BA控制对象及监控原理

BA控制对象及监控原理楼宇自动化系统技术培训课件Contents目录楼宇自动化系统核心模块与技术架构总览01BA系统概述与基本原理02变配电系统监控03照明系统控制04冷热源系统监控05空调通风系统控制06给排水与送排风系统CHAPTER01BA系统概述与基本原理从系统架构、监控对象分布到控制原理的全面认知BuildingAutomationBA系统主要监控对象楼宇自动化系统（BAS）通过集散控制架构对建筑内七大核心子系统进行统一监控，实现设备运行的自动化管理、能源优化和物业现代化，是智能建筑的中枢神经系统。冷热源设备空调系统冷量热量供应核心，含冷水机组、冷却塔、锅炉等设备运行状态监控与能效管理，实现制冷制热系统的智能化调控Chiller空调设备室内温湿度精确控制，含空调机组、新风机组、风机盘管等末端设备的自动调节，营造舒适健康的室内环境HVAC送排风设备空气质量与消防排烟保障，含送风机、排风机、排烟风机的启停控制与联动管理，确保通风系统安全高效运行Ventilation给排水设备供水排水系统智能管理，含生活水泵、消防水箱、集水坑等设备的液位监测与状态控制，保障用水安全与排水畅通Plumbing照明设备光环境优化与节能控制，含公共区域、办公区、泛光照明等场景的智能调光与定时管理，实现绿色照明与能耗优化Lighting电力设备变配电系统全面监视，含高低压配电柜、变压器、应急发电机等关键设备的运行参数采集与故障预警，确保供电可靠Power电梯设备垂直交通运行状态监控，含客梯、货梯、扶梯等设备的实时位置追踪、故障报警与应急调度，保障乘梯安全与效率ElevatorBUILDINGAUTOMATIONBA系统监控对象的空间分布BA系统的监控设备在建筑中呈垂直分层分布，从屋顶的冷却塔到地下室的冷水机组，每个功能区域都有对应的监控节点，形成覆盖全楼的自动化控制网络。屋顶层冷却塔：为冷水机组提供散热，监控运行状态和水温参数，确保制冷系统高效运转送排风系统：保障屋顶设备层通风换气，实时监控风机启停状态与运行效率热泵与水箱：提供建筑热源和生活用水储备，监控水温液位保障供应稳定ROOFTOP标准楼层空调系统：5F、6F、21F等各楼层均设空调机组，实现分区温控与能耗优化管理照明系统：各楼层公共区域和办公区域部署智能照明，支持定时控制与感应调节环境监测：温湿度传感器与空气质量检测器实时采集楼层环境数据5F·6F·21F地下设备层B1层：集中布置变配电、给排水、锅炉和冷水机组等核心动力设备B2层：主要布置各类水泵设备，包括冷冻水泵、冷却水泵及给排水泵组安防监控：地下层出入口门禁与视频监控，保障设备区安全运行B1·B2DCSARCHITECTURE集散控制系统架构原理BA系统采用集散控制（DCS）架构，通过"分散控制、集中管理"的设计哲学，在保证系统可靠性的同时实现全局优化，是楼宇自动化稳定运行的技术基石。分散控制层各子系统配备独立的DDC控制器，可脱离中央站独立运行，保证局部控制的实时性和可靠性。当通信中断时，各节点仍能维持基本控制功能，确保系统不间断运行。DDC控制器集中管理层上位机通过现场总线采集各节点数据，实现统一监视、数据分析和策略下发。管理人员可通过图形化界面实时掌握全局运行状态，进行能耗分析与优化决策。上位机监控现场总线网络BACnet、LonWorks、Modbus等协议构成通信骨干，连接传感器、变送器及执行机构。标准化的通信协议确保不同厂商设备的互联互通，降低系统集成复杂度。BACnet/LonWorks三级网络架构现场设备层→控制层→管理层，层级清晰便于故障隔离和系统扩展。这种分层设计使系统具备良好的可维护性和可扩展性，支持未来功能升级与规模扩充。