图书馆楼宇自控系统在智能化系统中的设计探讨

图书馆智能化系统中的楼宇自控系统设计探讨【摘要】伴随现代经济与科技的不停发展，建筑的智能化化水平越来越高，楼宇自控系统作为智能建筑的关键部分，对建筑内机电设备的可靠运行及节能起着重要的作用。图书馆智能化系统设计中的楼宇自控系统设计尤其值得【关键词】智能建筑；楼宇自控；图书馆；设计当今社会伴随通信、电子、计算机以及自动控制技术的迅猛发展，人们对学习、办公及生活环境的规定日益提高，智能建筑(IntelligentBuilding,IB)应运而生并得到高速发展，楼宇自控系统BAS(BuildingAutomaticSystem)是其关键之一。楼宇的智能化自20世纪90年代已经开始应用于大中都市的高层及多功能建筑物上之后得到了广泛应用和飞图书馆属于公共建筑，其内部构造复杂、安全规定高、设备数量众多，非常需要建设智能化系统。图书馆建筑的智能化程度，决定着其运行效率与安全等级，楼宇自控系统是其关键系统之一，起着重要的作用。本文以一图书馆工程实例简介楼宇自控系统的设计，此项目规划占地2.1万平方米，建筑面积约9.8万平方米，地下2层、地上10层，建筑总高度约50米。设有办公室、信息征询部、阅读部、活动推广部、数字资源与技术保障部、物业管理等多种部门。1楼宇自控系统的需求分析楼宇自控系统设计具有很大的灵活性，应根据建筑物的整体功能需求和物业管理方式确定控制水平，根据建筑物内不一样区域的规定和受控设备的分布特点，选择技术先进、成熟可靠、经济合理的控制系统方案，防止投资的盲目性。本楼宇自控系统拟对图书馆内的各机电设备(包括：空调通风监控系统、给排水系统等),采用集散系统进行监控和管理，以实现对设备进行可靠而经济的优化控制，进而延长设备的使用寿命、节省能耗和简化管理。系统必须具有开放性、可扩充性、原则化，采用开放性的原则通讯协议。控制主网和分布网规定采用BACnet/IP通讯协议，BAS分站则采用BACnetMS/TP或LONWORKS通讯协议。最终系统具有开放性、兼容性和扩展性具。系统的管理访问支持B/S或同步支持B/S和C/S,容许设置多种工作站，对系统实现远程管理和控制。检修提醒报警、越限报警、控制失效报警。1.1空调通风监控系统的需求分析本工程中空调监控系统的监考设备包括：冷源系统、空冷却塔、1个膨胀水箱、1个软化水箱及2台补水泵等设备。冷源系统由专用的群控系统管理，楼宇自控系统(BAS)只需通过BACnet、OPC等开放的通讯协议接口，读取设备有关参数，实现监测。监测的重要内容：冷机、冷冻/冷却泵、冷却塔的运行状态，冷冻水供回水总管的流量、冷却水的供回水温度等。新风机组的监控需求包括：风机的启停控制、水阀的控制、状态监测及报警；空调机组的监控需求包括：风机的控制、水阀的控制、新/回风阀开度的控制、状态监测及报警；送排风机的监控需求包括：风机的启停控制、状态监测及报本工程给排水系统包括：36个集水井、72台排污泵，分布在负二层；消防1个水池、2个生活水箱(配有5台生活水泵)、1台直饮水泵。排污泵的启停由液位BAS对消防及生活给水设备只监不控。监测内容：排污泵的状态(运行、手/自动和故障报警)生活水泵组的运行状态、集水井水位过高、消防水池或生活水箱水位过低时发出报警；生活水泵、排污泵的运行状态与控制规定不一致时发出报警；互为主备的排污泵一台发生故障报警时另一台不能自动投入运行时系统发出报警；当水泵合计运行时间越限时，本工程中冷源系统、电梯系统、不间断电源、发电机系统等第三方系统需要通过集成接入楼宇自控系统(BAS),规定BAS通过软件读取各系统内部数据，并详尽、精确、实时2楼宇自控系统的方案设计2.1楼宇自控系统的基本构成为提高可靠性，本系统采用分布式集散型控制系统，系统由中央管理站(服务器/工作站)、多种DDC(DirectDigitalController,直接数字控制器)及各类传感器、执行器等构成，可以完毕多种控制及管理功能，是一种智能化控制管理网络中央管理计算机(又称上位机、系统服务器)一般设置在中央控制室，由PC主?C、显示屏及打印机构成，是楼宇的输入输出接口分为四类，分别是：模拟输入(AI),数字输入(DI),模拟输出(AO),数字输出(DO)。将检测到的物理量输入到DDC,DDC则输出控制计1)风机的监控过数字输出(DO)控制风机的启停，并将风机主电路上交流接触器辅助触点的状态输入到DDC的数字输入(DI),监测风机的运行状态；主电路上热继电器的辅助触点信号作为风机过载停机报警信号，通过DDC的数字输入(DI)反馈到2)送、回风温湿度监测及水阀的控制在送、回风口各设置一种温湿度传感器，其输出信号接至DDC的模拟输入(AI),对送、回风的温湿度进行监测。比较回风温度与设定温度的差值，采用PID等控制算法，通过模拟输出(AO)控制二通阀的开度。