于0℃；；●无毒无臭臭无爆炸危危险，不破破坏臭氧层层，符合环环保要求。。●对外界条条件变化实实用性强，，安装简便便，运行稳稳定，维修修保养方便便；●缺点：腐腐蚀性强，，气密性要要求高，设设备重量大大、占地面面积大等。。冷冻水系统统调控结构构2)冷冻水水系统调