時間:2023-05-29 17:45:12
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇樓宇控制,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關(guān)鍵詞】樓宇設(shè)備;節(jié)能需求;優(yōu)化控制
1.引言
隨著我國城市化水平的不斷加快,城市建筑的智能化、舒適化、便捷化的趨勢愈來愈明顯,與此同時,建筑設(shè)備運行的高能耗問題日益突出,如何在保證建筑設(shè)備運行高可靠性和舒適性的同時,降低樓宇設(shè)備的能耗,提高設(shè)備的管理控制水平,實現(xiàn)綠色環(huán)保型樓宇是現(xiàn)代智能建筑研究的重要方向之一。
2.樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制總體分析
現(xiàn)代智能建筑智能化、科技化和舒適化的基礎(chǔ)是種類眾多、控制復(fù)雜、能耗高的各類建筑設(shè)備,包括電梯、給排水、空調(diào)、電氣、消防、監(jiān)控等設(shè)備,統(tǒng)計資料表明,在建筑設(shè)備總耗能占比中,空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的能耗占智能建筑運行能耗的2/3,同時,空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗占這三個系統(tǒng)能耗總和的2/3以上,因此,研究智能建筑設(shè)備的節(jié)能降耗,采取科學(xué)的設(shè)備集成控制系統(tǒng)以及必要的監(jiān)測和傳感設(shè)備及時的了解和控制設(shè)備的運行狀態(tài),及時的獲取各類建筑設(shè)備的能耗數(shù)據(jù),并根據(jù)設(shè)備的實際使用率調(diào)整設(shè)備運行時間、數(shù)量、功耗等,為降低設(shè)備能耗,節(jié)能減排提供必要的技術(shù)支持。
(1)空調(diào)系統(tǒng)能耗分析。空調(diào)系統(tǒng)能耗占樓宇設(shè)備總能耗的一半左右,其節(jié)能優(yōu)化控制的必要性不言而喻,因此,研究樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制首先需要分析空調(diào)系統(tǒng)各組成部分在不同時段、不同氣候條件下的的能量消耗情況,在此基礎(chǔ)上有針對性地提出控制措施,達到節(jié)能目的。供給空調(diào)系統(tǒng)的能量由熱源和冷源系統(tǒng)產(chǎn)生、經(jīng)水系統(tǒng)傳遞給風(fēng)系統(tǒng),再由風(fēng)系統(tǒng)將能量傳遞給被調(diào)節(jié)的房間,以達到所要求的室內(nèi)溫度、濕度參數(shù)。在此過程中,能量的消耗主要包括輸入水損失能量、蓄熱損失、空氣-水系統(tǒng)等的管道損失、輸送風(fēng)損失能量、以及室內(nèi)能量損失、室內(nèi)能量獲取等。常用的空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)能耗計算方法包括度日法、當(dāng)量滿負(fù)荷運行時間法、負(fù)荷頻率法、設(shè)備能量消耗系數(shù)CEC、周邊全年負(fù)荷系數(shù)PAL等
(2)給排水設(shè)備系統(tǒng)能耗分析。給排水系統(tǒng)的設(shè)備耗能分為兩個方面,水能和電能的損耗。給水的能耗主要包括生活用水的能耗和消防用水的能耗兩個方面,研究顯示,各類建筑最高日生活用水量等于設(shè)計單位數(shù)與單位用水量標(biāo)準(zhǔn)的乘積,室內(nèi)消防用水量可參照給排水設(shè)計手冊,智能建筑用水損耗因素主要包括給水管網(wǎng)滲漏損耗和用水終端設(shè)備損耗兩方面;給排水設(shè)備用電能耗主要集中在水泵運轉(zhuǎn)耗電與消防系統(tǒng)自動噴淋系統(tǒng)用電,水泵的耗電量與建筑物用水量呈正相關(guān),噴淋系統(tǒng)用電與系統(tǒng)設(shè)計功率正相關(guān)。
(3)照明系統(tǒng)設(shè)備能耗分析。建筑照明耗電主要取決于建筑所需的照度值,照度值決定了照明系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量、功率、容量、位置等,照度值的計算方面目前較常見的有利用系數(shù)法(國標(biāo)(GBJ133-90)及(GB50034-92))、單位容量法。
3.樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制措施研究
(1)樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制目標(biāo)
樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制的社會目標(biāo)是在保證樓宇設(shè)備正常使用、科學(xué)使用的同時,采取合理有效的優(yōu)化控制措施,降低設(shè)備的能耗水平,減少樓宇的運行維護費用,節(jié)能減排,使智能建筑向節(jié)能、智能化、安全性、舒適性、快捷性、經(jīng)濟性等方面更好的發(fā)展。空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能目標(biāo)是實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的智能化控制,維持合理的控制溫度,降低用電能耗;給排水系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)是節(jié)電和節(jié)水;照明系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)是合理安排用電需求,采用智能控制器進行照明器控制。樓宇設(shè)備集成控制是指以BAS為中心,采用LonWorks或BACnet系統(tǒng)總線技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備控制的自動化、智能化。樓宇設(shè)備集成控制以信息集成為核心,采用現(xiàn)場總線技術(shù)將所有相關(guān)的樓宇設(shè)備連接,并根據(jù)需要綜合地相互作用,以保證整體控制目標(biāo)。樓宇設(shè)備集成控制內(nèi)容包括變配電控制、給排水系統(tǒng)控制、暖通空調(diào)系統(tǒng)控制、
