三甲医院智能化建筑设备监控系统设计方案

三甲医院智能化建筑设备监控系统设计方案系统概述楼宇自控系统基于现代分布控制理论而设计的集散系统，通过网络系统将分布在各监控现场的系统控制器连接起来，共同完成集中操作，管理和分散控制的综合自动化系统。包括新风/空调系统、给排水系统、变配电系统、电梯系统和送/排风系统等。通过BAS对医院楼宇内部机电设备的自动化监控和有效的管理，可以使楼宇内各房间的温湿度控制达到最舒适的程度，同时以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作，以求取得最低的运作成本和最高的经济效益。方便设备的操作与维修，减少管理和维护人员，取得节约能源和人力资源的良好效益。系统设计范围1.本工程采用中央监控系统，对楼内设备进行智能化管理，以达到对楼内各设备的工作状态实时监测、设备最佳运行状态的实现和节能控制。主机采用双主机，一主一备（热备份）运行，确保系统长期工作的稳定可靠。1）、在制冷机房和不同的空调机房和水泵房等处设置DDC，对空调系统、给排水系统等进行实时监控。2）、电梯监控系统：由电梯生产厂家提供电梯监控系统和相应的通讯接口与协议，满足系统集成和消防监视的要求，实现监测每一部电梯的运行状态及故障显示功能。2.空调制冷、供暖通风、给水排水、热力、柴油发电机系统等均纳入BA系统进行监控或监视。变配电所设置独立的变配电管理系统，预留与BA系统联网的网关接口。3.监控中心设于消防控制室内。4.BA系统具备机组的手/自动状态监视，启停控制，运行状态显示，故障报警、温湿度监测、控制机实现相关的各种逻辑控制关系等功能。5.BA系统具体内容及功能要求：1）、冷冻机组、冷却泵、冷冻泵、冷却塔、及相应的进出水阀等顺序起停的程序控制，状态显示，故障报警。2）、压差调节阀、新风阀、水路电动两通阀、进风机电动阀、空调机、新风机、温度调节阀的开启、关闭或开度控制。3）、空调系统的末端控制器。4）、送、排风机的时间程序控制，运行状态显示及故障报警。5）、温、湿度等参数的测量记录。6）、高位水箱水位显示及溢流报警。7）、污水坑溢流报警。8）、变频给水泵的运行状态显示及故障报警。9）、柴油发电机的状态显示，如：电压、电流、频率等，蓄电池电压、日用油箱低油位及故障报警，储油罐低油位报警。10）、航空障碍灯的控制、状态、故障报警等。11）、热力站、给水泵房、热水泵房等的监视。系统设计说明楼宇自控系统（或称楼宇管理系统）是由中央管理站、各种DDC控制器及各类传感器、执行机构组成，并能够完成多种控制及管理功能的网络系统，它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。目前，系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计、生产发展成标准化、专业化产品，从而使系统的设计、安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，系统的投资大大降低。本系统主要应用于大楼及能源管理，系统适应性非常强，系统为模块化结构，可分为不同等级的独立系统，每级都具有非常清楚的功能和权限，这就使BA系统既可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域的、分散的楼宇集中管理。系统结构本系统采用了多层网络结构（区域、系统、设备、点），是彻头彻尾的集散系统（DCS）；DDC之间采用同层对等通讯方式（PeerToPeer）；全部DDC采用32位CPU，这些特点使得本DCS集散系统无论在可靠性和技术上都是世界领先的水平。管理级（可选）通过国际互连网建立虚拟数据通道，这样可以在世界各地查询、操作多个楼控系统。只需要普通的网页浏览器软件即可。监控和系统级采用以太网进行数据交换，实现区域性高速数据联网。在这一级中配置系统级控制器，对点数相对集中的机组进行监测和控制；同时，中央监控站通过交换机以以太网（通讯速率10M）方式与系统级控制器连接，进而与整个BA系统进行通讯。应用级通过PeerToPeerNetwork（同层总线共享无主从方式），可以连接多台控制器组成一个区域性应用。在系统级控制器下面下挂应用级控制器，分别监测和控制系统中的空调、新风机组、送排风机、水泵水箱、照明等，他们之间以485无主从（PeerToPeer）方式进行通讯，速率为76.8K。