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解決方案
樓宇自動化控制系統技術方案
發布時間:[2014-11-21]

一、總體介紹

區檢綜合樓建筑面積20000平方米,樓高20層,地下1層,整棟大樓里分布著冷水機、電梯、高低壓變配電柜、大量的空調風柜、照明配電柜、給排水泵等機電設備,設計定位為智能綜合大樓,擬將該大樓建設成為具有國際高水準的智能化大廈,以提高大樓的附加值,展示區檢新形象,進而提供一個高效、舒適、節能、經濟的辦公環境。這種情況下,分析業主的實際需求,有針對性的進行設計,就顯得尤為重要。

二、需求分析

根據招標文件JCA2001-009Y的招標項目要求,并結合廣西建筑智能化現狀,區檢綜合樓是屹今為止整個廣西所有建筑物當中智能化程度要求最高的。因此,在智能化系統的設計上,如何將各子系統的設計完美結合,這是業主關心的也是我們設計的側重點,后面的章節將對此有詳細的論述。

區檢綜合樓的機電設備數量龐大,為了將這些設備有機的管理起來,提高設備的運行效率,減低設備的運行成本,一方面通過樓宇設備自動控制系統集中監視和控制,另一方面江森公司作為世界最大的機電運營維護商,借鑒國外多年機電設備運營管理經驗,首次將樓宇綜合管理系統的概念和可行性方案提供給區檢綜合樓,使本方案不僅滿足區檢綜合樓現在的需求,更加對以后機電設備運行和維護的高效率,提供了解決方案,提高樓宇設備管理水平,這是目前業主關心的也是我們設計所側重的。

廣西區檢察院作為一個國家的重要部門,每天都要處理很多的事務,工作人員的工作繁重,這便要求一個極為舒適寬松的辦公環境,以提高辦公效率。為此,我們在在對區檢綜合樓樓宇自控系統的設計時,將提高舒適性和高效率擺在一個很重要的位置上,運用高科技手段,將環境參數調整到對人最舒適的數值,充分體現科技以人為本的真諦。

根據區檢綜合樓樓宇自控系統的設計要求(招標書JCA2001-009Y)、相關專業的國家標準及業主提供的相關圖紙進行工程設計,設計將會參照所提供之技術說明,并以品質標準進行樓宇中管理系統的設計。本系統工程監控范圍包括以下部分:

1.柜式空調機系統

2.風機盤管

3.新風機系統

4.冷凍站系統

5.計算機中心機房專用空調

6.通風系統

7.供配電系統

8.新聞中心燈光音響

9.照明控制系統

10.給排水系統

11.電梯控制

12.消防系統

13.其它系統

(關于招標書上所述的消火栓水泵、自動噴淋水泵、穩壓水泵的監控,可在火災消防自動報警與BMS集成里實現,請參看第五篇樓宇設備管理系統集成BMS

三、系統選型摘要

為了使區檢綜合樓成為新世紀的智能建筑,一個高素質的樓宇自控系統是不可缺少的,我們設計選用美國江森自控的M5系統,該樓宇自控系統包括中央操作站、網絡控制器(NCU)及直接數字控制器(DDC,分別分布在大樓管理中心,樓層設備箱等地方。

中央操作站將采用美國微軟公司的視窗NT或視窗98(作業系統為運行環境,M5亦以開放式設計,能以不同的技術結合,如DDE,COM/DCOM,TCP/IP,ODBC,OPC,ACTIVETIVEX,BACNET等。

M5LAN網絡采用符合工業標準的Ethernet,使網絡之應用更廣泛,其靈活性及容錯性是用戶完全可以信任的。

所有網絡控制器(NCU)與數字控制器(DDC)均是獨立工作及配備電池.所有資料\數據及程序均不會消除.本系統的特點將會在下一章節詳細說明.

四、系統的優勢及特點

1. 系統概述

美國江森自控公司的M5中央監控系統,是一個完美無瑕的建管系統。她利用了90年代所有可以運用的先進科技技術,將每一個不同層面的裝置設施結合起來,并發揮其最大的效力。M5再次賦予建管系統以新的生命。M5中央監控系統以開放式設計,能與很多第三方產品進行無縫的聯接及集成:

M5系統本身的設計具有系統結合功能。它的集成器(Integrator),已令400種非江森的設備聯上,使它們也成為整套樓宇建管系統的一部分。每年有數十種非江森的設備加入這個行列。目前已和超過75個公司的子系統實現聯網,并已完成2000多個聯網項目。M5系統還可通過Ethernet網可與消防報警系統、安全防盜系統、閉路電視監視系統、停車場管理系統等系統聯網,實現數據共享,集中管理和連鎖控制,并可通過MODEM與廣域網互連。

從網絡設計方面,它可以透過結構化布線系統的方便,能與任何一個共用布線系統的設備聯上而無須增加任何輔件,使其與其他系統的結合功能更為方便.從網絡設計方面,它也能以ArcnetEthernet等不同形式。

軟件方面,M5也大大的開放了結合的條件,例如它具有DDE功能的軟件,可以跟其它軟件交換資料,而其開放式平臺設計跟Windows, UNIX, LonWorksBacnet等標準配合,使軟件編寫時有所依據。

