综合能源社会化投资合作项目供冷供暖系统自控设计

自控设计设计依据《自动化仪表选型设计规范》HG/T20507-2014《分散型控制系统工程设计规范》HG/T20573-2012《工业电视系统工程设计标准》GB/T50115-2019《仪表系统接地设计规范》HG/T20513-2014《仪表配管配线设计规范》HG/T20512-2014《仪表供电设计规范》HG/T20509-2014《信号报警及联锁系统设计规范》HG/T20511-2014本工程为房山新校区（一期）综合能源项目，仪表自控设计内容有以下几点。能源站的检测仪表、自控系统、视频监控系统、安防系统的设计。能源站自控系统与上级管理部门的数据通讯。上述系统的防雷接地。控制系统架构自控系统设计采用开放的分布式控制系统，立足于系统的可靠性、先进性和适用性，做到全厂运行管理的集中监视调度和分散控制。自动化控制设备和在线检测仪表的选择仪表选型遵循可靠性高、使用方便、安装及维护简单和价格合理的原则，选择其行业中的主流产品，并在设计上预留扩充空间。自控系统和视频监控系统的主干网均采用1000MbpS工业以太网（光纤环网），独立设置。软件：模块化，以便于用户程序的编辑、调试、修改和更新。控制方式采用自动与手动控制相结合方式，就地控制级优先。检测与计量（1）温度检测：在地源热泵机组的进出水、市政热力一次侧和二次侧进出水、用户侧供回水等关键点位设置温度传感器，实时监测系统温度参数。（2）压力检测：在各水泵进出口、系统总管、地源侧和负荷侧管路等位置设置压力变送器，监测系统压力，为水泵变频控制和系统安全保护提供依据。（3）流量检测：在地源侧、负荷侧、市政热力一次侧和二次侧等主要管路设置电磁流量计或超声波流量计，计量各环路的流量，用于负荷计算和能耗分析。（4）电量计量：在变压器低压侧、主要用电设备（如地源热泵机组、循环水泵等）的电源进线处安装智能电能表，计量用电量、电压、电流、功率因数等参数，实现能耗分项计量。自动控制策略南北能源站冷热系统控制策略能源站设备控制逻辑本章节详细明确各单台设备的控制逻辑，涵盖能源站所有核心设备，确保每台设备运行可控、参数可调节，同时适配本地触摸屏操作与远程调度。(1)地源热泵机组启停控制：本地可通过触摸屏手动启停，远程可由能源管理平台下发指令启停；自动模式下，根据对应服务区域（南区7个/北区4个二级站）的二次网供回水温差、末端负荷需求，自动启停，优先满足基础冷/热负荷；启动前，先检测对应地埋泵、冷冻泵（供冷）/循环泵（供热）运行状态及水流信号，水流正常后方可启动；停机时，先停机组，延迟30s后停对应泵组，防止机组结垢、冻裂。参数调节：通过温度传感器、压力传感器采集机组进出水温度、地埋管进出口温度、二次网供回水温差，采用比例积分（PI）调节机组运行负荷（压缩机转速），使机组进出水温度维持在预设范围（供冷时：机组出水7℃±1℃，回水12℃±1℃；供热时：机组出水45℃±1℃，回水35℃±1℃）；当地埋管出口温度过高（供冷时＞30℃）或过低（供热时＜5℃）时，自动降载或停机，保护地埋管系统。故障处理：机组运行中，实时监测高低压、过载、无水流量、电机温度等参数，出现异常立即停机，同时在本地触摸屏显示报警信息，上传至能源管理平台及APP移动端，自动启动备用机组；故障排除后，可通过触摸屏手动复位或自动复位，恢复正常运行，记录故障信息（时间、类型、处理状态）。防冻保护：当机组进出口温度低于5℃（供热模式）或低于2℃（供冷停机模式）时，自动启动防冻循环，开启地埋泵、冷冻泵/循环泵，保持管网水流循环，同时关闭机组进出口阀门，防止管道冻裂；若温度持续降低至0℃，本地触摸屏发出声光报警，同步上传至平台，通知运维人员处理。地源热泵机房设备监测参数：机组启停状态运行模式（制冷/制热/自动/待机）压缩机运行状态、台数、累计运行时间循环泵运行状态（地源侧/负荷侧）故障报警状态、故障代码出水温度（负荷侧供水）回水温度（负荷侧回水）地源侧进水温度地源侧出水温度压缩机排气温度压缩机吸气温度环境温度机组壳管/换热器温度高压压力（冷凝压力）低压压力（蒸发压力）地源侧水压负荷侧水压压差（供回水压差）地源侧水流量负荷侧水流量瞬时制冷/制热量累计制冷量、累计制热量三相电压工作电流有功功率累计用电量漏电、过载、缺相状态高压保护、低压保护压缩机过载、过流水流不足/断流保护防冻保护、高温保护传感器故障、通讯故障地埋管监测参数：各分区/各环路供水温度各分区/各环路回水温度各环路流量各环路电动开关阀状态地下土壤温度地下土壤温度（地埋管区域测温孔）(2)冷水机组启停控制：本地可通过触摸屏手动启停，远程可由本地触摸屏或平台下发指令启停；自动模式下，作为辅助冷源，仅当地源热泵机组无法满足冷负荷（负荷率＞100%）时，自动启动；启动前，确认冷冻泵、冷却泵、室外冷却塔已启动，水流正常，否则禁止启动；连锁控制：A、起动：首先开供冷组合碟阀→开机组蝶阀→开冷却水泵→开冷冻水泵→延时30S→最后开冷水机组B、停止：首先停止冷水机组（延时5-10分钟）→关冷却水泵→供冷组合碟阀→关冷冻水泵→关机组碟阀系统将自动记录单台机组的累计运行时间，根据机组的累计运行状况来采取超前和滞后控制，尽量使机组达到平均使用，便于用户进行统一的维护和保养。