变配电系统采用智能型电量检测设备，它也属应用级。远程I/O扩展级每台系统级控制器或应用级控制器的扩展网可连接多台独立式单元控制器或扩展模块。为系统扩展及连接分散的I/O提供了方便，同时减少了布线材料和工作量，提高了可靠性。每个应用级控制器可下挂最多2个远程扩展模块，起到远程扩展的作用，可大量节约传感器、控制阀门等现场部件的信号传输线。他们之间亦以485方式进行通讯，分别实现对应用级控制器的远程扩展，以达到控制器对被控设备一一对应，充分体现了楼控系统的集中管理、分散控制。系统拓扑结构图系统主要控制方案说明新风、空调机组监控点：新风、空调风机开关控制(DO)新风、空调风机运行状态、手/自动状态及故障报警(DI)新、排及回风阀控制(AO)—执行器由暖通或其它专业提供并安装，满足BA要求初效过滤网及静电过滤器阻塞状态监视(DI)冷/热水电动阀调节控制(AO)—执行器由暖通或其它专业提供并安装，满足BA要求加湿阀控制（DO）机组防冻报警监视（DI）送风温湿度监测（AI）系统实现的监控功能：1)、送风温度自动控制：冬季时，根据传感器实测的温度值自动对热水阀开度进行PID运算控制，保证新风机送风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据传感器实测的温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制，通过调节水阀的开度，使送风温度达到用户的设定值；在过度季节（室外气体温湿度相对适中时）采用全新风控制方式（此时，回风阀关闭）。2)、过滤网堵塞报警：空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间,提醒管理人员,过滤网要进行及时清洗。3）、二氧化碳浓度监测：当展示中心内出现二氧华碳浓度过高时，系统报警，提醒管理人员及安保人员，是否有出现火灾或其它紧急情况发生。4)、新风、空调机启停控制：根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时启停新风及空调机，自动统计新风及空调机运行时间，提示定时对新风及空调机进行维护保养。5)、联锁保护控制：风机停止后，新风风门、电动调节阀自动关闭；风机启动后，当温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀，关闭风门，停风机。6)、节能运行,包括:A.间歇运行:使设备合理间歇启停,但不影响环境舒适程度。B.最佳启动:根据建筑物人员使用情况,预先开启空调设备,晚间之后,不启动空调设备。C.最佳关机:根据建筑物人员下班情况,提前停止空调设备。D.调整设定值:根据室外空气温度对设定值进行调整,减少空调设备能量消耗。E.夜间风:在凉爽季节,用夜间新风充满建筑物,以节约空调能量。新风、空调机组（含排风机）系统示意图：送排风机组控制设计说明设备监控点：风机开/关控制（DO）风机开/关状态（DI）风机手动自动/选择（DI）风机故障（DI）风阀控制(DO)—执行器由暖通或其它专业提供并安装，满足BA要求系统实现的监控功能：1)、时间程序自动启/停风机，具有任意周期的实时时间控制功能。2)、监测排风机的运行状态和故障信号，并累计运行时间。3)、中央站彩色图形显示，记录各种参数，包括状态、启停时间、累计运行时间及其历史数据等。排风机系统示意图：给排水系统设计说明设备监控点：集水坑水泵运行状态(DI)污水水泵故障报警(DI)蓄水池/箱超高/高/低水位报警（DI）-液位开关由排污泵控制设备厂家安装（提供给BA无源干节点信号）给排水系统实现的监控功能：1)、监测水泵的运行状态、故障报警，并记录运行时间。2)、水泵启停控制由配电柜厂家配套。超高液位时，启动水泵；低液位时，停止水泵。工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行。并互为备用水泵实现轮换工作。3)、在图形操作站上具有水流状态显示。4)、集水坑超高液位报警等。集水坑系统示意图:电梯监控系统设计说明设备监控点：电梯运行状态和故障报警（DI）系统实现的监控功能：系统实现对电梯系统的运行状态、上行、下行、故障报警进行监测。