一套完整的樓宇自控（BA）系統(tǒng)解決方案

有不少朋友反映，對樓宇自控系統(tǒng)比較陌生，但項(xiàng)目中經(jīng)常的在接觸這個系統(tǒng)，在我們?nèi)蹼奦IP技術(shù)群中也不斷的有朋友問到相關(guān)內(nèi)容。樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)也稱BA系統(tǒng)。樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)主要包括：冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等系統(tǒng)的一個集成統(tǒng)稱。系統(tǒng)主要通過運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與故障監(jiān)測，對建筑物內(nèi)各類設(shè)備進(jìn)行高效率的管理與控制，在提供最佳舒適環(huán)境、現(xiàn)代化管理模式的同時，大大降低能量消耗。本期我們一起來通過這個全面的樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以及樓宇自控配置清單，徹底了解樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一、項(xiàng)目概述本項(xiàng)目分為藝術(shù)館、圖書館及公園三個部分，藝術(shù)館建筑面積34268平方米，圖書館建筑面積為30473平方米。高低公園主體為停車場及配套商業(yè)。大樓建筑智能化工程的樓宇自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置遵循分散控制、集中監(jiān)視、資源和信息共享的基本原則，是一個工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的集散型控制系統(tǒng)。使建筑具有智能建筑的特性。樓宇自動化系統(tǒng)是利用電腦控制技術(shù)對建筑物內(nèi)諸如供暖、照明、空氣調(diào)節(jié)、給排水等現(xiàn)代化設(shè)施、設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)及能源消耗進(jìn)行集中管理，以達(dá)到統(tǒng)一管理、分散控制，同時做到節(jié)能和延長設(shè)備使用壽命的目的。采用樓宇自控系統(tǒng)，就可以合理利用設(shè)備，節(jié)約能源，節(jié)省人力，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，加強(qiáng)樓內(nèi)機(jī)電設(shè)備的現(xiàn)代化管理,并創(chuàng)造安全、舒適與便利的工作環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)效益。其主要功能如下：對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和參數(shù)報(bào)警提高樓宇內(nèi)部的環(huán)境舒適性節(jié)約能源，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，延長設(shè)備使用壽命降低操作人員的勞動強(qiáng)度，大量節(jié)省勞動力提高整個建筑物的管理水平和效率，保障建筑物與人身的安全二、設(shè)計(jì)依據(jù)為了保證系統(tǒng)既能適應(yīng)當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，又具有極高的可靠性，本方案設(shè)計(jì)遵從以下標(biāo)準(zhǔn)：民用建筑設(shè)計(jì)通則（GB50352-2005）高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50045-2014）火災(zāi)自動報(bào)謷系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50116-2013）消防聯(lián)動控制系統(tǒng)（GB16806-2006/XG1-2016）汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50067-2014）民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ/T16-2008）建筑電氣安裝工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50303-2015）供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50052-2016）低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50054-2011）20kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50053-2013）電氣裝置安裝工程－接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