(2)空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析
建筑設(shè)備空調(diào)系統(tǒng)能耗主要集中在冷源設(shè)備、水系統(tǒng)、空氣處理設(shè)備以及新風(fēng)機組四部分,因此調(diào)節(jié)和控制空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能主要針對以上四個部分。空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制策略主要包括前期設(shè)計和后期管理與運行,首先,在節(jié)能設(shè)計上,空調(diào)主機的選擇需要采用能效比高的熱回收機組,冷源設(shè)備對于中央空調(diào)需要選用自動變頻控制的水泵,水塔根據(jù)需要進行啟停及變頻控制;同時需要對水路和風(fēng)路系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計,保證通暢和高效,在保溫上還加大投入,保證管路能量流失率最小,提高整體工程的施工工藝和質(zhì)量;在節(jié)能控制上,首先要保證公共區(qū)域以及各房間溫度的單獨控制,用戶根據(jù)需求選擇空調(diào)系統(tǒng)的啟閉,該技術(shù)對節(jié)能效果明顯,其次,增加智能控制系統(tǒng),用戶如果設(shè)置溫度過高或過低,溫度未設(shè)置在限定的溫度范圍內(nèi),則會語音提醒,空調(diào)控制器并會在發(fā)出語音提醒后發(fā)出空調(diào)紅外關(guān)機指令強制關(guān)閉空調(diào),同時可設(shè)置空調(diào)用電配額,限制該空調(diào)該月的用電量,超量自動關(guān)閉;最后就是提高系統(tǒng)的整體維護水平,定期清理管道濾網(wǎng),進風(fēng)、出風(fēng)口等,根據(jù)室外溫度及時調(diào)節(jié)空調(diào)控制溫度,另外大型中央空調(diào)的管道維護及水處理非常重要,定期檢測水質(zhì)PH值,防止管道內(nèi)熱水產(chǎn)生益生菌堵塞管道濾網(wǎng)。只要從空調(diào)系統(tǒng)整體設(shè)計、智能化節(jié)能使用以及科學(xué)的維護和管理三個方面入手,就能有效的提高樓宇空調(diào)設(shè)備的節(jié)能水平,減低能源費用投入,降低運行維護成本。
(3)給排水子系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析
為提高建筑設(shè)備給排水系統(tǒng)的節(jié)能水平,需要在設(shè)備的選型、數(shù)量、運行、控制等方面做出科學(xué)合理的選擇和優(yōu)化。首先在水泵選型上需要選擇變頻調(diào)速水泵,采用閉環(huán)控制的水泵變頗調(diào)速可實現(xiàn)變量供水,大大降低水泵耗能,變頻調(diào)速閉環(huán)供水方式確保管網(wǎng)壓力恒定,減少了水能的損耗;其次,用水終端要選擇節(jié)水型設(shè)備,推廣使用節(jié)水型馬桶、龍頭等;第三需要設(shè)計中水回用裝置,設(shè)計單獨的給排水網(wǎng),對生活用廢水進行回收利用,用于綠化用水、灌溉和清潔用水;最后,設(shè)置一定的傳感設(shè)備,對供排水管網(wǎng)爆管進行檢測,以便第一時間發(fā)現(xiàn)爆管、第一時間處理,防止水量浪費和損耗。
(4)照明子系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析
為保證照明子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果,需要根據(jù)不同的照明區(qū)域和時間、季節(jié)的變化,建立照明智能控制子系統(tǒng),辦公室照明控制可根據(jù)上午、午休、下午、晚餐、加班、下班等時間段,采用時鐘管理器控制照明,公共區(qū)域的照明以及泛光照明應(yīng)采用定式控制,同時,考慮應(yīng)急事件的照明需求,需要建立照明設(shè)備的聯(lián)動控制。
(5)電梯子系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析
電梯系統(tǒng)在樓宇設(shè)備中根據(jù)功能不同數(shù)量和類型也不同,主要包括普通客梯、消防梯、觀光梯、貨梯及自動扶梯等。為提高電梯子系統(tǒng)的節(jié)能水平,需要根據(jù)電梯的運行需求,對電梯的啟動和關(guān)閉的時間進行時間程序設(shè)定,同時,根據(jù)時間段的不同,需要對多臺電梯進行聯(lián)動控制,選擇合適的電梯數(shù)量,在保證用戶需求的同時,節(jié)約電能,最后,電梯的運行采用交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)控制,既可滿足電梯運行速度要求,又可節(jié)約能耗。
4.結(jié)論
目前,節(jié)能減排已成為建筑設(shè)計需要綜合考慮的因素之一,而建筑設(shè)備能耗占建筑總能耗的70%以上,因此,需要采取一定的措施和控制管理手段,有針對性的對建筑設(shè)備進行管理,以提高設(shè)備的節(jié)能水平,本文在分析建筑空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)能耗損失的基礎(chǔ)上,針對性的提出了相應(yīng)的控制和調(diào)節(jié)措施,其結(jié)果對提高樓宇設(shè)備的節(jié)能控制水平具有重要指導(dǎo)意義。
參考文獻
[1]李冬輝.樓宇自控系統(tǒng)中節(jié)能控制的研究[J].低壓電器,2004(6):15-17.
