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樓宇自控BA管理案例
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某某應急管理中心消防，火災智能控制
樓宇自控ba系統是指樓宇中電力設備，如電梯、水泵、風機、空調等，其主要工作性質是強電驅動。通常這些設備是開放性的工作狀態，也就是說沒有形成一個閉環回路。只要接通電源，設備就在工作，至于工作狀態、進程、能耗等，無法在線及時得到數據，更談不上合理使用和節約能源。現在樓宇自控是將上述的電器設備進行在線監控，通過設置相應的傳感器、行程開關、光電控制等，對設備的工作狀態進行檢測，并通過線路返回控制機房的中心電腦，由電腦得出分析結果，再返回到設備終端進行調解。
在二十一世紀的今天，隨著計算機技術和信息技術突飛猛進的發展。對大樓內的各種設備的狀態監視和測量不再是隨線式，而是采用掃描測量。系統控制的方式由過去的中央集中監控，轉而由高處理能力的現場控制器所取代的集-散型控制系統，中央機以提供報表和應變處理為主，現場控制器以相關參數自動控制相關設備，來達到控制目的。對建筑設備用計算機管理系統來代替操作人員，或作其補充措施，是一種自然發展。自動控制技術經過簡單的機械控制器控制、常規儀表控制，進入一個嶄新的階段--計算機控制。
近年來國內高層建筑不斷興建，它的特點是高度高、層數多、體量大。面積可達幾萬平方米到幾十萬平方米。這些建筑都是一個個龐然大物，高高的聳立在地面上，這是它的外觀，而隨之帶來的內部的建筑設備也是大量的。為了提高設備利用率，合理地使用能源，加強對建筑設備狀態的監視等，自然地就提出了樓宇自動化控制系統。
一．簡介
BA系統
它是基于現代控制論中分布式控制理論而設計的集散型系統,是具有集中操作、管理和分散控制功能的綜合監控系統。系統的目標是對建筑物內大多數機電設備采用現代計算機技術進行全面有效的監控和管理,確保建筑物內所有設備處于高效、節能、合理的運行狀態。
樓宇設備自控系統(Building Automation System-RTU)主要是建筑物的變配電設備、應急備用電源設備、蓄電池、不停電源設備等監視、測量和照明設備的監控，給排水系統的給排水設備、飲水設備及污水處理設備等運行、工況的監視、測量與控制，空調系統的次熱源設備、空調設備、通風設備及環境監測設備等運行工況的監視、測量與控制，熱力系統的熱源設備等運行工況的監視,以及對電梯、自動扶梯設備運行工況的監視。通過RTU實現對建筑物內上述機電設備的監控與管理,向用戶創造更舒適安全的環境，發揮設備整體的優勢和潛力，提高設備利用率，優化設備的運行狀態和時間(但并不影響設備的工效)，從而可延長設備的服役壽命，降低能源消耗，減低維護人員的勞動強度和工時數量。最終，降低了設備的運行成本。
二．各項系統
1.空調及通風系統
空調機組
風機控制:風機由RTU系統按每天預先編排的時間及需求來控制風機的啟停并記錄運行時間累積。在配電回路故障條件下禁止開機。
溫度控制:根據測量的回風溫度與設定值的偏差，進行計算，經比例積分微分(PID)規律控制水調節閥，在夏季工況下，溫度高于設定溫度時開大水閥，溫度低于設定溫度時關小水閥，使送風溫度維持在設定的范圍內。
風門控制:根據測量到的室內外溫度,進行計算比較，采用經濟運行方式，在滿足衛生許可條件下，盡量采用最小新風比例，充分利用室內回風，過渡季節充分利用室外空氣的自然調節能力，以達到節省冷量的消耗，同時滿足空調的要求。
壓差報警:進行過濾網壓差檢測與阻塞報警。
聯動控制:風機、水閥、風門聯動控制，在關閉風機時關閉水閥和風門。
檢測: 回風溫度，室外溫度，風機狀態，手自動狀態。
報警: 設備故障報警。故障報警同時打印維修派工單，及在上位機反映。
中央監控顯示打印:參數，狀態，報警，動態流程圖(設定值、測量值、狀態等)
新風機組