2.系統特點

最先進的技術

M5系統采用最先進的技術實現受控設備完全自動化控制,其中WIN98/NT、COM/DCOM、TCP/IP、ODBC、OPC、ActiveX、Bacnet、Lonmark等技術已經成功與BAS系統相結合,安裝運行已有一萬多套,并且又有Johnson Controls 百年的控制經驗為強大的后盾,使得Johnson Controls提供的樓宇自控系統是其它廠家無法比擬的。

標準的兼容性

M5 集成支持包含目前樓宇自控及信息產業中絕大多數的標準,因此我們的系統具備了靈活性、互操作性以及同其它樓控系統甚至企業內部信息網絡的可連接性等特點。

易于施工、安裝、操作和維護

一個好的系統就應該保證它運行的簡便穩定性,M5 系統通過當地的辦事處或指定安裝商,使全球范圍內的各個用戶均能受到適當的培訓,從而更好地操作M5系統,讓其達到最佳的運行狀態。

可擴展性

M5系統由一個或多個現場控制器、上一級的控制器和高級操作站組成最基本的系統結構,可以不斷滿足受控設備擴展的需要,對于特別應用的現場控制器、高一級控制器、網絡和操作站也同樣考慮在內。

演變更新

業主永遠都不用擔心M5系統會過時,因為它不斷的增加新的技術、新的應用、新的工具、新的硬件以及更簡單易用嶄新的操作系統,M5這種演變更新是永遠都不會停止的。

全球應用

M5 系統在深圳和在底特律的運行是一樣暢通的,它提供給用戶超過12種語言以上的相同介面,我們的控制器、傳感器、執行器和網絡設備都可被特制成滿足于各個地區需要的專用設備。

五、系統總體設計方案

根據區檢綜合樓智能化工程建設總體規劃的要求,并依據招標文件所提供的區檢綜合樓樓宇自控設計要求等相關資料,結合區檢綜合樓的具體特點,利用JOHNSON CONTROLS M5上述的先進技術和豐富經驗,為區檢綜合樓設計出一套符合二十一世紀現代化辦公的智能建筑樓宇自控系統。系統的設計方案包括從監控內容和方式、設備的選型、DDC的配置、軟硬件功能等方面均做了詳細的闡述,相信一定會為區檢綜合樓樓宇自控系統作出一份貢獻。

六、設計原則

廣西區檢察院智能化系統建設工程是面向二十一世紀的高技術高標準的工程,其智能化系統在符合實際需要的前提下,應有適當的超前性,以滿足未來的需求。其BA系統的設計應遵循以下原則:

實用性

樓宇自控系統的設計應以實用為第一原則。在符合需要的前提下,合理平衡系統的經濟性與超前性,以避免片面追求超前性而脫離實際,或片面追求經濟性而損害區檢綜合樓的智能性。

可靠性

系統必須保持每天24小時連續工作。子系統故障不影響其他子系統運行,也不影響集成系統除該子系統之外的其他功能的運行。

經濟性

本樓宇自控系統方案所選用的設備與系統,以現有成熟的設備和系統為基礎,是我們開發研制最成熟,先進的系統。在樓宇自控系統工程投資中,以總體目標為方向,局部服從全局,力求系統在初次投入和整個運行生命周期獲得最佳的性能/價格比。

易維護性

因為本系統極為復雜,要保證日常運行,系統必須具有高度的可維護性和易維護性,盡量做到所需維護人員少,維護工作量小,維護強度低,維護費用低。

開放可擴展性

本樓宇自控系統設計盡量采用國家和國際標準及規范,兼容不同廠商、不同協議的設備和系統的信號傳輸,各子系統可方便進出系統。

七、設計依據

電氣裝置安裝工程施工及驗收規范(GBJ232-82

建筑設計防火規范(GBJ 116-88

區檢綜合樓的弱電設計圖紙和招標項目要求

JOHNSON CONTROLS 產品設計手冊

智能建筑設計標準(GB/T50314-2000

八、系統監控內容

本樓宇自控系統之設計是跟據區檢綜合樓的設計要求配置的,主體的設計思想是以標書要求結合設計圖紙為準。

整個區檢綜合樓樓宇自控系統的監測和控制包括下列系統:

1.柜式空調機系統

2.風機盤管

3.新風機系統

4.冷凍站系統

5.計算機中心機房專用空調

6.通風系統

7.供配電系統

8.新聞中心燈光音響

9.照明控制系統

10.給排水系統

11.電梯控制

12.消防系統

13.其它系統

請參閱本標書附件中的BAS系統圖

如 BAS 系統圖所示區檢綜合樓樓宇自控系統的主要設備有:

1.N1 通訊網絡 (BACnet/Ethernet)

2.N2 通訊網絡 (RS485)

3.網絡控制器 (NCU)

4.直接數字式控制器 (RS485, DDC)

5.集成器(INTEGRATOR)

6.操作站

根據我們的設計,區檢綜合樓樓宇自控系統是由2臺網絡控制器(NCU)1臺操作站(OWS)所組成。

直接數字式控制器(DDC)主要分散布置在區檢綜合樓現場設備所在的位置,總共有24個,DDC之間是通過RS485通訊網絡相互連接至網絡控制器(NCU). 每個網絡控制器(NCU)1N2E通訊接口.

由于區檢綜合樓分布著很多的控制設備,所以我們建議系統采用集散式控制方式。因高級的控制過程復雜,用同一控制過程的結果并不能滿足各個區域,采用集散式控制方式還可增強系統可靠性,減少施工費用.

