樓宇設備自控系統(tǒng)也稱BA系統(tǒng)。樓宇設備自控系統(tǒng)主要包括：冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)通風系統(tǒng)、風機盤系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等系統(tǒng)的一個集成統(tǒng)稱。系統(tǒng)主要通過運行狀態(tài)監(jiān)控與故障監(jiān)測，對建筑物內(nèi)各類設備進行高效率的管理與控制，在提供最佳舒適環(huán)境、現(xiàn)代化管理模式的同時，大大降低能量消耗。

本期我們一起來通過這個全面的樓宇自控系統(tǒng)設計方案，以及樓宇自控配置清單，徹底了解樓宇自控系統(tǒng)設計。

一、項目概述

本項目分為藝術(shù)館、圖書館及公園三個部分，藝術(shù)館建筑面積34268平方米，圖書館建筑面積為30473平方米。高低公園主體為停車場及配套商業(yè)。

大樓建筑智能化工程的樓宇自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡配置遵循分散控制、集中監(jiān)視、資源和信息共享的基本原則，是一個工業(yè)化標準的集散型控制系統(tǒng)。

使建筑具有智能建筑的特性。樓宇自動化系統(tǒng)是利用電腦控制技術(shù)對建筑物內(nèi)諸如供暖、照明、空氣調(diào)節(jié)、給排水等現(xiàn)代化設施、設備的運行參數(shù)、狀態(tài)及能源消耗進行集中管理，以達到統(tǒng)一管理、分散控制，同時做到節(jié)能和延長設備使用壽命的目的。采用樓宇自控系統(tǒng)，就可以合理利用設備，節(jié)約能源，節(jié)省人力，確保設備的安全運行，加強樓內(nèi)機電設備的現(xiàn)代化管理, 并創(chuàng)造安全、舒適與便利的工作環(huán)境，提高經(jīng)濟效益。其主要功能如下：

對機電設備進行實時監(jiān)測和參數(shù)報警

提高樓宇內(nèi)部的環(huán)境舒適性

節(jié)約能源，降低系統(tǒng)運行成本，延長設備使用壽命

降低操作人員的勞動強度，大量節(jié)省勞動力

提高整個建筑物的管理水平和效率，保障建筑物與人身的安全

二、設計依據(jù)

為了保證系統(tǒng)既能適應當今網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，又具有極高的可靠性，本方案設計遵從以下標準：

民用建筑設計通則（GB50352-2005）

高層民用建筑設計防火規(guī)范（GB50045-2014）

火災自動報謷系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50116-2013）

消防聯(lián)動控制系統(tǒng)（GB 16806-2006/XG1-2016）

汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范（GB50067-2014）

民用建筑電氣設計規(guī)范（JGJ/T16-2008）

建筑電氣安裝工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50303-2015）

供配電系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50052-2016）

低壓配電設計規(guī)范（GB50054-2011）

20kV及以下變電所設計規(guī)范（GB50053-2013）

電氣裝置安裝工程－接地裝置施工及驗收規(guī)范（GB50169-2016）

公共建筑節(jié)能設計標準（GB50189-2015）

建筑節(jié)能工程施工驗收規(guī)范（GB50411-2014）

電子計算機機房設計規(guī)范（GB50174-2016）

智能建筑設計標準（GB50314-2015）

大樓智能化系統(tǒng)工程招標文件

大樓智能化招標圖紙

三、系統(tǒng)方案設計

一、系統(tǒng)需求分析

本項目機電設備功能復雜、且比較分散，物業(yè)管理者無法對眾多機電設備進行集中的監(jiān)視和控制，作為群眾活動場所，人員在某些時間又會相對比較密集，因此對建筑物內(nèi)環(huán)境又有著比較嚴苛的要求；同時考慮到運營的成本，降低設備管理人員數(shù)量，減少能耗，因此需要建立一套機電設備監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)對場館內(nèi)機電設備的運行狀態(tài)、各種運行參數(shù)進行統(tǒng)一的檢測、及對機電進行控制；

本項目項目智能化系統(tǒng)工程樓宇自控系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為：

– 制冷系統(tǒng)（預留網(wǎng)關(guān)接口）

– 通風系統(tǒng)

