解决方案
楼宇自动化控制系统技术方案
发布时间:[2014-11-21]

一、总体介绍

区检综合楼建筑面积20000平方米,楼高20层,地下1层,整栋大楼里分布着冷水机、电梯、高低压变配电柜、大量的空调风柜、照明配电柜、给排水泵等机电设备,设计定位为智能综合大楼,拟将该大楼建设成为具有国际高水准的智能化大厦,以提高大楼的附加值,展示区检新形象,进而提供一个高效、舒适、节能、经济的办公环境。这种情况下,分析业主的实际需求,有针对性的进行设计,就显得尤为重要。

二、需求分析

根据招标文件JCA2001-009Y的招标项目要求,并结合广西建筑智能化现状,区检综合楼是屹今为止整个广西所有建筑物当中智能化程度要求最高的。因此,在智能化系统的设计上,如何将各子系统的设计完美结合,这是业主关心的也是我们设计的侧重点,后面的章节将对此有详细的论述。

区检综合楼的机电设备数量庞大,为了将这些设备有机的管理起来,提高设备的运行效率,减低设备的运行成本,一方面通过楼宇设备自动控制系统集中监视和控制,另一方面江森公司作为世界最大的机电运营维护商,借鉴国外多年机电设备运营管理经验,首次将楼宇综合管理系统的概念和可行性方案提供给区检综合楼,使本方案不仅满足区检综合楼现在的需求,更加对以后机电设备运行和维护的高效率,提供了解决方案,提高楼宇设备管理水平,这是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。

广西区检察院作为一个国家的重要部门,每天都要处理很多的事务,工作人员的工作繁重,这便要求一个极为舒适宽松的办公环境,以提高办公效率。为此,我们在在对区检综合楼楼宇自控系统的设计时,将提高舒适性和高效率摆在一个很重要的位置上,运用高科技手段,将环境参数调整到对人最舒适的数值,充分体现科技以人为本的真谛。

根据区检综合楼楼宇自控系统的设计要求(招标书JCA2001-009Y)、相关专业的国家标准及业主提供的相关图纸进行工程设计,设计将会参照所提供之技术说明,并以品质标准进行楼宇中管理系统的设计。本系统工程监控范围包括以下部分:

1.柜式空调机系统

2.风机盘管

3.新风机系统

4.冷冻站系统

5.计算机中心机房专用空调

6.通风系统

7.供配电系统

8.新闻中心灯光音响

9.照明控制系统

10.给排水系统

11.电梯控制

12.消防系统

13.其它系统

(关于招标书上所述的消火栓水泵、自动喷淋水泵、稳压水泵的监控,可在火灾消防自动报警与BMS集成里实现,请参看第五篇楼宇设备管理系统集成BMS

三、系统选型摘要

为了使区检综合楼成为新世纪的智能建筑,一个高素质的楼宇自控系统是不可缺少的,我们设计选用美国江森自控的M5系统,该楼宇自控系统包括中央操作站、网络控制器(NCU)及直接数字控制器(DDC,分别分布在大楼管理中心,楼层设备箱等地方。

中央操作站将采用美国微软公司的视窗NT或视窗98(作业系统为运行环境,M5亦以开放式设计,能以不同的技术结合,如DDECOM/DCOMTCP/IPODBCOPCACTIVETIVEXBACNET等。

M5LAN网络采用符合工业标准的Ethernet,使网络之应用更广泛,其灵活性及容错性是用户完全可以信任的。

所有网络控制器(NCU)与数字控制器(DDC)均是独立工作及配备电池.所有资料\数据及程序均不会消除.本系统的特点将会在下一章节详细说明.

四、系统的优势及特点

1. 系统概述

美国江森自控公司的M5中央监控系统,是一个完美无瑕的建管系统。她利用了90年代所有可以运用的先进科技技术,将每一个不同层面的装置设施结合起来,并发挥其最大的效力。M5再次赋予建管系统以新的生命。M5中央监控系统以开放式设计,能与很多第三方产品进行无缝的联接及集成:

M5系统本身的设计具有系统结合功能。它的集成器(Integrator),已令400种非江森的设备联上,使它们也成为整套楼宇建管系统的一部分。每年有数十种非江森的设备加入这个行列。目前已和超过75个公司的子系统实现联网,并已完成2000多个联网项目。M5系统还可通过Ethernet网可与消防报警系统、安全防盗系统、闭路电视监视系统、停车场管理系统等系统联网,实现数据共享,集中管理和连锁控制,并可通过MODEM与广域网互连。

从网络设计方面,它可以透过结构化布线系统的方便,能与任何一个共用布线系统的设备联上而无须增加任何辅件,使其与其他系统的结合功能更为方便.从网络设计方面,它也能以ArcnetEthernet等不同形式。

软件方面,M5也大大的开放了结合的条件,例如它具有DDE功能的软件,可以跟其它软件交换资料,而其开放式平台设计跟Windows, UNIX, LonWorksBacnet等标准配合,使软件编写时有所依据。

