2023年智能建筑應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)

PAGEPAGE7智能建筑應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)1引文隨著現(xiàn)代化城市化的開展，家庭、小區(qū)、高層樓宇的智能化和節(jié)能成為必然要求，在照明、電梯、空調(diào)、暖通、給排水、供配電、送排風(fēng)、建筑節(jié)能以及可再生能源的利用等各個(gè)方面，控制系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。然而，當(dāng)前的樓宇自控系統(tǒng)采用通用控制器構(gòu)建，一個(gè)小型區(qū)域的控制點(diǎn)數(shù)就可能到達(dá)數(shù)十萬個(gè)，造成控制系統(tǒng)本錢居高不下；同時(shí)，智能化系統(tǒng)與節(jié)能管理系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，控制系統(tǒng)多而雜，沒有形成一體化的統(tǒng)一管理、全局控制。CMC〔ControlModuleonChip〕芯片支持IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，該芯片高度集成多種通信接口，具有很高的靈活性和可靠性。與傳統(tǒng)的樓宇控制器相比，基于CMC的控制器元器件少，本錢低20%以上；并且CMC控制器系統(tǒng)采用分布式控制方式，CMC控制器就近控制設(shè)備，使現(xiàn)場(chǎng)線纜數(shù)量大大降低；CMC芯片將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、本錢高昂的控制系統(tǒng)簡化為單一芯片，極大地降低了行業(yè)技術(shù)門檻。采用CMC芯片將大幅度的降低樓宇智控系統(tǒng)的綜合本錢，解決當(dāng)前由于智控系統(tǒng)產(chǎn)品本錢過高造成的推廣應(yīng)用困境，對(duì)智能小區(qū)乃至智慧城市的推廣起到極大的助力作用。基于此，本研究面向智能建筑現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開發(fā)相應(yīng)CMC控制器，控制器運(yùn)行IEC61131程序，實(shí)現(xiàn)就地控制相應(yīng)設(shè)備，如暖通空調(diào)、送排風(fēng)、給排水等。經(jīng)過對(duì)智能建筑與節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)用的市場(chǎng)調(diào)研，根據(jù)智能建筑行業(yè)特點(diǎn)，在CMC芯片、系統(tǒng)組態(tài)軟件、系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件和調(diào)試診斷軟件的根底上，研發(fā)基于CMC芯片的智能建筑與節(jié)能控制系統(tǒng)，進(jìn)一步，搭建基于CMC的智能建筑與節(jié)能控制應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展基于CMC芯片智能建筑與節(jié)能控制系統(tǒng)示范應(yīng)用。2CMC背景CMC芯片是將組態(tài)處理、程序存儲(chǔ)、信號(hào)輸入輸出、控制算法、通信接口等功能全部集成在一個(gè)芯片中的產(chǎn)品。重點(diǎn)用于面向開關(guān)量控制、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、信息采集、工業(yè)無線、低功耗和分布控制等幾個(gè)方面應(yīng)用的片上控制，在單芯片上完整實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)所具有的輸入、輸出、控制算法和工業(yè)通信功能。其主要功能包括：〔1〕基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的邏輯控制；〔2〕基于T3208-1999標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制；〔3〕數(shù)字量信號(hào)處理；〔4〕模擬量信號(hào)處理；〔5〕多種數(shù)據(jù)接口通信。3基于CMC的智能建筑與節(jié)能控制應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建智能建筑與節(jié)能控制系統(tǒng)包括樓宇自動(dòng)化、智能照明、停車誘導(dǎo)、安防、能源管理等子系統(tǒng)。因此，本研究首先應(yīng)開發(fā)與自動(dòng)控制、節(jié)能相關(guān)的CMC控制器，并開發(fā)相應(yīng)軟件，構(gòu)建基于CMC的智能建筑與節(jié)能控制系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)。進(jìn)一步，基于CMC芯片的軟件應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行定制開發(fā)，完成建筑節(jié)能管控系統(tǒng)軟件，軟件對(duì)各設(shè)備進(jìn)行能耗監(jiān)測(cè)，并形成報(bào)表，建立節(jié)能評(píng)估平臺(tái)，對(duì)各設(shè)備的節(jié)能效果及整個(gè)建筑節(jié)能效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)建筑的綠色節(jié)能運(yùn)營。3.1硬件平臺(tái)構(gòu)建本研究基于CMC芯片，開展了無線車位檢測(cè)器、無線煙霧報(bào)警器、無線智能插座、無線燈光控制執(zhí)行器、微型低本錢點(diǎn)位控制器、局域型點(diǎn)位控制器、區(qū)域型點(diǎn)位控制器等控制器的開發(fā)工作。