论文部分内容阅读
【摘 要】 智能楼宇控制系统主要是指为建筑服务，提供楼宇环境所需要的大量机电设备，如照明设备、暖通空调设备、变配电设备以及给排水设备等。通过智能楼宇的自动控制系统，将能够达到节约资源、节省人力、有效利用设备、保证设备地安全运行的目的。
【关键词】 智能建筑;自动控制系统;设计应用
1、前言
所谓智能楼宇自动控制，也就是系统中央工作站通过抽取被控对象的参数，如温度、湿度、设备状态等，经过对参数的分析，对控制对象采取一定的控制行动，如启动、停止、调节等，从而达到使被控对象处于最佳或预定的状态。楼宇自动控制系统的应用使物业管理人员在中央控制室内实现了对整座大厦的监控和相应的各种现代化管理。大量减少了设备维护人员及设备的维护费用，为大厦的安全和管理提供了保障并减少了不必要的消耗。
2、APOGEE楼宇自控系统介绍
本项目中选择西门子楼宇科技公司的大型控制器PXCModu-lar为模块式结构，可根据需要进行各种I/O模块的组合，既不会有点的大量浪费，又在以后的系统扩容中提供了简单的模块叠加方式，节省了项目的初期投资。
2.1网络结构
本工程的楼宇自控系统采用集散型控制方式，即现场区域控制，计算机局域网通讯，最后进行集中监视、管理的系统控制方式。这种控制方式保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。
2.1.1高层网：APOGEE的图形工作站可以进入以太网进行数据管理（TCP/IP），实现区域性数据联网，提高管理水平，速率可达到10/100Mbps。
2.1.2中层网：计算机通过PeertoPeer网络（同层总线共享无主从方式），可以连接多达100台BLN控制器（如MBC、MEC控制器），速率可达到115.2Kbps。
2.1.3局部区域网（LAN）：每台MBC和MEC（F系列）的LAN网可连接多达96台独立式单元控制器或非独立式单元控制（PXM、TEC、SED2，DEM等），为系统扩展及完成较大型集散系统提供了方便。
2.2系统容量
西门子公司APOGEE系统为大容量系统，系统总点数可达1，000，000点以上。APOGEE系统采用客户/服务器结构，支持多用户系统，并遵循开放性原则，支持标准的OPC技术和SQL数据库，便于与其他第三方系统实现数据共享。
3、系统设计
3.1系统总体设计
在设计该医院楼宇设备自动化系统时首先要保证人员室内环境的舒适性，其二要提供最佳的能源的供应方式，达到节约能源和减少运行成本的目的，其三是实现设备管理的现代化，因为设备管理很多的数据及参数都来自楼宇设备自动化系统。所以主要从这几方面来考虑该楼宇自控系统设计：冷热源系统;空调系统;新风系统;送排风系统;给排水系统;照明系统;变配电系统;医用气体系统;恒压生活给水设备;污水排水系统。
系统采用集散式管理模式，“集中管理、分散控制”，其中：DO点579个，DI点1354个，AO点212个，AI点423个。DDC安装在设备机房内，或安装在楼层设备间（弱电竖井）内;DDC通过控制总线与控制中心的管理工作站互通互连。较分散安装的设备（如排污泵、水箱液位监测、通/排风机等）则利用扩展模块进行分散控制。
3.2各系统监控功能
3.2.1新风机组：根据楼控点表，共67台新风机组，按照实际情况不同分别进行监控点配置。例如门诊一楼急诊室及输液室、走廊以及门诊三楼信息室等地方人员密集，需要新风量大，在进行配置时应着重考虑。所以每台风机组采用西门子PXC控制器进行监控，根据监控点配置，单台新风机组配置一台DDC控制器。主要监测内容有：新风阀位置，送风机运行状态及故障、防冻报警，送风机手自动状态，送风温度和湿度，过滤器压差报警，冷/热盘管水阀状态。