2.系统特点

最先进的技术

M5系统采用最先进的技术实现受控设备完全自动化控制,其中WIN98/NTCOM/DCOMTCP/IPODBCOPCActiveXBacnetLonmark等技术已经成功与BAS系统相结合,安装运行已有一万多套,并且又有Johnson Controls 百年的控制经验为强大的后盾,使得Johnson Controls提供的楼宇自控系统是其它厂家无法比拟的。

标准的兼容性

M5 集成支持包含目前楼宇自控及信息产业中绝大多数的标准,因此我们的系统具备了灵活性、互操作性以及同其它楼控系统甚至企业内部信息网络的可连接性等特点。

易于施工、安装、操作和维护

一个好的系统就应该保证它运行的简便稳定性,M5 系统通过当地的办事处或指定安装商,使全球范围内的各个用户均能受到适当的培训,从而更好地操作M5系统,让其达到最佳的运行状态。

可扩展性

M5系统由一个或多个现场控制器、上一级的控制器和高级操作站组成最基本的系统结构,可以不断满足受控设备扩展的需要,对于特别应用的现场控制器、高一级控制器、网络和操作站也同样考虑在内。

演变更新

业主永远都不用担心M5系统会过时,因为它不断的增加新的技术、新的应用、新的工具、新的硬件以及更简单易用崭新的操作系统,M5这种演变更新是永远都不会停止的。

全球应用

M5 系统在深圳和在底特律的运行是一样畅通的,它提供给用户超过12种语言以上的相同介面,我们的控制器、传感器、执行器和网络设备都可被特制成满足于各个地区需要的专用设备。

五、系统总体设计方案

根据区检综合楼智能化工程建设总体规划的要求,并依据招标文件所提供的区检综合楼楼宇自控设计要求等相关资料,结合区检综合楼的具体特点,利用JOHNSON CONTROLS M5上述的先进技术和丰富经验,为区检综合楼设计出一套符合二十一世纪现代化办公的智能建筑楼宇自控系统。系统的设计方案包括从监控内容和方式、设备的选型、DDC的配置、软硬件功能等方面均做了详细的阐述,相信一定会为区检综合楼楼宇自控系统作出一份贡献。

六、设计原则

广西区检察院智能化系统建设工程是面向二十一世纪的高技术高标准的工程,其智能化系统在符合实际需要的前提下,应有适当的超前性,以满足未来的需求。其BA系统的设计应遵循以下原则:

实用性

楼宇自控系统的设计应以实用为第一原则。在符合需要的前提下,合理平衡系统的经济性与超前性,以避免片面追求超前性而脱离实际,或片面追求经济性而损害区检综合楼的智能性。

可靠性

系统必须保持每天24小时连续工作。子系统故障不影响其他子系统运行,也不影响集成系统除该子系统之外的其他功能的运行。

经济性

本楼宇自控系统方案所选用的设备与系统,以现有成熟的设备和系统为基础,是我们开发研制最成熟,先进的系统。在楼宇自控系统工程投资中,以总体目标为方向,局部服从全局,力求系统在初次投入和整个运行生命周期获得最佳的性能/价格比。

易维护性

因为本系统极为复杂,要保证日常运行,系统必须具有高度的可维护性和易维护性,尽量做到所需维护人员少,维护工作量小,维护强度低,维护费用低。

开放可扩展性

本楼宇自控系统设计尽量采用国家和国际标准及规范,兼容不同厂商、不同协议的设备和系统的信号传输,各子系统可方便进出系统。

七、设计依据

电气装置安装工程施工及验收规范(GBJ232-82

建筑设计防火规范(GBJ 116-88

区检综合楼的弱电设计图纸和招标项目要求

JOHNSON CONTROLS 产品设计手册

智能建筑设计标准(GB/T50314-2000

八、系统监控内容

本楼宇自控系统之设计是跟据区检综合楼的设计要求配置的,主体的设计思想是以标书要求结合设计图纸为准。

整个区检综合楼楼宇自控系统的监测和控制包括下列系统:

1.柜式空调机系统

2.风机盘管

3.新风机系统

4.冷冻站系统

5.计算机中心机房专用空调

6.通风系统

7.供配电系统

8.新闻中心灯光音响

9.照明控制系统

10.给排水系统

11.电梯控制

12.消防系统

13.其它系统

请参阅本标书附件中的BAS系统图

如 BAS 系统图所示区检综合楼楼宇自控系统的主要设备有:

1.N1 通讯网络 (BACnet/Ethernet)

2.N2 通讯网络 (RS485)

3.网络控制器 (NCU)

4.直接数字式控制器 (RS485, DDC)

5.集成器(INTEGRATOR)

6.操作站

根据我们的设计,区检综合楼楼宇自控系统是由2台网络控制器(NCU)1台操作站(OWS)所组成。

直接数字式控制器(DDC)主要分散布置在区检综合楼现场设备所在的位置,总共有24个,DDC之间是通过RS485通讯网络相互连接至网络控制器(NCU). 每个网络控制器(NCU)1N2E通讯接口.

