建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(了解)

第3章建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3.2監(jiān)控點(diǎn)屬性劃分與監(jiān)控表的編制3.3傳感器與執(zhí)行器選擇3.4分站規(guī)劃與配置3.5中央站硬件與軟件配置3.6建筑設(shè)備自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議3.7建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)與火災(zāi)系統(tǒng)的互聯(lián)

建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)，實(shí)質(zhì)上是一套中央監(jiān)控系統(tǒng);

系統(tǒng)通過(guò)對(duì)建筑物(或建筑群)內(nèi)的各種電力設(shè)備、空調(diào)、冷熱源設(shè)備、防火、防盜設(shè)備等進(jìn)行集中監(jiān)控，構(gòu)建舒適、安全安全環(huán)境，且在充分考慮節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的前提下，使建筑內(nèi)的各種設(shè)備狀態(tài)及利用率均達(dá)到最佳目的;

建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)是建筑弱電系統(tǒng)工程中較為復(fù)雜的系統(tǒng)之一，設(shè)計(jì)時(shí)必須要依照國(guó)家相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范；

設(shè)計(jì)人員須了解被設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能要求，掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，監(jiān)控表的編制和DDC的選型與配置、整個(gè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及BA系統(tǒng)的軟、硬件組成及配置3.1建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)—BAS系統(tǒng)設(shè)計(jì)以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為實(shí)際依據(jù)，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

★

民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ/T16-92）

★采暖通風(fēng)與空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ19/87）

★火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ116/88）

★民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GBJ133-90）

★工業(yè)與民用供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ52-83）

★低壓配電裝置及線路設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ54-83）

★建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GBJ16-87）

★建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ50057-94）

★智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50314--2000

）

★。。。。。2)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程

—建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須根據(jù)建筑物的使用功能和業(yè)主的具體需求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)流程：方案設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)及施工設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)

(1)研究建筑物的功能，了解業(yè)主對(duì)BA系統(tǒng)的需求和要求；

(2)研究控制方案，確定控制功能和控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

(3)確定監(jiān)控范圍、控制范圍、監(jiān)控點(diǎn)數(shù)；

(4)畫出各子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)大樣圖

(5)系統(tǒng)選型（DDC的選型等）深化設(shè)計(jì)及施工設(shè)計(jì)1）根據(jù)方案設(shè)計(jì)及用戶要求，確定控制范圍和控制內(nèi)容；2）與機(jī)電人員設(shè)計(jì)過(guò)程商榷控制方案，共同核定對(duì)指定監(jiān)控點(diǎn)實(shí)施監(jiān)控的技術(shù)可行性;3)按各被控設(shè)備需實(shí)現(xiàn)的控制功能，編制各被控子系控制點(diǎn)表，

并繪制各被控子系統(tǒng)控制原理圖；4)根據(jù)系統(tǒng)集成要求，確定BA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及組成結(jié)構(gòu)；5)結(jié)合各設(shè)備分布平面圖，進(jìn)行控制分站監(jiān)控點(diǎn)的劃分;

—?jiǎng)澐謺r(shí)各控制分站的監(jiān)控點(diǎn)不能過(guò)于飽滿，應(yīng)留有10％以上的余地，在此基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)硬件組態(tài)和系統(tǒng)軟件;6）按照各子系統(tǒng)設(shè)備分布的情況及需采集的數(shù)據(jù)，選擇傳感器及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),并確定現(xiàn)場(chǎng)的安裝位置；7)繪制BA系統(tǒng)總平面圖，將各個(gè)設(shè)備控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)；8)確定使用線纜的介質(zhì)、尺寸等。3)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控中心功能確定根據(jù)智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50314-2000)中的一般規(guī)定，并結(jié)合用戶需求完成系統(tǒng)中央監(jiān)控中心的功能確定。1.對(duì)建筑物內(nèi)各類設(shè)備的監(jiān)視、控制、測(cè)量，應(yīng)做到運(yùn)行安全、可靠、節(jié)省能源、節(jié)省人力。2.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式應(yīng)采用集散或分布式控制的方式，由管理層網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和控制。3.系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時(shí)采集、記錄設(shè)備運(yùn)行的有關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理。4.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)滿足管理的需要。監(jiān)控中心的需具備的功能－系統(tǒng)的集中監(jiān)控、顯示、操作功能；數(shù)據(jù)管理輔助功能；安全保障管理；自診斷功能；與其他系統(tǒng)的通信功能。3.2監(jiān)控點(diǎn)屬性劃分與監(jiān)控表的編制2、監(jiān)控表的繪制與統(tǒng)計(jì)－所編制出的監(jiān)控表，對(duì)于每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)明確表出下列內(nèi)容：①所屬設(shè)備名稱及其編號(hào)②監(jiān)控點(diǎn)的被監(jiān)控量③監(jiān)控點(diǎn)所屬類型1、監(jiān)控點(diǎn)屬性的劃分

