论文部分内容阅读
摘要：楼宇自动控制系统是智能型建筑的重要组成部分，是用先进的计算机技术和网络通讯技术结合而构成的一整套自动控制系统，控制的对象是楼内各类机电设备和设施，楼宇自控系统在我国的应用在八十年代才开始，但近年来，人们已经越来越认识到楼宇自控系统的重要性。因此，本文对楼宇自控系统进行了论述。
关键词 ：BAS，楼宇自动化， 楼宇监控， 智能建筑
Abstract: the automatic control system is an important part of the intelligent building, is to use advanced computer technology and network communication technology in combination with a set of the automatic control system, the control object is of all kinds of mechanical and electrical equipment and the apartment building facilities, building automation system application in our country in the eighty s began, but in recent years, more and more people have realized the importance of building automation systems. Therefore, in this paper, the building automation systems are discussed in this paper.
Keywords: BAS, building automation, building monitoring, intelligent building
中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：
建筑设备监控系统（BAS）是广州新电视塔智能化工程的重要组成部分,它包括冷热源系统、通风空调、给排水、电梯、变配电等系统。系统通过分布式的DDC对各区域建筑内的机电设备进行信号采集和控制,从而实现机电设备管理的自动化,起到改善系统运行品质、节约運行管理费用、降低劳动强度、节省运行能耗的作用。
1 系统结构说明
1.1ADS数据管理软件
数据管理软件是一种能够将个人计算机（PC）作为一个应用服务器在IP自动化网络中使用的软件包。数据管理服务器提供的主要网络功能包括：允许多用户单点访问网络；存储大量应用程序、操作及历史数据；支持Microsoft SQL Server 2000数据库软件包；作为多个网络控制引擎和网络集成引擎的系统配置工具的主机。
1.2、网络控制引擎(NAE)
网络控制引擎负责监控安装在其现场总线上的直接数字控制器，内含一个嵌入式网络用户界面，通过该界面可以进行系统导航、系统配置及系统操作。当网络控制引擎与IP网络相连时，它还可以为其它网络控制引擎设备和数据管理服务器提供数据信息。
1.3、直接数字控制器(DDC)
江森自控FEC系列DDC控制器，既可连入BACNET MS/TP协议标准网络，又可独立在现场控制。系统共配置相应数量的直接数字控制器和扩展模块，分布于各被控现场。DDC控制器与扩展模块也通过BACNET MS/TP协议进行通讯。
2 系统监控范围及各子系统功能应用
2.1 系统监控范围说明
本建筑设备监控系统（以下简称BAS）是对建筑物内机电设备进行集散式监控，优化系统运行控制、收集分析运行数据、故障自动报警，以延长设备使用寿命、节省能耗、简化管理、确保安全。
本BAS系统监控、监测范围如下：
(1)冷热源系统；
(2)新风处理机组系统；
(3)空调处理机组系统；
(4)送/排风系统；
(5)联网式风机盘管系统；
(6)给排水系统；
(7)电梯系统；
(8)楼宇变配电自动化系统。
2.2 子系统监控功能说明
METASYS智能管理系统专为各类建筑中所有设备的监测、控制和集中管理而设计，该系统的开放性、灵活性、可靠性及高质量，集中体现了楼宇管理与控制的最新潮流。
METASYS完全符合工业标准，它的设计立足现在，面向未来，适应软件及硬件的不断发展。用户投资于江森公司的METASYS是明智及长远的选择。为保障BAS内所有设备（除中心机房内设备以外）正常工作运行，本方案采用应急回路中的弱电专用电源统一供电。
2.3 BAS系统监控范围区域应用（以下简单举几个例子说明）
(1)中央站监控功能
我们配置了MS-ADS05U-0型号系统软件。ADS数据管理软件用于管理系统的数据收集和显示；还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据的长期储存；为网络控制引擎（NAE）和网络集成引擎（NIE）所在的网络提供安全的通讯。
ADS数据管理软件的用户界面具有灵活的系统浏览、用户图形、综合报警管理、趋势分析和总结报告功能。用户可以通过网络浏览器有效地管理舒适度和能源使用、对危急事件作出快速反应、并且使控制策略达到最佳。多用户可以访问设备监控系统的信息，该系统使用因特网协议和信息技术（IT）标准，并且与企业级别的通信网络兼容。
(2) 风冷、热水系统
本工程有1套风冷水系统、1套风冷热泵系统，分别是2组风冷机组（风冷热泵）、3台冷冻水泵、1个膨胀水箱组成。采用DDC方式实现，包括风冷机组，冷冻水泵、膨胀水箱等设备。
a启停控制：
根据预先编排的时间表，按“迟开机早关机”原则控制风冷机组的启停以达到节能的目的；控制系统将按照正确的顺序自动启/停设备，保证所有设备的安全可靠运行。——连锁启动顺序：
冷冻水泵→冷冻水水流开关信号（作为连锁条件的返回信号）→风冷机组
——连锁停止顺序