台数：系统内置冷水机组效率等曲线图，根据预测的精准负荷确定冷水机组运行台数和搭配方式，以保证冷水机组在不同负荷工况下均能处于高效运行区。冷冻水供水温度自动重设：根据负荷预测值、结合室外气象参数，动态优化冷冻水供水温度设定值，在满足末端供冷需求的同时，确保冷水机组的高效运行；详细控制策略：①根据负荷预测值、结合不同冷冻水出水温度和冷却水回水温度下的冷水机组性能曲线，在高、中、低等不同负荷时段设定不同的冷冻水供水温度设定值，根据内置冷水机组性能曲线进行台数控制，确保冷水机组运行在较高能效下；②当末端空调机组的水阀开度、送风温度、回风温度等参数可以实时采集时，根据负荷预测值、结合不同冷冻水出水温度和冷却水回水温度下的冷水机组性能曲线，逐日对冷冻水出水温度进行重设，根据内置机组性能曲线进行台数控制，确保机组运行在较高能效下。参数调节：通过采集冷冻水供回水温差、冷却水供回水温差，调节机组压缩机转速，维持冷冻水供回水温差在5℃±0.5℃，冷却水供回水温差在3-5℃；同时配合冷却泵、冷却塔风机变频调节，确保冷却水温度维持在32℃±1℃（夏季），避免冷凝压力过高。保护控制：设置高低压保护、断流保护、超温保护，当排气压力＞1.8MPa或吸气压力＜0.2MPa时，立即停机；当冷冻水/冷却水断流时，立即停机；当机组内部温度超过预设值时，自动减载或停机，本地触摸屏显示报警，上传至平台，记录故障信息。图1自动切换和故障响应节能控制：作为辅助冷源，优先在地源热泵满负荷运行仍无法满足需求时启动，负荷降低至地源热泵可承担范围（负荷率＜80%）时，自动停机，最大化利用清洁能源，降低能耗。监测参数：蒸发器进、出口温度及压力冷凝器进、出口温度及压力蒸发器、冷凝器的水流量制冷剂蒸发压力及温度制冷剂冷凝压力及温度压缩机运行功率、电流蒸发器和冷凝器侧的流量开关状态冷水机组启停和故障状态冷水机组报警状态设备启停次数、累计运行时间和定时检修提示(3)室外冷却塔启停控制：与冷水机组、冷却泵联锁启停，冷水机组启动后，自动启动冷却塔；冷水机组停机后，延迟5min停机，确保冷却塔充分散热；本地可通过触摸屏手动启停，远程可由平台下发指令控制。系统内置冷却塔性能曲线，结合室外实时气象参数，具备冷却水回水温度自追随优化设定功能，保证冷却水回水温度始终处于最合适的参数，确保冷水机组的高效运行。冷却塔风机采用变频控制，根据冷却塔的逼近度（冷却水出水温度与室外湿球温度的差值）来控制冷却塔风机的频率及运行台数。当冷却负荷增加时，冷却塔风机采用低频逐一加机再统一增频的控制方式；当冷却负荷减少时，采用统一降频再逐一减机的控制方式。图2冷却塔变频风机控制逻辑参数调节：通过采集冷却水供回水温差、室外温湿度，采用变频调节冷却塔风机转速，冷却水供回水温差＞5℃时，提高风机转速；温差＜3℃时，降低风机转速；室外温度较低（＜25℃）时，可停止风机运行，利用自然通风散热，节约能耗。故障处理：监测风机过载、电机故障、风机转速异常等情况，出现故障立即停机，本地触摸屏报警，上传至平台及APP移动端，通知运维人员检修；故障时自动切换备用风机。综合能源管理平台先为每类群控设备设定最大允许运行时长阈值，根据设备的类型、型号、使用年限等因素确定不同的阈值。实时记录各设备的累计运行时长，当设备的累计运行时长达到设定的阈值时，触发设备轮换机制，将该设备切换至备用状态，同时启动一台备用设备投入运行。系统最终实现按照累计运行时间进行被监控设备的轮换控制。另外，如果在设备轮换过程中，如出现设备切换失败、设备启动异常、运行参数超标等异常情况，系统平台将立即发出报警信号，同时暂停轮换操作。监测参数：冷却水进、出塔水温室外干、湿球温度集水盘液位风机变频器的频率或档位冷却塔风机电流、电压及功率风机的启停、手自动和故障状态设备启停次数、累计运行时间和定时检修提示(4)循环泵/冷却泵/地埋泵启停控制：与对应主机（地源热泵、冷水机组）联锁启停，主机启动前，提前30s启动对应泵组；主机停机后，延迟30s停机；本地可通过触摸屏手动启停，远程可由平台控制；对于配置的备用泵组，可按泵组的运行时长自动轮换，也可以人为干预手动切换，避免单台泵长期运行。台数：系统内置水泵性能曲线，并实时监测管网特性曲线，实施水泵加减泵控制策略（优先和冷水机组/热泵机组台数进行一对一控制），确保水泵在不同工况下均处于高效运行区。频率：水泵变频采用压差、温差联合控制，保证最不利末端供回水压差。的前提下、保证系统供回水温差以实现水泵的变频调节。