DDC分布以就近控制設備為原則,每個DDC箱均有一個主控器(DX-9100),主控器帶有操作鍵盤及顯示裝置,因此,當網絡或操作站有故障時,每個DDC均能完成各自所有的就地控制功能。

1.柜式空調機系統

1)控制設備內容

BA 系統將會對下列空調設備進行監控 :

一層:2臺柜式空調機

二層:1臺柜式空調機

二十層:2臺柜式空調機

詳細監控點表請參看本標書附件中的BA系統監控點表。

系統控制原理可參照本標書附件中的柜式空調機系統監控圖

2)控制說明

每臺柜式空調機在送風口及回風口均設溫度傳感器1個共2個、壓差開關1個(作探測過濾器淤塞報警用)、冷凍水開度比例調節閥及其驅動裝置一套。DDC通過對以上的數據采集裝置及執行機構的控制,實現對空調機的監控,其監控功能功能主要有:

風機開關控制

風機的開關控制主要是通過BA系統預設的時間表來進行啟??刂频?/span>在一些特別的情況如加班情況風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風機或用音頻式電話遙控風機啟停(關于電話遙控系統在本節后有詳細介紹). BA 系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監察功能在設定此功能后, BA 系統會自動監察風機的狀態是否與控制要求一致如果不一致,則說明此控制點的設備有故障, BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理另外,BA 系統會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用還有, BA 系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作.

手動/自動轉換顯示

DDC控制器通過對手動/自動轉換裝置狀態的檢測,把信號讀回來分析來確定控制算法,并把信號送回中央監控系統并顯示。

送風、回風溫度檢測

DDC控制器通過安裝在送風口和回風口的溫度傳感器,把送風及回風的溫度讀回來,以做為控制算法的原始參數,并把檢測回來的溫度送回中央監控系統顯示。

冷凍水閥門開度控制及顯示、回風溫度控制

DDC 控制器通過溫度傳感器可以檢測到回風溫度并將它與預設的溫度值(可供用戶調較)作比較進行PID運算然后把控制信號輸出至冷凍水閥來對閥門進行開度調節,以控制冷凍水的進水量,進而達到溫度調節的目的另外此冷凍水閥會與風機狀態聯鎖在風機關閉的情況下將冷凍水閥關死冷凍水閥同時返回閥門開度的百分比數值給中央監控系統.

濾網狀態監察

BA 系統通過壓差開關監測過濾網的前后壓差當壓差超過壓差開關的預設值(在壓差開關上可調), BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做濾網清洗工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用.

運行時間累計

BA系統利用軟件統計記時功能,可以實時的累計風機的運行時間,并記錄顯示。

此外,由于柜式空調機組沒有風速控制及加濕裝置,故招標書上對應的有關招標項目要求無法實現。另外,為了方便系統的管理及維護,根據以往的經驗,在招標項目要求的基礎上,我們添置了以下采集點:

風機跳閘報警監察

DDC 控制器會監察風機熱繼電器跳閘報警在有報警時停下風機并以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用.

風機運行狀態

BA 系統通過風機主接觸器測量風機的運行狀態,以便操作人員實時了解風機的運行狀態。

2.風機盤管

1) 控制設備內容

BA 系統將會對整棟大樓的風機盤管共322臺進行監控 

2)控制說明

根據我們多年的工程經驗以及結合招標項目要求的控制功能進行綜合分析,我們認為對風機盤管的控制最好采取BA遠程控制與現場設定控制相結合的方式。因為大廈的風機盤管數量眾多,采用此控制方式可大幅度降低工程投資成本。

采用BA系統的DDC現場控制器控制風機盤管的程序啟停并顯示其運行狀態及故障告警,具體配置詳情請參閱本標書附件中的BA系統監控點表。

風機盤管的現場溫度控制仍采用常規的墻裝式溫控器與電動二通閥進行控制,以方便人員在現場根據自己的喜好進行溫度點的設定。(墻裝式溫控器與電動二通閥在空調專業工程中已有設計配置,不需重復投資)

從節能的角度來說,當室內的溫度達到設定點時,常規的溫度控制器會將電動二通閥關閉,空調系統冷凍水的流量與壓力變化會實時的反映到中央冷凍站的BA監控系統上,BA系統根據上述參數變化重新計算出大樓的冷負荷需求,實時控制冷凍站相關設備的啟停,達到最佳的節能效果。

3.新風機系統

1) 控制設備內容

BA 系統將會對下列新風機設備進行監控 

一至十九層:每層1臺共19臺空調機

詳細點表可參照本標書附件中的系統監控點表.

系統控制原理可參照本標書附件中的新風機系統監控圖

2)控制說明

每臺新風機在送風口設溫度傳感器1個、壓差開關1個(作探測過濾器淤塞報警用)、冷凍水開度調節閥及其驅動裝置一套。DDC通過對以上的數據采集裝置及執行機構的控制,實現對新風機的監控,其監控功能功能主要有:

風機開關控制

風機的開關控制主要是通過BA系統預設的時間表來進行啟??刂频?/span>在一些特別的情況如加班情況風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風機或用音頻式電話遙控風機啟停(關于電話遙控系統在本節后有詳細介紹). BA 系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監察功能在設定此功能后, BA 系統會自動監察風機的狀態是否與控制要求一致如果不一致,則說明此控制點的設備有故障, BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理另外,BA 系統會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用還有, BA 系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作.