[2]吳志明.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機工程,2004,30(20):195-196.
關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能,樓宇自控,節(jié)能控制
Abstract: this paper aims to pressing energy situation, according to building energy efficiency in buildings and equipment control ways of saving energy control method for the analysis, it also summarizes the construction equipment automatic control usually adopt some energy saving control technology and strategy, and engaged in the industry to share personnel, and promote the development of the cause of building energy efficiency.
Keywords: building energy efficiency, building automation, energy control
中圖分類號: TE08 文獻標(biāo)識碼: A 文章編號:
1 大型建筑運行能耗的構(gòu)成分析
下表是從某資料獲取美歐國家建筑物能耗分配比例綜合統(tǒng)計表,從中可以看出:一棟建筑內(nèi),暖通空調(diào)是最大的耗能大戶。所以采用良好的節(jié)能控制措施,對節(jié)約能源,降低運行費用十分重要。
耗能課目 通風(fēng)、空調(diào) 生活熱水 動力、照明 廚房炊事
耗能比例% 65 15 14 6
2 樓宇自控系統(tǒng)節(jié)能控制措施
樓宇自控系統(tǒng)主要的功能之一就是可以盡可能地節(jié)約能源,針對不同的受控設(shè)備,采用相應(yīng)的節(jié)能控制技術(shù)或控制策略實現(xiàn)節(jié)能運行,隨著技術(shù)的不斷進步,有的樓宇自控系統(tǒng)廠家,為了更好地保護客戶利益,已經(jīng)將一些通用的節(jié)能控制程序內(nèi)置在控制器中,具體節(jié)能程序包括如下:
自動日光節(jié)約時間切換
基于日歷的計劃列表
計劃表
經(jīng)濟節(jié)能控制
設(shè)備計劃列表、優(yōu)化和順序列表
事件計劃列表
假日計劃列表
夜間低溫設(shè)定控制
尖峰需求顯示(PDL)
啟停事件最優(yōu)控制(SSTO)
臨時強制計劃表
控制器內(nèi)置節(jié)能控制算法是對用戶非常好的一個功能,而且目前作為一種技術(shù)發(fā)展趨勢,相信越來越多的廠家會采用這一技術(shù)。
2.1 空調(diào)控制系統(tǒng)可以采用的節(jié)能控制策略
空調(diào)系統(tǒng)是建筑中的能耗大戶。合理地控制空調(diào)設(shè)備的運行,在保證建筑物內(nèi)舒適環(huán)境的前提下最大程度地降低能耗。在自控系統(tǒng)工程商在實施中,一般需要根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的工藝要求,結(jié)合工藝要求采用一定的節(jié)能控制策略,這樣,可以在滿足空調(diào)系統(tǒng)運行工藝要求的前提下進行節(jié)能,常見的節(jié)能控制策略主要包括如下:
2.1.1 最優(yōu)啟停控制
在啟動暖通空調(diào)系統(tǒng)工作時,在最短的時間內(nèi)達到所需要的舒適度。而最優(yōu)停止控制是最優(yōu)啟動的逆過程,在工作區(qū)域停止使用前的合適時刻停止空調(diào)設(shè)備的運轉(zhuǎn),仍能達到最低的舒適度要求,其目標(biāo)是使設(shè)備系統(tǒng)工作時間最短、能耗最低。空調(diào)制冷系統(tǒng)往往是建筑能耗最大的地方。
2.1.2 室內(nèi)溫度浮動(新風(fēng)補償)控制
一般來講,維持室內(nèi)恒定的溫濕度(如夏季26℃、50%RH)不變,往往導(dǎo)致室內(nèi)外較大的溫差。人長時間停留在不變的低溫環(huán)境和遇到室內(nèi)外溫差的較大突變,往往會引起皮膚汗腺收縮、血流不暢、神經(jīng)功能紊亂等“空調(diào)適應(yīng)不全癥”(俗稱“空調(diào)病”),同時空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗也會大大的提高。采用室外新風(fēng)溫度補償調(diào)節(jié)策略,隨著室外空氣溫度的變化適當(dāng)提高夏季室內(nèi)空氣溫度和降低冬季的室內(nèi)空氣溫度,為室內(nèi)提供健康、舒適的動態(tài)熱環(huán)境,同時為空調(diào)制冷系統(tǒng)帶來顯著的節(jié)能效果。