水泵最小频率满足机组蒸发器最低流量限值要求，机组蒸发器最低流量要求不低50%的额定流量。故障处理：监测泵组过载、欠压、无水流量等异常，立即停机，自动切换至备用泵，本地触摸屏报警，上传至平台及APP移动端，记录故障信息；备用泵故障时，发出紧急报警，通知运维人员处理。图3冷冻泵组控制监测参数：水泵的启停、手自动和故障状态水泵频率水泵电流、电压及功率泵组的进出口压力（免费供冷系统水泵除外）设备启停次数、累计运行时间和定时检修提示(5)电动阀开关控制（电动蝶阀）：与对应设备（机组、泵组）联锁开关，机组启动时，对应蝶阀自动打开；机组停机时，自动关闭；本地可通过触摸屏手动开关，远程可由平台控制；监测阀位反馈，阀门未按指令动作时，发出报警，上传至平台及APP移动端。比例积分调节（电动调节阀）：根据采集的温度、压力、流量参数，自动调节阀门开度（0-100%），实现参数精准控制（如市政热力一次网调节阀、冷冻水/冷却水调节阀）；本地可通过触摸屏手动设置开度，远程可由平台下发调节指令；阀门卡涩、开度异常时，发出报警，上传至平台及APP移动端。旁通恒压调节阀：正常情况下，旁通恒压调节阀的开度为0。当为了保证冷水机组的最低流量，冷冻水泵的频率调至最低限时，若分水器与集水器之间的压差△P仍大于设定值时，此时根据分集水器之间的△P调节旁通恒压调节阀。监测参数：阀门开到位反馈阀门关到位反馈阀门故障报警运行状态：开/关/故障阀门实际开度反馈阀门故障报警(6)补水系统补水泵控制：实时监测管网压力，压力低于预设值时，自动启动补水泵；压力达到预设值时，停止补水泵；本地可通过触摸屏手动启停，远程可由平台控制；对于配置的备用泵组，主泵故障时自动切换至备用泵，报警上传至平台及APP移动端。电磁阀控制：与补水泵联动，补水泵启动时，电磁阀自动打开；补水泵停止时，电磁阀自动关闭；监测电磁阀开关状态，异常时发出报警；管网压力过高时，自动打开泄水电磁阀泄压，压力恢复后关闭。监测参数：补水泵及电磁阀的工作状态；气压罐的压力显示和超压报警；软化水箱高低水位报警；设备故障过载报警；设备手/自动状态；启停次数、累计运行时间、定时检修提示。系统静压/供水压力补水泵出口压力水箱液位/软化水箱液位补水泵故障报警水箱低液位报警系统超压报警系统欠压报警(7)计量仪表数据采集：实时采集冷热量、用水量、用电量数据，精度符合设计标准，数据同步传输至本地触摸屏、对应智控一体机，最终汇总至南区能源管理平台。数据展示与存储：本地触摸屏可查看实时数据、历史数据；平台可查看实时数据、历史趋势、统计报表，，支持导出Excel/PDF格式。异常报警：当计量数据异常（如流量为0、数值突变）时，发出报警，本地触摸屏提示，上传至平台及APP移动端，通知运维人员排查仪表故障或管网异常。热量表监测参数：供回水温度供水温度回水温度供回水温差瞬时流量累计流量瞬时冷量/热量累计冷量累计热量流量异常/故障报警传感器故障报警水表（流量计）监控参数：瞬时流量累计流量流量低/断流报警仪表故障报警电表（多功能仪表）监控参数：三相电压三相电流有功功率无功功率功率因数频率累计有功用电量（总电能）过流/缺相/故障报警整个系统控制逻辑围绕“分区管控、协同联动、节能高效、数据统一”核心，明确南区能源站（服务7个二级站）、北区能源站（服务4个二级站）的协同关系，冷热源（地源热泵+市政热力+冷水机组辅助冷源）的调配逻辑，以及扩展层（光伏系统和洗浴热水系统）数据接入逻辑，实现全系统自动化、智能化运行，同时保障各站本地控制的独立性。(1)分区管控逻辑南区能源站：核心负责自身设备（地源热泵、冷水机组、冷却塔等）的运行控制，承担所服务7个二级站的冷热量分配、调度，同时作为整个系统的管控核心，部署能源管理平台，接收北区能源站、11个二级站、光伏发电、洗浴热水系统的所有运行数据，实现统一监控与调度。北区能源站：负责自身设备运行控制，承担所服务4个二级站的冷热量分配、调度，运行数据实时上传至南区能源管理平台。11个二级站：南区服务的7个二级站，接受南区能源站的指令，自主完成本站设备控制、冷热量分配，运行数据上传至能源管理平台；北区服务的4个二级站，接受北区能源站的指令，自主完成本站控制，运行数据上传至能源管理平台；各二级站可独立运行（本地模式）。扩展层：光伏发电逆变器、洗浴热水系统，通过网关独立上传数据至南区能源管理平台，实现数据统一监测，不参与系统冷热源、输配系统的联动控制。(2)冷热源协同调度逻辑1)供冷模式负荷分配：南区能源站根据自身服务的7个二级站负荷总和，北区能源站根据自身服务的4个二级站负荷总和，各自计算所需冷负荷，优先启动地源热泵机组承担基础冷负荷。辅助冷源投入：当南区能源站地源热泵负荷率＞100%（无法满足7个二级站冷负荷）时，自动启动南区冷水机组（辅助冷源），补充冷负荷；北区能源站地源热泵负荷率＞100%时，自动启动北区冷水机组（辅助冷源），补充冷负荷。