風機運行狀態

BA 系統通過風機主接觸器測量風機的實際狀態,以便操作人員實時了解風機的運行狀態。

濾網狀態監察

BA 系統通過壓差開關監測過濾網的前后壓差當壓差超過壓差開關的預設值(在壓差開關上可調), BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做濾網清洗工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用.

運行時間累計

BA系統利用軟件統計記時功能,可以實時的累計風機的運行時間,并記錄顯示。

冷凍水閥門開度控制及顯示、送風溫度控制

DDC 控制器會監察送風溫度并將它與預設的溫度值(可供用戶調較)作比較進行PID運算然后輸出至冷凍水閥以作溫度調節作用另外此冷凍水閥會與風機狀態聯鎖在風機關閉的情況下將冷凍水閥關死冷凍水閥同時返回閥門開度的百分比數值給中央監控系統.

風機跳閘報警監察(招標項目要求無此項)

DDC 控制器會監察風機熱繼電器跳閘報警在有報警時停下風機并以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用.

4.冷凍站監控系統

1)控制設備內容

BA 系統會對以下設備進行監控

冷凍主機

冷凍水泵

冷卻水泵

冷卻塔

冷凍水膨脹水箱

詳細點表可參照本標書附件中的系統監控點表.

控制原理可參照本標書附件中的冷凍站控制系統圖

2)數據采集及顯示

冷水機組的工作狀態及故障報警:由BA系統將通過Intergrator集成器與冷凍機系統進行數據交換來實現。

冷凍水的送水、回水溫度:BA系統通過安裝在水管上的水管式溫度傳感器來實現數據的采集,并可通過中央監控系統顯示出來。

冷凍水水的回水流量:BA系統通過安裝在回水管的水流量傳感器來實現數據采集,并可通過中央監控系統顯示出來。

冷卻水的送水、回水溫度:BA系統通過安裝在總水管上的水管式溫度傳感器來實現數據的采集,并可通過中央監控系統顯示出來。

冷凍水供回水壓差:BA系統通過監測安裝在供回水管之間的壓差開關狀態來了解供回水之間的壓差。

冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔的啟停通過系統的DO輸出來控制其供電回路的繼電器來實現,并通過繼電器的常閉觸點及熱繼電器的狀態來監察水泵、冷卻塔的過載及工作狀態,并結合安裝在水管上的水流開關采集回來的水流狀態來監測水泵的故障。

BA系統通過對冷卻塔的低水位開關的狀態進行監察,可以實時的了解冷卻塔的水位情況。(要求空調設計安裝專業提供電子式水位開關)

BA系統通過對冷凍水膨脹水箱的高、低水位開關的狀態進行監察,可以實時的了解冷凍水膨脹水箱的水位情況。(要求空調設計安裝專業提供電子式水位開關)

通過BA系統系統的軟件功能,能準確的累計并顯示柜式空調機、風機盤管、新風機、冷凍主機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等設備的運行時間、啟停次數的累計并顯示。

為節省系統投資,考慮到招標項目要求的冷卻塔的進出水溫度檢測對節能控制及管理沒有多大的作用,故本設計方案不做以上項目的數據采集。另外,為實現節能的優化控制及提高操作管理的效率,在冷卻塔冷卻水的進出口進行添加電動蝶閥(共6套)以實現對冷卻水的控制。

3)控制說明

啟??刂疲?span>BA系統將通過Intergrator集成器與冷凍機系統進行數據交換來實現。

冷凍主機啟停臺數控制:網絡控制器及直接數字控制器將預先編寫的軟件程序來控制冷凍主機的啟停臺數,并聯動控制相關設備(如冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等)?;镜目刂圃砣缦拢?span>BA系統通過量度冷凍水的總供、回水、溫差及回水流量而計算出空調系統的冷負荷,然后根據冷負荷來決定冷凍主機的啟停組合及臺數,并通過BA系統的控制算法,來聯動相關的水泵、冷卻塔,以便達到最佳的節能狀態。

冷凍站各設備(冷凍機、冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔、蝶閥等)通過程序實現群控功能,即,根據冷負荷決定設備開啟臺數,根據累計運行時間選擇開啟設備,運行中自動進行故障切換,實現設備起停的時間聯鎖關系。

對于冷凍水旁通閥的控制, BA 系統會監察冷凍水的供回水壓差將它與預設的設定值(可供用戶修改)作比較通過DDCPID計算輸出控制要求給冷凍水旁通閥,以維持供回水間壓力平衡。

系統會對上述各返回數值做記錄預設值為24小時如有需要可用Trend的功能對有關的監察對象作長時間的監察記錄有關數據可輸出至其它第三方的軟件如 Excel 以作數據管理及分析用途同時系統也允許用戶對各監察對象預設上下報警值上下預警值報警提示及報警等級當監察的對象超出預設值, BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用至于配電柜的開關狀態故障系統會對各返回數值做記錄預設值為對上十次狀態改變對于每個報警點, BA系統允許用戶預設報警提示及報警等級當監察點報警時, BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用.