由于区检综合楼分布着很多的控制设备,所以我们建议系统采用集散式控制方式。因高级的控制过程复杂,用同一控制过程的结果并不能满足各个区域,采用集散式控制方式还可增强系统可靠性,减少施工费用.

DDC分布以就近控制设备为原则,每个DDC箱均有一个主控器(DX-9100),主控器带有操作键盘及显示装置,因此,当网络或操作站有故障时,每个DDC均能完成各自所有的就地控制功能。

1.柜式空调机系统

1)控制设备内容

BA 系统将会对下列空调设备进行监控 :

一层:2台柜式空调机

二层:1台柜式空调机

二十层:2台柜式空调机

详细监控点表请参看本标书附件中的BA系统监控点表。

系统控制原理可参照本标书附件中的柜式空调机系统监控图

2)控制说明

每台柜式空调机在送风口及回风口均设温度传感器1个共2个、压差开关1个(作探测过滤器淤塞报警用)、冷冻水开度比例调节阀及其驱动装置一套。DDC通过对以上的数据采集装置及执行机构的控制,实现对空调机的监控,其监控功能功能主要有:

风机开关控制

风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的在一些特别的情况如加班情况风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动用户可选择在BAS操作站上操作启停风机或用音频式电话遥控风机启停(关于电话遥控系统在本节后有详细介绍). BA 系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能在设定此功能后, BA 系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致如果不一致,则说明此控制点的设备有故障, BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理另外,BA 系统会将有关的事项一一记录以作日后检查之用还有, BA 系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作.

手动/自动转换显示

DDC控制器通过对手动/自动转换装置状态的检测,把信号读回来分析来确定控制算法,并把信号送回中央监控系统并显示。

送风、回风温度检测

DDC控制器通过安装在送风口和回风口的温度传感器,把送风及回风的温度读回来,以做为控制算法的原始参数,并把检测回来的温度送回中央监控系统显示。

冷冻水阀门开度控制及显示、回风温度控制

DDC 控制器通过温度传感器可以检测到回风温度并将它与预设的温度值(可供用户调较)作比较进行PID运算然后把控制信号输出至冷冻水阀来对阀门进行开度调节,以控制冷冻水的进水量,进而达到温度调节的目的另外此冷冻水阀会与风机状态联锁在风机关闭的情况下将冷冻水阀关死冷冻水阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统.

滤网状态监察

BA 系统通过压差开关监测过滤网的前后压差当压差超过压差开关的预设值(在压差开关上可调), BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做滤网清洗工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用.

运行时间累计

BA系统利用软件统计记时功能,可以实时的累计风机的运行时间,并记录显示。

此外,由于柜式空调机组没有风速控制及加湿装置,故招标书上对应的有关招标项目要求无法实现。另外,为了方便系统的管理及维护,根据以往的经验,在招标项目要求的基础上,我们添置了以下采集点:

风机跳闸报警监察

DDC 控制器会监察风机热继电器跳闸报警在有报警时停下风机并以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做检修工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用.

风机运行状态

BA 系统通过风机主接触器测量风机的运行状态,以便操作人员实时了解风机的运行状态。

2.风机盘管

1) 控制设备内容

BA 系统将会对整栋大楼的风机盘管共322台进行监控 

2)控制说明

根据我们多年的工程经验以及结合招标项目要求的控制功能进行综合分析,我们认为对风机盘管的控制最好采取BA远程控制与现场设定控制相结合的方式。因为大厦的风机盘管数量众多,采用此控制方式可大幅度降低工程投资成本。

采用BA系统的DDC现场控制器控制风机盘管的程序启停并显示其运行状态及故障告警,具体配置详情请参阅本标书附件中的BA系统监控点表。

风机盘管的现场温度控制仍采用常规的墙装式温控器与电动二通阀进行控制,以方便人员在现场根据自己的喜好进行温度点的设定。(墙装式温控器与电动二通阀在空调专业工程中已有设计配置,不需重复投资)

从节能的角度来说,当室内的温度达到设定点时,常规的温度控制器会将电动二通阀关闭,空调系统冷冻水的流量与压力变化会实时的反映到中央冷冻站的BA监控系统上,BA系统根据上述参数变化重新计算出大楼的冷负荷需求,实时控制冷冻站相关设备的启停,达到最佳的节能效果。

3.新风机系统

1) 控制设备内容

BA 系统将会对下列新风机设备进行监控 

一至十九层:每层1台共19台空调机

详细点表可参照本标书附件中的系统监控点表.

系统控制原理可参照本标书附件中的新风机系统监控图

2)控制说明

每台新风机在送风口设温度传感器1个、压差开关1个(作探测过滤器淤塞报警用)、冷冻水开度调节阀及其驱动装置一套。DDC通过对以上的数据采集装置及执行机构的控制,实现对新风机的监控,其监控功能功能主要有:

风机开关控制

风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的在一些特别的情况如加班情况风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动用户可选择在BAS操作站上操作启停风机或用音频式电话遥控风机启停(关于电话遥控系统在本节后有详细介绍). BA 系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能在设定此功能后, BA 系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致如果不一致,则说明此控制点的设备有故障, BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理另外,BA 系统会将有关的事项一一记录以作日后检查之用还有, BA 系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作.