3.2.2空调机组：在本案例的楼宇自控系统中，共需要40台空调机组，每台空调机采用PXC控制器一对一控制。主要监测内容：回风温度，回风湿度，回风阀位置，新风阀位置，过滤器压差报警，冷/热盘管水阀状态，低温报警，送风机压差状态，送风机运行状态，送风机故障报警，送风机手自动状态，送风温度及湿度。
3.2.3冷热源系统控制内容：本建筑采用2台冷水机组进行制冷制热。系统主要包括以下设备：冷却塔3台、冷冻泵2台、换热器2台、热水循环泵3台、冷却水泵3台、补水泵2台。根据实际要求进行监控点配置。
冷热源系统采用一台大型模块化西门子PXCModular控制器进行监控。主要监测内容：监测冷却水系统供回水温度;监测冷冻水系统供回水温度、供回水压力及回水流量;监测冷冻水、冷却水水流状态;监测冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、冷水机组的运行状态、故障报警及手/自动状态。热源供/回水温度循环热水供/回水温度;热水总回水管水流量;热水交换器电动阀控制;热交换器供水温度;热水循环泵控制
主要控制内容：根据预先编制好的时序，启停冷热源系统;故障切换：当一台设备发生故障时，自动切换另一台设备投入运行，故障设备进行报警。
3.2.4送、排风机：在建筑内各楼层设置多台送、排风机，补风机、轴流风机等。根据招标要求进行监控点配置。风机监控点较新风、空调机组简单，全部为数字量开关点，且点数较少。考虑到在完成监控功能的情况下节约成本，可以就近和空调机组、新风机组共用一台控制器或对这些设备就近配置扩展模块箱，通过扩展模块的I/O点进行监控。扩展模块通过西门子的FLN网络与PXCModular控制器相连，构成二级网络。主要监控内容：监测风机的运行状态、故障报警;根据预先编制好的时序，启停风机。
3.2.5污水排水系统：排水循环泵的运行参数监测，累计运行时间;排水循环泵的故障参数监测;根据集水坑液位信号控制水泵的启/停;水泵启停顺序为交替运行方式;当主泵发生故障时、备用泵自动切换到使用状态。
3.2.6照明系统：根据具体运行要求，按设定的运行时间方式，对楼层走廊、车道、电梯前室、卫生间等公共照明电源实现自动投切。中央工作站实时显示各回路照明运行状态，实现公共照明的统一管理，节省管理人员，节约照明用电。
3.2.7变配电系统：变配电系统可谓整个智能建筑的心脏，特别是在特殊的建筑中，对变配电系统的监视能提高供电质量，减少事故隐患。变配电系统包括高压设备、变压设备、低压设备、发电设备等。采用通过标准RS232通信接口方式采集变配电数据，也同时采用硬件连接方式采集。经过数据交换及读取。高压开关柜监视：高压主进开关状态监视;高压母联开关状态;变压器进线开关状态;高压侧电压、电流。变压器的监视：监视变压器的温度、变压器风机的运行状态、故障报警;低压配电监视对其电压和电流进行监视。对供配电功率因数、频率进行监视。
4、结语
综上所述，智能建筑控制系统的应用技术，无论是硬件设备还是软件要求，都必须符合现代智能楼宇建筑的发展要求，因此趋向选择多总线的控制网络设计楼宇控制系统。在智能建筑机电设备品种繁多、功能繁杂的情况下，将控制系统进行明细的分层设计，并且采用不同的控制网络来进行综合维护和管理。
参考文献：
[1]黎连业.智能楼宇控制系统的设计技术[M].北京：清华大学出版社.2011.
[2]周洪，张世荣.智能建筑控制系统概论[M].北京：中国电力出版社2012
[3]成龙.智能建筑楼宇控制技术[M].北京：中国建筑工业出版社2012.
[4]张震昭，许锦标.楼宇智能化技术[M]北京：机械工业出版社2012.