風機控制:風機由RTU系統按每天預先編排的時間假日程序來控制風機的啟停并記錄運行時間累積。在配電回路故障條件下禁止開機。
溫度控制:根據要求在設置室外溫度檢測點，系統將根據測量的室外溫度、送風溫度與設定溫度，進行計算，經比例積分微分(PID)規律控制冷水調節閥，溫度太高時開大冷水閥，溫度太低時關小冷水閥，使送風溫度維持在設定的范圍內。
檢測: 送風溫度，室外溫度，風機狀態，故障、手自動狀態，送風管靜壓值，風機轉速。
報警: 風機故障報警。故障報警同時打印維修派工單，及在上位機反映。
中央監控顯示與打印:參數，狀態，報警，動態流程圖(設定值、測量值、狀態等)。
其他通風設備
風機控制:送風機、排風機由RTU系統按照需求及每天預先編排的時間假日程序來控制風機的啟停并記錄運行時間累積。夏季充分利用夜間風，降低空調能量損耗。在配電回路故障條件下禁止開機。
檢測: 風機狀態。
報警: 風機故障報警。故障報警同時打印維修派工單，及在上位機反映。
中央監控顯示與打印:參數，狀態，報警，手自動狀態、動態流程圖(設定值、測量值、狀態等)。
冷水機組系統
冷水機組系統的監控，RTU系統按每天預先編排的時間假日程序來控制冷凍系統的啟停和監視各
設備的工作狀態。
負荷控制:測量冷凍水供回水溫度、回水流量，計算用戶的實際冷負荷，系統根據計算結果控制冷水機組開啟的臺數及冷水機組的制冷量，從而實現節能的目的。
壓差控制:根據冷凍水供回水壓差控制旁通閥的開度，以保證系統供回水溫度的平衡。
設備群控:冷水機組系統的群控功能，根據負荷自動啟/停冷水機組，并具有設定和修改控制參數功能。冷水機組內的各種狀態與過程參數將通過標準接口由冷水機組統上的控制器讀取。當旁通流量達到一臺泵流量時，關停一臺水泵，當總供回水壓差低于設定值時開啟水泵，以達到變量控制，實現空調系統綜合節能的目的。系統顯示冷凍水泵的運行狀態和故障報警。
監測:冷水機組系統的運行狀態,運行時間累積,各環節水的溫度、流量、水位、輸入電流、電壓.
報警:冷水機組系統故障報警，水溫超過限定值報警。故障報警同時打印維修派工單，及在上位機反映。
中央監控顯示與打印:參數，狀態，報警，動態流程圖(設定值、測量值、狀態等)。
2.給排水系統
控制:根據生活水箱、生活水池的水位啟停生活水泵;根據污水池的水位控制排污泵的啟停。
報警:生活水箱超低水位報警,生活水泵故障報警.故障報警同時打印維修派工單,及在上位機反映
中央監控顯示與打印:水池、生活水箱、污水池水位狀態，生活水泵與污水泵狀態及報警。
3.變配電系統
從大廈的安全性考慮，中央監控系統對配電房的有關變配電狀況，實行一般實時監視而不作控制，通常強電回路一切控制操作均留給現場有關控制器或操作人員執行。BAS系統可實時監視以下參量:
監測:高壓開關、低壓開關和母聯開關的工作狀態;低壓配電柜的電壓、電流、功率因數、有功電度和無功電度;
報警:變壓器超溫報警，油箱低油位報警，發電機潤滑油超溫報警，蓄電池低電壓報警，回路超負荷報警,電流超過額定值報警。故障報警同時打印維修派工單，及在上位機反映。
4.照明系統
照明系統的控制采用分回路按時間表自動開關，節省能源，并監測各回路的工作狀態。RTU系統按預先編排的時間假日程序來進行照明系統設備的開關控制及監視其狀態;
正常照明監控:航空障礙燈，走廊等處室內照明;
非正常照明監控:安全照明、應急照明、疏散標志照明;(一般情況下非正常照明監控和其他所有消防設施一樣并不納入BA解決方案中)
5.客控系統
6.電梯系統
監測:電梯由RTU系統監視電梯的運行狀態;
報警:由RTU系統對電梯故障進行報警。
三．控制系統
控制系統采用DDC控制，裝設在回風管內的溫度傳感器所檢測的溫度送往DDC控制器與設定點溫度相比較，用比例積分加微分控制，輸出相應的電壓信號，控制裝在回水管上的電動調節閥的動作，使回風溫度保持在所需要的范圍。
1)裝設在送風管內的濕度傳感器所檢測的濕度送往 DDC控制器與設定點濕度比較，用比例積分控制，輸出相應的電壓信號，控制電動蒸汽閥的動作，使送風濕度保持在所需要的范圍。
