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智能建筑与楼宇自动化详解
来源: | 作者:2016bjge | 发布时间: 2015-01-10 | 2094 次浏览 | 分享到:
智能建筑与楼宇自动化详解

    一 关于智能建筑

    智能建筑的概念,在本世纪末诞生于美国。第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德 (Hartford)市建成。我国于90年代才起步,但迅猛发展势头令世人瞩目。

     智能建筑是信息时代的必然产物,建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术(即Computer计算机技术、Contro控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术)。将4C技术综合应用于建筑物之中,在建筑物内建立一个计算机综合网络,使建筑物智能化。4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。 

    智能建筑应当是:

   “通过对建筑物的4个基本要素,即结构、系统、服务和管理,以及它们之间的内在联系,以最优化的设计, 提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建筑物能够帮助大厦的主人,财产的管理者和拥有者等意识到,他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。”智能建筑是不是特殊的建筑,它主要由4A组成 即 BA楼宇自动化系统 (Building Automation System) OA 办公自动化系统 (Office Automation System) CA 通讯自动化系统 (Communication Automation System) SA 安全自动化系统 (Security Automation System) 智能楼宇自动化的各个子系统之间是相互协调的,具有互操作性,因此,还需要有一个能实现集中管理与协调的系统,以便各个子系统能有机地集成在一起,共同构成建筑物的自动控制网络。 智能建筑主要特点: 环境方面 :

    1 舒适性 使人们在智能建筑中生活和工作,无论心理上,还是生理上均感到舒适。为此,空调、照明、消声、绿化、自然光及其它环境条件应达到较佳和最佳条件。

    2 高效性 提高办公业务、通信、决策方面的工作效率;提高节省人力、时间、空间、资源、能量、费用以及建筑物所属设备系统使用管理方面的效率。

    3适应性 对办公组织机构的变更、办公设备、办公机器、网络功能变化和更新换代时的适应过程中,不妨碍原有系统的使用。

    4 安全性 除了保护生命、财产、建筑物安全外,还要防止信息网信息的泄露和被干扰,特别是防止信息、数据被破坏,防止被删除和篡改以及系统非法或不正确使用。 5 方便性 除了办公机器使用方便外,还应具有高效的信息服务功能。

    6 可靠性 努力尽早发现系统的故障,尽快排除故障,力求故障的影响和波及面减至最小程度和最小范围。 

    功能方面 :

    1 具有高度的信息处理功能。

    2 信息通信不仅局限于建筑物内,而且与外部的信息通信系统有构成网络的可能。

    3 所有的信息通信处理功能,应随技术进步和社会需要而发展,为未来的设备和配线预留空间,具有充分的适应性和可扩性。

    4 要将电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统,同时要实现统一的控制,包括将来新添的控制项目和目前还被禁止统一控制的项目。

    5 实现以建筑物最佳控制为中心的过程自动控制,同时还要管理系统实现设备管理自动化。 

    二、楼宇自动化系统简介

       楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统(BuidingAutomationSystem简称BAS),是智能建筑不可缺少的一部分,其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等,以提供一个既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人的工作或居住环境。

    三、楼宇自动化系统的组成与基本功能

    建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准,BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下,这两个子系统宜一同纳入BAS考虑,如将消防与安全防范子系统独立设置,也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时,能够按照约定实现操作权转移,进行一体化的协调控制。

    建筑设备自动化系统的基本功能可以归纳如下:

    (1)自动监视并控制各种机电设备的起、停,显示或打印当前运转状态。 (2)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。 (3)根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备,使之始终运行于最佳状态。 (4)监测并及时处理各种意外、突发事件。 (5)实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。 (6)能源管理:水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。 (7)设备管理:包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。

    四、楼宇自动化控制系统的原理

    楼控系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统,也称分布式控制系统(Distributedcontro systems简称DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”,即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务,克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能,能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务,避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点,保证设备在最佳状态下运行。

    五、楼宇自控应用实例:

    1、冷冻站系统的监控

监控设备包括:冷水机组、冷却水循环泵、冷冻水循环泵、冷却塔、自动补水泵、电动蝶阀等。(1)根据事先排定的工作及节假日时间表,定时启停冷水机组及相关设备。完成冷却水循环泵、冷却水塔风机、冷冻水循环泵、电动蝶阀、冷水机组的顺序连锁启动及冷水机组、电动蝶阀、冷水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔风机的顺序连锁停机。启动顺序为:对应冷却水、冷冻水管路上的阀门立即开启;冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵的启动延迟2~3min启动;制冷主机在确定冷却水泵、冷冻水泵开启后启动。停止顺序为:关闭制冷主机;冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵在主机关闭后延迟4-5min关闭;对应冷却水、冷冻水管路上的阀门关闭。 

