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，但項目中經常的在接觸這個系統(tǒng)，在我們弱電VIP技術群中也不斷的有朋友問到相關內容。樓宇設備自控系統(tǒng)也稱BA系統(tǒng)。樓宇設備自控系統(tǒng)主要包括：冷熱源系統(tǒng)、空調通風系統(tǒng)、風機盤系統(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)主要通過運行狀態(tài)監(jiān)控與故障監(jiān)測，對建筑物內各類設備進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)設計方案，以及樓宇自控配置清單，徹底了解樓宇自控系統(tǒng)設計。一、項目概述本項目分為藝術館、圖書館及公園三個部分，藝術館建筑面積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)的網絡配置遵循分散控制、集中監(jiān)視、資源和信息共享的基本原則，是一個工業(yè)化標準的集散型控制系統(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對建筑物內諸如供暖、照明、空氣調節(jié)、給排水等現(xiàn)代化設施、設備的運行參數、狀態(tài)及能源消耗進行集中管理，以達到統(tǒng)一管理、分散控制，同時做到節(jié)能和延長設備使用壽命的目的。采用樓宇自控系統(tǒng)，就可以合理利用設備，節(jié)約能源，節(jié)省人力，確保設備的安全運行，加強樓內機電設備的現(xiàn)代化管理,并創(chuàng)造安全、舒適與便利的工作環(huán)境，提高經濟效益。其主要功能如下：對機電設備進行實時監(jiān)測和參數報警提高樓宇內部的環(huán)境舒適性節(jié)約能源，降低系統(tǒng)運行成本，延長設備使用壽命降低操作人員的勞動強度，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、設計依據為了保證系統(tǒng)既能適應當今網絡技術的發(fā)展，又具有極高的可靠性，本方案設計遵從以下標準：民用建筑設計通則（GB50352-2005）高層民用建筑設計防火規(guī)范（GB50045-2014）火災自動報謷系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50116-2013）消防聯(lián)動控制系統(tǒng)（GB16806-2006/XG1-2016）汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范（GB50067-2014）民用建筑電氣設計規(guī)范（JGJ/T16-2008）建筑電氣安裝工程施工質量驗收規(guī)范（GB50303-2015）供配電系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50052-2016）低壓配電設計規(guī)范（GB50054-2011）20kV及以下變電所設計規(guī)范（GB50053-2013）電氣裝置安裝工程－接地裝置施工及驗收規(guī)范（GB50169-2016）公共建筑節(jié)能設計標準（GB50189-2015）建筑節(jié)能工程施工驗收規(guī)范（GB50411-2014）電子計算機機房設計規(guī)范（GB50174-2016）智能建筑設計標準（GB50314-2015）大樓智能化系統(tǒng)工程招標文件大樓智能化招標圖紙三、系統(tǒng)方案設計一、系統(tǒng)需求分析本項目機電設備功能復雜、且比較分散，物業(yè)管理者無法對眾多機電設備進行集中的監(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，因此對建筑物內環(huán)境又有著比較嚴苛的要求；同時考慮到運營的成本，降低設備管理人員數量，減少能耗，因此需要建立一套機電設備監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)對場館內機電設備的運行狀態(tài)、各種運行參數進行統(tǒng)一的檢測、及對機電進行控制；本項目項目智能化系統(tǒng)工程樓宇自控系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為：-制冷系統(tǒng)（預留網關接口）-通風系統(tǒng)-空調系統(tǒng)-給排水系統(tǒng)-電梯系統(tǒng)-柴油發(fā)電機系統(tǒng)系統(tǒng)總體技術需求如下：1）先進的、集散型網絡結構可以實現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)的實時集中監(jiān)控管理功能，既能符合國際標準，又符合建筑特點，其設備較分散，作為集散性控制分站的控制器通信網絡，應能實現(xiàn)各分站間，分站與中央站之間的數據通信。2）監(jiān)控的界面為全中文Windows界面，簡潔明了的人機交互，便于操作員的學習和掌握，監(jiān)控界面直觀形象。3）需采用靈活的模塊化具有BACnet技術現(xiàn)場控制器，對于不同樓層的現(xiàn)場設備分布配置相應的輸入/輸出模塊，保證系統(tǒng)良好的集散性和今后的擴展性4）系統(tǒng)具有高度開放性，通過網關能與酒店內各個系統(tǒng)實現(xiàn)集成并進行監(jiān)控。二、系統(tǒng)架構考慮到本項目機電設備眾多，建筑面積大，使用周期較長，故我們考慮為項目保留足夠的技術先進性、開放性和升級能力，因此樓宇自控系統(tǒng)采用了主流最先進的基于Bacnet開放協(xié)議的產品。系統(tǒng)按以下層次配置設計：管理級網絡（MLN）控制級網絡（CLN）管理級網絡在本項目的樓宇自控系統(tǒng)中央控制室設立樓宇自控系統(tǒng)管理站，采用標準的TCP/IP聯(lián)入以太網局域網，通過以太網及相應的通訊接口實現(xiàn)管理站、現(xiàn)場控制器、及第三方設備、相關子系統(tǒng)間的及上位IBMS系統(tǒng)的數據通信、資源共享和綜合管理功能。數據庫支持ODBC，SQL，OPC，DDE，NetDDE網絡API函數庫。