节能优化：根据室外温湿度、校园作息，预测当日冷负荷，提前调度地源热泵机组启停；冷水机组仅在高峰负荷时投入，负荷降低后立即停机；各二级站根据末端需求，分时调节供能强度，降低能耗。图4加减机控制逻辑2)供热模式负荷分配：南区能源站承担7个二级站的供热负荷，北区能源站承担4个二级站的供热负荷，优先启动各自地源热泵机组，承担基础供热负荷。市政热力协同：冬季正常气温（室外0℃~10℃）时，仅启动地源热泵机组；极寒天气（室外＜0℃）或负荷高峰时，能源站自动投入市政热力，与地源热泵联合供热。故障兜底：当运行的地源热泵机组故障时，自动切换备用热泵机组，同时市政热力根据末端负荷需求自动调节输出流量；当市政热力中断时，南北两站地源热泵机组满负荷运行，确保末端供热达标；某一二级站故障时，主站调整周边二级站负荷，弥补供能缺口。温度调节：根据室外温湿度，采用气候补偿模式，修正二次网供水温度，室外温度越低，供水温度越高；各二级站根据管理平台控制指令，调节本站供回水温差，保障末端供热品质。3)过渡季协同逻辑供能判断：能源管理平台根据室外温湿度、末端需求，自动判断各站是否需要供冷/供热，避免无效供能。设备运行：优先启动地源热泵机组，按需启停，维持末端舒适温度；冷水机组、市政热力处于备用状态，仅在地源热泵无法满足负荷时投入运行。节能优化：降低各站循环泵转速，维持最小供能流量；二级站根据末端需求，灵活调整供能时段，最大化减少能耗；光伏发电数据同步监测，统计富余电量，为后期节能优化提供依据。(3)数据传输与统一管控逻辑数据上传路径：各二级站（南区7个、北区4个）→对应能源站（南区/北区）→能源管理平台；光伏发电逆变器、洗浴热水系统→专用网关→能源管理平台；所有数据传输采用以太网/光纤通信，确保实时性。本地与远程协同：各站通过触摸屏实现本地操作（设备启停、参数设置、报警处理），远程可通过南区能源管理平台下发指令、查看数据、处理报警；本地操作优先级高于远程操作，避免远程误操作影响设备运行。数据统一管理：能源管理平台汇总全系统数据，包括设备运行参数、能耗数据、光伏发电数据、洗浴热水数据、报警记录等，实现数据可视化展示、历史存储、报表生成；支持按站点、按设备、按能源品类查询、统计，为运维管理、节能优化提供数据支撑。(4)联锁与安全保护系统逻辑设备联锁：所有主机（地源热泵、冷水机组）与对应泵组、阀门、冷却塔联锁启停，确保设备有序运行，避免无序启动损坏设备。管网保护：全系统管网设置高低压保护、温度保护、漏水保护，压力/温度异常时，自动调节阀门、启停泵组，发出报警；漏水时，立即关闭补水阀、停止循环泵，防止漏水扩大。应急保护：各站配置急停按钮、UPS备用电源，停电时，UPS保障PLC、触摸屏、关键传感器正常、主要电动阀运行，记录停电状态；来电后，系统按预设逻辑自动重启设备；紧急情况时，按下急停按钮，停止本站所有设备运行，发出紧急报警。图5断电及恢复逻辑报警联动：全系统报警分为三级（紧急、警告、提示），紧急报警（如设备严重故障、管网漏水）立即在本地触摸屏发出声光报警，上传至平台及APP移动端，推送短信通知运维人员；警告、提示报警仅记录并上传至平台，便于后期追溯。(5)自控系统热平衡控制自控系统根据热平衡判断结果，结合系统运行状态，执行分层控制，分为基础平衡控制、热堆积干预控制、冷堆积干预控制、季节过渡季平衡控制，所有控制动作均自动执行，无需人工干预，同时支持手动强制控制。1)基础平衡控制基础控制是热平衡的前提，旨在通过优化设备运行，减少热失衡隐患，确保系统日常运行的热量收支均衡。地源泵变频恒流量/恒压差控制自控系统根据地源侧供回水压差或设定流量，调节地源泵变频频率，维持地源侧水流量稳定（流量偏差≤5%）。夏季制冷时，适当提高流量，强化土壤散热；冬季制热时，合理控制流量，确保取热充分，同时避免流量过大导致能耗增加。主机优先顺序控制当系统配置多台地源热泵机组时，自控系统根据机组累计运行时间、能效状态，自动轮换机组运行，避免单台机组长期处于高负荷运行状态，均衡各机组的热量收支，减少局部热失衡。运行时段优化控制结合项目冷热负荷需求，优化主机运行时段：-冬季：优先在白天环境温度较高、末端负荷较大的时段运行主机取热，减少夜间低温时段取热强度，降低土壤冷流失；-夏季：优先在夜间环境温度较低、末端负荷较小的时段运行主机排热，利用夜间低温强化土壤散热，减少白天高温时段排热压力。地埋管环路均衡控制根据地埋管的分区/环路，自控系统通过调节各环路电动开关阀的开关状态、电动调节阀的开度，均衡各环路的流量和换热效率，避免局部环路过热/过冷，确保整个地埋管区域换热均匀。2)热堆积干预控制当自控系统检测到热堆积预警，立即启动以下干预动作，降低土壤热量堆积，恢复热平衡。强化地源侧换热提高地源泵变频频率，增大地源侧水流量（最大流量不超过设计流量的120%），加快地埋管与土壤的热量交换，促进土壤散热；同时，调节地源侧管路阀门，确保所有地埋管环路全部投入运行，扩大换热面积。