电梯系统示意图：变配电监控系统设计说明本系统只监不控，预留系统接口，主要监测点如下：高压柜监测要求：开关状态（合或断）开关跳闸报警测量电压变压器监测要求测量变压器的温度和风机的运行状态低压柜检测要求低压柜开关状态开关控制变压器的超温度报警低压出线电流检测低压出线电压检测低压出线功率因子检测低压出线功率检测集成系统接口预留说明BA系统可以通过预留的网关(BACNETIP)实现各子系统联网通信，实现控制要求。节能与能源控制说明主要控制功能：焓值控制：对每种空气源进行全热值计算，并进行比较决策，自动选择空气源，使被冷却盘管除取的冷量或增加的热量最少，来达到所希望的冷却或加热温度。焓值就是单位质量空气含有的总热量，包括显热和汽化潜热，其中显热直接与空气温度有关，汽化潜热与湿度有关。DDC内部包含成熟的焓值计算模块。焓值控制的目的是在保证舒适度的前提下节约能源。空气越干燥，维持在舒适温度所花费的能源越少。在春秋季节的很多日子里建筑物需要制冷，而室外的空气比室内温度低而且更干燥（焓值低）。在这种状况下，新风比例可以提高（经常开到100%）来提供部分或全部冷量。在节能程序中，新风比例可以从最小新风量到100%之间调整。通过合理利用室外新风，冷水机组的能耗可以节省10%到15%。焓值控制的优点：温度节能控制程序在建筑需要制冷并且室外空气温度比室内低时把新风开到最大。这种面向温度的控制策略没有考虑湿度。结果是当室外空气湿度大时反而更加浪费能源，或者当室外空气比较干燥时浪费了节能的机会。焓值控制同时测量室内和室外空气的温度和湿度，根据加热/冷却室外、室内混合空气所需的能源总和来决定节能程序运行方式。焓值控制程序可以在DDC中独立运行，也可以作为能源管理系统的一部分。焓值控制程序可以使业主和物业人员精确的达到节能目的，这是手动操作无法实现的。最佳启动：根据人员使用情况，提前开启HVAC设备。在保证人员进入时环境舒适的前提下，提前时间最短为最佳启动时间。最佳关机：根据人员使用情况，在人员离开之前的最佳时间，关闭HVAC设备，既能在人员离开之前维持舒适的水平，又能尽早地关闭设备，减少设备能耗。设定值再设定：根据室外空气的温度、湿度的变化对新风机组和空调机组的送风或回风温度设定值进行再设定，使之恰好满足区域的最大需要，以将空调设备的能耗降至最低。循环启停程序：自动按时间循环启停工作泵及备用泵，维护设备。临时日编程：如遇特殊情况可编制临时日编程，提前编制下一天的临时日程序，停止运行一些不必要运行的设备。临时日程序优先于其他时间程序。系统组网设计说明考虑到未来建筑设备的监控平台接口，以及各个厂家的通讯协议与组网方式不一样,因此在组网方面会有一定的差异。本项目组网方式设计如下:第一层网络为局域网,网络控制器设置有一个独立的IP地址，通过传统的TCP/IP协议，与管理中心直接进行通讯。同时网络控制器最远的通讯距离与所在区域的交换机的距离不能超过100米。第二层为485总线，即在网络控制器下分别设置DDC现场控制器，DDC与DDC之间的连接仍为485总线，每台DDC有自己独立的编号，需要独立提供220V的电源（电源由强电柜提供），通过软件设置。需要注意的地方：网络控制器与最后的DDC控制器之间的最远距离不能超过1200米，布线方式遵循485总线结构。第三层为DDC现场控制器与现场需要控制的设备与监视的设备之间的通讯，具体看各设备的控制原理图。在管理中心设置一台系统服务器，负责将所有DDC现场采集的数据与运行的设备数据等全部收集过来，组成一个楼控管理所需要的数据库，供各个分站（选配项）访问时使用。另外根据物业管理的需要，可以在任何地方设置管理站以及分站，访问服务器，调集所需要的一切有用的数据。在需要的地方设置分站，通过主站管理与授权分站，集中进行对现场的设备的管理与控制。中央控制系统设计说明能源管理在确保效率需求的前提下，具有最佳的设备启动时间。限制设备长时间负载运行，相互交替切换，使设备运行达到最佳化。能源消耗情况记录（选配项），以便于对设备进行监视、处理和记录保存（选配项），本系统提供标准的BACNETIP接口给能耗管理及显示平台。定制监控图形界面具有定制2/3维真彩色动画数据显示的功能，适用于任何显示的需求，并能根据用户需求轻松实现升级，如：设备的增加、移动及改变等。网络与互联性（选配项）建构于Internet和广域网络（WAN）上，通过调制调解器和直连串口连接，能兼容远端遥控站点和互联网用户的访问。时间程序：对每周，节假日等进行时间排程，每个排程可通过图形日历进行编辑。报警：报警显示优先于当前运行的应用程序。通过MODEM（选配项）拨出报警到远端站点。根据报警类型可制定报警处理。