5.計算機中心機房專用空調

1)控制設備內容

BA 系統將會對以下機房專用空調設備進行監控:

計算機網絡中心:1

BA系統通過INTEGRATOR集成器與制冷主機進行數據交換,實現機房專用空調的自動起停與機房溫濕度控制。

6.通風系統

1)控制設備內容

BA 系統將會對整棟大樓共6臺送排風機設備進行監控。 

系統控制原理可參照本標書附件中的通風系統監控圖

2)控制說明

風機開關控制

風機的開關控制主要是通過BA系統預設的時間表來進行啟??刂频?/span>在一些特別的情況如加班情況風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風機或用音頻式電話遙控風機啟停(關于電話遙控系統在本節后有詳細介紹). BA 系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監察功能在設定此功能后, BA 系統會自動監察風機的狀態是否與控制要求一致如果不一致,則說明此控制點的設備有故障, BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理另外,BA 系統會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用還有, BA 系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作.

風機跳閘報警監察

DDC 控制器會監察風機熱繼電器跳閘報警在有報警時停下風機并以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用.

風機運行狀態

BA 系統通過風機主接觸器測量風機的實際狀態.

7.供配電系統

1)控制設備內容

BA 系統將會對下列設備進行監察:

低壓配電柜進線回路ACB;

發電機;

干式變壓器;

低壓配電柜聯絡母線ACB;

低壓配電柜出線回路MCB;

低壓配電柜ATS;

事故供電MCCB;

蓄電池/充電器系統;

系統控制原理可參照本標書附件中的供配電系統監測圖

2)監測說明

BAS對于區檢綜合樓供配電系統的監測,主要采用各種變送器,通過電路分析儀與BASDDC進行數據交換,收集電流、電壓、功率因數、頻率、點度量等數據。 BA 系統主要的功能是做監察、記錄、報警的用途系統會對各返回數值做記錄預設值為24小時并可用Trend的功能對有關的監察對象作長時間的監察記錄有關數據可輸出至其它第三方的軟件如 Excel 以作數據管理及分析用途同時系統也允許用戶對各監察對象預設上下報警值上下預警值報警提示及報警等級當監察的對象超出預設值, BA 系統會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應的處理工作而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄以作日后檢查之用.

對于區檢綜合樓供配電系統中的開關狀態電源狀態故障報警等開關量輸入點,我們設計中,主要的功能是做監察記錄報警的用途

對于干式變壓器的監控,我們的設計主要是監測變壓器的溫度狀態,當變壓器溫度過高報警時,我們的BA系統將以聲光報警形式在操作站上顯示,以提醒操作人員做出相應的處理工作。而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄,以作日后檢查之用。 另外 BA 系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間,以便維修人員在設備運行至一定時間后,進行維修工作.

8.新聞中心燈光音響 

對于新聞中心的燈光音響由相關的專業進行統一的設計,本方案預留有控制接口,以便進行統一的控制。

9.照明控制系統

1)控制設備內容

BA 系統將會對下列設備進行監控:

公共照明:包括大門、各門廳主要通道、電梯前室、各樓梯、地下車庫、主要機房等重要場所的照明共59個回路

事故照明.疏散照明等應急照明:已包含在公共照明控制中。

男女衛生間浴室照明:每層(除底下層與19層)設1個回路共19個回路。

景觀照明:20回路

詳細點表可參照本標書附件中的系統監控點表.

系統控制原理可參照本標書附件中的照明系統監控圖

2)控制說明

BAS的直接數字控制器DDC通過對照明供電回路的繼電器進行控制及其狀態的監察,可以實現對照明系統的智能控制及系統狀況的了解。

BAS對照明系統的監控可分為三種控制模式:按時間程序控制模式、隨機控制模式以及強制性控制模式。

時間程序控制:可按每天預先編排的時間程序來進行照明開關控制及監視其狀態。例如可按不同季節的時間表、上下班時間表來自動時控開關;這種模式通常用于正常上班時間的公共照明控制。

隨機控制:在節假日、加班等非正常上班時間,大樓里公共場所的活動人員較少,從節能的角度考慮,共照明控制應達到人到燈亮,人走燈滅的智能控制效果。本系統利用節假日及非上班時間大樓的保安監控系統處于布防狀態,一旦有人在系統防區內出現,保安監控系統便立刻探測到并報警,然后通過閉路電視監控系統的多媒體主控把報警信號送至BMS,由BMS來聯動照明系統。該模式也是應急照明、事故照明及疏散照明的主要控制模式,是一種被動的控制模式,一般通過BMS來集成。

強制性控制:操作員可以根據需要,通過BAS管理工作站來開/關任一路系統監控的燈。

10.給排水系統

1)控制設備內容

BA 系統將會對下列設備進行監控 

地下室:集水井及排水泵共5處。

生活給水系統:1套。

系統控制原理可參照本標書附件中的給排水系統監控圖

2)控制說明

集水坑及其水泵監控

通過水位開關監察集水坑的高低水位報警

DDC通過高水位報警來啟動水泵,把集水坑里的水抽走;當低水位報警時,DDC則停止水泵的工作

通過安裝在水管上的水流開關,系統可以了解到水流的狀態,并結合DDC從水泵供電回路的繼電器狀態,BA系統可以判斷水泵的狀態及故障

生活給水系統監控

通過水位開關監察屋頂水箱、地下水池的高低水位報警

DDC通過屋頂水箱低水位報警來啟動水泵向屋頂水箱供水;當屋頂水箱高水位報警時,DDC則停止水泵的工作

通過安裝在水管上的水流開關,系統可以了解到水流的狀態,并結合DDC從水泵供電回路的繼電器狀態,BA系統可以判斷水泵的狀態及故障,一旦有故障警報時,DDC立刻把對應的備用泵投入工作,以提高供水的可靠性