。模擬輸入(AI):溫度、濕度、壓力等(0V～10V或4mA～20mA,DC信號(hào))

。模擬輸出(AO):作用于連續(xù)調(diào)節(jié)閥門,風(fēng)門(0V～10V或4mA～20mA,DC信號(hào))

。數(shù)字輸入(DI):用于觸點(diǎn)閉合、斷開(kāi)狀態(tài)，用于啟/停狀態(tài)的監(jiān)視和報(bào)警。數(shù)字輸出(DO):用于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止，控制，兩位式驅(qū)動(dòng)器的控制等

——編制監(jiān)控點(diǎn)總表，應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)控制器為單位，按模擬輸入、數(shù)字輸入、模擬輸出、數(shù)字輸出等種類分別統(tǒng)計(jì)。監(jiān)控點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表編制

DDC配置表編制3.3傳感器與執(zhí)行器選擇

1)傳感器

—用于對(duì)BA系統(tǒng)中溫度/濕度/壓力/液位/流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：0～10mA、4～20mA2)執(zhí)行器

—由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成，主要有電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器

。電動(dòng)執(zhí)行器:電磁閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥:電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥

3.4分站的規(guī)劃與配置在BA系統(tǒng)的組成中，一般均包括中央操作站(監(jiān)控級(jí))，分布式現(xiàn)場(chǎng)控制器(分站－現(xiàn)場(chǎng)級(jí))、現(xiàn)場(chǎng)儀表（傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等)

和通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)監(jiān)控級(jí)管理級(jí)分站為模塊化的主控制器，其輸入/輸出模塊可分為兩類；。集中式：輸入/輸出模塊和CPU模塊等安裝在同一箱體中；。分布式：輸入/輸出模塊分布在不同地方，使用現(xiàn)場(chǎng)總線把它們連在一起與CPU模塊連通工作；分站監(jiān)控區(qū)域的劃分。集中布置的大型設(shè)備監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)盡量規(guī)劃在一個(gè)分站內(nèi)監(jiān)控，如監(jiān)控點(diǎn)超過(guò)一個(gè)分站允許的80％，可設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上分站；。分站的監(jiān)控范圍可不受樓層限制，每個(gè)分站至監(jiān)控點(diǎn)的最大距離應(yīng)根據(jù)傳輸介質(zhì)、波特率及最大距離性能參數(shù)確定；原則上依據(jù)平均距離最短的設(shè)置原則，將分站設(shè)置于監(jiān)控點(diǎn)附近；。防火分站應(yīng)按消防規(guī)范，參照放火分區(qū)及區(qū)域報(bào)警器的設(shè)置規(guī)定確定其監(jiān)控范圍；。分站對(duì)控制對(duì)象實(shí)施控制時(shí)，必須滿足實(shí)時(shí)性要求；

—對(duì)于統(tǒng)一管理的建筑群或特大建筑物，當(dāng)其設(shè)備數(shù)量級(jí)多，配裝置又極為分散時(shí)，宜采用多個(gè)微型中心站；3.5

中央站硬件與軟件配置中央站硬件配置由凈化電源組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；通信接口單元(CIU)(通信適配器、適配卡)?！醒胝驹O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題

采用冗余技術(shù)問(wèn)題；

中央站和分站通信速率及通信協(xié)議一致性問(wèn)題；。系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件(組態(tài)軟件)；

－組態(tài)軟件是指人機(jī)界面/監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集軟件，是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMI（HumanMachineInterface）的軟件工具，或開(kāi)發(fā)環(huán)境

(人機(jī)界面生成軟件)，它是監(jiān)控級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，為用戶提供快速構(gòu)建自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)：就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法來(lái)完成工程具體任務(wù)的過(guò)程；

。數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、通信管理軟件、故障自診斷和系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)軟件包；中央站的軟件配置3.5

建筑設(shè)備自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

當(dāng)前，國(guó)際上現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的種類相應(yīng)較多，常見(jiàn)的約有40余種(ProfiBus、LonWorks、CAN、HART、Modbus、DeviceNet等),由于現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不能建立，致使用戶面對(duì)多種總線協(xié)議問(wèn)題，使得用戶在選擇時(shí)難以抉擇，這是用戶所不希望的。

目前，在世界范圍內(nèi)，樓宇自動(dòng)化中最流行的通信協(xié)議和技術(shù)當(dāng)推BACnet和LonWorks網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，也是目前我國(guó)重點(diǎn)應(yīng)用的。1.BACnet協(xié)議