這些控制器可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，各控制器的原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)技術(shù)方案如圖2所示，從圖中可以看出：CMC控制器分兩類，一類為簡單應(yīng)用而開發(fā)的無線檢測(cè)控制單元，包括無線車位檢測(cè)器、無線煙霧報(bào)警器、無線智能插座、無線燈光控制面板、無線燈光控制執(zhí)行器、無線情景控制器；另一類為較復(fù)雜應(yīng)用而開發(fā)的固定點(diǎn)位控制器，包括微型低本錢點(diǎn)位控制器、局域型點(diǎn)位控制器、區(qū)域型點(diǎn)位控制器；微型低本錢點(diǎn)位控制器用于小型獨(dú)立設(shè)備的控制，局域型點(diǎn)位控制器用于新風(fēng)機(jī)組、變頻設(shè)備、電梯等中型設(shè)備控制器的控制，區(qū)域型點(diǎn)位控制器用于空調(diào)機(jī)組、多臺(tái)新風(fēng)機(jī)組、多臺(tái)變頻等大中型設(shè)備控制器。系統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為以太網(wǎng)，計(jì)算機(jī)及觸摸屏等設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)直接與CMC控制器通信，不需要CPU模塊轉(zhuǎn)發(fā)；簡單應(yīng)用的檢測(cè)控制單元基于CMC芯片工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接口以無線方式傳輸數(shù)據(jù)；固定點(diǎn)位控制器具備工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接口，各CMC無線檢測(cè)單元通過無線網(wǎng)絡(luò)接入固定點(diǎn)位控制器。3.2軟件平臺(tái)構(gòu)建CMC芯片的軟件應(yīng)用平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示，常規(guī)的大型控制系統(tǒng)分為現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)層網(wǎng)絡(luò)等，基于CMC的軟件應(yīng)用平臺(tái)處于監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)計(jì)并開發(fā)CMC系統(tǒng)組態(tài)軟件、CMC調(diào)試診斷軟件、CMC系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、CMCOPC效勞器軟件。CMC系統(tǒng)組態(tài)軟件和CMC調(diào)試診斷軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)基于CMC芯片的控制器的程序編寫與下載、變量調(diào)試、代碼調(diào)試、故障診斷和參數(shù)配置等功能。CMCOPCDA效勞器，為第三方監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)CMC現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備的數(shù)據(jù)訪問，CMC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過開放OPC接口使其具備接入第三方系統(tǒng)的能力。CMC系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，分為監(jiān)控組態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫3個(gè)局部，依據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模、管理與可靠性等要求，可將CMC系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件單獨(dú)安裝到一臺(tái)機(jī)器或者多臺(tái)機(jī)器上。CMC軟件與CMC控制器直接連接，支持TCP、UDP、串口3種方式，依據(jù)系統(tǒng)的控制器配置及系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行選擇。進(jìn)一步，本研究在上述CMC芯片的軟件應(yīng)用平臺(tái)根底上開發(fā)智能與節(jié)能管理軟件，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，以及節(jié)能效果的評(píng)估。該監(jiān)控平臺(tái)具體實(shí)現(xiàn)如下功能：〔1〕對(duì)各子系統(tǒng)的綜合管理控制局域型點(diǎn)位控制器將各個(gè)子系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)采集上來后進(jìn)行集中調(diào)度和控制，上位機(jī)的智能與節(jié)能管理軟件通過與控制器進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一控制。〔2〕實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)與管理子系統(tǒng)通過各計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器、管理系統(tǒng)〔Web效勞器〕，幫助用戶建立實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析系統(tǒng)、能源使用方案和能源對(duì)標(biāo)系統(tǒng)。