50169-2016）公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50189-2015）建筑節(jié)能工程施工驗(yàn)收規(guī)范（GB50411-2014）電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50174-2016）智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50314-2015）大樓智能化系統(tǒng)工程招標(biāo)文件大樓智能化招標(biāo)圖紙三、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)需求分析本項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備功能復(fù)雜、且比較分散，物業(yè)管理者無法對眾多機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中的監(jiān)視和控制，作為群眾活動場所，人員在某些時間又會相對比較密集，因此對建筑物內(nèi)環(huán)境又有著比較嚴(yán)苛的要求；同時考慮到運(yùn)營的成本，降低設(shè)備管理人員數(shù)量，減少能耗，因此需要建立一套機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對場館內(nèi)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的檢測、及對機(jī)電進(jìn)行控制；本項(xiàng)目項(xiàng)目智能化系統(tǒng)工程樓宇自控系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為：-制冷系統(tǒng)（預(yù)留網(wǎng)關(guān)接口）-通風(fēng)系統(tǒng)-空調(diào)系統(tǒng)-給排水系統(tǒng)-電梯系統(tǒng)-柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)總體技術(shù)需求如下：1）先進(jìn)的、集散型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)的實(shí)時集中監(jiān)控管理功能，既能符合國際標(biāo)準(zhǔn)，又符合建筑特點(diǎn)，其設(shè)備較分散，作為集散性控制分站的控制器通信網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)各分站間，分站與中央站之間的數(shù)據(jù)通信。2）監(jiān)控的界面為全中文Windows界面，簡潔明了的人機(jī)交互，便于操作員的學(xué)習(xí)和掌握，監(jiān)控界面直觀形象。3）需采用靈活的模塊化具有BACnet技術(shù)現(xiàn)場控制器，對于不同樓層的現(xiàn)場設(shè)備分布配置相應(yīng)的輸入/輸出模塊，保證系統(tǒng)良好的集散性和今后的擴(kuò)展性4）系統(tǒng)具有高度開放性，通過網(wǎng)關(guān)能與酒店內(nèi)各個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成并進(jìn)行監(jiān)控。二、系統(tǒng)架構(gòu)考慮到本項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備眾多，建筑面積大，使用周期較長，故我們考慮為項(xiàng)目保留足夠的技術(shù)先進(jìn)性、開放性和升級能力，因此樓宇自控系統(tǒng)采用了主流最先進(jìn)的基于Bacnet開放協(xié)議的產(chǎn)品。系統(tǒng)按以下層次配置設(shè)計(jì)：管理級網(wǎng)絡(luò)（MLN）控制級網(wǎng)絡(luò)（CLN）管理級網(wǎng)絡(luò)在本項(xiàng)目的樓宇自控系統(tǒng)中央控制室設(shè)立樓宇自控系統(tǒng)管理站，采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP聯(lián)入以太網(wǎng)局域網(wǎng)，通過以太網(wǎng)及相應(yīng)的通訊接口實(shí)現(xiàn)管理站、現(xiàn)場控制器、及第三方設(shè)備、相關(guān)子系統(tǒng)間的及上位IBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、資源共享和綜合管理功能。數(shù)據(jù)庫支持ODBC，SQL，OPC，DDE，NetDDE網(wǎng)絡(luò)API函數(shù)庫。最高級系統(tǒng)報(bào)警可直接通過撥號系統(tǒng)聯(lián)入電話網(wǎng)，將報(bào)警信息進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送。數(shù)據(jù)庫的分層管理和軟件的模塊化設(shè)計(jì)，使數(shù)據(jù)訪問的安全性得到了保證。