风冷机组→（延时，根据设备要求、系统负荷惯性、运行工况等条件判定和设定）→冷冻水泵→冷冻水水流开关信号（作为连锁条件的返回信号）
b风冷机组台数控制：
根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，自动计算所需冷负荷量，调节冷水机组运行台数。
负荷计算：Q＝K×M×(T1－T2)其中：
Q：负荷
K：常数
M：流量
T1：冷水回水总管温度
T2：冷水供水总管温度
c联锁控制：
冷冻泵启动后，水流开关监测水流状态，若无水流则不能启动风冷机组。
冷冻水差压控制：根据冷冻水供回水压差，自动调节旁通阀，维持供回水压差恒定。
d故障报警监测：
监测冷冻水泵设备故障报警；
监测膨胀水箱水位故障报警；
监测风冷机组故障报警；
在有任何报警时，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。
e自动启动备用设备
控制系统全面监测所有设备的运行状态，如果某一部分设备出现故障，将自动切换合适的备用设备投入运行，保证整个系统的连续稳定运行。
f平衡各设备的运行时间
控制系统将自动累计各台设备的运行时间，自动预测冷负荷需求，从而自动切换各台设备的运行状态，平衡各台设备的运行时间。而且用户也可以选定超前/滞后风冷机组，根据用户意愿对设备的运行顺序进行排序。
g断电后自动重启
当发生断电时，所有设备将停机一段时间，通电后，控制系统将根据每台风冷机组的状态，每台设备的运行时间等，决定重新开启的机组数量和机组顺序等。
h降温时间需求限制
为降低电器配置的投资，可以设定风冷机组的启动时间，逐步给机组加载，让风冷机组逐步达到满负荷状态运行，以减少风冷机组启动对电网的冲击。
(3)空调系统
BAS通过DDC控制器实现对空调处理机组的监控。
a监控内容
空调机组监控表
监控对象 空调机组
监测内容 回风温湿度监测、回风CO2浓度检测
新风温湿度监测
回风阀、最小新风阀、全新风阀开关监测
风机开关状态，手动/自动状态
控制内容 冷热水电动阀门控制
风机开关控制，新/回风阀控制
报警内容 风机故障报警
过滤网堵塞报警
显示打印 状态、报警等各种参数的动态图形及报表，列出设备保养及维修报告。
b监控功能
1)开关控制
可根据事先设定的时间程序表自动启停机组；在某些特别情况下（如加班）风机有需要在预先设定时间程序表之外的时间启动, 用户可选择在BAS操作站上手动点击鼠标来实现对机组的启停。
2)冷热水阀控制
根据温度传感器采集到的回风溫度，采用PID控制算法，调节电动水阀的开度；并可根据室外温湿度变化自动改变回风温度设定点，实现在满足舒适环境要求的前提下节约能源。水阀可与风机实现联锁控制，当风机停止时自动关闭水阀；反之则开启水阀。
3)滤网堵塞报警
风机启动后，过滤网前后将建立起一个风压差值，当风压差值大于某一个设定值时，表明过滤网堵塞，则压差开关将输出报警信号，用于提醒有关工作人员及时清洗过滤网，以长期保持空调机组的工作效果。
4)联锁控制
风机停止后，电动调节冷水阀自动关闭。
5) CO2浓度监测
通过在空调机组的回风管装设CO2传感器，监测室内的CO2浓度。根据CO2浓度，自动调节新、回风阀开度，保证新风量满足要求。
6)季节设定
在夏季空调季节，关闭最小新风阀，开启全新风阀和回风阀；过渡季节，关闭全新风阀，开启最小新风阀和回风阀。
c节能措施
1)预冷
根据使用情况和日常工作时间表，提前开启空调机组对相应区域进行预冷，或提前对空调机组进行关闭，充分利用空调的余冷。
2)晚间重设定
通过在晚间重新调整温度的设定值来达到节能的目的，该功能的设置可以防止在夏季温度过低/在冬季温度过高。
3)冬夏转换设定
由软件设定系统按冬季工况或夏季工况运行。空调系统冬夏季为最小新风运行，由回风温度控制冷水阀开度；过渡季时充分利用室外新风，节约空调能耗。
3 结语
建筑设备监控系统BAS(Building Automation System的任务就是创造一个安全、舒适与便利的工作环境，同时尽量减少能源消耗。它可以监控大厦内各种机电设备的运行情况和故障状况，并控制这些机电设备。它不仅可以根据需要随时打印各种报表，而且对机电设备的实时监控，更方便于人员对设备的维护、维修和管理。在节能的同时，又节省了人力、物力，大大降低了管理成本。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词 ：BAS，楼宇自动化， 楼宇监控， 智能建筑
Abstract: the automatic control system is an important part of the intelligent building, is to use advanced computer technology and network communication technology in combination with a set of the automatic control system, the control object is of all kinds of mechanical and electrical equipment and the apartment building facilities, building automation system application in our country in the eighty s began, but in recent years, more and more people have realized the importance of building automation systems. Therefore, in this paper, the building automation systems are discussed in this paper.
