论文部分内容阅读
摘 要：智能建筑的重要组成部分之一就是楼宇自控系统。一般在高层或者超高层建筑中都会应用该系统。楼宇自控系统具有节能环保的特点，能够使建筑物可持续发展，并且保证居民的生命健康。本文在此主要分析了超高层建筑中楼宇自控系统的设计内容。
关键词：楼宇自控系统；超高层建筑；绿色建筑；系统设计
楼宇自控系统又叫建筑设备监控系统，作用是能够对机电设备运行情况实行自动控制、管理和监督，能够促进机电设备发挥最大功用，提高机电设备效率，并且节能环保，以此减少维护人员的工作压力。我们一般将高于100米的民用建筑称作超高层建筑。因为超高层建筑中的机电设备较为复杂，其界面接口很多，运转场地较小，安全防护难度相对较高，因此在建筑中应用楼宇自控系统，能够有效监控机电设备运行，减小工作人员对机电设备的维修工作量。
1 系统设计流程
1.1 用户需求分析
结合设计任务书上的相关要求，和业主进行沟通，了解用户需求，并收集整理相关的图纸、数据等资料，以便能够熟练掌握被监控对象的工艺和技术指标，制定与其对应的控制原理图，规划楼宇自控系统的监控内容和事项。计算并统计出被控设备的型号、数量和监控内容，并将和自控系统相关的机电设备、监控内容根据房间、楼层等位置分布，分别列表呈现出来，以便设计人员能够充分了解整个楼宇自控系统的规模和控制要点。
1.2 系统网络结构
楼宇自控系统的规模需要根据实时数据库的总点数进行确定，其中实时数据库的总点数包括硬件点与软件点两个部分。一般来说我们将总点数在3000以上的系统称之为大型系统，而总点数在1000到2999之间的称之为中型系统，总点数在999以下的则是小型系统，系统网络结构是结合系统规模、系统功能需求和选用产品特点进行确定的。一般大型的系统会采取三层网络结构，即包括管理网络层、现场网络层以及控制网络层。而中小型的系统则根据建筑的具体情况，应用单层或者两层，又或者三层的网络结构。
1.3 配置设备清单
在明确系统网络结构之后，应当绘制系统的管线设备安装平面图、DDC接线图、系统工作原理图等相关图纸。结合监控点统计表，以及管线设备安装图、系统技术参数等相关数据，选择适合的设备品牌。最后根据所选产品配置系统设备清单。
1.4 编制技术方案
根据所选产品特点和工程施工实际情况，编制相应的技术方案。该技术方案应当包含设计说明、原则、依据，系统结构框图、产品描述、系统控制内容、系统技术指标等相关内容，要求详细具体、准确无误。
2 系统功能设计
楼宇自控系统能够对以下子系统中的设备运行情况和建筑节能情况进行实时监控。这里所说的子系统一般包括热交系统、冷冻水系统、冷却水系统、给排水系统、电梯系统、公共照明系统等。实际上，只要被监控设备能提供监控接口，该系统就能对其运行状态进行监控，其具体的监控内容需要参照相应的规定和原则。
楼宇自控系统功能设计需要根据地区、行业、项目特点等进行设计，不同地区的楼宇自控系统功能设计是不同的，因此该系统功能设计具有针对性。如南方地区大多数都处于高温炎热且多雨的地区，因此需要考虑空调系统监控应当具有除湿功能，且不需要设计防冻开关，因此设备应当选择具有防潮防湿功能的。在北方大部分地区都寒冷干燥，因此在设计时应当考虑加入加湿功能，以防止在冬季运行时出现空调表制冷器冻裂的现象，并且应当增加防冻开关设计。
根据不同功能、用途和环境的建筑物选择相应的设备，像空调系统设备，因为功能需求不同，其自控策略也是不同的，像博物馆、展览馆等对环境湿度、温度有稳定要求的，而办公楼室外对空调设备进行控制，使空调设备节能，而医院的外科手术室的温度则需要根据手术进程不断变化。因此，建筑需要满足个性化要求，其楼宇自控系统需要具有针对性，在设计的过程中应当熟练掌握相关软件和算法，使系统功能设计效果达到最佳。
3 系统接口设计
楼宇自控系统的接口涉及所有被控设备。一般在超高层建筑物中，机电设备十分复杂，并且经常因系统接口界面问题，使楼宇自控系统出现甩项、丢顶等故障。所以在设计阶段，需要对设备接口界面进行严格控制，以保证被监控设备运转时能够预留出相应的接口，保证自控系统设计中的功能能全部实现。楼宇自控系统的接口界面一般是指软件接口以及硬件接口。