沒有得到授權(quán)將不能訪問系統(tǒng)的任何數(shù)據(jù)，不同級別的授權(quán)，只能訪問不同級別的數(shù)據(jù)。控制級網(wǎng)絡(luò)樓宇自控系統(tǒng)控制層設(shè)備通過BACNETMS/TP總線進(jìn)行連接，連入網(wǎng)絡(luò)控制器，從而實(shí)現(xiàn)與中央站的數(shù)據(jù)交換及通訊。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)控制器間的通訊，即同層通訊，便于系統(tǒng)參數(shù)的共享及不同控制器間的聯(lián)動控制。中央可通過網(wǎng)絡(luò)控制器以信息傳送至任何指定的分站。在系統(tǒng)的兩層結(jié)構(gòu)中，無論是管理層還是控制層，均具有同層資源共享功能（PeertoPeer）。在系統(tǒng)主機(jī)發(fā)生故障時，所有網(wǎng)絡(luò)控制引擎仍保持通訊和數(shù)據(jù)的交換，而倘若網(wǎng)絡(luò)控制引擎掉線，其控制網(wǎng)絡(luò)的全部現(xiàn)場控制器之間亦能保持點(diǎn)對點(diǎn)無主從的方式進(jìn)行直接通訊，從而保障系統(tǒng)不間斷的可靠運(yùn)行。三、樓宇自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本系統(tǒng)采用兩層架構(gòu)，高低公園管理層中央工作站及網(wǎng)絡(luò)控制器放置于首層管控中心，群藝館管理層中央工作站及網(wǎng)絡(luò)控制器放置于二層安防監(jiān)控室，圖書館中央工作站及網(wǎng)絡(luò)控制器放置于本樓一層消防安全控制室，中央管理工作站與網(wǎng)絡(luò)控制器通過TCP/IP協(xié)議接入設(shè)備網(wǎng)，控制層設(shè)備放置于被控設(shè)備附近，各DDC控制器之間采用RVSP線纜通過BACNET總線協(xié)議進(jìn)行連接，管理層與控制層之間通過網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖如下：四、系統(tǒng)功能1.4.1系統(tǒng)監(jiān)控范圍根據(jù)本項(xiàng)目業(yè)主提供的相關(guān)資料，在本次方案中，對以下系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)控：-制冷系統(tǒng)（預(yù)留網(wǎng)關(guān)接口）-通風(fēng)系統(tǒng)-空調(diào)系統(tǒng)-給排水系統(tǒng)-電梯系統(tǒng)-柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)1、冷源系統(tǒng)a、制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制方式設(shè)計(jì)：本項(xiàng)目制冷系統(tǒng)群控暫不予考慮，樓宇自控系統(tǒng)只為冷源系統(tǒng)預(yù)留網(wǎng)關(guān)。2、空調(diào)系統(tǒng)控制對象：電動調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)啟停、變頻、新風(fēng)閥、回風(fēng)閥。檢測內(nèi)容：送/回風(fēng)溫濕度、回風(fēng)CO2、過濾器堵塞信號、風(fēng)速、室內(nèi)風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)啟停、工作、故障及手/自動狀態(tài)。控制方式：空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)送風(fēng)風(fēng)機(jī)由DDC遠(yuǎn)距離及現(xiàn)場手動控制啟停。溫度、濕度、風(fēng)閥、水閥等控制環(huán)路與風(fēng)機(jī)連鎖,風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行連鎖溫度、濕度控制環(huán)路停止工作,水閥全閉,新風(fēng)閥全閉；季節(jié)控制：冬季，當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度(T)高于設(shè)定值,通過PID控制關(guān)小水閥,當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度低于設(shè)定值時。夏季，當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度(T)高于設(shè)定值,通過PID控制開大水閥開度,當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度低于設(shè)定值時關(guān)小水閥；風(fēng)閥控制：調(diào)節(jié)新/回閥門，冬夏季節(jié)在保證滿足空調(diào)空間新風(fēng)量需求的前提下，盡量減少室外新風(fēng)的引入，以達(dá)到充分節(jié)能的目的；在過渡季節(jié)，通過調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥門，充分利用室外新風(fēng)，一方面可推遲用冷/熱水的時間可達(dá)到節(jié)能的目的，另一方面可增加空調(diào)區(qū)域內(nèi)人員的舒適感，同時，根據(jù)回風(fēng)CO2濃度檢測值增加或減少新風(fēng)量，調(diào)節(jié)新排風(fēng)比。