最高級系統(tǒng)報警可直接通過撥號系統(tǒng)聯(lián)入電話網，將報警信息進行遠程傳送。數據庫的分層管理和軟件的模塊化設計，使數據訪問的安全性得到了保證。沒有得到授權將不能訪問系統(tǒng)的任何數據，不同級別的授權，只能訪問不同級別的數據?？刂萍壘W絡樓宇自控系統(tǒng)控制層設備通過BACNETMS/TP總線進行連接，連入網絡控制器，從而實現(xiàn)與中央站的數據交換及通訊。系統(tǒng)能實現(xiàn)控制器間的通訊，即同層通訊，便于系統(tǒng)參數的共享及不同控制器間的聯(lián)動控制。中央可通過網絡控制器以信息傳送至任何指定的分站。在系統(tǒng)的兩層結構中，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)主機發(fā)生故障時，所有網絡控制引擎仍保持通訊和數據的交換，而倘若網絡控制引擎掉線，其控制網絡的全部現(xiàn)場控制器之間亦能保持點對點無主從的方式進行直接通訊，從而保障系統(tǒng)不間斷的可靠運行。三、樓宇自動化控制系統(tǒng)網絡架構本系統(tǒng)采用兩層架構，高低公園管理層中央工作站及網絡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絡控制器放置于二層安防監(jiān)控室，圖書館中央工作站及網絡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絡控制器通過TCP/IP協(xié)議接入設備網，控制層設備放置于被控設備附近，各DDC控制器之間采用RVSP線纜通過BACNET總線協(xié)議進行連接，管理層與控制層之間通過網絡控制器進行數據的交換，系統(tǒng)網絡構架圖如下：四、系統(tǒng)功能1.4.1系統(tǒng)監(jiān)控范圍根據本項目業(yè)主提供的相關資料，在本次方案中，對以下系統(tǒng)實行監(jiān)控：-制冷系統(tǒng)（預留網關接口）-通風系統(tǒng)-空調系統(tǒng)-給排水系統(tǒng)-電梯系統(tǒng)-柴油發(fā)電機系統(tǒng)1、冷源系統(tǒng)a、制冷系統(tǒng)設計控制方式設計：本項目制冷系統(tǒng)群控暫不予考慮，樓宇自控系統(tǒng)只為冷源系統(tǒng)預留網關。2、空調系統(tǒng)控制對象：電動調節(jié)閥、風機啟停、變頻、新風閥、回風閥。檢測內容：送/回風溫濕度、回風CO2、過濾器堵塞信號、風速、室內風壓、風機啟停、工作、故障及手/自動狀態(tài)。控制方式：空調機組設計送風風機由DDC遠距離及現(xiàn)場手動控制啟停。溫度、濕度、風閥、水閥等控制環(huán)路與風機連鎖,風機停止運行連鎖溫度、濕度控制環(huán)路停止工作,水閥全閉,新風閥全閉；季節(jié)控制：冬季，當室內或送風溫度(T)高于設定值,通過PID控制關小水閥,當室內或送風溫度低于設定值時。夏季，當室內或送風溫度(T)高于設定值,通過PID控制開大水閥開度,當室內或送風溫度低于設定值時關小水閥；風閥控制：調節(jié)新/回閥門，冬夏季節(jié)在保證滿足空調空間新風量需求的前提下，盡量減少室外新風的引入，以達到充分節(jié)能的目的；在過渡季節(jié)，通過調節(jié)新、回風閥門，充分利用室外新風，一方面可推遲用冷/熱水的時間可達到節(jié)能的目的，另一方面可增加空調區(qū)域內人員的舒適感，同時，根據回風CO2濃度檢測值增加或減少新風量，調節(jié)新排風比。變頻:控制器根據區(qū)域溫度及其設定值通過PI調節(jié)計算出所需一次風量，并監(jiān)測當前風速并計算風量，通過PI調節(jié)風閥以使當前一次風量滿足需求風量（界于最大和最小設定風量之間）。當區(qū)域溫度處于制熱設定值與制冷設定值之間時，調節(jié)風閥以保持一次風至最小風量設定值；當區(qū)域溫度高于制冷設定值時，調節(jié)風閥以增加一次風量，最高增加到最大風量設定值；當區(qū)域溫度低于制熱設定值時，調節(jié)風閥以保持一次風至最小風量設定。排風（適用于帶排風的空調機組）：排風閥與排風機在本地與配電箱就地連鎖，風機打開，排風機與排風閥工作，風機關閉，排風機與排風閥關閉。壓差報警：過濾器阻力增大到限定值時,自動報警提示更換或清洗過濾器，同時，在風機開啟時監(jiān)測風機兩端壓差開關的開閉，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，通知維護人員進行清理；防凍報警：當溫度低于5度時報警，以防盤管凍裂；通過樓宇自控軟件進行機組的運行時間的累計計量，啟動次數、運行時間顯示，并自動定期提示檢修設備；在工作站彩色圖形顯示、記錄及打印各種參數、狀態(tài)、報警、運行時間、趨勢圖、動態(tài)流程圖，以便物業(yè)管理人員日常維護?？照{系統(tǒng)示意圖3、新風系統(tǒng)新風機組的控制設計：控制對象：電動調節(jié)閥、風機啟停。檢測內容：新風溫濕度、送風溫濕度、風速、過濾器堵塞信號、風機啟停、工作、故障及手/自動狀態(tài)?？刂品绞剑猴L機由DDC遠距離及現(xiàn)場手動控制啟停。溫度、風閥、水閥等控制環(huán)路與風機連鎖,風機停止運行連鎖溫度、濕度控制環(huán)路停止工作,水閥全閉,新風閥全閉；季節(jié)控制：冬季，當室內或送風溫度(T)高于設定值,通過PID控制關小水閥,當室內或送風溫度低于設定值時。夏季，當室內或送風溫度(T)高于設定值,通過PID控制開大水閥開度,當室內或送風溫度低于設定值時關小水閥；過濾器阻力增大到限定值時,自動報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，通知維護人員進行清理；當溫度低于5度時報警，以防盤管凍裂；通過樓宇自控軟件進行機組的運行時間的累計計量，啟動次數、運行時間顯示，并自動定期提示檢修設備；在工作站彩色圖形顯示、記錄及打印各種參數、狀態(tài)、報警、運行時間、趨勢圖、動態(tài)流程圖，以便物業(yè)管理人員日常維護。4、送排風系統(tǒng)風機的啟動和關機均有預先時間程序控制；風機運行狀態(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)并在樓控管理主機上做出報警。