三层拓扑结构BUILDINGAUTOMATION·系统架构DDC控制器与现场设备直接数字控制器（DDC）是BA系统的控制核心，通过传感器-控制器-执行器的闭环架构实现精确控制，是理解各子系统监控原理的基础单元。SensorLayer传感器层温度传感器—采集室内外温度、管道水温等参数，为控制决策提供实时数据基础压力传感器—监测管道压力、风道静压等关键指标，确保系统安全稳定运行流量传感器—测量水流量、风量等介质流量，实现能耗精准计量与优化控制AIControllerLayer控制器层DDC控制器—执行PID控制、逻辑判断、时序控制等核心算法，实现闭环自动调节与优化决策I/O接口—支持模拟量输入输出（AI/AO）和数字量输入输出（DI/DO），实现与现场设备的完整信号交互PIDActuatorLayer执行器层电动阀门—二通阀、三通阀实现水流量精确调节，响应控制器指令完成开度无级调节电动风门—控制送排风量和空调风量分配，通过角度调节实现区域环境参数的精准调控DOSIGNALTYPESBA系统监控点位类型BA系统的监控信号分为四种基本类型，理解这些点位类型是阅读监控点表、设计控制策略的基础，也是进行系统调试和维护的关键知识。监控点位类型对照表点位类型名称功能说明典型应用DI数字量输入监测设备开关状态水泵运行状态、阀门开关状态DO数字量输出控制设备启停风机启动命令、水泵停止命令AI模拟量输入采集连续物理量温度值、压力值、流量值AO模拟量输出输出连续控制信号阀门开度、变频器频率四种点位类型构成BA系统信号采集与控制的完整体系BUILDINGAUTOMATIONBA系统三大核心功能楼宇自动化系统的价值体现在三个维度：环境舒适度保障、能源效率优化和管理现代化，三者相辅相成，共同构成智能建筑的核心竞争力。环境舒适保障根据不同功能分区设定温湿度参数，自动调节空调和新风系统根据日程安排自动设定控制策略，使设备运行数量与环境需求匹配温湿度能源供应优化采取优化运行方式确保节能，降低建筑整体运行费用根据负荷变化自适应调节设备运行，避免能源浪费节能管理现代化实现设备管理、显示、操作、控制、统计分析和故障诊断的自动化降低人工成本，提高物业管理效率和服务质量自动化CHAPTER02变配电系统监控从高压进线到应急发电机，全面保障建筑供电安全BuildingAutomation变配电系统监控特点民用楼宇的变配电系统以监视为主、控制为辅，专业的保护联动功能在设备内部实现，BA系统主要负责状态采集和统一监视，是保障供电安全的重要防线。01监视优先原则控制、保护及联动功能在开关柜、变压器、配电箱内部实现或由人工就地控制，BA系统不直接干预02集散控制架构不论BA系统直接监控还是采用专业EMS系统，整体仍为集散控制结构，现场总线连接各传感器和执行机构03专业设备集成变配电监控功能往往由专业设备提供商提供成套设备（EMS），BA系统可通过网关读取数据04协调注意事项若BA系统直接进行监控，需注意与电力部门及设备供应商的协调，避免控制冲突MONITORING·HIGHVOLTAGE高压侧监控内容高压侧监控是变配电系统的关键入口，通过实时监测主开关状态、三相电气参数和电能质量指标，为供电安全分析和能源管理提供基础数据支撑。开关状态监测高压进线主开关的分合状态及故障状态实时监测，异常情况立即报警，确保供电安全可控。实时报警电流电压监测高压进线三相电流监测、AB/BC/CA线电压监测，精准判断负荷平衡和电压质量水平。三相平衡电能质量指标频率监测确保50Hz标准供电，功率因数监测反映无功补偿效果，保障电能质量稳定。50Hz电量计量功能统计高压侧用电量，为能源管理和成本核算提供精确数据支撑，助力精细化用电管理。