所有設備的運行時間、報警、啟停等,BA系統都進行記錄,以便查看

11. 電梯控制

BA系統通過INTEGRATOR集成器與電梯系統進行數據交換,以獲得電梯運行的狀態信息如:升降狀態、停梯狀態、故障告警、消防狀態等,通過INTEGRATOR集成器,還可對電梯進行遠程復位、程序啟停等。(請參照第五篇樓宇設備管理系統BMS)

12.消防系統

BA系統通過INTEGRATOR集成器與消防系統進行數據交換。(請參照第五篇樓宇設備管理系統BMS)

13.電話遙控系統(選項)

區檢綜合樓的操作人員或員工可在下列地點通過電話進入M5系統進行設備監控。

(A)通過員工臺上的電話可控制所屬區的設備啟停,如照明,風機等設備的控制。平時設備是按M5系統預先編寫的時間假日程序自動完成啟??刂?,當下班后或假日需加班工作時,由于該設備已按時間程序關掉,員工可拿起電話后通過按鍵輸入密碼發出開啟指令,該狀態下的設備之運行時間可預先在M5設定,如三小時后,設備會自動關掉,若再需要開啟,可重復輸入延長工作時間程序。

(B)在區檢綜合樓以外,工作人員可通過電話進入M5系統,可發出啟停指令,如開關照明系統,啟??照{系統,設定值調校等。因此,無論在任何地方,被授權,都能對區檢綜合樓內各設備控制功能,方便了對區檢綜合樓之管理。

九、區檢綜合樓樓宇自控系統結構

區檢綜合樓樓宇設備自動化控制系統結構示意圖

由于區檢綜合樓建筑面積大,受控設備分布廣,所以我們本著集中管理、分散控制這種集散式監控結構的設計原則來實現整體功能。從區檢綜合樓樓宇設備自動化控制系統結構示意圖可知此系統是由中央操作站、網絡控制器、直接數字控制器(DDC)等組成,中央操作站及網絡控制器是通過Ethernet(N1)將各節點連接起來,同時安裝在建筑物各處的直接數字控制器(DDC),將通過RS485現場總線(N2網)連接到網絡控制器上,與其它網絡控制器上的直接數字控制器及中央操作站保持緊密聯系。傳感器及執行器等連接至以上各直接數字控制器內。系統的主要組件如下:

通訊網絡

N1總線

網絡構造

動態數據存取

RS485 N2總線

中央操作站

網絡控制單元(NCU

直接數字式控制器(DX-9100/XT-XP模塊)

網絡終端

以下分別就區檢綜合樓樓宇自控系統所配置的硬件設備做詳細說明:

1.通訊網絡

高效的信息共享

N1網采用了以太網技術,遵從國際標準的TCP/IP通訊協議。操作站及網絡控制單元之間通過N1網即以太網進行通訊,在網上進行各種信息的共享,使M5系統的分布特性得到充分的發揮。例如一個網絡控制單元在地下室負責冷凍機組的控制,而另一個則在離地下室較遠的地方負責監控冷卻塔,這兩個網絡控制單元之間可以通過N1網來進行信息共享,以達到冷凍機組、冷卻水泵與冷卻塔之間的協調控制。

動態數據存取

很多系統都只容許有限度的資料分享,M5系統卻能容許在N1總線上每個組件與組件間的自由通訊。即無論N1網上任何操作站或任何一個NCU上,均可以對全部的數據實現檢測或控制。這便是M5系統的一個獨特之處-動態數據存取,加快了大量訊息之速度。

雙重RS485 N2總線

所有RS485 N2總線通訊模塊安裝于網絡控制器中的網絡控制模塊,使網絡控制模塊能與在NCU、遙控專用控制器及網絡擴展單元內其它電子模塊通訊。N2網可以配置成雙重RS485 N2總線,如其中一條線發生故障(即在N2網上之某一點沒有接收訊號),NCU會發出指令以恢復正常通訊,使網絡通訊更安全可靠。

2.操作站

根據區檢綜合樓的功能要求,我們對操作站的介面,特性,功能做了一系列的改進,增加了許多更直觀的視覺顯示效果,并且通過OPCOLE for Process Control)軟件技術使所有的設備管理系統均可在簡單明了的圖形顯示下集中完成,目前我們稱改進后的操作站系統為M5,現就其幾項主要的特征說明如下:

動畫介面

M5操作系統采用全新動畫介面,可伴有音樂和旁白,更生動地描述現場情況,同時可將區檢綜合樓受控設備的實時圖像通過集成系統傳到操作站,從而更準確直接地指導操作員應采取的動作。

采用顏色梯度的動態信號

M5 workstation 圖形技術提供完整的動態圖形控制,包括顯示、消失、閃爍旋轉、動畫以及彩色梯度。全部通過易于使用和理解的圖標控制定義對話,任一標志的功能控制都能直接相關于另一點或由區檢綜合樓用戶根據自己需要任意定義單獨的設備。

