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楼宇自控BA系统
楼宇自控ba系统是指楼宇中电力设备，如电梯、水泵、风机、空调等，其主要工作性质是强电驱动。通常这些设备是开放性的工作状态，也就是说没有形成一个闭环回路。只要接通电源，设备就在工作，至于工作状态、进程、能耗等，无法在线及时得到数据，更谈不上合理使用和节约能源。现在楼宇自控是将上述的电器设备进行在线监控，通过设置相应的传感器、行程开关、光电控制等，对设备的工作状态进行检测，并通过线路返回控制机房的中心电脑，由电脑得出分析结果，再返回到设备终端进行调解。
在二十一世纪的今天，随着计算机技术和信息技术突飞猛进的发展。对大楼内的各种设备的状态监视和测量不再是随线式，而是采用扫描测量。系统控制的方式由过去的中央集中监控，转而由高处理能力的现场控制器所取代的集-散型控制系统，中央机以提供报表和应变处理为主，现场控制器以相关参数自动控制相关设备，来达到控制目的。对建筑设备用计算机管理系统来代替操作人员，或作其补充措施，是一种自然发展。自动控制技术经过简单的机械控制器控制、常规仪表控制，进入一个崭新的阶段--计算机控制。
近年来国内高层建筑不断兴建，它的特点是高度高、层数多、体量大。面积可达几万平方米到几十万平方米。这些建筑都是一个个庞然大物，高高的耸立在地面上，这是它的外观，而随之带来的内部的建筑设备也是大量的。为了提高设备利用率，合理地使用能源，加强对建筑设备状态的监视等，自然地就提出了楼宇自动化控制系统。
一．简介
BA系统
它是基于现代控制论中分布式控制理论而设计的集散型系统,是具有集中操作、管理和分散控制功能的综合监控系统。系统的目标是对建筑物内大多数机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控和管理,确保建筑物内所有设备处于高效、节能、合理的运行状态。
楼宇设备自控系统(Building Automation System-RTU)主要是建筑物的变配电设备、应急备用电源设备、蓄电池、不停电源设备等监视、测量和照明设备的监控，给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等运行、工况的监视、测量与控制，空调系统的次热源设备、空调设备、通风设备及环境监测设备等运行工况的监视、测量与控制，热力系统的热源设备等运行工况的监视,以及对电梯、自动扶梯设备运行工况的监视。通过RTU实现对建筑物内上述机电设备的监控与管理,向用户创造更舒适安全的环境，发挥设备整体的优势和潜力，提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间(但并不影响设备的工效)，从而可延长设备的服役寿命，降低能源消耗，减低维护人员的劳动强度和工时数量。最终，降低了设备的运行成本。
二．各项系统
1.空调及通风系统
空调机组
风机控制:风机由RTU系统按每天预先编排的时间及需求来控制风机的启停并记录运行时间累积。在配电回路故障条件下禁止开机。
温度控制:根据测量的回风温度与设定值的偏差，进行计算，经比例积分微分(PID)规律控制水调节阀，在夏季工况下，温度高于设定温度时开大水阀，温度低于设定温度时关小水阀，使送风温度维持在设定的范围内。
风门控制:根据测量到的室内外温度,进行计算比较，采用经济运行方式，在满足卫生许可条件下，尽量采用最小新风比例，充分利用室内回风，过渡季节充分利用室外空气的自然调节能力，以达到节省冷量的消耗，同时满足空调的要求。
压差报警:进行过滤网压差检测与阻塞报警。
联动控制:风机、水阀、风门联动控制，在关闭风机时关闭水阀和风门。
检测: 回风温度，室外温度，风机状态，手自动状态。
报警: 设备故障报警。故障报警同时打印维修派工单，及在上位机反映。
中央监控显示打印:参数，状态，报警，动态流程图(设定值、测量值、状态等)
新风机组
风机控制:风机由RTU系统按每天预先编排的时间假日程序来控制风机的启停并记录运行时间累积。在配电回路故障条件下禁止开机。