风机运行状态

BA 系统通过风机主接触器测量风机的实际状态,以便操作人员实时了解风机的运行状态。

滤网状态监察

BA 系统通过压差开关监测过滤网的前后压差当压差超过压差开关的预设值(在压差开关上可调), BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做滤网清洗工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用.

运行时间累计

BA系统利用软件统计记时功能,可以实时的累计风机的运行时间,并记录显示。

冷冻水阀门开度控制及显示、送风温度控制

DDC 控制器会监察送风温度并将它与预设的温度值(可供用户调较)作比较进行PID运算然后输出至冷冻水阀以作温度调节作用另外此冷冻水阀会与风机状态联锁在风机关闭的情况下将冷冻水阀关死冷冻水阀同时返回阀门开度的百分比数值给中央监控系统.

风机跳闸报警监察(招标项目要求无此项)

DDC 控制器会监察风机热继电器跳闸报警在有报警时停下风机并以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做检修工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用.

4.冷冻站监控系统

1)控制设备内容

BA 系统会对以下设备进行监控

冷冻主机

冷冻水泵

冷却水泵

冷却塔

冷冻水膨胀水箱

详细点表可参照本标书附件中的系统监控点表.

控制原理可参照本标书附件中的冷冻站控制系统图

2)数据采集及显示

冷水机组的工作状态及故障报警:由BA系统将通过Intergrator集成器与冷冻机系统进行数据交换来实现。

冷冻水的送水、回水温度:BA系统通过安装在水管上的水管式温度传感器来实现数据的采集,并可通过中央监控系统显示出来。

冷冻水水的回水流量:BA系统通过安装在回水管的水流量传感器来实现数据采集,并可通过中央监控系统显示出来。

冷却水的送水、回水温度:BA系统通过安装在总水管上的水管式温度传感器来实现数据的采集,并可通过中央监控系统显示出来。

冷冻水供回水压差:BA系统通过监测安装在供回水管之间的压差开关状态来了解供回水之间的压差。

冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔的启停通过系统的DO输出来控制其供电回路的继电器来实现,并通过继电器的常闭触点及热继电器的状态来监察水泵、冷却塔的过载及工作状态,并结合安装在水管上的水流开关采集回来的水流状态来监测水泵的故障。

BA系统通过对冷却塔的低水位开关的状态进行监察,可以实时的了解冷却塔的水位情况。(要求空调设计安装专业提供电子式水位开关)

BA系统通过对冷冻水膨胀水箱的高、低水位开关的状态进行监察,可以实时的了解冷冻水膨胀水箱的水位情况。(要求空调设计安装专业提供电子式水位开关)

通过BA系统系统的软件功能,能准确的累计并显示柜式空调机、风机盘管、新风机、冷冻主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等设备的运行时间、启停次数的累计并显示。

为节省系统投资,考虑到招标项目要求的冷却塔的进出水温度检测对节能控制及管理没有多大的作用,故本设计方案不做以上项目的数据采集。另外,为实现节能的优化控制及提高操作管理的效率,在冷却塔冷却水的进出口进行添加电动蝶阀(共6套)以实现对冷却水的控制。

3)控制说明

启停控制:BA系统将通过Intergrator集成器与冷冻机系统进行数据交换来实现。

冷冻主机启停台数控制:网络控制器及直接数字控制器将预先编写的软件程序来控制冷冻主机的启停台数,并联动控制相关设备(如冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等)。基本的控制原理如下:BA系统通过量度冷冻水的总供、回水、温差及回水流量而计算出空调系统的冷负荷,然后根据冷负荷来决定冷冻主机的启停组合及台数,并通过BA系统的控制算法,来联动相关的水泵、冷却塔,以便达到最佳的节能状态。

冷冻站各设备(冷冻机、冷却泵、冷冻泵、冷却塔、蝶阀等)通过程序实现群控功能,即,根据冷负荷决定设备开启台数,根据累计运行时间选择开启设备,运行中自动进行故障切换,实现设备起停的时间联锁关系。

对于冷冻水旁通阀的控制, BA 系统会监察冷冻水的供回水压差将它与预设的设定值(可供用户修改)作比较通过DDCPID计算输出控制要求给冷冻水旁通阀,以维持供回水间压力平衡。

系统会对上述各返回数值做记录预设值为24小时如有需要可用Trend的功能对有关的监察对象作长时间的监察记录有关数据可输出至其它第三方的软件如 Excel 以作数据管理及分析用途同时系统也允许用户对各监察对象预设上下报警值上下预警值报警提示及报警等级当监察的对象超出预设值, BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用至于配电柜的开关状态故障系统会对各返回数值做记录预设值为对上十次状态改变对于每个报警点, BA系统允许用户预设报警提示及报警等级当监察点报警时, BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用.