靈活連接

M5操作站圖形中的任何標志或區檢綜合樓用戶設計的區域可以定義一個靈活的圖形按鈕連接激發到另一種應用或者直接連上另一個顯示屏幕(典型的應用包括數據庫和文字處理)。老練的用戶可使用諸如Visual Basic, C++ 等多媒體元件編寫他們自己特殊的程序,系統也同樣支持。

動作趨勢

M5 workstation 提供給區檢綜合樓用戶有關能源管理以及設備診斷的數據分析曲線,如此詳細的各點情況都有助于更好地理解相關控制功能的實現過程。區檢綜合樓的管理人員可根據這些曲線分析受控設備的保養狀況及其是否處在最佳的工作狀態。

趨勢比較

M5 workstation 允許區檢綜合樓的操作人員選擇兩種方式比較測試點的發展趨勢,第一種方式是采用直觀的數字形式,顯示各點實際數值,另一種方式則采用曲線表現形式,比較容易感受到各點的走勢。

模擬值輪廓

模擬輪廓顯示用來比較相似的有關模擬值,顯示包括一層樓或一座建筑物的某一區域的溫度。從這些直觀的圖表中,區檢綜合樓的操作者不僅可以知道現場控制設備的工作情況,而且能更好地分析任何一點溫度變化的快慢。

舒適曲線

保證舒適度是區檢綜合樓設備管理系統設計中最基本的功能,M5能夠產生舒適曲線圖表,用戶可以定義一個最感舒適的范圍,M5 系統可將被測空間的溫度值標明在舒適曲線上,機器處理溫度的變化比人更靈敏,所以一旦所測的點不在用戶所定義的舒適范圍內或在其邊緣上,就可以迅速聯動其它設備的動作,人們未感到不舒適之前就能改變環境溫度。因此舒適曲線對于環境控制是非常有利的特性。

時間河

時間河圖表可以清楚顯示大量數字狀態,包括過去的、現在的以及將來的狀態,過去的是一些歷史數據,將來區檢綜合樓的BAS數據是由時間程序表格來設定的,同時一些不常有的小碎片也能在這比擬的時間水流中顯現。

星形圖

如右所示的星形圖讓操作員一眼就能得到復雜樓宇系統中的基本信息,舉個例子,每個星形圖扇區代表由一臺風機控制的區檢綜合樓的某一區域,這些扇區并沒有標明具體的地點,因為它只須引起操作員的注意,通過鼠標點到發生問題的扇區就能得到更進一步的信息。星形圖的中間點大小代表風機啟停,顏色代表是否報警,周邊點與中間點的距離代表環境實際溫度同設定溫度的偏離。

3. 網絡控制器(NCU)

網絡控制器NCU是一種模塊式.智能化的控制盤,為M5網絡的心臟。通過網絡控制器,即可將區檢綜合樓每一個側面的管理情況緊密的連接起來,進行全面綜合的管理。通過相互共享整個網絡中的所有信息,NCU能用高級控制算法提供全建筑物范圍的最優控制。本設計方案選用的網絡控制器具有以下基本的功能及特點:

多種統計控制功能。

可配置手提終端檢測器,該檢測器完全可以代替操作站的功能,存取整個系統中所有信息和發出控制指令。

內置32位和4MB內存及72小時后備電池。

根據招標項目要求并結合系統智能控制的實際需求,本著留足余量、方便管理與維護、高性價比等原則,我們為區檢綜合樓樓宇設備自動化控制系統配置了2個網絡控制器,對整棟大樓的機電設備進行監控管理。

4.直接數字控制器(DX-9100)

直接數字控制器對于冷凍機組、空調、照明及有關電氣設備的控制來說,都是一種理想的控制器。DX的軟硬件的功能能靈活地適應各種不同的控制過程。

除此之外,DX-9100控制器為模塊化結構,可以在擴展總線上連接I/O擴展模塊,來增加它的輸入點、輸出點的容量。DX可通過內置的LED顯示窗來監控這些點,DX控制器可將所有監控點情況和各種控制信息準確地提供給整個M5網絡或控制站。

DXM5系統的最前端裝置,直接與大廈內有關的設施連接起來,再通過N2總線(RS485)與網絡控制器相連,網絡控制器與中央操作站均可對其實現超越控制。

直接數字式控制器能夠支持以下不同性質的監控點:

模擬量輸入(AI) 

兩態輸入(DI)

模擬量輸出(AO)

兩態輸出(DO)

具有12個可編程控制模塊及PLC邏輯運算模塊,除能完成各種運算及PID回路控制功能外,還具有多種統計控制功能,可同時設置多達8個時間控制程序。

控制器具有獨立運作的功能,當中央操作站及網絡控制器發生問題時,控制器不受影響,繼續進行運作,完成原有的全部監控功能。

可通過傳輸模塊(XT)接多達8個擴展模塊(XP),增加控制輸入輸出點容量,配置靈活,并可通過內置的LED來監控這些點。XP-91026AI/2AO,XP-91038DO,XP-91044DI/4DO,XP-91058DI。

5.手提檢測器/網絡終端(推薦)

手提檢測器是供區檢綜合樓維修人員對樓宇自控管理系統中的網絡控制器及直接數字式控制器進行檢查使用。通過檢測器,維修人員可以更改設定值,并可以獲得各有關的數據、報警及狀態。在檢查的過程中不會中斷或干擾各控制器間的正常運作及通訊。