优化主机运行策略-限制同时运行的主机台数，减少集中排热；-降低主机制冷负荷，延长运行时间，避免短时间内大量排热；-调整主机冷凝温度设定值，适当降低冷凝温度，减少向土壤的排热量（不影响末端制冷效果）。应急保护措施当地源侧回水温度≥40℃，自控系统自动降低主机负荷至50%以下；若温度持续升高，立即停机保护，同时启动所有辅助散热设备，直至温度降至安全范围。3)冷堆积干预控制当自控系统检测到冷堆积预警，立即启动以下干预动作，补充土壤热量，恢复热平衡。强化地源侧换热提高地源泵变频频率，增大地源侧水流量，加快地埋管与土壤的热量交换，促进土壤吸热；同时，检查地埋管环路，确保无堵塞、无关闭，充分利用所有换热面积。优化主机运行策略-限制同时运行的主机台数，减少集中取热；-降低主机制热负荷，延长运行时间，避免短时间内大量取热；-调整主机蒸发温度设定值，适当提高蒸发温度，减少从土壤的取热量（不影响末端制热效果）。防冻保护联动当地源侧回水温度≤3℃，自控系统自动启动防冻保护：提高地源泵流量，启动辅助补热，禁止主机停机；若温度持续降低，立即停机保护，防止地埋管冻裂。4)季节过渡季平衡控制春秋过渡季（无明显制冷/制热需求），是土壤温度自然恢复的关键时期，自控系统采用“轻干预、自然平衡”的控制策略：适度开启地源循环泵，让地源水在埋管内循环，促进土壤与外界环境的热量交换，自然恢复土壤温度；禁止主机长时间运行，仅在末端有少量冷热需求时，短时启动主机，避免过渡季额外取热/排热；实时监测土壤温度和地源侧参数，记录过渡季土壤温度恢复情况，为后续热平衡控制提供数据支撑。5)联动保护逻辑为确保热平衡控制过程中系统安全运行，自控系统设置以下联动保护逻辑：水流保护：地源侧流量不足/断流时，立即禁止主机启动，关闭辅助设备，发出报警，防止机组干烧、地埋管冻裂；压力保护：地源侧管路超压时，启动泄压阀泄压；欠压时，启动补压设备，报警提示；温度保护：地源侧温度超出安全范围（夏季≥40℃、冬季≤3℃）时，主机降载/停机，联动辅助设备干预；设备联动保护：地源泵、辅助设备故障时，立即停止相关主机运行，避免热失衡加剧，发出故障报警。网络与通讯方案为确保2个能源站、11个二级站之间的数据传输实时、稳定、安全，以及光伏发电、洗浴热水系统数据顺利接入能源管理平台，构建冗余工业通信网络，具体方案如下：(1)网络架构采用“光纤环网+工业以太网”架构，主干网为光纤环网，覆盖2个能源站、11个二级站，每个站点配置1台千兆工业交换机，构建冗余链路；南区能源站配置工业防火墙、核心交换机，实现与现场控制层的通信互联，同时隔离外部网络，保障网络安全；新增专用网关（部署在南区能源站），用于接入光伏发电逆变器、洗浴热水系统，完成协议转换与数据传输。(2)通信协议能源站与二级站通信：采用ModbusTCP+BACnetIP协议，ModbusTCP用于PLC之间的数据传输，BACnetIP用于与能源管理平台、智能仪表的通信，确保协议兼容、数据传输高效。设备接入协议：支持各类智能设备的通信协议（如OPCUA、ModbusRTU），可直接接入地源热泵、冷水机组、智能仪表等设备，无需额外转换模块；光伏发电逆变器、洗浴热水系统通过专用网关，兼容其自身通信协议，完成与平台的对接。数据上传协议：各站数据上传至能源管理平台采用以太网协议，光伏发电、洗浴热水系统通过网关采用TCP/IP协议上传数据，确保数据传输稳定。(3)网络安全防火墙防护：配置工业防火墙，禁止外部网络非法访问，过滤异常数据，防止网络攻击；限制网关接入权限，仅允许光伏发电、洗浴热水系统相关设备接入。VLAN隔离：将中央监控层、现场控制层、现场设备层、扩展层（光伏发电、洗浴热水）划分不同VLAN，限制不同层级之间的访问权限，避免单点故障影响整个网络。权限控制：网络访问采用密码授权，不同用户拥有不同的网络访问权限，记录网络访问日志，便于追溯；网关接入需验证身份，防止非法设备接入。冗余备份：光纤环网支持自愈功能，当某一段光纤故障时，自动切换至备用链路，确保数据传输不中断；数据服务器采用冗余配置，实时备份运行数据、光伏发电数据、洗浴热水数据，防止数据丢失。二级泵站冷热系统控制策略本章节详细明确各单台设备的控制逻辑，涵盖二级站所有核心设备，确保每台设备运行可控、参数可调节，同时适配本地触摸屏操作与远程调度。(1)供暖/供冷设备启停控制：本地可通过触摸屏手动启停，远程可由对应平台下发指令启停；自动模式下，根据平台下发的供能指令（供冷/供热）、末端负荷需求，自动启停；启动前，确认循环泵已启动、水流正常，否则禁止启动；停机时，先停供暖/供冷设备，延迟30s后停循环泵。参数调节：通过采集二次网供回水温差、末端温度，调节设备运行负荷，本地可通过触摸屏手动设置运行参数，远程可由平台下发调节指令。