5.计算机中心机房专用空调

1)控制设备内容

BA 系统将会对以下机房专用空调设备进行监控:

计算机网络中心:1

BA系统通过INTEGRATOR集成器与制冷主机进行数据交换,实现机房专用空调的自动起停与机房温湿度控制。

6.通风系统

1)控制设备内容

BA 系统将会对整栋大楼共6台送排风机设备进行监控。 

系统控制原理可参照本标书附件中的通风系统监控图

2)控制说明

风机开关控制

风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的在一些特别的情况如加班情况风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动用户可选择在BAS操作站上操作启停风机或用音频式电话遥控风机启停(关于电话遥控系统在本节后有详细介绍). BA 系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能在设定此功能后, BA 系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致如果不一致,则说明此控制点的设备有故障, BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理另外,BA 系统会将有关的事项一一记录以作日后检查之用还有, BA 系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作.

风机跳闸报警监察

DDC 控制器会监察风机热继电器跳闸报警在有报警时停下风机并以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员安排有关人员做检修工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用.

风机运行状态

BA 系统通过风机主接触器测量风机的实际状态.

7.供配电系统

1)控制设备内容

BA 系统将会对下列设备进行监察:

低压配电柜进线回路ACB

发电机;

干式变压器;

低压配电柜联络母线ACB

低压配电柜出线回路MCB

低压配电柜ATS

事故供电MCCB

蓄电池/充电器系统;

系统控制原理可参照本标书附件中的供配电系统监测图

2)监测说明

BAS对于区检综合楼供配电系统的监测,主要采用各种变送器,通过电路分析仪与BASDDC进行数据交换,收集电流、电压、功率因数、频率、点度量等数据。 BA 系统主要的功能是做监察、记录、报警的用途系统会对各返回数值做记录预设值为24小时并可用Trend的功能对有关的监察对象作长时间的监察记录有关数据可输出至其它第三方的软件如 Excel 以作数据管理及分析用途同时系统也允许用户对各监察对象预设上下报警值上下预警值报警提示及报警等级当监察的对象超出预设值, BA 系统会以声光报警形式在操作站上显示以提醒操作人员做出相应的处理工作而 BA 系统也会将有关的事项一一记录以作日后检查之用.

对于区检综合楼供配电系统中的开关状态电源状态故障报警等开关量输入点,我们设计中,主要的功能是做监察记录报警的用途

对于干式变压器的监控,我们的设计主要是监测变压器的温度状态,当变压器温度过高报警时,我们的BA系统将以声光报警形式在操作站上显示,以提醒操作人员做出相应的处理工作。而 BA 系统也会将有关的事项一一记录,以作日后检查之用。 另外 BA 系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间,以便维修人员在设备运行至一定时间后,进行维修工作.

8.新闻中心灯光音响 

对于新闻中心的灯光音响由相关的专业进行统一的设计,本方案预留有控制接口,以便进行统一的控制。

9.照明控制系统

1)控制设备内容

BA 系统将会对下列设备进行监控:

公共照明:包括大门、各门厅主要通道、电梯前室、各楼梯、地下车库、主要机房等重要场所的照明共59个回路

事故照明.疏散照明等应急照明:已包含在公共照明控制中。

男女卫生间浴室照明:每层(除底下层与19层)设1个回路共19个回路。

景观照明:20回路

详细点表可参照本标书附件中的系统监控点表.

系统控制原理可参照本标书附件中的照明系统监控图

2)控制说明

BAS的直接数字控制器DDC通过对照明供电回路的继电器进行控制及其状态的监察,可以实现对照明系统的智能控制及系统状况的了解。

BAS对照明系统的监控可分为三种控制模式:按时间程序控制模式、随机控制模式以及强制性控制模式。

时间程序控制:可按每天预先编排的时间程序来进行照明开关控制及监视其状态。例如可按不同季节的时间表、上下班时间表来自动时控开关;这种模式通常用于正常上班时间的公共照明控制。

随机控制:在节假日、加班等非正常上班时间,大楼里公共场所的活动人员较少,从节能的角度考虑,共照明控制应达到人到灯亮,人走灯灭的智能控制效果。本系统利用节假日及非上班时间大楼的保安监控系统处于布防状态,一旦有人在系统防区内出现,保安监控系统便立刻探测到并报警,然后通过闭路电视监控系统的多媒体主控把报警信号送至BMS,由BMS来联动照明系统。该模式也是应急照明、事故照明及疏散照明的主要控制模式,是一种被动的控制模式,一般通过BMS来集成。

强制性控制:操作员可以根据需要,通过BAS管理工作站来开/关任一路系统监控的灯。

10.给排水系统

1)控制设备内容

BA 系统将会对下列设备进行监控 

地下室:集水井及排水泵共5处。

生活给水系统:1套。

系统控制原理可参照本标书附件中的给排水系统监控图

2)控制说明

集水坑及其水泵监控

通过水位开关监察集水坑的高低水位报警

DDC通过高水位报警来启动水泵,把集水坑里的水抽走;当低水位报警时,DDC则停止水泵的工作

通过安装在水管上的水流开关,系统可以了解到水流的状态,并结合DDC从水泵供电回路的继电器状态,BA系统可以判断水泵的状态及故障

生活给水系统监控

通过水位开关监察屋顶水箱、地下水池的高低水位报警

DDC通过屋顶水箱低水位报警来启动水泵向屋顶水箱供水;当屋顶水箱高水位报警时,DDC则停止水泵的工作

通过安装在水管上的水流开关,系统可以了解到水流的状态,并结合DDC从水泵供电回路的继电器状态,BA系统可以判断水泵的状态及故障,一旦有故障警报时,DDC立刻把对应的备用泵投入工作,以提高供水的可靠性