2.1.3 最小新風(fēng)量控制
為符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),空調(diào)系統(tǒng)需要引進室外新鮮的空氣,稱為最小新風(fēng)量。新風(fēng)量一般定在送風(fēng)量的20%~30%,可以檢測室內(nèi)二氧化碳的濃度,對比允許濃度,減少新風(fēng)量的輸入。
2.1.4 提前預(yù)冷關(guān)閉新風(fēng)
對于辦公樓類建筑,為使工作人員到達室內(nèi)時溫度較為舒適,要提前開機,開機時要關(guān)閉所有新風(fēng)閥,減少新風(fēng)負(fù)荷的消耗。
2.1.5 夏季工況的夜間吹洗
在夏季,可利用凌晨清新的涼空氣,開大新風(fēng)閥,關(guān)閉冷凍水閥門,對整棟建筑進行吹洗,可以冷卻建筑結(jié)構(gòu)所吸收的熱量,使得建筑物降溫,減少開機時的冷負(fù)荷量。
2.1.6 焓差控制
通過設(shè)置室內(nèi)外溫濕度傳感器測量室內(nèi)外空氣的焓,根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量與焓值來控制送、排風(fēng)量。
在夏季,由于在黎明前室外空氣比室內(nèi)空氣溫度低,空氣品質(zhì)也較好,系統(tǒng)自動適時地引入較為涼爽的室外新風(fēng),最大限度地利用自然能量和清潔的大氣來置換建筑物內(nèi)污濁的空氣。當(dāng)室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣焓值時,干球溫度低于室內(nèi)干球溫度,開大新風(fēng)閥,轉(zhuǎn)至變新風(fēng)量控制,直至最大新風(fēng)量。
2.1.7 冷凍站設(shè)備臺數(shù)控制
根據(jù)對自控系統(tǒng)深入的研究以及長期的施工經(jīng)驗,在冷凍站設(shè)置冷凍水回水流量變送器、供、回水溫度傳感器,可以計算出空調(diào)系統(tǒng)末端實際消耗冷負(fù)荷QL=CG(t2- t1)
QL——冷負(fù)荷 KW;
C——冷凍水的比熱,4.186KJ/Kg.℃;
G——冷凍水流量,kg/s;
t1•t2-——冷凍水供、回水溫度,℃;
冷機的額定制冷量為QNO,則冷機工作的臺數(shù)和冷負(fù)荷的關(guān)系如下:
一臺工作 QL ≤1 QNO
兩臺工作QL=1 QNO ~2 QNO
由于機械制冷的冷機(本工程冷水機組屬于這種情況)的裝機容量都在幾十到幾百千瓦,啟動時對電網(wǎng)沖擊很大,所以在增減冷機臺數(shù)時,必須延遲一定的時間,比如10min~30 min。為避免頻繁啟、停,需要啟動第二臺冷機為1 QNO+ΔQ。由兩臺減至一臺時,其冷量為1 QNO-ΔQ,設(shè)計一個不靈敏區(qū)。
通過冷機臺數(shù)控制策略動態(tài)的決定投運的冷機臺數(shù),避免低負(fù)荷運行,同時根據(jù)冷水機組臺數(shù)合理控制設(shè)備的臺數(shù)(冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔等)。這樣既起到節(jié)能的效果又可以對冷機系統(tǒng)起到合理的保護作用,延長其使用壽命。當(dāng)然,冷水機組臺數(shù)控制策略還應(yīng)結(jié)合各臺冷水機組最佳制冷能效比(COP)進行合理編排。
本建筑設(shè)備中制冷、換熱系統(tǒng)的耗能最大,其運行監(jiān)控管理直接影響到每日消耗的電量,所以對其節(jié)能控制應(yīng)給予重視。利用實測所需冷(熱)負(fù)荷控制冷機運行臺數(shù),這是當(dāng)今比較好的節(jié)能措施,經(jīng)驗統(tǒng)計,可節(jié)約運行費用10~25%左右。
2.1.8 水泵變頻控制
在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中,泵的選型是根據(jù)系統(tǒng)的最大負(fù)荷來選擇的,泵的額定功率往往要大于設(shè)計的最大功率,這樣就導(dǎo)致了設(shè)備選型所造成的能量浪費。另外,由于受到內(nèi)、外界干擾等不定因素的影響,系統(tǒng)的實際負(fù)荷總是不斷變化的,大部分時間系統(tǒng)都工作在部分負(fù)荷狀態(tài)。為使循環(huán)水量與負(fù)荷變化相適應(yīng),冷凍、冷卻泵變頻控制系統(tǒng)則摒棄傳統(tǒng)的采用閥門節(jié)流調(diào)節(jié)流量,避免大量能量被閥門消耗,而是充分考慮建筑負(fù)荷狀況、管網(wǎng)狀況、室外氣象參數(shù)等多種變化的因素,對水泵采用變頻處理,調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,使水泵的流量與實際負(fù)荷相適應(yīng),達到降低泵耗、提高空調(diào)品質(zhì)的目的。當(dāng)然,變頻系統(tǒng)的最低運行頻率需要根據(jù)冷水機組允許的最小流量限制水泵的最低運行頻率。水泵變頻控制一般可節(jié)省40~60%的水泵能耗,節(jié)省的泵耗主要包括設(shè)備選型過大引起的泵耗和變頻后減少的流量所消耗的泵耗。