Keywords: BAS, building automation, building monitoring, intelligent building
中图分类号：K826.16文献标识码：A 文章编号：
建筑设备监控系统（BAS）是广州新电视塔智能化工程的重要组成部分,它包括冷热源系统、通风空调、给排水、电梯、变配电等系统。系统通过分布式的DDC对各区域建筑内的机电设备进行信号采集和控制,从而实现机电设备管理的自动化,起到改善系统运行品质、节约運行管理费用、降低劳动强度、节省运行能耗的作用。
1 系统结构说明
1.1ADS数据管理软件
数据管理软件是一种能够将个人计算机（PC）作为一个应用服务器在IP自动化网络中使用的软件包。数据管理服务器提供的主要网络功能包括：允许多用户单点访问网络；存储大量应用程序、操作及历史数据；支持Microsoft SQL Server 2000数据库软件包；作为多个网络控制引擎和网络集成引擎的系统配置工具的主机。
1.2、网络控制引擎(NAE)
网络控制引擎负责监控安装在其现场总线上的直接数字控制器，内含一个嵌入式网络用户界面，通过该界面可以进行系统导航、系统配置及系统操作。当网络控制引擎与IP网络相连时，它还可以为其它网络控制引擎设备和数据管理服务器提供数据信息。
1.3、直接数字控制器(DDC)
江森自控FEC系列DDC控制器，既可连入BACNET MS/TP协议标准网络，又可独立在现场控制。系统共配置相应数量的直接数字控制器和扩展模块，分布于各被控现场。DDC控制器与扩展模块也通过BACNET MS/TP协议进行通讯。
2 系统监控范围及各子系统功能应用
2.1 系统监控范围说明
本建筑设备监控系统（以下简称BAS）是对建筑物内机电设备进行集散式监控，优化系统运行控制、收集分析运行数据、故障自动报警，以延长设备使用寿命、节省能耗、简化管理、确保安全。
本BAS系统监控、监测范围如下：
(1)冷热源系统；
(2)新风处理机组系统；
(3)空调处理机组系统；
(4)送/排风系统；
(5)联网式风机盘管系统；
(6)给排水系统；
(7)电梯系统；
(8)楼宇变配电自动化系统。
2.2 子系统监控功能说明
METASYS智能管理系统专为各类建筑中所有设备的监测、控制和集中管理而设计，该系统的开放性、灵活性、可靠性及高质量，集中体现了楼宇管理与控制的最新潮流。
METASYS完全符合工业标准，它的设计立足现在，面向未来，适应软件及硬件的不断发展。用户投资于江森公司的METASYS是明智及长远的选择。为保障BAS内所有设备（除中心机房内设备以外）正常工作运行，本方案采用应急回路中的弱电专用电源统一供电。
2.3 BAS系统监控范围区域应用（以下简单举几个例子说明）
(1)中央站监控功能
我们配置了MS-ADS05U-0型号系统软件。ADS数据管理软件用于管理系统的数据收集和显示；还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据的长期储存；为网络控制引擎（NAE）和网络集成引擎（NIE）所在的网络提供安全的通讯。
ADS数据管理软件的用户界面具有灵活的系统浏览、用户图形、综合报警管理、趋势分析和总结报告功能。用户可以通过网络浏览器有效地管理舒适度和能源使用、对危急事件作出快速反应、并且使控制策略达到最佳。多用户可以访问设备监控系统的信息，该系统使用因特网协议和信息技术（IT）标准，并且与企业级别的通信网络兼容。
(2) 风冷、热水系统
本工程有1套风冷水系统、1套风冷热泵系统，分别是2组风冷机组（风冷热泵）、3台冷冻水泵、1个膨胀水箱组成。采用DDC方式实现，包括风冷机组，冷冻水泵、膨胀水箱等设备。
a启停控制：
根据预先编排的时间表，按“迟开机早关机”原则控制风冷机组的启停以达到节能的目的；控制系统将按照正确的顺序自动启/停设备，保证所有设备的安全可靠运行。——连锁启动顺序：
冷冻水泵→冷冻水水流开关信号（作为连锁条件的返回信号）→风冷机组
——连锁停止顺序
风冷机组→（延时，根据设备要求、系统负荷惯性、运行工况等条件判定和设定）→冷冻水泵→冷冻水水流开关信号（作为连锁条件的返回信号）
b风冷机组台数控制：