– 空調(diào)系統(tǒng)

– 給排水系統(tǒng)

– 電梯系統(tǒng)

– 柴油發(fā)電機系統(tǒng)

系統(tǒng)總體技術(shù)需求如下：

1）先進的、集散型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)的實時集中監(jiān)控管理功能，既能符合國際標準，又符合建筑特點，其設備較分散，作為集散性控制分站的控制器通信網(wǎng)絡，應能實現(xiàn)各分站間，分站與中央站之間的數(shù)據(jù)通信。

2） 監(jiān)控的界面為全中文 Windows 界面，簡潔明了的人機交互，便于操作員的學習和掌握，監(jiān)控界面直觀形象。

3）需采用靈活的模塊化具有 BACnet 技術(shù)現(xiàn)場控制器，對于不同樓層的現(xiàn)場設備分布配置相應的輸入/輸出模塊，保證系統(tǒng)良好的集散性和今后的擴展性

4）系統(tǒng)具有高度開放性，通過網(wǎng)關(guān)能與酒店內(nèi)各個系統(tǒng)實現(xiàn)集成并進行監(jiān)控。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

考慮到本項目機電設備眾多，建筑面積大，使用周期較長，故我們考慮為項目保留足夠的技術(shù)先進性、開放性和升級能力，因此樓宇自控系統(tǒng)采用了主流最先進的基于Bacnet開放協(xié)議的產(chǎn)品。

系統(tǒng)按以下層次配置設計：

管理級網(wǎng)絡（MLN）

控制級網(wǎng)絡（CLN）

管理級網(wǎng)絡

在本項目的樓宇自控系統(tǒng)中央控制室設立樓宇自控系統(tǒng)管理站，采用標準的TCP/IP聯(lián)入以太網(wǎng)局域網(wǎng)，通過以太網(wǎng)及相應的通訊接口實現(xiàn)管理站、現(xiàn)場控制器、及第三方設備、相關(guān)子系統(tǒng)間的及上位IBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、資源共享和綜合管理功能。數(shù)據(jù)庫支持ODBC，SQL，OPC，DDE，NetDDE網(wǎng)絡API函數(shù)庫。最高級系統(tǒng)報警可直接通過撥號系統(tǒng)聯(lián)入電話網(wǎng)，將報警信息進行遠程傳送。數(shù)據(jù)庫的分層管理和軟件的模塊化設計，使數(shù)據(jù)訪問的安全性得到了保證。沒有得到授權(quán)將不能訪問系統(tǒng)的任何數(shù)據(jù)，不同級別的授權(quán)，只能訪問不同級別的數(shù)據(jù)。

控制級網(wǎng)絡

樓宇自控系統(tǒng)控制層設備通過BACNET MS/TP總線進行連接，連入網(wǎng)絡控制器，從而實現(xiàn)與中央站的數(shù)據(jù)交換及通訊。系統(tǒng)能實現(xiàn)控制器間的通訊，即同層通訊，便于系統(tǒng)參數(shù)的共享及不同控制器間的聯(lián)動控制。中央可通過網(wǎng)絡控制器以信息傳送至任何指定的分站。

在系統(tǒng)的兩層結(jié)構(gòu)中，無論是管理層還是控制層，均具有同層資源共享功能（Peer to Peer）。在系統(tǒng)主機發(fā)生故障時，所有網(wǎng)絡控制引擎仍保持通訊和數(shù)據(jù)的交換，而倘若網(wǎng)絡控制引擎掉線，其控制網(wǎng)絡的全部現(xiàn)場控制器之間亦能保持點對點無主從的方式進行直接通訊，從而保障系統(tǒng)不間斷的可靠運行。

三、樓宇自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)

本系統(tǒng)采用兩層架構(gòu)，高低公園管理層中央工作站及網(wǎng)絡控制器放置于首層管控中心，群藝館管理層中央工作站及網(wǎng)絡控制器放置于二層安防監(jiān)控室，圖書館中央工作站及網(wǎng)絡控制器放置于本樓一層消防安全控制室，中央管理工作站與網(wǎng)絡控制器通過TCP/IP協(xié)議接入設備網(wǎng)，控制層設備放置于被控設備附近，各DDC控制器之間采用RVSP線纜通過BACNET總線協(xié)議進行連接，管理層與控制層之間通過網(wǎng)絡控制器進行數(shù)據(jù)的交換，系統(tǒng)網(wǎng)絡構(gòu)架圖如下：