[5]刘国林.建筑物自动化系统[M].北京：机械工业出版社，2002.
[6l尤廷平.智能楼宇监控系统一自控子系统的设计与实现[D]西安电子科技大学，2011.
【关键词】 智能建筑;自动控制系统;设计应用
1、前言
所谓智能楼宇自动控制，也就是系统中央工作站通过抽取被控对象的参数，如温度、湿度、设备状态等，经过对参数的分析，对控制对象采取一定的控制行动，如启动、停止、调节等，从而达到使被控对象处于最佳或预定的状态。楼宇自动控制系统的应用使物业管理人员在中央控制室内实现了对整座大厦的监控和相应的各种现代化管理。大量减少了设备维护人员及设备的维护费用，为大厦的安全和管理提供了保障并减少了不必要的消耗。
2、APOGEE楼宇自控系统介绍
本项目中选择西门子楼宇科技公司的大型控制器PXCModu-lar为模块式结构，可根据需要进行各种I/O模块的组合，既不会有点的大量浪费，又在以后的系统扩容中提供了简单的模块叠加方式，节省了项目的初期投资。
2.1网络结构
本工程的楼宇自控系统采用集散型控制方式，即现场区域控制，计算机局域网通讯，最后进行集中监视、管理的系统控制方式。这种控制方式保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。
2.1.1高层网：APOGEE的图形工作站可以进入以太网进行数据管理（TCP/IP），实现区域性数据联网，提高管理水平，速率可达到10/100Mbps。
2.1.2中层网：计算机通过PeertoPeer网络（同层总线共享无主从方式），可以连接多达100台BLN控制器（如MBC、MEC控制器），速率可达到115.2Kbps。
2.1.3局部区域网（LAN）：每台MBC和MEC（F系列）的LAN网可连接多达96台独立式单元控制器或非独立式单元控制（PXM、TEC、SED2，DEM等），为系统扩展及完成较大型集散系统提供了方便。
2.2系统容量
西门子公司APOGEE系统为大容量系统，系统总点数可达1，000，000点以上。APOGEE系统采用客户/服务器结构，支持多用户系统，并遵循开放性原则，支持标准的OPC技术和SQL数据库，便于与其他第三方系统实现数据共享。
3、系统设计
3.1系统总体设计
在设计该医院楼宇设备自动化系统时首先要保证人员室内环境的舒适性，其二要提供最佳的能源的供应方式，达到节约能源和减少运行成本的目的，其三是实现设备管理的现代化，因为设备管理很多的数据及参数都来自楼宇设备自动化系统。所以主要从这几方面来考虑该楼宇自控系统设计：冷热源系统;空调系统;新风系统;送排风系统;给排水系统;照明系统;变配电系统;医用气体系统;恒压生活给水设备;污水排水系统。
系统采用集散式管理模式，“集中管理、分散控制”，其中：DO点579个，DI点1354个，AO点212个，AI点423个。DDC安装在设备机房内，或安装在楼层设备间（弱电竖井）内;DDC通过控制总线与控制中心的管理工作站互通互连。较分散安装的设备（如排污泵、水箱液位监测、通/排风机等）则利用扩展模块进行分散控制。
3.2各系统监控功能
3.2.1新风机组：根据楼控点表，共67台新风机组，按照实际情况不同分别进行监控点配置。例如门诊一楼急诊室及输液室、走廊以及门诊三楼信息室等地方人员密集，需要新风量大，在进行配置时应着重考虑。所以每台风机组采用西门子PXC控制器进行监控，根据监控点配置，单台新风机组配置一台DDC控制器。主要监测内容有：新风阀位置，送风机运行状态及故障、防冻报警，送风机手自动状态，送风温度和湿度，过滤器压差报警，冷/热盘管水阀状态。