温度控制:根据要求在设置室外温度检测点，系统将根据测量的室外温度、送风温度与设定温度，进行计算，经比例积分微分(PID)规律控制冷水调节阀，温度太高时开大冷水阀，温度太低时关小冷水阀，使送风温度维持在设定的范围内。
检测: 送风温度，室外温度，风机状态，故障、手自动状态，送风管静压值，风机转速。
报警: 风机故障报警。故障报警同时打印维修派工单，及在上位机反映。
中央监控显示与打印:参数，状态，报警，动态流程图(设定值、测量值、状态等)。
其他通风设备
风机控制:送风机、排风机由RTU系统按照需求及每天预先编排的时间假日程序来控制风机的启停并记录运行时间累积。夏季充分利用夜间风，降低空调能量损耗。在配电回路故障条件下禁止开机。
检测: 风机状态。
报警: 风机故障报警。故障报警同时打印维修派工单，及在上位机反映。
中央监控显示与打印:参数，状态，报警，手自动状态、动态流程图(设定值、测量值、状态等)。
冷水机组系统
冷水机组系统的监控，RTU系统按每天预先编排的时间假日程序来控制冷冻系统的启停和监视各
设备的工作状态。
负荷控制:测量冷冻水供回水温度、回水流量，计算用户的实际冷负荷，系统根据计算结果控制冷水机组开启的台数及冷水机组的制冷量，从而实现节能的目的。
压差控制:根据冷冻水供回水压差控制旁通阀的开度，以保证系统供回水温度的平衡。
设备群控:冷水机组系统的群控功能，根据负荷自动启/停冷水机组，并具有设定和修改控制参数功能。冷水机组内的各种状态与过程参数将通过标准接口由冷水机组统上的控制器读取。当旁通流量达到一台泵流量时，关停一台水泵，当总供回水压差低于设定值时开启水泵，以达到变量控制，实现空调系统综合节能的目的。系统显示冷冻水泵的运行状态和故障报警。
监测:冷水机组系统的运行状态,运行时间累积,各环节水的温度、流量、水位、输入电流、电压.
报警:冷水机组系统故障报警，水温超过限定值报警。故障报警同时打印维修派工单，及在上位机反映。
中央监控显示与打印:参数，状态，报警，动态流程图(设定值、测量值、状态等)。
2.给排水系统
控制:根据生活水箱、生活水池的水位启停生活水泵;根据污水池的水位控制排污泵的启停。
报警:生活水箱超低水位报警,生活水泵故障报警.故障报警同时打印维修派工单,及在上位机反映
中央监控显示与打印:水池、生活水箱、污水池水位状态，生活水泵与污水泵状态及报警。
3.变配电系统
从大厦的安全性考虑，中央监控系统对配电房的有关变配电状况，实行一般实时监视而不作控制，通常强电回路一切控制操作均留给现场有关控制器或操作人员执行。BAS系统可实时监视以下参量:
监测:高压开关、低压开关和母联开关的工作状态;低压配电柜的电压、电流、功率因数、有功电度和无功电度;
报警:变压器超温报警，油箱低油位报警，发电机润滑油超温报警，蓄电池低电压报警，回路超负荷报警,电流超过额定值报警。故障报警同时打印维修派工单，及在上位机反映。
4.照明系统
照明系统的控制采用分回路按时间表自动开关，节省能源，并监测各回路的工作状态。RTU系统按预先编排的时间假日程序来进行照明系统设备的开关控制及监视其状态;
正常照明监控:航空障碍灯，走廊等处室内照明;
非正常照明监控:安全照明、应急照明、疏散标志照明;(一般情况下非正常照明监控和其他所有消防设施一样并不纳入BA解决方案中)
5.客控系统
6.电梯系统
监测:电梯由RTU系统监视电梯的运行状态;
报警:由RTU系统对电梯故障进行报警。
三．控制系统
控制系统采用DDC控制，装设在回风管内的温度传感器所检测的温度送往DDC控制器与设定点温度相比较，用比例积分加微分控制，输出相应的电压信号，控制装在回水管上的电动调节阀的动作，使回风温度保持在所需要的范围。
1)装设在送风管内的湿度传感器所检测的湿度送往 DDC控制器与设定点湿度比较，用比例积分控制，输出相应的电压信号，控制电动蒸汽阀的动作，使送风湿度保持在所需要的范围。
装设在回风管及新风管的温度及湿度传感器所检测的温/湿度送往DDC控制器进行回风及新风焓值计算，按回风及新风焓值的比例，输出相应的电压信号，控制回风风门及新风风门的比例开度，使系统节能。