故障处理：监测设备过载、超温、无水流量等异常，立即停机，本地触摸屏报警，上传至对应能源管理平台及APP移动端；故障排除后，手动或自动复位，恢复正常运行，记录故障信息。监测参数：一次侧：供水温度、回水温度、压力二次侧：供水温度、回水温度、压力一次/二次侧供回水温差换热器工作状态、故障报警二次侧供水温度设定与调节分水器压力、温度集水器压力、温度供回水压差各支路温度、压力(2)循环泵启停控制：与本站供暖/供冷设备联锁启停，设备启动前，提前30s启动循环泵；设备停机后，延迟30s停机；本地可通过触摸屏手动启停，远程可由主站控制；配置一用一备，按运行时长自动轮换，主泵故障时自动切换至备用泵，报警上传。变频调节：采用“压差优先+负荷联动”模式，实时检测二次网最不利端压差，变频调节转速，维持压差稳定；结合供回水温差辅助调节，温差过大时提高转速，温差过小时降低转速，减少能耗；本地可手动设置变频频率。睡眠模式：夜间（22:00-次日6:00）或末端无负荷（寒暑假、节假日）时，自动进入睡眠模式，降低转速（维持最小流量）或停机；提前1小时启动，预冷/预热，确保上班、上课时段供能达标。监测参数：运行状态、手自动状态、故障报警电机电流、电压、功率（多功能表）泵出口压力、系统供回水压差变频泵：频率给定、频率反馈循环泵轮换、联锁、备用自投(3)二级站电动阀、补水系统、计量仪表控制逻辑与能源站对应设备一致，新增适配二级站负荷特点的调整：电动阀优先根据主站下发的负荷分配指令调节开度，实现冷热量按需分配；补水系统重点监测二次网管网压力，确保末端供压稳定；计量仪表（热量表、水表、电表）实时采集本站能耗、用水量、冷热量数据，上传至能源管理平台，本地触摸屏可查看详细数据。监测参数：系统压力（二次侧静压）补水泵运行状态、故障软化水箱液位、低液位报警自动补水启停控制超压/欠压报警阀门开度反馈开度调节控制根据二次供水温度自动调节故障报警瞬时流量、累计流量供水温度、回水温度、温差瞬时热量/冷量累计热量、累计冷量仪表故障、流量异常报警旁通阀开度反馈供回水压差调节控制故障报警自控系统设计系统网络构成自控系统由三层网络及设备构成。第一层：信息层，由操作员站、工程师站、管理计算机、数据服务器、便携式计算机、工业以太网交换机、网络打印机等设备构成。采用基于IEEE802.3u标准的100Mbps快速以太网，传输介质采用双绞线。该层由主体院进行设计。第二层：控制层，由现场控制分站和工业以太网交换机组成。采用基于IEEE802.3ab标准的全双工1000Mbps千兆以太网，传输介质采用单模或多模光缆。第三层：设备层，由现场控制设备和各种智能仪表组成，采用基于IEC61158标准的现场总线通信方式或I/O接点方式，与现场控制单元进行通信。现场总线协议根据控制设备和仪表选型确定。系统控制原则正常情况下，现场设备分三级控制：就地、现场控制分站、能源站中控室。现场控制分站与中控室控制优先权，以“申请优先”的方式，通过程序确定，为无扰动切换。当中控室监控设备发生故障，不影响能源站的运行，操作人员可通过各现场控制分站按预先设置的运行模式来监控能源站的运行。当现场控制分站发生故障时，可将就地控制级的“就地/遥控”选择开关切换至“就地”实现就地手动操作。当厂级数据通讯网络出现故障时，各现场控制分站可独立完成本站的监控任务，使能源站的工艺流程仍能正常运行。对带通讯接口的第三方产品，原则上按“信号采集为通讯方式，设备控制通过I/O接点方式”。系统的特点该自控系统能适用于过程控制长期运行，具备国内先进水平，完全能满足能源站的监视与控制任务。控制层网络采用基于IEEE802.3ab标准的全双工1000Mbps快速以太网，主干网采用光纤环网，实现网络冗余，提高了系统的可靠性，增强了系统的抗干扰能力。在环网光纤发生故障时，网络结构可以在小于20ms的时间内切换成总线结构。现场控制分站与设备层采用总线与I/O硬连接方式相结合的数据交换方式，具有很强的模块扩展功能，特别适用于解决独立的、复杂的控制任务。它们完成全厂各工艺段的生产实时检测、设备的自动调节、自动控制、以及故障的实时保护控制等，属于典型的分散控制系统。当网络上任何一个站出现故障时，不会影响整个系统的正常工作，中控室自控系统能及时、准确地反映出故障区域。系统配置及功能能源站自控系统为开放的分布式控制系统，在南区能源站和北区能源站，设2个现场控制分站，分别为PLC1-PLC2。现场控制分站配置可编程序逻辑控制器（PLC）、工业操作终端（管理计算机），以太网交换机，PLC柜，不间断电源（UPS）及防雷电保护装置，并内置针对本区域工艺及设备的监控所开发的应用程序。考虑到最终将做到现场无人值守，本工程全部PLC现场控制分站均考虑控制器冗余。现场控制分站配有可供现场操作人员使用的盘装工业操作终端，方便操作人员巡检。现场控制分站可独立于能源站中控室进行本区域及相关工艺过程的监控，工业操作终端设置有不同级别的访问权限，以确保系统的安全可靠。