裝設在回風管及新風管的溫度及濕度傳感器所檢測的溫/濕度送往DDC控制器進行回風及新風焓值計算，按回風及新風焓值的比例，輸出相應的電壓信號，控制回風風門及新風風門的比例開度，使系統節能。
系統中所有檢測數據，均可以在顯示屏上顯示出來，如:
-新風、回風、送風之溫濕度
-過濾器淤塞報警
-風機開停狀態
2)通過 DDC控制器內預先編寫的邏輯程序，系統可執行下列連鎖功能。裝設在新風入口處的風門與風機連鎖。當風機停止后，新風風門全關。-電動調節閥與風機啟動連鎖。當風機停止后，電動調節閥亦同時關閉。-風機啟停狀態是用差壓開關檢測的。當風機啟動后，風機兩側的差壓超時其設定值時， 差壓開關內的常開觸點閉合，信號送往 DDC控制器，系統的控制程序立即投入運行。
3) 通過手提檢測器可現場提取及修改DDC數字控制器內的任何數據，如
-傳感器檢測范圍
-控制程序參數，包括輸入端到輸出端等。
4) 通過 DDC上串行接口與網絡控制器連接，成為中央監控系統的最基本監控單元。
以WindowsNT為操作平臺，采用工業標準的應用軟件、集散控制系統、二級網絡結構，全中文化的圖形化操作界面監視整系統的運行狀態，提供現場圖片、工藝流程圖(如空調控制系統圖)、實時曲線圖、監控點表、繪制平面布置圖，以形象直觀的動態圖形方式顯示設備的運行情況。繪制平面圖或流程圖并嵌以動態數據，顯示圖中各監控點狀態，提供修改參數或發出指令的操作指示。
可提供多種途徑查看設備狀態，如通過平面圖或流程圖，通過下拉式菜單或功能鍵進行常用功能操縱，以單擊鼠標的方式可逐及細化地查看設備狀態及有關參數。
控制功能:
能在中央站上通過對圖形的操作即可對現場設備進行手動控制，如設備的ON/OFF控制;通過選擇操作可進行運行方式的設定，如選擇現場手動方式或自動運行方式;通過交換式菜單可方便地修改工藝參數。
對系統的操作權限有嚴格的管理，以保障系統的操作安全。對操作人員以通行字的方式進行身份的鑒別和管制。操作人員的根據不同的身份可分為從低到高5-10個安全管理級別。
先進的報警功能:
當系統出現故障或現場的設備出現故障及監控的參數越限時，均產生報警信號，報警信號始終出現在顯示屏最下端，為聲光報警，操作員必須進行確認報警信號才能解除，但所有報警多將記錄到報警匯總表中，供操作人員查看。報警共分4個優先級別。
報警可設置實時報警打印，也可按時或隨時打印。
綜合管理功能:
對有研究與分析價值、應長期進行保存的數據，建立歷史文件數據庫:采用流行的通用標準關系型數據庫軟件包和硬盤作為大容量存儲器建立數據庫，并形成曲線圖等顯示或打印功能。
提供匯總報告，作為系統運行狀態監視、管理水平評估、運行參數進一步優化及作為設備管理自動化的依據，如能量使用匯總報告，記錄每天、每周、每月各種能量消耗及其積算值，為節約使用能源提供依據;又如設備運行時間、起停次數匯總報告(區別各設備分別列出)，為設備管理和維護提供依據。
可提供圖表式的時間程序計劃，可按日歷定計劃，制訂樓宇設備運行的時間表。可提供按星期、按區域及按月歷及節假日的計劃安排。
傳感器
傳感器是自控系統中的首要設備，它直接與被測對象發生聯系。它的作用使感受被測參數的變化，并發出與之相適應的信號。在選擇傳感器時一般有三個要求:高準確性、高穩定性、高靈敏度。
1. 溫度傳感器:
樓宇工程中應用的主要接觸式溫度傳感器，如熱電阻、熱電偶、PTC硅感應器等，由于測溫元件與被測介質需要進行充分的熱交換，測量常伴有時間上的滯后。如Pt1000其在0℃時電阻為1000Ω，隨著溫度的升高電阻減小，靈敏度一般在3~4Ω/K，響應速度一般在15~30秒。
2. 壓力傳感器:常用的有電氣式壓力傳感器，將被測壓力的變化轉換為電阻、電感等各種電氣量的變化，從而實現壓力的間接測量。常用的有壓差開關、表壓傳感器、靜壓傳感器等。
3. 流量傳感器:常用的是電磁流量計，由法拉第電磁感應定律知，在磁場中運動并切割磁力線的導體中會有感應電動勢產生，此感應電動勢與流體的體積流量呈線性關系。如果是改造還可以采用超聲波流量計，方便安裝和維護。