精确计量LOW-VOLTAGEMONITORING低压侧监控内容低压侧监控覆盖变压器二次侧、母联开关和各配电出线，通过全面的电气参数监测实现精细化能源管理，是建筑用电分析和节能优化的数据来源。变压器二次侧01主开关分合状态及故障状态监测02AB、BC、CA线电压及电流监测，三相功率因数监测三相功率因数母联开关01母联开关分合状态及故障状态监测02母联三相电流监测，保障双电源切换安全双电源切换低压配电出线01各配电开关状态监测，各出线三相电压、电流、功率及功率因数监测02电量管理与分析，实现各回路精细化能耗统计精细化能耗EquipmentMonitoring变压器与发电机监控变压器和发电机是电力系统的核心设备，对其温度、油位、电气参数和运行状态的全面监测，是保障供电可靠性和预防设备故障的关键手段。变压器监控TEMPERATURE绕组温度实时监测变压器绕组温度，超温报警防止绝缘老化COOLING冷却系统风冷变压器监测风机运行状态，油冷变压器监测油温及油位发电机监控ELECTRICAL电气参数电压、电流、频率、有功功率、无功功率等线路参数监测OPERATION运行状态转速、油温、油压、进出水温、水压、排气温度、油箱油位监测POWERMONITORING直流操作电源监控直流操作电源为高压开关操作、保护自动装置和事故照明提供应急电源，其蓄电池组的电压电流监测是保障停电时保护系统可靠动作的生命线。电源功能产生220V、110V、24V直流电，为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明供电220V·110V·24V安装位置直流蓄电池组一般设置在高压配电室内，与交流配电系统紧密配合高压配电室监控重点监视各开关状态，尤其要对蓄电池组的电压及电流进行持续监视和记录电压·电流异常处理发现电压异常下降或充电电流异常时及时处理，确保停电时保护系统可靠动作可靠动作POWERMONITORING变配电监控设备与工程实施变配电监控依赖互感器、变送器等专业传感设备实现参数采集，工程实施上推荐通过网关集成专业EMS系统，兼顾专业性和系统集成性。主要监控设备互感器电压、电流互感器，将高电压大电流转换为标准信号变送器电压、电流、功率、功率因数、相位、频率等参数变送器其他传感器有功电度变送器、温度传感器、油位传感器或油位开关工程实施要点专业集成监控功能由专业设备提供商提供成套设备（EMS）完成网关对接BA系统可通过增配网关读取EMS数据，无需直接进行底层监控协调管理若BA系统直接监控，需注意与电力部门及设备供应商的协调配合CHAPTER03照明系统控制智能照明控制的多种模式与节能策略BuildingSystems照明系统的功能与节能价值智能照明系统通过合理安排照明方式和时间，在保证舒适光环境的同时实现显著节能，并通过回路轮换策略延长灯具使用寿命，是建筑节能的重要抓手。环境保障照明系统是提供良好、舒适环境的重要手段，确保建筑内部各区域的光照质量。Comfort节能效果照明设备自动控制能确保建筑物内部的良好光环境控制并起到显著的节能效果。Efficiency管理优化合理安排各区域的照明方式和时间，满足正常生活工作需要的同时方便物业管理。Management寿命延长交替使用不同回路作为长明灯，确保同一区域灯泡寿命基本相同，延缓灯泡老化。Longevity照明控制策略不同区域的照明需求建筑内不同功能区域对照明的需求差异显著，需要针对性的控制策略：办公区强调灵活性和个人化，公共区侧重自动化管理，特殊场所需要场景化控制。