BACnet是由美國(guó)暖通空調(diào)工程師協(xié)會(huì)(ASHRAE)于1995年頒發(fā)的全球首個(gè)為樓宇自控網(wǎng)絡(luò)制定的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通訊和數(shù)據(jù)交換協(xié)議。各廠家按照這一協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)與樓宇自控網(wǎng)兼容的控制器與接口，最終達(dá)到不同廠家生產(chǎn)的控制器都可以相互交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)互操作。

BACnet確立了在不必考慮生產(chǎn)廠家，不依賴任何專用芯片組的情況下，各種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性與互操作性的基本規(guī)則。其作用是為不同商家產(chǎn)品的系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交流提供平臺(tái)和支持。目前世界上已有數(shù)百家國(guó)際知名的廠家支持BACnet，其中包括樓宇自控系統(tǒng)廠家、消防系統(tǒng)廠家、冷凍機(jī)廠家、配電照明系統(tǒng)廠家和安保系統(tǒng)廠家等。

BACnet協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

BACnet協(xié)議以O(shè)SI為模型，定義了一個(gè)四層模型;支持五種組合類型的數(shù)據(jù)鏈路層/物理層規(guī)范，四種局域網(wǎng)技術(shù)和一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信規(guī)范，其中主從/令牌傳遞(MS/TP)協(xié)議是專門針對(duì)樓宇自控設(shè)備設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)鏈路規(guī)范。

BACnet在物理介質(zhì)上支持雙絞線、同軸電纜和光纜。BACnet網(wǎng)絡(luò)層ISO8802-3(IEEE802.3)ARCNET令牌網(wǎng)MS/TP(主從/令牌傳遞)PTP(點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議)EIA-485(RS485)EIA-232(RS232)ISO8802-2(IEEE802.2)類型1LonTalkBACnet應(yīng)用層

BACnet的協(xié)議層次應(yīng)用層

網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)

鏈路層

物理層

在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，

BACnet沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定，其設(shè)備通過(guò)物理連接被接入四種局域網(wǎng)(802.3、ARCNET、RS485、LonTalk)的其中任何一種；或通過(guò)專用撥號(hào)串行數(shù)據(jù)線接到WAN上；

BACnet的網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)橋

中繼器

路由器

半路由器

半路由器

BACnet的應(yīng)用層

采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，定義具有屬性的對(duì)象(Object)來(lái)表示任意的樓宇自控設(shè)備功能，

目前BACnet共定義了18個(gè)對(duì)象，123個(gè)屬性和6個(gè)大類35種服務(wù)

－如報(bào)警及事件響應(yīng)、文件訪問(wèn)、對(duì)象訪問(wèn)、設(shè)備遠(yuǎn)程管理、虛擬終端、安全等)

對(duì)象名稱應(yīng)

用

舉

例01模擬輸入AnalogInput模擬傳感器輸入如機(jī)械開(kāi)關(guān)On/Off輸入02模擬輸出AnalogOutput模擬控制量輸出03模擬值A(chǔ)nalogValue模擬控制設(shè)備參數(shù)如設(shè)備閥值04數(shù)字輸入BinaryInput數(shù)字傳感器輸入如電子開(kāi)關(guān)On/Off輸入05數(shù)字輸出BinaryOutput繼電器輸出06數(shù)字值BinaryValue數(shù)字控制系統(tǒng)參數(shù)07命令Command向多設(shè)備多對(duì)象寫多值如日期設(shè)置08日歷表Calender程序定義的事件執(zhí)行日期列表09時(shí)間表Schedule周期操作時(shí)間表10事件登記EventEnrollment描述錯(cuò)誤狀態(tài)事件如輸入值超界或報(bào)警事件。通知一個(gè)設(shè)備對(duì)象，也可通過(guò)“通知類”對(duì)象通知多設(shè)備對(duì)象11文件File允許訪問(wèn)（讀/寫）設(shè)備支持的數(shù)據(jù)文件12組Group提供單一操作下訪問(wèn)多對(duì)象多屬性13環(huán)Loop提供訪問(wèn)一個(gè)“控制環(huán)”的標(biāo)準(zhǔn)化操作14多態(tài)輸入Multi-stateOutput表述多狀態(tài)處理程序的狀況，如制冷設(shè)備開(kāi)、關(guān)和除霜循環(huán)15多態(tài)輸出Multi-stateOutput表述多狀態(tài)處理程序的期望狀態(tài)，如制冷設(shè)備開(kāi)始冷卻、除霜的時(shí)間16通知類NotificationClass包含一個(gè)設(shè)備列表，配合“事件登記”對(duì)象將報(bào)警報(bào)文發(fā)送給多設(shè)備17程序Program允許設(shè)備應(yīng)用程序開(kāi)始和停止、裝載和卸載，并報(bào)告程序當(dāng)前狀態(tài)18設(shè)備Device其屬性表示設(shè)備支持的對(duì)象和服務(wù)以及設(shè)備商和固件版本等信息。獨(dú)立于任何制造商，不需要專門芯片，且得到眾多制造商的支持；