软件接口指的是通讯接口，一般是标准通讯协议如Modbu、OPC等，自定义通讯协议和其他形式的协议。其中标准通讯协议是能直接使用的，而自定义通讯协议则需要提供详实的通讯控制步骤、控制符号、传送控制顺序等必需的编程资料，然后需要进行二次开发，或者制定相对应的网关。其他形式的协议需要提供数据结构，其中包含数据的类型、格式、说明等内容。当电梯系统、冷水机组群控系统、变配电系统等系统通过软件接口的形式接入自控系统时，需要提供标准接口。
硬件接口是指通讯硬件接口如RS485或RS232等，由被监控设备配电箱提供的继电器或者接触器给出的辅助杆接点接口。
4 系统性能设计
楼宇自控系统性能设计主要体现为3个方面，即稳定性、准确性和快速性。其中，稳定性是其最基本要求，稳定的系统能够保证设备正常运行。准确性指的是要求自控系统的稳态和动态误差应当控制在最小。快速性是指自控系统达到稳态的时间应快速，但是控制过程如果太快，就会增加动态误差。因此在设计的时候，应当首先使其满足动态误差要求，在减少控制过渡的时间。
为了找到最佳PID控制参数，使楼宇自控系统满足稳定、准确、快速的要求，需要在理论计算的基础上得到相应的控制参数，并且根據工程调试经验，以及运行一段时间后才能找到符合要求的PID控制参数。
超高层建筑因为其自身特点，十分依赖楼宇自控系统。如果想要使自控系统发挥最大作用，需要不断加强系统设计，使其设计的系统功能齐全，便于施工、性能强，并且达到节能环保的目的。随着时代的发展，智慧城市理念逐渐盛行，楼宇自控系统在超高层建筑中的作用越来越大，设计师应当不断完善楼宇自动控制系统设计方案，才能使超高层建筑满足时代发展要求。
参考文献
[1]付显涛.超高层建筑楼宇自控系统的设计探讨[J].智能建筑电气技术，2015，（6）：18-21.
[2]刘光平.楼宇自控系统发展及应用分析[J].建筑节能，2013，（12）：82-86.
（作者单位：大连同方智能工程有限公司）
关键词：楼宇自控系统；超高层建筑；绿色建筑；系统设计
楼宇自控系统又叫建筑设备监控系统，作用是能够对机电设备运行情况实行自动控制、管理和监督，能够促进机电设备发挥最大功用，提高机电设备效率，并且节能环保，以此减少维护人员的工作压力。我们一般将高于100米的民用建筑称作超高层建筑。因为超高层建筑中的机电设备较为复杂，其界面接口很多，运转场地较小，安全防护难度相对较高，因此在建筑中应用楼宇自控系统，能够有效监控机电设备运行，减小工作人员对机电设备的维修工作量。
1 系统设计流程
1.1 用户需求分析
结合设计任务书上的相关要求，和业主进行沟通，了解用户需求，并收集整理相关的图纸、数据等资料，以便能够熟练掌握被监控对象的工艺和技术指标，制定与其对应的控制原理图，规划楼宇自控系统的监控内容和事项。计算并统计出被控设备的型号、数量和监控内容，并将和自控系统相关的机电设备、监控内容根据房间、楼层等位置分布，分别列表呈现出来，以便设计人员能够充分了解整个楼宇自控系统的规模和控制要点。
1.2 系统网络结构
楼宇自控系统的规模需要根据实时数据库的总点数进行确定，其中实时数据库的总点数包括硬件点与软件点两个部分。一般来说我们将总点数在3000以上的系统称之为大型系统，而总点数在1000到2999之间的称之为中型系统，总点数在999以下的则是小型系统，系统网络结构是结合系统规模、系统功能需求和选用产品特点进行确定的。一般大型的系统会采取三层网络结构，即包括管理网络层、现场网络层以及控制网络层。而中小型的系统则根据建筑的具体情况，应用单层或者两层，又或者三层的网络结构。
1.3 配置设备清单
在明确系统网络结构之后，应当绘制系统的管线设备安装平面图、DDC接线图、系统工作原理图等相关图纸。结合监控点统计表，以及管线设备安装图、系统技术参数等相关数据，选择适合的设备品牌。最后根据所选产品配置系统设备清单。