生活供水系統(tǒng)目前大部分都已經(jīng)采用成套的恒壓變頻供水控制方式,已經(jīng)普遍考慮了節(jié)能。
2.1.9 室內(nèi)溫度分層控制
對于大型公共建筑,例如政府辦公大樓或機場、火車站、大型商場類建筑,由于考慮到人員流動通道需要,在建筑內(nèi)內(nèi)上下層自動扶梯處存在大面積的空間連通現(xiàn)象,由于空氣對流造成熱氣流上升、冷氣流下沉,影響空調(diào)系統(tǒng)的舒適性效果。
這種情況下,通過設(shè)置在屋頂、室內(nèi)或地面的設(shè)置溫度傳感器可檢測到室內(nèi)不同空間內(nèi)的溫度,從而指導(dǎo)不同樓層空調(diào)系統(tǒng)改變其系統(tǒng)運行設(shè)定溫度,例如,降低靠上樓層的設(shè)定溫度,適當(dāng)提高靠下樓層的設(shè)定溫度;
另外,對于不同空調(diào)系統(tǒng),如位于大空間定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),可改變末端風(fēng)口的送風(fēng)方向,例如,對于有電動球形噴口送風(fēng)末端,在夏季和冬季應(yīng)調(diào)整到不同的送風(fēng)方向,夏季冷風(fēng)盡可能向上吹出,冬季熱風(fēng)盡可能吹向地面,這樣可盡量減少垂直方向溫度不均勻的問題。
2.2 通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能控制
樓宇自控系統(tǒng)是通過控制通風(fēng)系統(tǒng)每小時送排風(fēng)量的大小從而達到節(jié)能的要求。
通過現(xiàn)場DDC控制器對建筑內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)集中控制,實現(xiàn)最佳啟停和最佳節(jié)能控制。
對于大功率送排風(fēng)機,可采用根據(jù)室內(nèi)或回風(fēng)空氣質(zhì)量變頻或定時間歇開關(guān)的工作模式,避免長期連續(xù)運行,這樣不經(jīng)可滿足通風(fēng)工藝要求,有節(jié)約了大量能源。
3 結(jié)束語
隨著國家對節(jié)能要求的大力推行,樓宇自控系統(tǒng)實施的質(zhì)量控制是目前智能化建筑行業(yè)關(guān)注的重點。為了使其發(fā)揮應(yīng)有的投資效果,本文結(jié)合樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計、施工、調(diào)試以及驗收等實施中存在的問題并通過全國海關(guān)信息中心備份中心的樓宇自控工程案例對實施質(zhì)量控制進行分析和探討,以推進樓宇自控系統(tǒng)能更有序、更有效地運行,發(fā)揮其應(yīng)有的效果。
樓宇自控系統(tǒng)組成
及實施內(nèi)容
樓宇自控系統(tǒng)組成裝置包括檢測裝置(各類型傳感器,如溫度傳感器、壓力、壓差傳感器等)、直接數(shù)位控制器(簡稱DDC,包括DO、DI、AI、AO點等)以及傳輸線路與控制主機。
樓宇自控是建筑智能化工程的主要系統(tǒng),通常包括對暖通空調(diào)系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等系統(tǒng)的監(jiān)控。它集網(wǎng)絡(luò)、計算機、控制和檢測技術(shù)于一身,使得建筑內(nèi)機電設(shè)備管理高效、環(huán)境獲得最佳舒適度、大幅度的節(jié)約建筑運行能耗。
樓宇自控系統(tǒng)實施現(xiàn)狀
目前,許多現(xiàn)代化大樓尤其是高層大樓內(nèi)安裝了樓宇自控系統(tǒng),不僅極大改善了大樓的環(huán)境效率,而且也使大樓能源消耗在量化控制之下,確保大樓能源成本降低成為可能。
但不可否認(rèn)的是,由于各種原因也確實造成一些樓宇自控項目不太成功甚至完全失敗。從目前眾多實施的工程來看效果不甚理想。有調(diào)查顯示:顧客對樓宇自控系統(tǒng)運行情況評價,“滿意”的約占30%,“一般”的約占40%,“差”的約占30%。
下面結(jié)合設(shè)計階段、施工階段以及調(diào)試驗收階段對樓宇自控系統(tǒng)的實施質(zhì)量進行探討分析。
深化設(shè)計階段質(zhì)量控制