。有完善和良好的數(shù)據(jù)表示和交換方法；

。按標(biāo)準(zhǔn)制造的產(chǎn)品有嚴(yán)格的性能等級(jí)和完整的說(shuō)明；

。產(chǎn)品有良好的互操作性，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和集成。

—BACnet目前已成為當(dāng)今智能建筑發(fā)展的主流技術(shù)，為制造商和用戶提供了最好的條件和收益。

。產(chǎn)品有眾多的供應(yīng)商提供服務(wù)和維護(hù)，有利于運(yùn)行費(fèi)用的降低；。系統(tǒng)可以由不同廠商的產(chǎn)品組成，有利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，保護(hù)先進(jìn)的產(chǎn)品占有市場(chǎng)；。產(chǎn)品有從眾多的供應(yīng)商提供服務(wù)和維護(hù)，有利于運(yùn)行費(fèi)用的降低；。用戶可從眾多廠商中來(lái)選擇性價(jià)比最優(yōu)的產(chǎn)品和集成商，避免專用協(xié)議的設(shè)備與系統(tǒng)壟斷，盡量減少工程投資費(fèi)用。

BACnet協(xié)議優(yōu)點(diǎn)

2.LonTalk協(xié)議

LonTalk協(xié)議是90年代初由ECHELON公司發(fā)布的基于現(xiàn)場(chǎng)控制器、傳感器、執(zhí)行器通信的通信協(xié)議。采用LonTalk協(xié)議構(gòu)成局域網(wǎng)為L(zhǎng)onWorks，它是一種開(kāi)放的分布式控制網(wǎng)絡(luò)。－LonWorks采用了嵌入芯片技術(shù)，將LonTalk協(xié)議固化到網(wǎng)絡(luò)芯片中，使LonWorks可方便地應(yīng)用到控制系統(tǒng)中；－LonTalk協(xié)議提供了OSI參考模型所定義的全部七層服務(wù)。這是LonWorks技術(shù)的先進(jìn)性之一。也是LonTalk協(xié)議區(qū)別于其它各種協(xié)議的重要特點(diǎn)；－LonTalk協(xié)議支持以不同通訊介質(zhì)分段的網(wǎng)絡(luò)；支持多種介質(zhì)的傳輸，其它的許多網(wǎng)絡(luò)只能選用幾種專用的介質(zhì)。

LonTalk協(xié)議特點(diǎn)

LonTalk協(xié)議是面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)采用網(wǎng)絡(luò)變量形式；

協(xié)議使用的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)是P-堅(jiān)持CSMA(載波信號(hào)多路偵聽(tīng))技術(shù)；

協(xié)議對(duì)各種介質(zhì)的支持是獨(dú)立的，可容許通信介質(zhì)類型有雙絞線、同軸電纜、光纖、電力線、無(wú)線電、紅外線等；

LonTalk支持多通道技術(shù)。LonTalk規(guī)定,一個(gè)通道至多有32385個(gè)節(jié)點(diǎn)，通道之間通過(guò)路由器連接。這樣,不僅可實(shí)現(xiàn)多介質(zhì)在同一網(wǎng)絡(luò)上的連接，且可減輕一個(gè)通道的網(wǎng)絡(luò)信道過(guò)于擁擠；

協(xié)議采用分層編址方法。它使用域(domain)、子網(wǎng)(subnet)、節(jié)點(diǎn)和組的概念，可方便實(shí)現(xiàn)整個(gè)域、某個(gè)子網(wǎng)、某個(gè)節(jié)點(diǎn)、某個(gè)組的通信。域(255個(gè)子網(wǎng))、子網(wǎng)(127個(gè)節(jié)點(diǎn))

LonWork和BACnet組網(wǎng)方案3.6

BA系統(tǒng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的互連

—在建筑設(shè)備自動(dòng)化互聯(lián)中，消防報(bào)警與BA控制系統(tǒng)應(yīng)參與整體系統(tǒng)集成，但必須遵循行業(yè)管理規(guī)定。所以，在BA系統(tǒng)集成過(guò)程中，通常只能共享有關(guān)消防系統(tǒng)消息，而不能直接參與控制。1.消防自控系統(tǒng)