網絡終端(NT)能使區檢綜合樓管理或維修人員直接掌握M5系統內的所有設備的運行情況,不管NT是與哪個NCU連接,利用NT都可以在區檢綜合樓的任何地方存取全部信息。

觸摸屏輸入及多點顯示屏,使用方便。

菜單提示及在線幫助,使用者容易掌握。

5級密碼保護,網絡安全有保證。

十、系統DDC配置

區檢綜合樓的特點是受控設備多,且比較分散,如何合理的配置DDC就成為方案設計中最重要的問題。JOHNSON CONTROLS根據實際特點,結合多年的工程經驗,設計中不僅保證系統功能全面實現,又減少施工中的不必要浪費,并且DDC的配置為以后的擴展留有足夠的余量。DDC分布以就近控制設備為原則,每個DDC箱均有一個主控器(DX-9100),主控器帶有操作鍵盤及顯示裝置,因此,當網絡或操作站有故障時,每個DDC均能完成各自所有的就地控制功能。DDC的配置可參看本標書附件中的系統監控點表。

十一、系統軟件說明

操作系統是區檢綜合樓樓宇自控系統不可缺少的部分,通過操作系統,區檢綜合樓的操作員可以在M5系統內進行各項資料的存取和監控。操作系統包括中文及英文兩種文字,簡單易學,不會給操作員在使用時帶來困難。

1.多方面資料的顯示

操作系統有能力在同一時間內以多重窗口方式顯示多方面的資料,以便容易對多種不同運行狀態進行全面分析。

2.密碼的保護

多級別的密碼將為業主及管理人員提供一個有效的保護工具,管理及限制不同部門人員使用M5系統, 同時防止系統被非有關人員使用。同一密碼系統同時應用在不同操作裝置上,當密碼系統有增減或改變時,所有操作裝置在同一時間獲取信息, 而不需要在個別操作裝置上做出更改。密碼系統最少分下列五級

第一級 --- 資料的顯示及存取

第二級 --- 第一級 操作員改變程序

第三級 --- 第二級 資料庫的更改

第四級 --- 第三級 資料庫的重新設定

第五級 --- 第四級 更改密碼系統

當操作人員離開前忘記撤去密碼所允許的操作限度時,系統提供一個從一分鐘至一小時的可調時間限,自動將操作員的密碼撤去, 使系統繼續受密碼保護。

3.操作員的指令

操作系統允許操作員進行下列各項指令

1.啟停有關的設施、裝置;

2.調整設定點;

3.增加、取消或修正時間控制程序;

4.執行或停止執行各項控制程序;

5.停止或連接有關監控點的報警狀態;

6.執行或停止有關監控點的運行時間累積記錄;

7.執行或停止有關監控點的動向趨勢記錄;

8.超越控制有關微積分控制回路的設定點;

9.輸入臨時性的超控表;

10.設立假期表;

11.修正系統內的日期、時間;

12.輸入或更改模擬量輸入點的報警上下限;

13.輸入或更改模擬量輸入點的提示危險上下限;

14.檢察報警及提示危險上下限;

15.執行或停止每個電表的最大用電量控制;

16.執行或停止執行每個負荷的工作次序;

4.記錄及摘要

M5系統內的各監控點狀態可自動或手動制作成報表, 然后打印或顯示屏上顯示,也可存放在硬盤/軟盤內。系統可允許操作員輕易地獲得下列記錄。

5.控制軟件

1)網絡控制器及直接數字式控制器能進行下列各項控制模式:

/斷控制

比例控制

比例加積分控制

比例加微積分控制

控制回路的自動調節

2)控制軟件可限制被控制裝置每小時動作的頻率。

3)控制軟件對大負荷重型裝置提供一個延遲開啟的功能,用以防止因電流沖擊過大而造成損壞。

4)當停電后恢復正常供電時,控制軟件將會根據每一個裝置特定的啟/停時間表,對裝置發出恢復正常狀態的啟/停指令

十二、節能軟件

我們提供以下節能軟件,這些軟件程序能在區檢綜合樓樓宇自控系統內自動運作而不需要操作人員的介入。同時軟件有足夠的靈活性,允許用戶根據現場情況而作出相應的修定。

1.每日的預定時間表

2.每年的預定日程表

3.假期的安排表

4.臨時超越控制安排表

5.最佳啟/停功能

6.夜間設定點自動調節控制

7.焓值切換功能

8.溫度設定點的重置

9.制冷機的組合及次序控制

10.用電量高峰期的限制等

十三、報警管理

報警管理包括監查、緩沖、儲存及將報警送至指定的操作站上。

1.顯示所有報警監控點的有關詳細資料,包括發生的時間及日期。

2.根據嚴重性報警可分為三級,以便更有效及快速處理嚴重的報警。用戶可以為報警決定嚴重性的級別。

3.報警發生后根據用戶的事前安排,自動導向至指定的操作站上,若原來的操作站發生故障,報警自動導向至其它指定的后備裝置上。

4.在嚴重性級別最高的報警或特定的報警發生后,這些報警可以通過電話系統自動傳到其它地方,包括建筑物以外的有關單位, 使報警得到適當及時的處理。整個傳送程序是自動進行的,不需操作員的介入。

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