4. 濕度傳感器:用于測量室內空氣相對濕度。
5. 液位傳感器:用于控制水箱、水池等的上限、下限液位。
在自動控制系統中，它接受控制器輸出的控制信號，并轉換成直線位移或角位移，來改變調節閥的流通截面積，以控制流入或流出被控過程的物料或能量，從而實現過程參數的自動控制。
6. 風閥執行器:用于控制安裝于新風、回風口的風閥，既可進行開關控制，也可進行開度控制。執行器設有萬能夾具，可直接夾持在風閥的驅動軸上，設有手動復位鈕，在故障時可手動調節。根據風管橫截面的大小可選擇不同扭矩的執行器。
7. 水管閥門執行器:與閥門配套使用，有開關式和調節式兩種，開關式一般口徑大，在冷熱站中用于控制各系統工藝管道的開啟和關閉、各種工況間的切換等;調節式主要用于控制流量，在空調機組中，根據控制器的溫濕度設定值控制回水流量和蒸汽加濕的流量，使溫濕度維持在設定值。
現場控制器(DDC)
DDC是用于監視和控制系統中有關機電設備的控制器，它是一個完整的控制器，有應有的軟硬件，能完成獨立運行，不受到網絡或其它控制器故障的影響。根據不同類型的監控點數提供符合控制要求和數量的控制器。每處DDC 具有10-15%點數的擴充或余量。
(1)控制器構成符合以下要求:
A) 以32位或16位微處理器的可編程DDC
B) 具有可脫離中央控制主機獨立運行或聯網運行能力
C) 具有電源模塊
D) 具有通信模塊
E) DDC 有在模板LED顯示每個數字輸入，輸出點的實時變化狀態。當外電斷電時，DDC的后備電池可保證RAM中數據在60天不掉失。
F) 當外電重新供應時，在無需人工干預的情況下，DDC能自動恢復正常工作。
G) 當DDC存儲的數據非正常丟失時，用戶可通過現場標準串行數據接口和通過網絡操作將數據重新寫入DDC控制器。
H) DDC的操作程序與應用程序皆采用PPCL高級語言編寫。
I) DDC程序的編寫，修改即可在中央站上進行，也可通過便攜機進行。
J) DDC在外電斷時，同時后備電池丟失時，能存儲其應有程序。
K) DDC的采集精度與傳感器的精度相匹配。
L) 工作環境:溫度0度到50度，相對濕度0-90%
M) 電源:AC220V, ±10%,50HZ。
2)DDC具備以下功能:
定時啟停自適應啟/停
自動幅度控制需求量預測控制
事件自動控制掃描程序控制與警報處理
趨勢記錄全面通信能力
中央管理工作站系統由PC主機、彩色大屏幕顯示器及打印機組成，是BA系統的核心，它直接可以和以太網相連。整個大廈內所受監控的機電設備都在這里進行集中管理和顯示，內裝工作軟件提供給操作人員下拉式菜單、人機對話、動態顯示圖形，為用戶提供一個非常好的、簡單易學的界面，操作簡單，操作者無需任何先進軟件知識，即可通過鼠標和鍵盤操作管理整個控制系統。
最近幾年，未來的樓宇被人們認為將會是充滿了各種各樣的智能設備。樓宇控制網絡中的傳感器、執行器、閥門等都是智能的，樓宇的基礎設施能無縫隙的將數據網和控制網連接起來，形成整體的樓宇網絡。 整體的樓宇網絡將成為未來樓宇控制的典范。在九十年代中，人們逐漸對樓宇自控中信息的傳遞形成了新的概念: 智能設備、傳感器、執行器形成能自主的控制環境即智能的溫度傳感器、 電燈開關、窗簾、電梯按鈕、讀卡機等能混和一體的工作。 網絡新一代的智能設備能無縫隙的將各種網絡如國際互聯網、企業網或樓宇的廣域網、局域網等連接起來。 全球聯網，隨著網絡、設備和系統的發展，用戶能在世界上任何地方，任何時間對智能樓宇網絡上任何一點進行遠程訪問。 整體的樓宇網絡概念已不再是一個對將來的期望，今天它正在發生中。提供智能設備、子系統和系統的廠家正在如指數般的成長。這種推動力主要來自于業主們,他們對樓宇物業集成度的要求越提越高,這也是合理的。因為在今天,樓宇自控子系統如門禁、閉路電視、電梯、空調暖通、保安和消防中的智能產品都已問世了。
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