變頻:控制器根據(jù)區(qū)域溫度及其設(shè)定值通過PI調(diào)節(jié)計(jì)算出所需一次風(fēng)量，并監(jiān)測當(dāng)前風(fēng)速并計(jì)算風(fēng)量，通過PI調(diào)節(jié)風(fēng)閥以使當(dāng)前一次風(fēng)量滿足需求風(fēng)量（界于最大和最小設(shè)定風(fēng)量之間）。當(dāng)區(qū)域溫度處于制熱設(shè)定值與制冷設(shè)定值之間時，調(diào)節(jié)風(fēng)閥以保持一次風(fēng)至最小風(fēng)量設(shè)定值；當(dāng)區(qū)域溫度高于制冷設(shè)定值時，調(diào)節(jié)風(fēng)閥以增加一次風(fēng)量，最高增加到最大風(fēng)量設(shè)定值；當(dāng)區(qū)域溫度低于制熱設(shè)定值時，調(diào)節(jié)風(fēng)閥以保持一次風(fēng)至最小風(fēng)量設(shè)定。排風(fēng)（適用于帶排風(fēng)的空調(diào)機(jī)組）：排風(fēng)閥與排風(fēng)機(jī)在本地與配電箱就地連鎖，風(fēng)機(jī)打開，排風(fēng)機(jī)與排風(fēng)閥工作，風(fēng)機(jī)關(guān)閉，排風(fēng)機(jī)與排風(fēng)閥關(guān)閉。壓差報(bào)警：過濾器阻力增大到限定值時,自動報(bào)警提示更換或清洗過濾器，同時，在風(fēng)機(jī)開啟時監(jiān)測風(fēng)機(jī)兩端壓差開關(guān)的開閉，此信號通過DDC控制器反映在中央控制器中，在中控室工作站上提示并打印，通知維護(hù)人員進(jìn)行清理；防凍報(bào)警：當(dāng)溫度低于5度時報(bào)警，以防盤管凍裂；通過樓宇自控軟件進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行時間的累計(jì)計(jì)量，啟動次數(shù)、運(yùn)行時間顯示，并自動定期提示檢修設(shè)備；在工作站彩色圖形顯示、記錄及打印各種參數(shù)、狀態(tài)、報(bào)警、運(yùn)行時間、趨勢圖、動態(tài)流程圖，以便物業(yè)管理人員日常維護(hù)?？照{(diào)系統(tǒng)示意圖3、新風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)組的控制設(shè)計(jì)：控制對象：電動調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)啟停。檢測內(nèi)容：新風(fēng)溫濕度、送風(fēng)溫濕度、風(fēng)速、過濾器堵塞信號、風(fēng)機(jī)啟停、工作、故障及手/自動狀態(tài)?？刂品绞剑猴L(fēng)機(jī)由DDC遠(yuǎn)距離及現(xiàn)場手動控制啟停。溫度、風(fēng)閥、水閥等控制環(huán)路與風(fēng)機(jī)連鎖,風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行連鎖溫度、濕度控制環(huán)路停止工作,水閥全閉,新風(fēng)閥全閉；季節(jié)控制：冬季，當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度(T)高于設(shè)定值,通過PID控制關(guān)小水閥,當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度低于設(shè)定值時。夏季，當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度(T)高于設(shè)定值,通過PID控制開大水閥開度,當(dāng)室內(nèi)或送風(fēng)溫度低于設(shè)定值時關(guān)小水閥；過濾器阻力增大到限定值時,自動報(bào)警提示更換或清洗過濾器，此信號通過DDC控制器反映在中央控制器中，在中控室工作站上提示并打印，通知維護(hù)人員進(jìn)行清理；當(dāng)溫度低于5度時報(bào)警，以防盤管凍裂；通過樓宇自控軟件進(jìn)行機(jī)組的運(yùn)行時間的累計(jì)計(jì)量，啟動次數(shù)、運(yùn)行時間顯示，并自動定期提示檢修設(shè)備；在工作站彩色圖形顯示、記錄及打印各種參數(shù)、狀態(tài)、報(bào)警、運(yùn)行時間、趨勢圖、動態(tài)流程圖，以便物業(yè)管理人員日常維護(hù)。4、送排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的啟動和關(guān)機(jī)均有預(yù)先時間程序控制；風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、手自動狀態(tài)和故障狀態(tài)的監(jiān)測；5、給排水系統(tǒng)A給水系統(tǒng)具有如下功能：