所有设备的运行时间、报警、启停等,BA系统都进行记录,以便查看

11. 电梯控制

BA系统通过INTEGRATOR集成器与电梯系统进行数据交换,以获得电梯运行的状态信息如:升降状态、停梯状态、故障告警、消防状态等,通过INTEGRATOR集成器,还可对电梯进行远程复位、程序启停等。(请参照第五篇楼宇设备管理系统BMS)

12.消防系统

BA系统通过INTEGRATOR集成器与消防系统进行数据交换。(请参照第五篇楼宇设备管理系统BMS)

13.电话遥控系统(选项)

区检综合楼的操作人员或员工可在下列地点通过电话进入M5系统进行设备监控。

(A)通过员工台上的电话可控制所属区的设备启停,如照明,风机等设备的控制。平时设备是按M5系统预先编写的时间假日程序自动完成启停控制,当下班后或假日需加班工作时,由于该设备已按时间程序关掉,员工可拿起电话后通过按键输入密码发出开启指令,该状态下的设备之运行时间可预先在M5设定,如三小时后,设备会自动关掉,若再需要开启,可重复输入延长工作时间程序。

(B)在区检综合楼以外,工作人员可通过电话进入M5系统,可发出启停指令,如开关照明系统,启停空调系统,设定值调校等。因此,无论在任何地方,被授权,都能对区检综合楼内各设备控制功能,方便了对区检综合楼之管理。

九、区检综合楼楼宇自控系统结构

区检综合楼楼宇设备自动化控制系统结构示意图

由于区检综合楼建筑面积大,受控设备分布广,所以我们本着集中管理、分散控制这种集散式监控结构的设计原则来实现整体功能。从区检综合楼楼宇设备自动化控制系统结构示意图可知此系统是由中央操作站、网络控制器、直接数字控制器(DDC)等组成,中央操作站及网络控制器是通过Ethernet(N1)将各节点连接起来,同时安装在建筑物各处的直接数字控制器(DDC),将通过RS485现场总线(N2网)连接到网络控制器上,与其它网络控制器上的直接数字控制器及中央操作站保持紧密联系。传感器及执行器等连接至以上各直接数字控制器内。系统的主要组件如下:

通讯网络

N1总线

网络构造

动态数据存取

RS485 N2总线

中央操作站

网络控制单元(NCU

直接数字式控制器(DX-9100/XT-XP模块)

网络终端

以下分别就区检综合楼楼宇自控系统所配置的硬件设备做详细说明:

1.通讯网络

高效的信息共享

N1网采用了以太网技术,遵从国际标准的TCP/IP通讯协议。操作站及网络控制单元之间通过N1网即以太网进行通讯,在网上进行各种信息的共享,使M5系统的分布特性得到充分的发挥。例如一个网络控制单元在地下室负责冷冻机组的控制,而另一个则在离地下室较远的地方负责监控冷却塔,这两个网络控制单元之间可以通过N1网来进行信息共享,以达到冷冻机组、冷却水泵与冷却塔之间的协调控制。

动态数据存取

很多系统都只容许有限度的资料分享,M5系统却能容许在N1总线上每个组件与组件间的自由通讯。即无论N1网上任何操作站或任何一个NCU上,均可以对全部的数据实现检测或控制。这便是M5系统的一个独特之处-动态数据存取,加快了大量讯息之速度。

双重RS485 N2总线

所有RS485 N2总线通讯模块安装于网络控制器中的网络控制模块,使网络控制模块能与在NCU、遥控专用控制器及网络扩展单元内其它电子模块通讯。N2网可以配置成双重RS485 N2总线,如其中一条线发生故障(即在N2网上之某一点没有接收讯号),NCU会发出指令以恢复正常通讯,使网络通讯更安全可靠。

2.操作站

根据区检综合楼的功能要求,我们对操作站的介面,特性,功能做了一系列的改进,增加了许多更直观的视觉显示效果,并且通过OPCOLE for Process Control)软件技术使所有的设备管理系统均可在简单明了的图形显示下集中完成,目前我们称改进后的操作站系统为M5,现就其几项主要的特征说明如下:

动画介面

M5操作系统采用全新动画介面,可伴有音乐和旁白,更生动地描述现场情况,同时可将区检综合楼受控设备的实时图像通过集成系统传到操作站,从而更准确直接地指导操作员应采取的动作。

采用颜色梯度的动态信号

M5 workstation 图形技术提供完整的动态图形控制,包括显示、消失、闪烁旋转、动画以及彩色梯度。全部通过易于使用和理解的图标控制定义对话,任一标志的功能控制都能直接相关于另一点或由区检综合楼用户根据自己需要任意定义单独的设备。