系统中所有检测数据，均可以在显示屏上显示出来，如:
-新风、回风、送风之温湿度
-过滤器淤塞报警
-风机开停状态
2)通过 DDC控制器内预先编写的逻辑程序，系统可执行下列连锁功能。装设在新风入口处的风门与风机连锁。当风机停止后，新风风门全关。-电动调节阀与风机启动连锁。当风机停止后，电动调节阀亦同时关闭。-风机启停状态是用差压开关检测的。当风机启动后，风机两侧的差压超时其设定值时， 差压开关内的常开触点闭合，信号送往 DDC控制器，系统的控制程序立即投入运行。
3) 通过手提检测器可现场提取及修改DDC数字控制器内的任何数据，如
-传感器检测范围
-控制程序参数，包括输入端到输出端等。
4) 通过 DDC上串行接口与网络控制器连接，成为中央监控系统的最基本监控单元。
以WindowsNT为操作平台，采用工业标准的应用软件、集散控制系统、二级网络结构，全中文化的图形化操作界面监视整系统的运行状态，提供现场图片、工艺流程图(如空调控制系统图)、实时曲线图、监控点表、绘制平面布置图，以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示。
可提供多种途径查看设备状态，如通过平面图或流程图，通过下拉式菜单或功能键进行常用功能操纵，以单击鼠标的方式可逐及细化地查看设备状态及有关参数。
控制功能:
能在中央站上通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制，如设备的ON/OFF控制;通过选择操作可进行运行方式的设定，如选择现场手动方式或自动运行方式;通过交换式菜单可方便地修改工艺参数。
对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全。对操作人员以通行字的方式进行身份的鉴别和管制。操作人员的根据不同的身份可分为从低到高5-10个安全管理级别。
先进的报警功能:
当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，均产生报警信号，报警信号始终出现在显示屏最下端，为声光报警，操作员必须进行确认报警信号才能解除，但所有报警多将记录到报警汇总表中，供操作人员查看。报警共分4个优先级别。
报警可设置实时报警打印，也可按时或随时打印。
综合管理功能:
对有研究与分析价值、应长期进行保存的数据，建立历史文件数据库:采用流行的通用标准关系型数据库软件包和硬盘作为大容量存储器建立数据库，并形成曲线图等显示或打印功能。
提供汇总报告，作为系统运行状态监视、管理水平评估、运行参数进一步优化及作为设备管理自动化的依据，如能量使用汇总报告，记录每天、每周、每月各种能量消耗及其积算值，为节约使用能源提供依据;又如设备运行时间、起停次数汇总报告(区别各设备分别列出)，为设备管理和维护提供依据。
可提供图表式的时间程序计划，可按日历定计划，制订楼宇设备运行的时间表。可提供按星期、按区域及按月历及节假日的计划安排。
传感器
传感器是自控系统中的首要设备，它直接与被测对象发生联系。它的作用使感受被测参数的变化，并发出与之相适应的信号。在选择传感器时一般有三个要求:高准确性、高稳定性、高灵敏度。
1. 温度传感器:
楼宇工程中应用的主要接触式温度传感器，如热电阻、热电偶、PTC硅感应器等，由于测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，测量常伴有时间上的滞后。如Pt1000其在0℃时电阻为1000Ω，随着温度的升高电阻减小，灵敏度一般在3~4Ω/K，响应速度一般在15~30秒。
2. 压力传感器:常用的有电气式压力传感器，将被测压力的变化转换为电阻、电感等各种电气量的变化，从而实现压力的间接测量。常用的有压差开关、表压传感器、静压传感器等。
3. 流量传感器:常用的是电磁流量计，由法拉第电磁感应定律知，在磁场中运动并切割磁力线的导体中会有感应电动势产生，此感应电动势与流体的体积流量呈线性关系。如果是改造还可以采用超声波流量计，方便安装和维护。