1自動檢測生活水箱超高、超低水位狀態(tài)并在樓控管理主機(jī)上做出報(bào)警。

2自動檢測供水泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警3根據(jù)供水總管壓力，自動啟停水泵及調(diào)節(jié)頻率，使管道壓力維持在設(shè)定值。4根據(jù)水箱水位自動啟停補(bǔ)水泵。B排污系統(tǒng)具有如下功能：

1自動檢測污水池的超限液位狀態(tài)。

2自動檢測排污泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警。

3可通過中央管理工作站對其進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警，并通知樓控管理人員到現(xiàn)場排查故障。6、電梯系統(tǒng)電梯運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警和上下行狀態(tài)及電梯緊急報(bào)警狀態(tài)的監(jiān)測。7、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)本系統(tǒng)對柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行如下點(diǎn)位監(jiān)控：

發(fā)電機(jī)油溫、油壓、發(fā)電頻率、啟動電瓶電壓、油箱液位。

監(jiān)視燃油泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警，并根據(jù)液位設(shè)定自動啟停燃油泵補(bǔ)油。

8、供配電、電梯設(shè)備的監(jiān)控供配電、電梯設(shè)備的監(jiān)控主要是對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，而不參與對設(shè)備的控制，對電梯可以進(jìn)行上下班管理，

如上班可以全開，下班后或晚上可以關(guān)閉部分電梯，以節(jié)省電能和延長設(shè)備使用壽命。由于業(yè)主準(zhǔn)備采用具有通訊接口的自動化配電、電梯設(shè)備，因系統(tǒng)采用第三方接口軟件和設(shè)備進(jìn)行通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行管理。四、管理功能實(shí)現(xiàn)本次樓宇自動控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：1.

實(shí)時控制

主要用于實(shí)時性較強(qiáng)，人工無法控制的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳控制，使之工作于最優(yōu)工況。如空調(diào)系統(tǒng)的溫／濕度控制、焓值控制、壓差旁通等。2.

邏輯控制

主要用于實(shí)時性不強(qiáng)，人工可以控制但工作較繁重的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動最優(yōu)管理，避免人工操作的失誤。如：空調(diào)／照明／通風(fēng)系統(tǒng)的定時開關(guān)、制冷站設(shè)備的順序起動等。其特點(diǎn)為：人工可控但工作繁重，采用自動控制可自動進(jìn)行，輸入輸出一般皆為數(shù)字量（DI／DO）。3.

狀態(tài)監(jiān)視主要用于對各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，以便于及時了解設(shè)備的故障狀態(tài)，方便維修。如：空調(diào)機(jī)、風(fēng)機(jī)、照明開／關(guān)、濾網(wǎng)狀態(tài)等，其特點(diǎn)為：人員可通過巡視來了解其狀態(tài)但工作繁重．皆為數(shù)字量輸入（DI）。4.

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)主要用于對各種設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集、記錄．存檔及生成各種數(shù)據(jù)庫．報(bào)表等，提供給決策者作為管理、維修、決策的依據(jù)。如：設(shè)備運(yùn)行次數(shù)、運(yùn)行時間、用電量統(tǒng)計(jì)等。5.

時間計(jì)劃表控制

大部分的空調(diào)機(jī)及新風(fēng)機(jī)根據(jù)其控制區(qū)域的作業(yè)要求和特點(diǎn)，都有啟停方面的時間要求，這類設(shè)備就可以通過程序預(yù)先設(shè)定啟停時間表，按照設(shè)定的啟停時間啟停設(shè)備，包括日常、周末及特殊節(jié)假日等不同的運(yùn)行時間計(jì)劃。6.

PID算法模塊PID算法模塊主要完成模擬執(zhí)行設(shè)備的開度調(diào)節(jié)，如水閥、壓差平衡閥等。對算法的人工干預(yù)可以通過給定值SP、比例帶PB、積分時間TI、控制死區(qū)等參數(shù)進(jìn)行。這個算法的控制對象為各個空調(diào)機(jī)的水閥和冷、熱站的壓差旁通閥。由于壓差旁通閥是冷熱站共同調(diào)節(jié)的對象，其PID算法的終止和設(shè)備的關(guān)閉與其它設(shè)備有所不同，它是在冷站和熱站均未運(yùn)行時停止。7.

位式控制模塊位式調(diào)節(jié)是一種ON/OFF控制，主要針對通斷類型的閥門，應(yīng)用于被控對象控制精度要求較低的場合。位式控制主要是通過兩個過程的狀