灵活连接

M5操作站图形中的任何标志或区检综合楼用户设计的区域可以定义一个灵活的图形按钮连接激发到另一种应用或者直接连上另一个显示屏幕(典型的应用包括数据库和文字处理)。老练的用户可使用诸如Visual Basic, C++ 等多媒体元件编写他们自己特殊的程序,系统也同样支持。

动作趋势

M5 workstation 提供给区检综合楼用户有关能源管理以及设备诊断的数据分析曲线,如此详细的各点情况都有助于更好地理解相关控制功能的实现过程。区检综合楼的管理人员可根据这些曲线分析受控设备的保养状况及其是否处在最佳的工作状态。

趋势比较

M5 workstation 允许区检综合楼的操作人员选择两种方式比较测试点的发展趋势,第一种方式是采用直观的数字形式,显示各点实际数值,另一种方式则采用曲线表现形式,比较容易感受到各点的走势。

模拟值轮廓

模拟轮廓显示用来比较相似的有关模拟值,显示包括一层楼或一座建筑物的某一区域的温度。从这些直观的图表中,区检综合楼的操作者不仅可以知道现场控制设备的工作情况,而且能更好地分析任何一点温度变化的快慢。

舒适曲线

保证舒适度是区检综合楼设备管理系统设计中最基本的功能,M5能够产生舒适曲线图表,用户可以定义一个最感舒适的范围,M5 系统可将被测空间的温度值标明在舒适曲线上,机器处理温度的变化比人更灵敏,所以一旦所测的点不在用户所定义的舒适范围内或在其边缘上,就可以迅速联动其它设备的动作,人们未感到不舒适之前就能改变环境温度。因此舒适曲线对于环境控制是非常有利的特性。

时间河

时间河图表可以清楚显示大量数字状态,包括过去的、现在的以及将来的状态,过去的是一些历史数据,将来区检综合楼的BAS数据是由时间程序表格来设定的,同时一些不常有的小碎片也能在这比拟的时间水流中显现。

星形图

如右所示的星形图让操作员一眼就能得到复杂楼宇系统中的基本信息,举个例子,每个星形图扇区代表由一台风机控制的区检综合楼的某一区域,这些扇区并没有标明具体的地点,因为它只须引起操作员的注意,通过鼠标点到发生问题的扇区就能得到更进一步的信息。星形图的中间点大小代表风机启停,颜色代表是否报警,周边点与中间点的距离代表环境实际温度同设定温度的偏离。

3. 网络控制器(NCU)

网络控制器NCU是一种模块式.智能化的控制盘,为M5网络的心脏。通过网络控制器,即可将区检综合楼每一个侧面的管理情况紧密的连接起来,进行全面综合的管理。通过相互共享整个网络中的所有信息,NCU能用高级控制算法提供全建筑物范围的最优控制。本设计方案选用的网络控制器具有以下基本的功能及特点:

多种统计控制功能。

可配置手提终端检测器,该检测器完全可以代替操作站的功能,存取整个系统中所有信息和发出控制指令。

内置32位和4MB内存及72小时后备电池。

根据招标项目要求并结合系统智能控制的实际需求,本着留足余量、方便管理与维护、高性价比等原则,我们为区检综合楼楼宇设备自动化控制系统配置了2个网络控制器,对整栋大楼的机电设备进行监控管理。

4.直接数字控制器(DX-9100)

直接数字控制器对于冷冻机组、空调、照明及有关电气设备的控制来说,都是一种理想的控制器。DX的软硬件的功能能灵活地适应各种不同的控制过程。

除此之外,DX-9100控制器为模块化结构,可以在扩展总线上连接I/O扩展模块,来增加它的输入点、输出点的容量。DX可通过内置的LED显示窗来监控这些点,DX控制器可将所有监控点情况和各种控制信息准确地提供给整个M5网络或控制站。

DXM5系统的最前端装置,直接与大厦内有关的设施连接起来,再通过N2总线(RS485)与网络控制器相连,网络控制器与中央操作站均可对其实现超越控制。

直接数字式控制器能够支持以下不同性质的监控点:

模拟量输入(AI) 

两态输入(DI)

模拟量输出(AO)

两态输出(DO)

具有12个可编程控制模块及PLC逻辑运算模块,除能完成各种运算及PID回路控制功能外,还具有多种统计控制功能,可同时设置多达8个时间控制程序。

控制器具有独立运作的功能,当中央操作站及网络控制器发生问题时,控制器不受影响,继续进行运作,完成原有的全部监控功能。

可通过传输模块(XT)接多达8个扩展模块(XP),增加控制输入输出点容量,配置灵活,并可通过内置的LED来监控这些点。XP-91026AI/2AOXP-91038DOXP-91044DI/4DOXP-91058DI

5.手提检测器/网络终端(推荐)

手提检测器是供区检综合楼维修人员对楼宇自控管理系统中的网络控制器及直接数字式控制器进行检查使用。通过检测器,维修人员可以更改设定值,并可以获得各有关的数据、报警及状态。在检查的过程中不会中断或干扰各控制器间的正常运作及通讯。