2自動檢測供水泵的運行狀態(tài)、故障報警3根據供水總管壓力，自動啟停水泵及調節(jié)頻率，使管道壓力維持在設定值。4根據水箱水位自動啟停補水泵。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行狀態(tài)、故障報警。

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

發(fā)電機油溫、油壓、發(fā)電頻率、啟動電瓶電壓、油箱液位。

監(jiān)視燃油泵的運行狀態(tài)、故障報警，并根據液位設定自動啟停燃油泵補油。

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

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

實時控制

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

邏輯控制

主要用于實時性不強，人工可以控制但工作較繁重的設備，實現(xiàn)設備的自動最優(yōu)管理，避免人工操作的失誤。如：空調／照明／通風系統(tǒng)的定時開關、制冷站設備的順序起動等。其特點為：人工可控但工作繁重，采用自動控制可自動進行，輸入輸出一般皆為數字量（DI／DO）。3.

狀態(tài)監(jiān)視主要用于對各種設備運行狀態(tài)的監(jiān)視，以便于及時了解設備的故障狀態(tài)，方便維修。如：空調機、風機、照明開／關、濾網狀態(tài)等，其特點為：人員可通過巡視來了解其狀態(tài)但工作繁重．皆為數字量輸入（DI）。4.

數據統(tǒng)計主要用于對各種設備運行參數進行采集、記錄．存檔及生成各種數據庫．報表等，提供給決策者作為管理、維修、決策的依據。如：設備運行次數、運行時間、用電量統(tǒng)計等。5.

時間計劃表控制

大部分的空調機及新風機根據其控制區(qū)域的作業(yè)要求和特點，都有啟停方面的時間要求，這類設備就可以通過程序預先設定啟停時間表，按照設定的啟停時間啟停設備，包括日常、周末及特殊節(jié)假日等不同的運行時間計劃。6.

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

位式控制模塊位式調節(jié)是一種ON/OFF控制，主要針對通斷類型的閥門，應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