設(shè)計階段應(yīng)深入全面了解業(yè)主的最新要求,結(jié)合設(shè)計院對樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容要求,進行施工圖二次深化設(shè)計,提出詳盡的管線施工圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、產(chǎn)品型號規(guī)格、設(shè)備材料數(shù)量、接線安裝圖、調(diào)試以及維護等技術(shù)文件,確保設(shè)備清單、監(jiān)控點表與施工圖三者完全一致。要把握樓宇自控工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的功能定位,從功能需求出發(fā),反映工程的功能特點或某些功能設(shè)計亮點。
經(jīng)常出現(xiàn)由于設(shè)計者對其他專業(yè)受控對象的工藝要求理解上的膚淺,甚至存在認(rèn)識上的錯誤而導(dǎo)致的設(shè)計失誤使樓宇自控運行效果欠佳的事例屢屢發(fā)生,其中暖通空調(diào)系統(tǒng)占較大比重,下面結(jié)合設(shè)計中容易出現(xiàn)差錯的實際問題進行分析及控制。
1.針對工程地點進行設(shè)計
由于我國幅員遼闊,南北氣候溫度等方面存在很大差異,在樓宇自控設(shè)計方面的選擇差別較大,在系統(tǒng)配置方面要注意區(qū)分。南方大多空氣溫度高且潮濕,要注重在除濕方面控制的考慮,北方空氣干燥,要注重在加濕方面控制的考慮。
往往設(shè)計者依據(jù)常規(guī)進行設(shè)計,沒有結(jié)合我國各地氣候特點和地方要求進行分析研究及慎重確定,使設(shè)計方案選擇不當(dāng),結(jié)果不但對投資、運行、能源消耗起負(fù)面的影響,而且還危及人員的健康。
2.針對工程實際需求進行設(shè)計
進行深化設(shè)計前,要了解工程中被控設(shè)備的情況以及被控精度要求,根據(jù)實際情況進行系統(tǒng)設(shè)計。有些工程,尤其是政府出資興建的工程,業(yè)主方往往從業(yè)績方面考慮進行大而全的要求,工程商也出于為了多贏利的角度出發(fā)迎合業(yè)主需求擴大設(shè)計。但經(jīng)常由于設(shè)計不配套,在使用結(jié)果方面大打折扣,真正發(fā)揮作用的功能卻很少,性價比極低。在這種情況下,就要站在工程的實際情況及需要的角度進行設(shè)計。
3.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架設(shè)計
在樓宇自控系統(tǒng)未招標(biāo)選定設(shè)備前,設(shè)計院往往對樓宇控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計不是很明確,DDC的布置比較隨意,只注重控制原理及點表,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)形式、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)選用等方面的設(shè)計相對來講比較薄弱。目前,在樓宇各自動化控制系統(tǒng)中底層流行采用現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)。隨著工控計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展在建筑業(yè)廣泛普遍的應(yīng)用,現(xiàn)場總線技術(shù)必將成為智能建筑領(lǐng)域主要的發(fā)展方向之一。
4.系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計
在滿足功能要求的基礎(chǔ)上,針對被控對象要求控制精度進行設(shè)備選型,這樣才能保證系統(tǒng)的性價比達到最佳,也不會造成因為設(shè)備選擇的失誤對使用造成影響。
在設(shè)備選型中最主要的是電動水閥的選擇,包括特性選擇及口徑選擇。電動水閥的口徑?jīng)Q定了閥門的調(diào)節(jié)精度。常規(guī)設(shè)計中電動水閥口徑確定是根據(jù)被控設(shè)備管徑縮小一個級別進行的,水閥口徑選擇過大,不僅增大業(yè)主投資成本,而且使閥門基本行程變大導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)精度降低,達不到節(jié)能目的。水閥口徑選擇過小,往往會出現(xiàn)即使水閥全部打開時系統(tǒng)也難以達到設(shè)定溫度值,無法實現(xiàn)控制目標(biāo)。根據(jù)在全國海關(guān)信息中心備份中心樓宇自控中的設(shè)計經(jīng)驗,對電動水閥型號的選擇可采用下述辦法進行。
電動調(diào)節(jié)水閥的流量特性是指空調(diào)水流過閥門的相對流量與閥門的相對開度之間的函數(shù)關(guān)系,目前工程上常用的主要有直線流量特性、等百分比流量特性的電動水閥。等百分比流量特性水閥可調(diào)范圍相對較寬,比較適合具有自平衡能力的空調(diào)水系統(tǒng),因此樓宇自控系統(tǒng)中大量應(yīng)用的是等百分比流量特性的電動水閥。