网络终端(NT)能使区检综合楼管理或维修人员直接掌握M5系统内的所有设备的运行情况,不管NT是与哪个NCU连接,利用NT都可以在区检综合楼的任何地方存取全部信息。

触摸屏输入及多点显示屏,使用方便。

菜单提示及在线帮助,使用者容易掌握。

5级密码保护,网络安全有保证。

十、系统DDC配置

区检综合楼的特点是受控设备多,且比较分散,如何合理的配置DDC就成为方案设计中最重要的问题。JOHNSON CONTROLS根据实际特点,结合多年的工程经验,设计中不仅保证系统功能全面实现,又减少施工中的不必要浪费,并且DDC的配置为以后的扩展留有足够的余量。DDC分布以就近控制设备为原则,每个DDC箱均有一个主控器(DX-9100),主控器带有操作键盘及显示装置,因此,当网络或操作站有故障时,每个DDC均能完成各自所有的就地控制功能。DDC的配置可参看本标书附件中的系统监控点表。

十一、系统软件说明

操作系统是区检综合楼楼宇自控系统不可缺少的部分,通过操作系统,区检综合楼的操作员可以在M5系统内进行各项资料的存取和监控。操作系统包括中文及英文两种文字,简单易学,不会给操作员在使用时带来困难。

1.多方面资料的显示

操作系统有能力在同一时间内以多重窗口方式显示多方面的资料,以便容易对多种不同运行状态进行全面分析。

2.密码的保护

多级别的密码将为业主及管理人员提供一个有效的保护工具,管理及限制不同部门人员使用M5系统, 同时防止系统被非有关人员使用。同一密码系统同时应用在不同操作装置上,当密码系统有增减或改变时,所有操作装置在同一时间获取信息, 而不需要在个别操作装置上做出更改。密码系统最少分下列五级

第一级 --- 资料的显示及存取

第二级 --- 第一级 操作员改变程序

第三级 --- 第二级 资料库的更改

第四级 --- 第三级 资料库的重新设定

第五级 --- 第四级 更改密码系统

当操作人员离开前忘记撤去密码所允许的操作限度时,系统提供一个从一分钟至一小时的可调时间限,自动将操作员的密码撤去, 使系统继续受密码保护。

3.操作员的指令

操作系统允许操作员进行下列各项指令

1.启停有关的设施、装置;

2.调整设定点;

3.增加、取消或修正时间控制程序;

4.执行或停止执行各项控制程序;

5.停止或连接有关监控点的报警状态;

6.执行或停止有关监控点的运行时间累积记录;

7.执行或停止有关监控点的动向趋势记录;

8.超越控制有关微积分控制回路的设定点;

9.输入临时性的超控表;

10.设立假期表;

11.修正系统内的日期、时间;

12.输入或更改模拟量输入点的报警上下限;

13.输入或更改模拟量输入点的提示危险上下限;

14.检察报警及提示危险上下限;

15.执行或停止每个电表的最大用电量控制;

16.执行或停止执行每个负荷的工作次序

4.记录及摘要

M5系统内的各监控点状态可自动或手动制作成报表, 然后打印或显示屏上显示,也可存放在硬盘/软盘内。系统可允许操作员轻易地获得下列记录。

5.控制软件

1)网络控制器及直接数字式控制器能进行下列各项控制模式:

/断控制

比例控制

比例加积分控制

比例加微积分控制

控制回路的自动调节

2)控制软件可限制被控制装置每小时动作的频率。

3)控制软件对大负荷重型装置提供一个延迟开启的功能,用以防止因电流冲击过大而造成损坏。

4)当停电后恢复正常供电时,控制软件将会根据每一个装置特定的启/停时间表,对装置发出恢复正常状态的启/停指令

十二、节能软件

我们提供以下节能软件,这些软件程序能在区检综合楼楼宇自控系统内自动运作而不需要操作人员的介入。同时软件有足够的灵活性,允许用户根据现场情况而作出相应的修定。

1.每日的预定时间表

2.每年的预定日程表

3.假期的安排表

4.临时超越控制安排表

5.最佳启/停功能

6.夜间设定点自动调节控制

7.焓值切换功能

8.温度设定点的重置

9.制冷机的组合及次序控制

10.用电量高峰期的限制等

十三、报警管理

报警管理包括监查、缓冲、储存及将报警送至指定的操作站上。

1.显示所有报警监控点的有关详细资料,包括发生的时间及日期。

2.根据严重性报警可分为三级,以便更有效及快速处理严重的报警。用户可以为报警决定严重性的级别。

3.报警发生后根据用户的事前安排,自动导向至指定的操作站上,若原来的操作站发生故障,报警自动导向至其它指定的后备装置上。

4.在严重性级别最高的报警或特定的报警发生后,这些报警可以通过电话系统自动传到其它地方,包括建筑物以外的有关单位, 使报警得到适当及时的处理。整个传送程序是自动进行的,不需操作员的介入。

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