3.2.2空调机组：在本案例的楼宇自控系统中，共需要40台空调机组，每台空调机采用PXC控制器一对一控制。主要监测内容：回风温度，回风湿度，回风阀位置，新风阀位置，过滤器压差报警，冷/热盘管水阀状态，低温报警，送风机压差状态，送风机运行状态，送风机故障报警，送风机手自动状态，送风温度及湿度。
3.2.3冷热源系统控制内容：本建筑采用2台冷水机组进行制冷制热。系统主要包括以下设备：冷却塔3台、冷冻泵2台、换热器2台、热水循环泵3台、冷却水泵3台、补水泵2台。根据实际要求进行监控点配置。
冷热源系统采用一台大型模块化西门子PXCModular控制器进行监控。主要监测内容：监测冷却水系统供回水温度;监测冷冻水系统供回水温度、供回水压力及回水流量;监测冷冻水、冷却水水流状态;监测冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、冷水机组的运行状态、故障报警及手/自动状态。热源供/回水温度循环热水供/回水温度;热水总回水管水流量;热水交换器电动阀控制;热交换器供水温度;热水循环泵控制
主要控制内容：根据预先编制好的时序，启停冷热源系统;故障切换：当一台设备发生故障时，自动切换另一台设备投入运行，故障设备进行报警。
3.2.4送、排风机：在建筑内各楼层设置多台送、排风机，补风机、轴流风机等。根据招标要求进行监控点配置。风机监控点较新风、空调机组简单，全部为数字量开关点，且点数较少。考虑到在完成监控功能的情况下节约成本，可以就近和空调机组、新风机组共用一台控制器或对这些设备就近配置扩展模块箱，通过扩展模块的I/O点进行监控。扩展模块通过西门子的FLN网络与PXCModular控制器相连，构成二级网络。主要监控内容：监测风机的运行状态、故障报警;根据预先编制好的时序，启停风机。
3.2.5污水排水系统：排水循环泵的运行参数监测，累计运行时间;排水循环泵的故障参数监测;根据集水坑液位信号控制水泵的启/停;水泵启停顺序为交替运行方式;当主泵发生故障时、备用泵自动切换到使用状态。
3.2.6照明系统：根据具体运行要求，按设定的运行时间方式，对楼层走廊、车道、电梯前室、卫生间等公共照明电源实现自动投切。中央工作站实时显示各回路照明运行状态，实现公共照明的统一管理，节省管理人员，节约照明用电。
3.2.7变配电系统：变配电系统可谓整个智能建筑的心脏，特别是在特殊的建筑中，对变配电系统的监视能提高供电质量，减少事故隐患。变配电系统包括高压设备、变压设备、低压设备、发电设备等。采用通过标准RS232通信接口方式采集变配电数据，也同时采用硬件连接方式采集。经过数据交换及读取。高压开关柜监视：高压主进开关状态监视;高压母联开关状态;变压器进线开关状态;高压侧电压、电流。变压器的监视：监视变压器的温度、变压器风机的运行状态、故障报警;低压配电监视对其电压和电流进行监视。对供配电功率因数、频率进行监视。
4、结语
综上所述，智能建筑控制系统的应用技术，无论是硬件设备还是软件要求，都必须符合现代智能楼宇建筑的发展要求，因此趋向选择多总线的控制网络设计楼宇控制系统。在智能建筑机电设备品种繁多、功能繁杂的情况下，将控制系统进行明细的分层设计，并且采用不同的控制网络来进行综合维护和管理。
参考文献：
[1]黎连业.智能楼宇控制系统的设计技术[M].北京：清华大学出版社.2011.
[2]周洪，张世荣.智能建筑控制系统概论[M].北京：中国电力出版社2012
[3]成龙.智能建筑楼宇控制技术[M].北京：中国建筑工业出版社2012.
[4]张震昭，许锦标.楼宇智能化技术[M]北京：机械工业出版社2012.
[5]刘国林.建筑物自动化系统[M].北京：机械工业出版社，2002.
[6l尤廷平.智能楼宇监控系统一自控子系统的设计与实现[D]西安电子科技大学，2011.