根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，自动计算所需冷负荷量，调节冷水机组运行台数。
负荷计算：Q＝K×M×(T1－T2)其中：
Q：负荷
K：常数
M：流量
T1：冷水回水总管温度
T2：冷水供水总管温度
c联锁控制：
冷冻泵启动后，水流开关监测水流状态，若无水流则不能启动风冷机组。
冷冻水差压控制：根据冷冻水供回水压差，自动调节旁通阀，维持供回水压差恒定。
d故障报警监测：
监测冷冻水泵设备故障报警；
监测膨胀水箱水位故障报警；
监测风冷机组故障报警；
在有任何报警时，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。
e自动启动备用设备
控制系统全面监测所有设备的运行状态，如果某一部分设备出现故障，将自动切换合适的备用设备投入运行，保证整个系统的连续稳定运行。
f平衡各设备的运行时间
控制系统将自动累计各台设备的运行时间，自动预测冷负荷需求，从而自动切换各台设备的运行状态，平衡各台设备的运行时间。而且用户也可以选定超前/滞后风冷机组，根据用户意愿对设备的运行顺序进行排序。
g断电后自动重启
当发生断电时，所有设备将停机一段时间，通电后，控制系统将根据每台风冷机组的状态，每台设备的运行时间等，决定重新开启的机组数量和机组顺序等。
h降温时间需求限制
为降低电器配置的投资，可以设定风冷机组的启动时间，逐步给机组加载，让风冷机组逐步达到满负荷状态运行，以减少风冷机组启动对电网的冲击。
(3)空调系统
BAS通过DDC控制器实现对空调处理机组的监控。
a监控内容
空调机组监控表
监控对象 空调机组
监测内容 回风温湿度监测、回风CO2浓度检测
新风温湿度监测
回风阀、最小新风阀、全新风阀开关监测
风机开关状态，手动/自动状态
控制内容 冷热水电动阀门控制
风机开关控制，新/回风阀控制
报警内容 风机故障报警
过滤网堵塞报警
显示打印 状态、报警等各种参数的动态图形及报表，列出设备保养及维修报告。
b监控功能
1)开关控制
可根据事先设定的时间程序表自动启停机组；在某些特别情况下（如加班）风机有需要在预先设定时间程序表之外的时间启动, 用户可选择在BAS操作站上手动点击鼠标来实现对机组的启停。
2)冷热水阀控制
根据温度传感器采集到的回风溫度，采用PID控制算法，调节电动水阀的开度；并可根据室外温湿度变化自动改变回风温度设定点，实现在满足舒适环境要求的前提下节约能源。水阀可与风机实现联锁控制，当风机停止时自动关闭水阀；反之则开启水阀。
3)滤网堵塞报警
风机启动后，过滤网前后将建立起一个风压差值，当风压差值大于某一个设定值时，表明过滤网堵塞，则压差开关将输出报警信号，用于提醒有关工作人员及时清洗过滤网，以长期保持空调机组的工作效果。
4)联锁控制
风机停止后，电动调节冷水阀自动关闭。
5) CO2浓度监测
通过在空调机组的回风管装设CO2传感器，监测室内的CO2浓度。根据CO2浓度，自动调节新、回风阀开度，保证新风量满足要求。
6)季节设定
在夏季空调季节，关闭最小新风阀，开启全新风阀和回风阀；过渡季节，关闭全新风阀，开启最小新风阀和回风阀。
c节能措施
1)预冷
根据使用情况和日常工作时间表，提前开启空调机组对相应区域进行预冷，或提前对空调机组进行关闭，充分利用空调的余冷。
2)晚间重设定
通过在晚间重新调整温度的设定值来达到节能的目的，该功能的设置可以防止在夏季温度过低/在冬季温度过高。
3)冬夏转换设定
由软件设定系统按冬季工况或夏季工况运行。空调系统冬夏季为最小新风运行，由回风温度控制冷水阀开度；过渡季时充分利用室外新风，节约空调能耗。
3 结语
建筑设备监控系统BAS(Building Automation System的任务就是创造一个安全、舒适与便利的工作环境，同时尽量减少能源消耗。它可以监控大厦内各种机电设备的运行情况和故障状况，并控制这些机电设备。它不仅可以根据需要随时打印各种报表，而且对机电设备的实时监控，更方便于人员对设备的维护、维修和管理。在节能的同时，又节省了人力、物力，大大降低了管理成本。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。