A南区能源站控制分站（PLC1）位于南区能源站总变配电室控制室内，用于监视能源站内工艺流程的运行状态，电气设备状态，工艺测量仪表数值，并进行设备的控制。将全部采集到的信息传送到中央控制室。主要设备有PLC可编程序控制器、控制柜及柜内附属设备等。配有10.4”HMI人机界面及监控计算机用于显示该控制区域内的工艺过程参数及曲线、水质，并可进行参数修改及整定。B北区能源站控制分站（PLC2）位于北区能源站变配电室控制室内，用于监视能源站内工艺流程的运行状态，电气设备状态，工艺测量仪表数值，并进行设备的控制。将全部采集到的信息传送到中央控制室。主要设备有PLC可编程序控制器、控制柜及柜内附属设备等。配有10.4”HMI人机界面及监控计算机用于显示该控制区域内的工艺过程参数及曲线、水质，并可进行参数修改及整定。C南、北区二级泵站本项目共设置9个二级泵站（除南、北能源站自带二级泵站外），每个泵站内部均设置1台PLC柜，设备由PLC柜进行统一控制，以泵站内PLC柜进线端为界，进线端以下为本设计范围内容，以上部分由主体院进行设计。工业电视监视系统设计为监视能源站的实际运行情况，保证运行的安全，提高安全防范能力，应业主及运营单位需求，设置CCTV监视系统及安保系统。在控制室，可对各布控点的图像一一显示和记录，并通过控制键盘进行各种操作。本套工艺视频监控系统采用全数字的方式组网，前端视频采集、传输和管理采用数字化方式。视频传输部分采用以太网方式。工业电视监控中心设在能源站中控室内，主要系统设备由系统管理服务器、网络硬盘录像机、磁盘存储阵列，高清视频解码器，视频工作站以及视频管理平台软件构成。前端采用18倍室内数字快球摄像机，视频信号传输设备中的核心设备交换机。门禁系统本工程采用TCP/IP网络型门禁系统，包括：管理计算机（安装门禁管理软件）、门禁控制器、前端控制器、读卡器、感应卡、电锁、门磁、开门按钮、电力设备、联动设备、通讯设备等。管理计算机：采用工业计算机，考虑与自控系统的上位计算机共用；门禁管理软件：管理计算机通过门禁管理软件远程监控各门禁门控制器工作状态，实现各种管理功能；门禁控制器、前端控制器：控制门，接收和执行管理计算机命令，实时执行读卡、控制开关门和检测门的状态等；读卡器：通过射频感应原理，识别感应卡内置加密卡号，输入用户开门密码；感应卡：存储用户不可复制、不可解密的全球唯一ID号的卡片；电锁：门禁系统的执行机构；门磁：用于检测门的开、关状态；开门按钮：用于开门的按钮；电力设备：采用12VDC直流电源，做为整个门禁系统的运作电源和电锁电源（电锁电源采用内部电源）；联动设备：可与门禁控制器所有输入、输出节点进行联动，实现红外报警、火灾报警、防盗报警等大型系统的联动，可在门禁管理软件对联动进行编程设置。防雷保护和接地系统为防止由于室外安装的仪表、现场PLC站和中控室监控设备遭雷击或过电压引起设备故障，采取如下措施：仪表系统4~20mA端口应安装适配的信号线路浪涌保护器，雷电冲击电流值(10/350μs)≥2kA，标称放电电流值(8/20μs)≥20kA；最大放电电流（8/20us）：30KA；响应时间小于1ns。PLC端凡户外引进的模拟量信号在进入PLC模块前设置信号防雷过电压保护装置。监控设备UPS前设置电源防雷过电压保护装置。仪表及监控与电气为统一接地体，接地电阻不大于1Ω。主要自控设备材料表自动化控制系统设备材料表编号名称型号和规格单位数量备注一、控制室1操作员站工业级套22工程师站工业级套13管理计算机套14数据服务器工业级套25控制台1200*1000*750（L*W*H）套36打印机网络型，A3，激光打印机套27UPS系统UPS（10kVA，1h）、开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等套18以太网交换机（带网管功能）1000Mbps套19以太网交换机（带网管功能）10/100Mbps套110交换机柜1000*600*2100，含配线组线架等附件面111自控机柜1000*600*2100，含配线组线架等附件面112防火墙工业级套213工业历史数据库软件10000点套214工业实时监控组态软件开发+运行版，不限点（工程师站）套2运行版，不限点（操作员站）套310web客户端套115能源站运维监测平台定制开发套1二现场控制分站1南区能源站总变配电室控制分站2PLC1柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（10kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面13南区能源站二级泵房控制分站4PLC2柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