1.4 编制技术方案
根据所选产品特点和工程施工实际情况，编制相应的技术方案。该技术方案应当包含设计说明、原则、依据，系统结构框图、产品描述、系统控制内容、系统技术指标等相关内容，要求详细具体、准确无误。
2 系统功能设计
楼宇自控系统能够对以下子系统中的设备运行情况和建筑节能情况进行实时监控。这里所说的子系统一般包括热交系统、冷冻水系统、冷却水系统、给排水系统、电梯系统、公共照明系统等。实际上，只要被监控设备能提供监控接口，该系统就能对其运行状态进行监控，其具体的监控内容需要参照相应的规定和原则。
楼宇自控系统功能设计需要根据地区、行业、项目特点等进行设计，不同地区的楼宇自控系统功能设计是不同的，因此该系统功能设计具有针对性。如南方地区大多数都处于高温炎热且多雨的地区，因此需要考虑空调系统监控应当具有除湿功能，且不需要设计防冻开关，因此设备应当选择具有防潮防湿功能的。在北方大部分地区都寒冷干燥，因此在设计时应当考虑加入加湿功能，以防止在冬季运行时出现空调表制冷器冻裂的现象，并且应当增加防冻开关设计。
根据不同功能、用途和环境的建筑物选择相应的设备，像空调系统设备，因为功能需求不同，其自控策略也是不同的，像博物馆、展览馆等对环境湿度、温度有稳定要求的，而办公楼室外对空调设备进行控制，使空调设备节能，而医院的外科手术室的温度则需要根据手术进程不断变化。因此，建筑需要满足个性化要求，其楼宇自控系统需要具有针对性，在设计的过程中应当熟练掌握相关软件和算法，使系统功能设计效果达到最佳。
3 系统接口设计
楼宇自控系统的接口涉及所有被控设备。一般在超高层建筑物中，机电设备十分复杂，并且经常因系统接口界面问题，使楼宇自控系统出现甩项、丢顶等故障。所以在设计阶段，需要对设备接口界面进行严格控制，以保证被监控设备运转时能够预留出相应的接口，保证自控系统设计中的功能能全部实现。楼宇自控系统的接口界面一般是指软件接口以及硬件接口。
软件接口指的是通讯接口，一般是标准通讯协议如Modbu、OPC等，自定义通讯协议和其他形式的协议。其中标准通讯协议是能直接使用的，而自定义通讯协议则需要提供详实的通讯控制步骤、控制符号、传送控制顺序等必需的编程资料，然后需要进行二次开发，或者制定相对应的网关。其他形式的协议需要提供数据结构，其中包含数据的类型、格式、说明等内容。当电梯系统、冷水机组群控系统、变配电系统等系统通过软件接口的形式接入自控系统时，需要提供标准接口。
硬件接口是指通讯硬件接口如RS485或RS232等，由被监控设备配电箱提供的继电器或者接触器给出的辅助杆接点接口。
4 系统性能设计
楼宇自控系统性能设计主要体现为3个方面，即稳定性、准确性和快速性。其中，稳定性是其最基本要求，稳定的系统能够保证设备正常运行。准确性指的是要求自控系统的稳态和动态误差应当控制在最小。快速性是指自控系统达到稳态的时间应快速，但是控制过程如果太快，就会增加动态误差。因此在设计的时候，应当首先使其满足动态误差要求，在减少控制过渡的时间。
为了找到最佳PID控制参数，使楼宇自控系统满足稳定、准确、快速的要求，需要在理论计算的基础上得到相应的控制参数，并且根據工程调试经验，以及运行一段时间后才能找到符合要求的PID控制参数。
超高层建筑因为其自身特点，十分依赖楼宇自控系统。如果想要使自控系统发挥最大作用，需要不断加强系统设计，使其设计的系统功能齐全，便于施工、性能强，并且达到节能环保的目的。随着时代的发展，智慧城市理念逐渐盛行，楼宇自控系统在超高层建筑中的作用越来越大，设计师应当不断完善楼宇自动控制系统设计方案，才能使超高层建筑满足时代发展要求。
参考文献
[1]付显涛.超高层建筑楼宇自控系统的设计探讨[J].智能建筑电气技术，2015，（6）：18-21.
[2]刘光平.楼宇自控系统发展及应用分析[J].建筑节能，2013，（12）：82-86.
（作者单位：大连同方智能工程有限公司）