四、系統(tǒng)功能

1.4.1 系統(tǒng)監(jiān)控范圍

根據(jù)本項目業(yè)主提供的相關(guān)資料，在本次方案中，對以下系統(tǒng)實行監(jiān)控：

– 制冷系統(tǒng)（預留網(wǎng)關(guān)接口）

– 通風系統(tǒng)

– 空調(diào)系統(tǒng)

– 給排水系統(tǒng)

– 電梯系統(tǒng)

– 柴油發(fā)電機系統(tǒng)

1、冷源系統(tǒng)

a、制冷系統(tǒng)設計控制方式設計：

本項目制冷系統(tǒng)群控暫不予考慮，樓宇自控系統(tǒng)只為冷源系統(tǒng)預留網(wǎng)關(guān)。

2、空調(diào)系統(tǒng)

控制對象：電動調(diào)節(jié)閥、風機啟停、變頻、新風閥、回風閥。

檢測內(nèi)容：送/回風溫濕度、回風CO2、過濾器堵塞信號、風速、室內(nèi)風壓、風機啟停、工作、故障及手/自動狀態(tài)。

控制方式：

空調(diào)機組設計送風風機由DDC遠距離及現(xiàn)場手動控制啟停。溫度、濕度、風閥、水閥等控制環(huán)路與風機連鎖, 風機停止運行連鎖溫度、濕度控制環(huán)路停止工作,水閥全閉,新風閥全閉；

季節(jié)控制：

冬季，當室內(nèi)或送風溫度 (T) 高于設定值, 通過PID 控制關(guān)小水閥, 當室內(nèi)或送風溫度低于設定值時。夏季，當室內(nèi)或送風溫度(T)高于設定值,通過PID 控制開大水閥開度,當室內(nèi)或送風溫度低于設定值時關(guān)小水閥；

風閥控制：

調(diào)節(jié)新/回閥門，冬夏季節(jié)在保證滿足空調(diào)空間新風量需求的前提下，盡量減少室外新風的引入，以達到充分節(jié)能的目的；在過渡季節(jié)，通過調(diào)節(jié)新、回風閥門，充分利用室外新風，一方面可推遲用冷/熱水的時間可達到節(jié)能的目的，另一方面可增加空調(diào)區(qū)域內(nèi)人員的舒適感，同時，根據(jù)回風CO2濃度檢測值增加或減少新風量，調(diào)節(jié)新排風比。

變頻:

控制器根據(jù)區(qū)域溫度及其設定值通過PI調(diào)節(jié)計算出所需一次風量，并監(jiān)測當前風速并計算風量，通過PI調(diào)節(jié)風閥以使當前一次風量滿足需求風量（界于最大和最小設定風量之間）。當區(qū)域溫度處于制熱設定值與制冷設定值之間時，調(diào)節(jié)風閥以保持一次風至最小風量設定值；當區(qū)域溫度高于制冷設定值時，調(diào)節(jié)風閥以增加一次風量，最高增加到最大風量設定值；當區(qū)域溫度低于制熱設定值時，調(diào)節(jié)風閥以保持一次風至最小風量設定。

排風（適用于帶排風的空調(diào)機組）：排風閥與排風機在本地與配電箱就地連鎖，風機打開，排風機與排風閥工作，風機關(guān)閉，排風機與排風閥關(guān)閉。

壓差報警：過濾器阻力增大到限定值時, 自動報警提示更換或清洗過濾器，同時，在風機開啟時監(jiān)測風機兩端壓差開關(guān)的開閉，此信號通過DDC控制器反映在中央控制器中，在中控室工作站上提示并打印，通知維護人員進行清理；

防凍報警：當溫度低于5度時報警，以防盤管凍裂；

通過樓宇自控軟件進行機組的運行時間的累計計量，啟動次數(shù)、運行時間顯示，并自動定期提示檢修設備；

在工作站彩色圖形顯示、記錄及打印各種參數(shù)、狀態(tài)、報警、運行時間、趨勢圖、動態(tài)流程圖，以便物業(yè)管理人員日常維護。

空調(diào)系統(tǒng)示意圖

3、新風系統(tǒng)