工程上我們常用的是通過計算電動閥門的流量系數(shù)Cv值來推導(dǎo)電動水閥口徑,因為流量系數(shù)和水閥口徑是成對應(yīng)關(guān)系的,也就是說,流量系數(shù)定了,水閥口徑大小也就確定了。Cv值是當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時,閥兩端的壓差ΔP為100KPa,流體重度r為1gf/cm3(即常溫水)時,每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù),以m2/h或T/h計。
水閥流量系數(shù)Cv值可采用公式計算:Cv=Q/√ΔP
其中:Q為設(shè)備(空調(diào)/新風(fēng)機組)的冷量/熱量;ΔP為調(diào)節(jié)閥門前后壓差比。
理論上講,在不同的空調(diào)回路中,ΔP值是不同的,是一個動態(tài)變化的值,取值范圍一般在1-7之間。但由于在流量系數(shù)的計算過程中ΔP是開根號取值,所以對Cv計算影響并不是很大。因此,在工程設(shè)計中一般選ΔP值為4。然后用計算出來的流量系數(shù)Cv來選用與其相應(yīng)口徑的調(diào)節(jié)水閥。
施工階段質(zhì)量控制
施工階段按施工工藝和相關(guān)的施工及驗收規(guī)范分階段進行施工,按質(zhì)量保證體系進行質(zhì)量控制。做好電管、線槽、電纜敷設(shè)及隱蔽工程的施工記錄和驗收。表現(xiàn)在了解現(xiàn)場樓宇自控系統(tǒng)工程的建設(shè)環(huán)境以及其他各專業(yè)的施工進度基礎(chǔ)上,按設(shè)計圖紙及施工規(guī)范進行施工。除了常規(guī)的工程施工質(zhì)量管理外,對樓宇自控系統(tǒng)更應(yīng)重點抓好以下幾個方面的質(zhì)量控制。
1.圖紙會審與技術(shù)交底
圖紙會審是樓宇自控系統(tǒng)施工重要的環(huán)節(jié)之一,通過圖紙會審可以發(fā)現(xiàn)本專業(yè)與其他專業(yè)圖紙有沖突的地方,及時進行調(diào)整。并通過技術(shù)交底將施工方法及施工要點傳授給直接進行施工的人員,保證施工要求的連續(xù)性,確保施工質(zhì)量。
2.施工過程中接口方面
樓宇自控系統(tǒng)與被控設(shè)備間的接口包括兩種,一種是將監(jiān)控信號采用干接點的方式接入DDC,另一種是采用通信接口點對點或總線的方式接入樓宇自控系統(tǒng)。干接點的方式實現(xiàn)起來比較簡單,也比較可靠,不足之處是采集的信息量比較少,采用通信接口的方式可以克服干接點的不足,但實現(xiàn)起來比較困難,受通信協(xié)議是否標(biāo)準(zhǔn)、廠家是否開放編碼表等因素的制約。
硬件接口的實現(xiàn)
由于樓宇自控系統(tǒng)接口涉及到暖通空調(diào)、給排水、照明、變配電等多個專業(yè),因此,在相關(guān)設(shè)備訂貨前即向業(yè)主提出接口要求并積極與各設(shè)備商探討接口的解決方案,避免資金的浪費,同時明確各方的責(zé)任及工作內(nèi)容,避免出現(xiàn)問題時,互相扯皮,從而實現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)的完整性。下面就與配電控制箱的設(shè)計接口為例來說明。
配電控制箱內(nèi)設(shè)本地與遠程轉(zhuǎn)換開關(guān)和控制用隔離中間繼電器(無源或有源AC220V),本地手動控制,遠程靠樓宇自控系統(tǒng)的DDC向配電控制裝置發(fā)出遙控啟/停信號,并接收配電控制箱返回的運行狀態(tài)、熱繼電器過負(fù)荷信號及本地/遠程控制轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)信號。 本地DDC的電源(AC 220V)由配電控制箱提供,包括DDC有源控制和無源控制兩種方式,應(yīng)該優(yōu)先選擇有源控制,因為有時配電控制回路并未設(shè)控制隔離變壓器,這樣無源控制觸點有可能直接接入AC 220V回路,造成對其他控制線路的干擾。另一方面,樓宇自控系統(tǒng)的控制電源宜由自己提供,避免造成扯皮現(xiàn)象。以上這些需要在業(yè)主訂購配電控制箱之前提出來,便于廠家加工。但在系統(tǒng)實施過程中,經(jīng)常出現(xiàn)由于系統(tǒng)硬件接口的問題而導(dǎo)致系統(tǒng)的最終功能不夠完善,丟項、甩項等事情經(jīng)常發(fā)生。
軟件接口的實現(xiàn)
樓宇自控系統(tǒng)與制冷機組、電梯、變配電、C-BUS照明控制等自帶控制裝置設(shè)備的接口現(xiàn)在基本上都是通過通信協(xié)議方式來實現(xiàn)的。在以上設(shè)備訂貨時要及時向業(yè)主提出書面的接口協(xié)議要求,以免造成協(xié)議間不能正常通信的后果。
3.設(shè)備安裝過程中的質(zhì)量控制