能源消耗采集：以曲线图或文本的形式，显示以小时或天为单位的能源使用与需求情况。负载限制：灵活的负载测量，依照负载的优先权减载装置或恢复数字和模拟负载装置。负载限制策略是根据每天的时间或季节。在时钟内可观察到结果。最佳启动：可根据环境因素自调节运算法则，以调节设备启动时间。达到最佳启动时间的目的。时区：为时间排程建立时区，按时间表直观的对建筑物进行控制。报表及打印：具有较大报表容量，能根据系统运行的实时状态，产生连续的报表。系统主要设备性能指标序号设备名称选型参数1网络控制器工作电压24Vac.±20%，@50/60HZ带过电压保护，75VA1个“Power”LED显示灯功耗最大10VACPU32位CPU@166HZ存储器:1M字节flash存储器（8Mb）512K字节SRAM存储器实时时钟，锂电池作为时钟和SRAM的后备可视的LED状态指示，用来指示CPU和扫描状态温度（运行）:0~55℃湿度(运行和储存)：10-90%RH无凝露机箱材料:塑料，阻燃Ethernet口:10/100Mbps,RJ45、NET1、NET2。双绞线以太网（10BaseT）通讯速率10MB（可选）、BACnetIP、BACnet以太网主网（NET1）BACnetMS/TP通讯速率：9600、19200、38400或76800bps（默认）（每个BACnetMS/TP网段最多99个设备）子网（NET2）BACnetMS/TP（每个网段最多99个设备）通讯速率：76800bps串行RS-232BACnetPTP（RS232）通讯速率：9600、19200或38400bps2扩展模块工作电压：24Vac±20%，50/60HZ，75VA提供“电源接通”发光二极管显示功率消耗：Max50VA外壳材料：ABS塑料温度（运行）:0~50℃湿度(运行和储存)：5-93%RH无凝露4点通用输入（支持0-5v、0-10v、10K电阻、4-20mA）4点二进制可控硅输出，跳线选择内/外部供电每点输出均有可视的LED状态指示3现场控制器工作电压24Vac.±20%，@50/60HZ带过电压保护，75VA1个“Power”LED显示灯功耗最大14VACPU32位CPU@166HZ存储器:512K字节SRAM存储器64K字节SRAM存储器，由于数据库CPULED状态指示温度（运行）:0~55℃湿度(运行和储存)：10-90%RH无凝露机箱材料:塑料，阻燃通讯端口：主网（NET1）BACnetMS/TP通讯速率：9600、19200、38400或76800bps（默认）（每个BACnetMS/TP网段最多99个设备）子网（NET2）BACnetMS/TP（每个网段最多99个设备）通讯速率：76800bps输入输出I/O通用输入（支持0-5v、0-10v、10K电阻、4-20mA）二进制可控硅输出，跳线选择内/外部供电模拟量输出-（0-10v)每点输出均有可视的LED状态指示楼宇自控系统点表系统控制点表监控设备与项目数量输入输出传感器或执行机构型号数量DIAIDOAODDC-B1-离心式制冷机(位于甲区B1层)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2冷却水水流状态(暂沽)2水流开关2冷冻水水流状态2水流开关2冷却水蝶阀控制(暂沽)4电动开关蝶阀DN2502冷冻水蝶阀控制4电动开关蝶阀DN2502水冷螺杆式制冷机(位于甲区B1层)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2冷却水水流状态(暂沽)2水流开关2冷冻水水流状态2水流开关2冷却水蝶阀控制(暂沽)4电动开关蝶阀DN2002冷冻水蝶阀控制4电动开关蝶阀DN2002冷却塔(暂沽)4风机运行状态8风机故障报警8风机手/自动8风机启停控制8蝶阀开关控制16电动开关蝶阀DN1504冷却水泵(位于甲区B1层)6故障报警6手/自动6启停控制6频率调节/反馈66冷冻水泵(位于甲区B1层)6故障报警6手/自动6启停控制6频率调节/反馈66冷却水路供回水温度2水管温度传感器2冷冻水路供回水温度2水管温度传感器2供水压力1液体压力传感器1回水压力1液体压力传感器1回水流量1水流量计1旁通阀调节2旁通调节阀DN1502补水泵4运行状态4故障报警4手/自动4启停控制4补水箱1低液位1液位开关1高液位1液位开关1小计：82196014SUM阳能热水系统接口预留变配电系统接口预留DDC-B1-采暖换热机组(位于甲区B1层)1运行状态1故