    (2)测量冷却水供回水温度,以冷却水供水温度及冷却塔的开启台数来控制冷却塔风机的启停的数量。维持冷却水供水温度,使冷冻机能在更高效率下运行。 

    (3)监测冷水总供回水温度及回水流量,由冷水总供水流量和供回水温差,计算实际负荷,自动启停冷却塔、冷冻水循环泵、冷却水循环泵及相对应的电动蝶阀; 

    (4)根据膨胀水箱的液位或管道压力,自动启停自动补水泵; 

    (5)监测冷水总供回水压力差,调节旁通阀门开度或水泵转速,保证末端水流控制能在压差稳定情况下正常运行。在冷水机系统停止时,旁通阀自动全关; 

    (6)监测各水泵、冷水机、冷却塔风机的运行状态、手/自动状态、故障报警,并记录运行时间; 

    (7)水泵保护控制:在每台水泵的出水端管道上安装水流开关,水泵启动后,水流开关检测水流状态,如故障则自动停机;水泵运行时如发生故障,备用泵自动投入运行; 

    (8)中央站彩色动态图形显示、记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其他的历史数据等。

    2、换热站系统的监控。

    监控设备包括:热交换器、冷凝泵等。 (1)监测各热交换器出水温度,依据出水温度按PID调节一次热水(或蒸汽)调节阀,保证出水温度稳定在设定值范围内,温度超限时报警; (2)监测热水循环泵的运行状态和故障信号,故障时报警,并累计运行时间; (3)中央站彩色动态图形显示、打印、记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其他历史数据等。

    3、新风/空调机组的监控    

    监控设备包括:新风/空调机组。 (1)时间程序自动启/停送风机,具有任意周期的实时时间控制功能; (2)监测送风机的运行状态、手/自动状态、故障报警、累计运行时间; (3)防冻保护:在冬季,当温度过低时,开启热水阀,关新风门、停风机、报警提示; (4)由风压差开关测量空气过滤器两侧压差,超过设定值时报警,提示清理滤网; (5)风机、风门、冷水阀状态连锁程序;(6)对于新风机组,测量新风温度和送风温度,并根据送风温度PID调节水阀的开度,维持送风温度为设定值;对于空调机组,测量新风温度和回风温度,并根据回风温度PID调节水阀的开度,维持回风温度为设定值; (7)中央站彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其历史数据等;

    4、给排水系统的监控    

    监控设备包括:给排水泵、生活水池、污水池、集水坑。(1)监测生活水泵、污水泵的运行状态,手/自动状态和故障信号,故障时报警,并累计运行时间; (2)实现就地控制和远程控制的转换; (3)监测生活水池液位,对超限水位报警,防止溢流,对超低液位也进行报警; (4)根据生活水箱液位,启停生活水泵,并进行超限报警; (5)根据污水池、集水坑液位,启停污水泵,并对超高液位进行超限报警; (6)中央站彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其历史数据等。

    5、给排风系统的监控

    监控设备包括:送/排风机。(1)监测各风机的运行状态、手/自动状态; (2)在自动状态下按时间程序自动启/停风机; (3)监测送/排风机的故障信号,故障时报警,并累计运行时间; (4)中央站彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其历史数据等。

    6、照明系统的监控

    监控设备包括:正常照明、备用照明、事故照明、疏散照明、立面照明、航空障碍灯等的照明控制配电箱。(1)对于各照明回路,根据时间程序自动开/关各照明回路; (2)对于各照明回路,监控各回路的开关状态、故障报警、手/自动状态; (3)以上时间,程序可根据用户需要任意修改,可自定义节假日工作模式,降低大厦运行中的电能消耗; (4)中央站彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其历史数据等。

    7、变配电系统的监控    

    对变配电系统的监控主要包括对高压、低压、变压器、发电机设备的相关运行参数的监视, 由供配电设备厂商预留连接供配电系统的监测接口,通过高级接口采集下列信号。(1)高压进线柜:三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度; (2)所有高压开关的开关状态、故障跳闸状态; (3)变压器温度; (4)低压进线柜:三相电压、三相电流; (5)所有低压进出线开关的开关状态及故障跳闸状态; (6)低压主要配电回路电能计量; (7)测量柴油发电机三相电压、三相电流、频率及运行或故障信号; (8)监测变压器室、高/低压配电室、发电机房内温度。

    8、电梯系统的监控

    电梯监控系统是根据电梯的运行状态,故障状态等情况,统计设备的运转状况,合理分配电梯利用资源,提高服务质量的有效手段。监测报警内容:按运行时间表顺序启/停电梯;监视电梯的运行状态,故障状态;电梯紧急状态报警;根据上下班时间,分配电梯的运行状况;客流高峰期间优化电梯的输送方式。

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