新風機組的控制設計：

控制對象：電動調(diào)節(jié)閥、風機啟停。

檢測內(nèi)容：新風溫濕度、送風溫濕度、風速、過濾器堵塞信號、風機啟停、工作、故障及手/自動狀態(tài)。

控制方式：

風機由DDC遠距離及現(xiàn)場手動控制啟停。溫度、風閥、水閥等控制環(huán)路與風機連鎖, 風機停止運行連鎖溫度、濕度控制環(huán)路停止工作,水閥全閉,新風閥全閉；

季節(jié)控制：冬季，當室內(nèi)或送風溫度 (T) 高于設定值, 通過PID 控制關(guān)小水閥, 當室內(nèi)或送風溫度低于設定值時。夏季，當室內(nèi)或送風溫度(T)高于設定值,通過PID 控制開大水閥開度,當室內(nèi)或送風溫度低于設定值時關(guān)小水閥；

過濾器阻力增大到限定值時, 自動報警提示更換或清洗過濾器，此信號通過DDC控制器反映在中央控制器中，在中控室工作站上提示并打印，通知維護人員進行清理；

當溫度低于5度時報警，以防盤管凍裂；

通過樓宇自控軟件進行機組的運行時間的累計計量，啟動次數(shù)、運行時間顯示，并自動定期提示檢修設備；

在工作站彩色圖形顯示、記錄及打印各種參數(shù)、狀態(tài)、報警、運行時間、趨勢圖、動態(tài)流程圖，以便物業(yè)管理人員日常維護。

4、送排風系統(tǒng)

風機的啟動和關(guān)機均有預先時間程序控制；

風機運行狀態(tài)、手自動狀態(tài)和故障狀態(tài)的監(jiān)測；

5、給排水系統(tǒng)

A 給水系統(tǒng)具有如下功能：

1 自動檢測生活水箱超高、超低水位狀態(tài)并在樓控管理主機上做出報警。

2 自動檢測供水泵的運行狀態(tài)、故障報警

3 根據(jù)供水總管壓力，自動啟停水泵及調(diào)節(jié)頻率，使管道壓力維持在設定值。

4 根據(jù)水箱水位自動啟停補水泵。

B 排污系統(tǒng)具有如下功能：

1 自動檢測污水池的超限液位狀態(tài)。

2 自動檢測排污泵的運行狀態(tài)、故障報警。

3 可通過中央管理工作站對其進行監(jiān)視報警，并通知樓控管理人員到現(xiàn)場排查故障。

6、電梯系統(tǒng)

電梯運行狀態(tài)、故障報警和上下行狀態(tài)及電梯緊急報警狀態(tài)的監(jiān)測。

7、柴油發(fā)電機系統(tǒng)

本系統(tǒng)對柴油發(fā)電機進行如下點位監(jiān)控：

發(fā)電機油溫、油壓、發(fā)電頻率、啟動電瓶電壓、油箱液位。

監(jiān)視燃油泵的運行狀態(tài)、故障報警，并根據(jù)液位設定自動啟停燃油泵補油。

8、供配電、電梯設備的監(jiān)控

供配電、電梯設備的監(jiān)控主要是對設備進行監(jiān)視，而不參與對設備的控制，對電梯可以進行上下班管理， 如上班可以全開，下班后或晚上可以關(guān)閉部分電梯，以節(jié)省電能和延長設備使用壽命。由于業(yè)主準備采用具有通訊接口的自動化配電、電梯設備，因系統(tǒng)采用第三方接口軟件和設備進行通訊，進行數(shù)據(jù)采集，進行管理。

四、管理功能實現(xiàn)

本次樓宇自動控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：

1. 實時控制

主要用于實時性較強，人工無法控制的設備，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳控制，使之工作于最優(yōu)工況。如空調(diào)系統(tǒng)的溫／濕度控制、焓值控制、壓差旁通等。