障报警1手/自动1启停控制1供回水温度2水管温度传感器2供水流量1水流量计1蝶阀开关控制1电动调节阀DN1001采暖热水循环泵(位于甲区B1层)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2补水泵(位于甲区B1层)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2补水箱(位于甲区B1层)1低液位1液位开关1高液位1液位开关1溢流报警1液位开关1空调换热机组(位于甲区B1层)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2供回水温度2水管温度传感器2供水流量1水流量计1蝶阀开关控制2电动调节阀DN1252采暖热水循环泵(位于甲区B1层)4运行状态4故障报警4手/自动4启停控制4补水泵(位于甲区B1层)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2补水箱(位于甲区B1层)1低液位1液位开关1高液位1液位开关1溢流报警1液位开关1高/低区供水泵(位于甲区B1层)6运行状态6故障报警6手/自动6启停控制6补水箱(位于甲区B1层)2低液位2液位开关2高液位2液位开关2溢流报警2液位开关2潜污泵(2.2KW*2或5.5KW*2；位于甲区B1层)301用1备自动切换运行状态30故障报警30溢流液位报警15送/排风机(位于甲区B1层)7运行状态7故障报警7手/自动7启停控制7送/排风机(位于乙区B1层)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2热风幕(位于甲区B1层)4运行状态4故障报警4手/自动4启停控制4柴油发电机(位于甲区B1层暂沽)2运行状态2故障报警2手/自动2启停控制2日用油箱液位2储油箱液位2蓄电池电压2小计：1956370SUM：2381956370DDC-B1-新风机组（1.8KW*2；4KW*1位于甲区B1层）3送风机运行状态3送风机故障报警3送风机手/自动状态3送风机启停控制3送风温度3风道式温度传感器3初效过滤网阻塞报警3空气压差开关3低温断路器报警3低温断路器3新风阀调节3风阀驱动器3蒸汽加湿阀开/闭3蒸汽水阀DN253盘管水阀调节3调节水阀DN323小计：15366SUM：3015366DDC-F1-1空调机组4送风机运行状态4送风机故障报警4送风机手/自动状态4送风机启停控制4回风温湿度8风道式温湿度传感器4送风温湿度8风道式温湿度传感器4初效过滤网阻塞报警4空气压差开关4中效过滤网阻塞报警4空气压差开关4低温断路器报警4低温断路器4回风阀调节4风阀驱动器4新风阀调节4风阀驱动器4加湿器启停4盘管水阀调节4调节水阀DN804新风机组16送风机运行状态16送风机故障报警16送风机手/自动状态16送风机启停控制16送风温度16风道式温度传感器16初效过滤网阻塞报警16空气压差开关16低温断路器报警16低温断路器16新风阀控制16风阀驱动器16蒸汽加湿阀开/闭16蒸汽水阀DN2516盘管水阀调节16调节水阀DN4016小计：104325628SUM：220104325628DDC-F2-1空调机组5送风机运行状态5送风机故障报警5送风机手/自动状态5送风机启停控制5回风温湿度10风道式温湿度传感器5送风温湿度10风道式温湿度传感器5初效过滤网阻塞报警5空气压差开关5中效过滤网阻塞报警5空气压差开关5低温断路器报警5低温断路器5回风阀调节5风阀驱动器5新风阀调节5风阀驱动器5加湿器启停5盘管水阀调节5调节水阀DN805新风机组12送风机运行状态12送风机故障报警12送风机手/自动状态12送风机启停控制12送风温度12风道式温度传感器12初效过滤网阻塞报警12空气压差开关12低温断路器报警12低温断路器12新风阀控制12风阀驱动器12蒸汽加湿阀开/闭12蒸汽水阀DN2512盘管水阀调节12调节水阀DN4012小计：90324627SUM：19590324627DDC-F3-1空调机组2送风机运行状态2送风机故障报警2送风机手/自动状态2送风机启停控制2回风温湿度4风道式温湿度传感器2送风温湿度4风道式温湿度传感器2初效过滤网阻塞报警2空气压差开关2中效过滤网阻塞报警2空气压差开关2低温断路器报警2低温断路器2回风阀调节2风阀驱动器2新风阀调节2风阀驱动器2加湿器启停2盘管水阀调节2调节水阀DN8