〔3〕實(shí)現(xiàn)安防聯(lián)動(dòng)控制通過智能與節(jié)能管理軟件整體監(jiān)測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑的安防聯(lián)動(dòng)。包括：1〕消防報(bào)警系統(tǒng)與樓宇自控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)：消防報(bào)警系統(tǒng)與配電照明系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)是在出現(xiàn)火警時(shí)關(guān)斷相應(yīng)層面的新風(fēng)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管和配電照明，防止火情進(jìn)一步擴(kuò)展。2〕消防報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)動(dòng)：當(dāng)出現(xiàn)火警后啟動(dòng)緊急播送和消防噴淋。3〕消防報(bào)警系統(tǒng)與保安系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：當(dāng)出現(xiàn)火警后可聯(lián)動(dòng)智慧卡讀卡機(jī)電磁鎖，翻開出現(xiàn)火情層面的所有房門電磁鎖，以確保人員的迅速疏散。4〕停車場(chǎng)系統(tǒng)與其它系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：當(dāng)停車場(chǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，把鏡頭切換到事故現(xiàn)場(chǎng)。綜上，該軟件平臺(tái)綜合利用了計(jì)算技術(shù)、控制技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為底層控制提供強(qiáng)大的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，通信效勞器和HMI客戶端的功能。4示范應(yīng)用及系統(tǒng)功能本研究的成果及產(chǎn)品已完成面向醫(yī)院、商業(yè)建筑等行業(yè)示范應(yīng)用，以下選擇某醫(yī)院的智能樓宇系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，該系統(tǒng)基于CMC芯片的控制器進(jìn)行了控制方案及控制軟件的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了控制界面設(shè)計(jì)。作為示范應(yīng)用，該院的醫(yī)療區(qū)智能化弱電系統(tǒng)由以下幾個(gè)系統(tǒng)組成：空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、送排風(fēng)系統(tǒng)、冷源系統(tǒng)、水系統(tǒng)、溫泉水系統(tǒng)、園林景觀照明系統(tǒng)、建筑景觀照明系統(tǒng)。各系統(tǒng)介紹如下：〔1〕空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)：空調(diào)機(jī)組運(yùn)行、故障、手/自動(dòng)狀態(tài)，新風(fēng)溫濕度、回風(fēng)溫濕度、送風(fēng)溫濕度，冷凍水回水溫度，新風(fēng)門開度、冷/熱水閥開度，過濾網(wǎng)壓差報(bào)警，空調(diào)機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。1〕模式控制：①點(diǎn)動(dòng)控制選擇時(shí)控開關(guān)，點(diǎn)擊“點(diǎn)動(dòng)〞、“確定〞，那么可在空調(diào)機(jī)組自動(dòng)的情況下，對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行單點(diǎn)控制；選擇開關(guān)控制，點(diǎn)擊“翻開〞、“確定〞，機(jī)組在翻開風(fēng)門后將延時(shí)〔15s〕開啟風(fēng)機(jī)，并通過水閥對(duì)溫度進(jìn)行控制；注意：當(dāng)風(fēng)機(jī)在遠(yuǎn)程啟動(dòng)15s后仍未開啟時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)報(bào)“回檢故障〞，此時(shí)應(yīng)到對(duì)應(yīng)空調(diào)機(jī)房檢查空調(diào)是否故障，在確認(rèn)空調(diào)排除故障的情況下點(diǎn)擊回檢復(fù)位按鈕“回檢復(fù)位〞，之后才可正常開啟空調(diào)機(jī)組。內(nèi)容總結(jié)

〔1〕智能建筑應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)

1引文

隨著現(xiàn)代化城市化的開展，家庭、小區(qū)、高層樓宇的智能化和節(jié)能成為必然要求，在照明、電梯、空調(diào)、暖通、給排水、供配電、送排風(fēng)、建筑節(jié)能以及可再生能源的利用等各個(gè)方面，控制系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用

〔2〕然而，當(dāng)前的樓宇自控系統(tǒng)采用通用控制器構(gòu)建，一個(gè)小型區(qū)域的控制點(diǎn)數(shù)就可能到達(dá)數(shù)十萬個(gè)，造成控制系統(tǒng)本錢居高不下

內(nèi)容總結(jié)