面15南区能源站二级泵房控制分站6PLC3柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面17南区能源站二级泵房控制分站8PLC4柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面19南区能源站二级泵房控制分站10PLC5柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面111南区能源站二级泵房控制分站12PLC6柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面113南区能源站二级泵房控制分站14PLC7柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面115北区能源站分变配电室控制分站16PLC8柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面117北区能源站二级泵房控制分站18PLC9柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面119北区能源站二级泵房控制分站20PLC10柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面121北区能源站二级泵房控制分站22PLC11柜PLC可编程控制器（包括：CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块等）、1000Mbps工业以太环网交换机、12吋彩色触摸屏、UPS电源（5kVA，1h）旁通系统、控制柜（800*800*2200）及柜内附属设备（开关、熔断器、端子、继电器、隔离器、避雷器等）面123就地站及智能设备控制网络四芯单模光缆米300024控制电缆KVVP4x1.5米300025控制电缆KVVP7x1.5米300026控制电缆KVVP10x1.5米300027控制电缆KVVP14x1.5米1000视频监控系统设备材料表编号名称型号和规格单位数量备注1视频管理计算机工业级，含操作系统套1控制室218倍室内数字快球摄像机分辨率720p/25fps，18倍光学变焦，260度连续旋转，3年质保台15镜头、防护罩、户内机箱、电缆等3球型防护罩吊架台154摄像机电源套15含交换机5网络硬盘录像机（NVR）24路台1控制室6磁盘存储阵列存储容量：图像保存1个月套17高清视频解码器套18控制柜控制柜及柜内附属设备，电源，避雷器，接线等套19摄像机电源避雷器（摄像机端）套1510摄像机电源避雷器（电源端）套1511计算机网络4芯单模光缆米300012网线六类4对屏蔽双绞线米300013电源电缆YJV-1，3x2.5米3000大屏幕监视系统设备编号名称型号和规格单位数量备注1LED显示屏1.667mm400x300压铸铝箱体平方米62LED播放、控制软件播放控制软件套13视频处理器(含音频)发送盒套24视频拼接器拼接处理器台15配电柜智能配电柜套16安装结构架和装饰安装钢结构和装饰项17安装辅料大屏幕系统配套项1门禁子系统编号名称型号和规格单位数量备注1门禁控制器处理器：32位处理器套152磁力锁及支架最大静态直线拉力不小于280kg；含安装支架套153开门按钮86式开门按钮套154门禁开关电源输入电压：100-240VAC；输出电压：12VDC；输出电流：4.17A；输出功率：50W；套155人脸门禁一体机触摸显示屏不小于7英寸，屏幕分辨率不低于600*1024；200万高清广角宽动态摄像头；防水等级不低于IP65；套156Mifare复合卡定制印刷集团统一规范套807施工辅材线缆，钢管等项1供冷供暖系统土建设计设计依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《混凝土结构设计标准》GB/T50010-2015（2024年版）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012《地源热泵系统工程技术规范(2009版)》GB50366-2005《埋地塑料给水管道工程技术规程》CJJ101-2016《钢结构设计标准》GB50017-2017《建筑抗震设计标准》GB/T50011-2010(2024年版)《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018版)《给排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008《太阳能发电站支架基础技术规范》GB51101-2016