3)新/回风阀开度比例控制空调机组的新/回风阀开度比例控制信号为模拟输出4)状态监测及报警通过DDC的数字输入通道(DI)采集空调机组/新风机组的风机手/自动状态、风机压差、过滤网堵塞报警信号。系统会将监控数据自动记录下来生成表格，便于后来查找、打印或者作深入的数据处理。空调通风监控系统各设备的监控点位如表1所示。1)采集生活水泵组和排污泵的运行、故障报警、手自动状态等信号，集水井水位(超高、超低水位)信号，通过DDC的数字输入(DI)到BAS,在系统界面上实时显示。2)通过软件的报警提醒功能设置报警点，如：启停泵异常、设备累积运行时间越限等，提醒工作人员现场排查或给排水系统的监控点位如表2所示。冷源、电梯、发电机、不间断电源等第三方系统需要通过集成网关接口接入BA系统，这四个第三方系统分别由各自厂家通过其专用的监控系统自行监控和管理，再将各监测数据通过集成网关接口提供应BA系统，各系统设置一种BACnet网关用于与BA系统的连接和通讯。3楼宇自控系统的选型及配置3.1楼宇自控系统的选型楼宇自控系统的选择既要满足业主的规定，又必须符合“智能建筑设计原则”(GB/T50314-2023),应全面考虑系统的可靠性、开放性、可扩展性及技术的先进性。在选用产品时，首先应从该建筑物的规定出发，充足分析和考虑市场可供商品的市场定位和特性，选择适合的产品。首先要对产品进行性能/价格比较，另一方面对楼宇自控系统方案进行优化，根据业主的投资预算和实际需求，选择最具有节能功能、以便管理的楼宇自控系统方案。楼宇自控系统的设备配置及选型优劣，不仅对楼宇机电设备的运转和能源运用的效率有影响，并且影响建筑物的楼宇自动化水平。选择合适的产品将有助于系统的建设及后来的维护。系统选型应遵照如下原则：1)稳定性：保证系统不仅长期可靠地运行，并且各项指标也保持长期稳定，进而减少设备的维护维修费用。在满足成本控制后，关键部件(如：控制软件、各类控制器及扩展模块、传感器等)应选用技术成熟的产品。2)经济性：在满足建筑物舒适性条件下，合理组织设备运行，减少大楼运行时产生的费用，体现出采用楼宇自控系统后所带来的经济效益。3)先进性：选用的系统产品技术先进性、构造该简朴，便于工程安装和系统调试、以及后来的维护与系统升级。4)可扩展性：系统设计方案具前瞻性，充足考虑系统后来的扩充，当顾客有新的需求时，可在不变化既有系统的前提下实现顾客的扩充规定。目前，楼宇自控系统品牌众多、产品多样化，市场上的主流产品以国外品牌为主，重要有霍尼韦尔(Honeywell)、KMC等。其中，霍尼韦尔、江森自控和西门子三家企业因进入中国市场早、品牌著名度大等原因在我国的市场拥有率高，但同步这几种品牌的产品价格也很高。相对楼宇自控领域的这“三大巨头”,加拿大Delta控制企业进入中国市场较晚(2023年进入中国市场),但该企业具有数年的楼宇自控经验，是一家生产楼宇自控系统产品的专业生产商，其产品性价比较高。根据工程的实际状况及投资预算，本项目楼宇自控系统的工程实现将采用加拿大Delta控制企业的ORCA3.2楼宇自控系统的配置本工程BA系统总I/O容量为1500～2023点，根据有关原则应按中型规模的BA系统定位。由于DeltaORCA系统2500点、500点如下，本项目应选用带历史数据的中型Web楼宇自控系统的硬件设备包括DDC控制器(含扩展模块、DDC辅控箱)、传感器及辅材。硬件?O备的配置选项除了要到达智能化系统招标文献的技术规定外，还应考虑系统工程造价，选用性价比较高的产品和配置方案。在配置控制器时，可结合各受控设备的楼层及分辨别组进行配置，选用合适的应用控制器及扩展模块，每台控制器监控点数预留有不少于15%的裕量，以备系统此后的扩容。系统中DDC辅控箱为定制设备，由箱体、安装底板、空开熔断器、变压器、继电器及端子排等辅控元件构成，各箱体及元件数量根据实际需要而定。各类传感器应采用与DDC控制器相匹配的、敏捷度高、稳定性好、寿命长的传感器。为保障楼宇自控系统中信号的传播距离及质量，应选用合适的信号线和通信根据本图书馆建筑功能分区，为便于建筑设备管理系统 (BMS)对大楼内的BA系统、智能照明控制系统、安防监控系统等进行集成和管理，BA控制中心设置在负一层控制室，对全楼的设备行监视和控制。由于本图书馆建筑构造及功能分区的实际需要，整个图书馆建筑各楼层均分为五个消防分区，大楼拥有五个弱电井。根据所选用的控制模块配置方案，BA控制箱安装在各楼层的弱电井。此外，由于本项目中工程现场总线距离长，整个BA系统采用五个系统管理器，组建五条子网，以保证网络构造的合理性及系统的实时性。4结束语楼宇自控系统是建筑智能化系统中的关键部分，楼宇自控系统设计及其应用直接关系到工程项目智能化系统的成败。在设计楼宇自控系统时，应因地制宜地根据不一样的建筑、对象及顾客需求选择合理的