2. 邏輯控制

主要用于實時性不強，人工可以控制但工作較繁重的設備，實現(xiàn)設備的自動最優(yōu)管理，避免人工操作的失誤。如：空調(diào)／照明／通風系統(tǒng)的定時開關(guān)、制冷站設備的順序起動等。其特點為：人工可控但工作繁重，采用自動控制可自動進行，輸入輸出一般皆為數(shù)字量（DI／DO）。

3. 狀態(tài)監(jiān)視

主要用于對各種設備運行狀態(tài)的監(jiān)視，以便于及時了解設備的故障狀態(tài)，方便維修。如：空調(diào)機、風機、照明開／關(guān)、濾網(wǎng)狀態(tài)等，其特點為：人員可通過巡視來了解其狀態(tài)但工作繁重．皆為數(shù)字量輸入（DI）。

4. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

主要用于對各種設備運行參數(shù)進行采集、記錄．存檔及生成各種數(shù)據(jù)庫．報表等，提供給決策者作為管理、維修、決策的依據(jù)。如：設備運行次數(shù)、運行時間、用電量統(tǒng)計等。

5. 時間計劃表控制

大部分的空調(diào)機及新風機根據(jù)其控制區(qū)域的作業(yè)要求和特點，都有啟停方面的時間要求，這類設備就可以通過程序預先設定啟停時間表，按照設定的啟停時間啟停設備，包括日常、周末及特殊節(jié)假日等不同的運行時間計劃。

6. PID算法模塊

PID算法模塊主要完成模擬執(zhí)行設備的開度調(diào)節(jié)，如水閥、壓差平衡閥等。對算法的人工干預可以通過給定值SP、比例帶PB、積分時間TI、控制死區(qū)等參數(shù)進行。這個算法的控制對象為各個空調(diào)機的水閥和冷、熱站的壓差旁通閥。由于壓差旁通閥是冷熱站共同調(diào)節(jié)的對象，其PID算法的終止和設備的關(guān)閉與其它設備有所不同，它是在冷站和熱站均未運行時停止。

7. 位式控制模塊

位式調(diào)節(jié)是一種ON/OFF控制，主要針對通斷類型的閥門，應用于被控對象控制精度要求較低的場合。位式控制主要是通過兩個過程的狀態(tài)進行控制。位式控制的對象為各個水箱的水位調(diào)節(jié)，它們的控制是通過高水位報警和低水位報警來決定控制動作的，并且它們的控制動作不取決于任何系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

8. 負荷控制

在制熱和制冷模式中，根據(jù)大樓總體負荷的情況，對所投入的熱交換機及冷機的臺數(shù)進行控制，以達到節(jié)能降耗的目的，稱之為負荷控制。負荷計算是按周期，并且在新啟動或停止的設備穩(wěn)定30分鐘以后進行。

9. 密碼系統(tǒng)

系統(tǒng)提供5個級別的密碼保護，不同的級別允許完成不同權(quán)限的操作，提高系統(tǒng)的安全性，為建管系統(tǒng)提供一個全面的保護功能，是操作員達到操作站及網(wǎng)絡終端（NT）。在操作站中，密碼有以下功能：

• 通過密碼控制用戶使用系統(tǒng)
• 容許操作員增加、取消或修改密碼
• 儲存?zhèn)€別人士的密碼，使用的水平及使用的組別

10. 報警管理

當緊急報警狀態(tài)發(fā)生時，工作站立即把通知提供給操作員。操作員在對報警進行確認的同時有兩種選擇，一是把報警記錄放進提醒文件（再次提醒操作員，報警狀態(tài)依然存在）；二是放進跟蹤文件（對報警報告和改正情況進行跟蹤）。這就防止一個報警狀態(tài)完全被忘記的危險。非緊急報警被保存在工作站上，操作員可以方便的進行處理。

11. 趨勢分析

通過表格的或者圖形的趨勢圖，用戶可以從一個集成數(shù)據(jù)庫中檢查任意數(shù)據(jù)源的組合。圖形顯示可以是單個的或?qū)盈B的，具有可選擇的顯示特性。另外，使操作員可以快速獲得詳細的趨勢源焦點窗口信息并把任一圖形顯示放大，以便進行精確的分析。

五、具體配置清單