区域类型主要控制方式办公室/酒店客房就地、时间表、照度、占用情况、远程门厅/走道/楼梯时间表、回路、照度、占用情况大堂/会议厅/接待厅场景控制（多场景预设切换）泛光照明远程控制、分区控制灾难及应急照明消防联动控制其他区域时间表控制、照度感应不同区域采用差异化控制策略，实现照明质量与节能效果的平衡LightingControlModes照明控制模式详解照明系统通过时间表、情景、动态感应、远程强制和联动五种控制模式的组合应用，配合优先级管理，实现照明控制的自动化、智能化和场景化。基础控制模式01时间表控制：根据预设时间计划自动开关照明，适用于规律性使用区域02情景切换控制：一键切换多种照明场景，适用于会议厅、大堂等多功能场所定时·情景智能控制模式01动态控制：利用照度、声感、红外传感器实现实时响应和自动调节02远程强制控制：中央站手动干预任意回路，满足临时管理需求感应·远程安全控制模式01联动控制：与消防系统联动，报警时自动开启应急照明和疏散指示02混合优先级：多种模式组合使用时设定优先级，确保控制逻辑清晰联动·优先级SMARTLIGHTINGEIB智能照明系统EIB智能照明系统以其设备齐全、安装便捷、造型豪华的特点在高端场所广泛应用，通过网关与BA系统集成可实现专业照明控制与楼宇整体管理的统一。01设备齐全照明设备及相应程序类型全，开关、调光、传感器直接连在总线上，支持多种控制方式灵活配置总线直连02安装便捷设备安装方便、造型豪华，在高级场馆、家居照明控制中具有较大优势，模块化设计便于维护扩展高端场馆03独立控制部分区域照明独立应用EIB控制，满足高端场所的专业照明需求，实现精细化场景管理与节能运行专业照明04网关对接通过网关与BA系统相连，由BA系统提供上层管理方案和统一管理，实现跨系统数据互通与智能联动BA集成CHAPTER04冷热源系统监控冷水机组、冷却塔、锅炉等核心设备的智能控制HVACSystemComponents冷热源系统组成冷热源系统由冷源设备和热源设备两大部分组成，通过冷冻水系统和冷却水系统连接，为建筑空调系统提供冷量和热量，是建筑能耗的核心组成部分。冷源设备CoolingSource01冷水机组Chiller—核心制冷设备，通过压缩循环将热量从冷冻水转移到冷却水02冷却塔CoolingTower—将冷却水中的热量散发到大气中，为冷水机组提供散热条件03冷冻水泵/冷却水泵Pump—驱动冷冻水和冷却水循环流动04热泵机组HeatPump—可实现制冷和制热双向运行，适用于过渡季节热源设备HeatingSource01锅炉机组Boiler通过燃烧燃料产生热水或蒸汽，为建筑空调系统和生活热水提供稳定可靠的热源，是冬季供暖的核心设备。燃料类型：天然气/燃油/生物质02热泵机组HeatPump利用逆卡诺循环原理，从空气、水源或土壤中高效提取低品位热能，为空调供暖和生活热水系统提供清洁能源。热源类型：空气源/水源/地源HVAC控制系统冷水机组监控点位冷水机组监控涵盖四种点位类型，通过对机组启停、阀门状态、水泵冷却塔运行和水系统参数的全面监控，实现冷源系统的安全稳定运行和能效优化。冷水机组监控点位分类点位类型监控内容DO数字量输出冷冻机组启停、阀门开关、冷冻/冷却水泵启停、冷却塔启停、碟阀启停AO模拟量输出供回水总管旁通阀控制、冷冻水泵和冷却水泵变频控制DI数字量输入水泵/冷却塔运行状态、故障报警、手自动状态、碟阀状态、水流指示、电力状态AI模拟量输入冷冻水/冷却水供回水温度、供回水压力、水流量、热水泵循环水泵供回水温度四类监控点位构成冷水机组完整的控制与监测体系ChillerControlStrategy冷冻机组台数控制冷冻机组台数控制通过分析集水器分水器温度变化趋势，自适应调节机组开启数量，使冷源系统供冷量与实际负荷匹配，是冷源系统节能的核心策略。监测原理控制系统持续监测冷水机组集水器和分水器的出水与回水温度，实时采集关键运行参数，为后续决策提供数据基础。