4. 湿度传感器:用于测量室内空气相对湿度。
5. 液位传感器:用于控制水箱、水池等的上限、下限液位。
在自动控制系统中，它接受控制器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现过程参数的自动控制。
6. 风阀执行器:用于控制安装于新风、回风口的风阀，既可进行开关控制，也可进行开度控制。执行器设有万能夹具，可直接夹持在风阀的驱动轴上，设有手动复位钮，在故障时可手动调节。根据风管横截面的大小可选择不同扭矩的执行器。
7. 水管阀门执行器:与阀门配套使用，有开关式和调节式两种，开关式一般口径大，在冷热站中用于控制各系统工艺管道的开启和关闭、各种工况间的切换等;调节式主要用于控制流量，在空调机组中，根据控制器的温湿度设定值控制回水流量和蒸汽加湿的流量，使温湿度维持在设定值。
现场控制器(DDC)
DDC是用于监视和控制系统中有关机电设备的控制器，它是一个完整的控制器，有应有的软硬件，能完成独立运行，不受到网络或其它控制器故障的影响。根据不同类型的监控点数提供符合控制要求和数量的控制器。每处DDC 具有10-15%点数的扩充或余量。
(1)控制器构成符合以下要求:
A) 以32位或16位微处理器的可编程DDC
B) 具有可脱离中央控制主机独立运行或联网运行能力
C) 具有电源模块
D) 具有通信模块
E) DDC 有在模板LED显示每个数字输入，输出点的实时变化状态。当外电断电时，DDC的后备电池可保证RAM中数据在60天不掉失。
F) 当外电重新供应时，在无需人工干预的情况下，DDC能自动恢复正常工作。
G) 当DDC存储的数据非正常丢失时，用户可通过现场标准串行数据接口和通过网络操作将数据重新写入DDC控制器。
H) DDC的操作程序与应用程序皆采用PPCL高级语言编写。
I) DDC程序的编写，修改即可在中央站上进行，也可通过便携机进行。
J) DDC在外电断时，同时后备电池丢失时，能存储其应有程序。
K) DDC的采集精度与传感器的精度相匹配。
L) 工作环境:温度0度到50度，相对湿度0-90%
M) 电源:AC220V, ±10%,50HZ。
2)DDC具备以下功能:
定时启停自适应启/停
自动幅度控制需求量预测控制
事件自动控制扫描程序控制与警报处理
趋势记录全面通信能力
中央管理工作站系统由PC主机、彩色大屏幕显示器及打印机组成，是BA系统的核心，它直接可以和以太网相连。整个大厦内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示，内装工作软件提供给操作人员下拉式菜单、人机对话、动态显示图形，为用户提供一个非常好的、简单易学的界面，操作简单，操作者无需任何先进软件知识，即可通过鼠标和键盘操作管理整个控制系统。
最近几年，未来的楼宇被人们认为将会是充满了各种各样的智能设备。楼宇控制网络中的传感器、执行器、阀门等都是智能的，楼宇的基础设施能无缝隙的将数据网和控制网连接起来，形成整体的楼宇网络。 整体的楼宇网络将成为未来楼宇控制的典范。在九十年代中，人们逐渐对楼宇自控中信息的传递形成了新的概念: 智能设备、传感器、执行器形成能自主的控制环境即智能的温度传感器、 电灯开关、窗帘、电梯按钮、读卡机等能混和一体的工作。 网络新一代的智能设备能无缝隙的将各种网络如国际互联网、企业网或楼宇的广域网、局域网等连接起来。 全球联网，随着网络、设备和系统的发展，用户能在世界上任何地方，任何时间对智能楼宇网络上任何一点进行远程访问。 整体的楼宇网络概念已不再是一个对将来的期望，今天它正在发生中。提供智能设备、子系统和系统的厂家正在如指数般的成长。这种推动力主要来自于业主们,他们对楼宇物业集成度的要求越提越高,这也是合理的。因为在今天,楼宇自控子系统如门禁、闭路电视、电梯、空调暖通、保安和消防中的智能产品都已问世了。
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