TemperatureMonitoring趋势分析分析温度与时间变化趋势，结合历史数据与预测算法，精准判断满足当前负荷所需的机组开启数量。TrendAnalysis自适应调节根据负荷变化自动增减运行机组数量，优化机组启停时序，避免"大马拉小车"的能源浪费现象。AdaptiveControl节能效果供冷量始终与实际需求动态匹配，消除过度供冷或供冷不足，显著降低冷源系统整体能耗与运行成本。EnergySavingINTERLOCKSEQUENCE冷冻系统联锁控制冷冻系统联锁控制通过严格的启动顺序和延时设计，确保水系统先建立正常循环后再启动冷水机组，是防止设备干烧损坏、保障系统安全运行的核心机制。01打开该机组对应的冷冻水蝶阀、冷却水蝶阀、冷却塔进出水蝶阀建立水路通道，为后续水泵启动和系统循环做准备02确认各蝶阀打开状态信号后，延时30秒启动相应的冷却水泵延时设计确保阀门完全开启，避免带压启动造成冲击03延时30秒启动相应的冷冻水泵，建立冷冻水和冷却水循环双路水循环同步建立，为机组运行提供稳定的换热条件04确认相应的水流状态信号后，延时5分钟启动冷冻机组，确保水循环正常充分延时确保系统稳定，防止机组干烧损坏，保障设备安全BA系统集成冷水机组通信接口与数据采集现代冷水机组自带智能控制器，BA系统通过RS485Modbus等通信接口读取机组运行参数，实现上层监控而不干预底层控制，是系统集成的高效方式。01自带控制器民用建筑中冷水机组的监控一般由自带控制器完成，实现机组保护和参数监测机组保护02通信接口BA系统通过RS485Modbus接口采集冷冻机组、锅炉机组的运行参数，在监控界面显示RS485Modbus03采购建议业主在订购设备时需要求设备提供商免费提供通信接口，避免后期追加费用免费接口04集成优势上层监控不干预底层控制，既保证机组安全性，又实现系统级管理优化安全·优化CHAPTER05空调通风系统控制空调机组、新风系统、送排风设备的智能调节HVACSYSTEM空调通风系统设备组成空调通风系统由空调机组、新风机组、风机盘管、送排风机和排烟风机等多种设备组成，BA系统通过协调控制这些设备，实现室内环境的舒适性和安全性保障。空气处理设备01空调机组：核心空气处理设备，负责温度、湿度、洁净度的综合调节02新风机组：引入室外新鲜空气，经过滤、加热或冷却后送入室内温湿度洁净末端设备01风机盘管：安装在各房间内，通过水循环实现局部温度调节02全热交换器：回收排风中的能量，提高新风处理效率水循环节能通风设备01送排风机：保障建筑内部空气流通，维持正压或负压环境02排烟风机：火灾时启动，排除烟气保障人员安全疏散安全疏散HVAC·MONITORING空调机组监控内容空调机组监控涵盖启停控制、温湿度调节、防冻保护、滤网监测和风机状态等多个维度，通过闭环控制算法实现室内环境的精确调节和设备安全运行。启停控制根据时间表或室内温度自动启停机组，实现按需运行AUTOSTART温湿度调节通过调节冷水阀或热水阀开度控制送风温度，保持室内舒适TEMPCONTROL防冻保护冬季监测盘管温度，低于设定值时自动打开热水阀并关闭风机防止冻裂ANTI-FREEZE滤网监测通过压差开关监测滤网两侧压差，超限时发出清洗提示FILTERALERT风机监测实时监测风机运行状态、故障报警和手自动状态FANSTATUSHVACControlSystem新风与末端设备控制新风机组通过CO2浓度反馈控制新风量，风机盘管实现就地温控，送排风机根据需求自动运行，排烟风机待机联动，共同构成完整的空气调节与安全保障体系。AirHandlingUnit新风机组控制CO2浓度反馈：通过传感器监测室内二氧化碳浓度，自动调节新风阀开度能量回收：全