樓宇自控系統(tǒng)前端設(shè)備多為檢測信號設(shè)備,對安裝位置有著嚴(yán)格的要求。施工過程中一定要嚴(yán)格遵照設(shè)備安裝圖紙以及設(shè)備說明書要求進行安裝,并重點注意設(shè)備的可靠接地。在空調(diào)控制中,測溫點位置的選擇尤為重要,測溫點應(yīng)該設(shè)在具有典型代表的位置。尤其是在大堂等公共部位溫度調(diào)節(jié)時,不能守舊的安裝在空調(diào)機組的送風(fēng)管道上,而是要選擇具有代表性位置點進行測溫,這樣才能真正滿足業(yè)主的需求。如位置選擇不當(dāng),則達不到溫度調(diào)節(jié)的目的,同時也造成了能量的極大浪費。
調(diào)試及驗收階段
質(zhì)量控制
樓宇自控系統(tǒng)在調(diào)試階段,要嚴(yán)格進行施工文檔檢查以及現(xiàn)場施工檢查,檢查合格后編制調(diào)試大綱,經(jīng)審查確認(rèn)后才能進行加電調(diào)試。調(diào)試過程中要準(zhǔn)確記錄測試數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)問題及時處理并采取有效措施解決。驗收階段嚴(yán)格按照規(guī)范和調(diào)試大綱要求進行驗收,科學(xué)客觀的檢查驗收是保證樓宇自控系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。
樓宇自控調(diào)試的難點在于閉環(huán)控制PID調(diào)節(jié)參數(shù)的選擇方面以及對空調(diào)控制參數(shù)的認(rèn)識。
調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)對夏季、冬季及過渡季的認(rèn)識深度不夠。空調(diào)系統(tǒng)所指的夏季、冬季及過渡季控制參數(shù)是按照夏季、冬季及過渡季三種狀態(tài)劃分的三種工況,對應(yīng)相應(yīng)的溫度、濕度或焓值等工作環(huán)境參數(shù),如果僅僅按照夏季、冬季及過渡季的實際季節(jié)變化來簡單的理解,往往使得空調(diào)系統(tǒng)最終不能獲得理想的控制效果。
在樓宇自控系統(tǒng)的調(diào)試過程中,遇到了這樣的情況,空調(diào)控制系統(tǒng)在運行過程中按照回風(fēng)、新風(fēng)的溫濕度與設(shè)定參數(shù)的差值,不停地改變著各臺空調(diào)機組電動調(diào)節(jié)閥的開啟度,也就是常說的“振蕩”情況,最終形成了冷熱水管總流量值處于不停的變化之中。
整個空調(diào)系統(tǒng)在運行中是存在著極其復(fù)雜的動態(tài)擾動的,外來的擾動使得空調(diào)系統(tǒng)原有的平衡被破壞。智能化系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,讓系統(tǒng)重新建立新的平衡。在舊平衡轉(zhuǎn)入到新的平衡所經(jīng)歷的過程,在自動控制系統(tǒng)中稱為“過渡過程”。如果這個“過渡過程”是振蕩不收斂的,那么被調(diào)節(jié)量始終會在設(shè)定值的上下波動,達不到新的平衡穩(wěn)態(tài)。
這種振蕩是由于PID參數(shù)整定不好所造成的。因此,PID參數(shù)的選擇就變成了解決問題的關(guān)鍵。實際的舒適性空調(diào)系統(tǒng)是個大慣性系統(tǒng),對控制精度要求也不是特別高,主要以人體感覺舒適為主。而控制精度越高,系統(tǒng)越容易引起振蕩。調(diào)節(jié)時間過短,也容易引起振蕩,過快的調(diào)整反而會產(chǎn)生反彈超調(diào)現(xiàn)象。所以,在現(xiàn)場的實驗過程中,選擇5℃的固定偏差值,同時根據(jù)室內(nèi)溫濕度與室外自然氣溫之間的差值作為設(shè)定值選擇的參照。略微放寬調(diào)節(jié)時間要求,選擇恰當(dāng)?shù)牟蓸又芷诤涂刂坪瘮?shù),使系統(tǒng)實現(xiàn)最小調(diào)整時間,快速趨于穩(wěn)態(tài)。
采樣時間的選擇:采樣時間的選擇取決于被控空調(diào)機組的響應(yīng)過程特性曲線。比例增益P參數(shù)和積分I參數(shù)確定:這兩個參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)每臺空調(diào)機組不同的動態(tài)特性(傳遞函數(shù))來設(shè)置,以獲得滿意的過渡時間為標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞:樓宇建筑;自動化;控制系統(tǒng)
0 引言
隨著信息化經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,人們的工作生活與電子信息密切相關(guān)。計算機、網(wǎng)絡(luò)、電話信息相繼進入我們的日常生活,在住宅建筑室內(nèi)環(huán)境設(shè)計中,以智能化、科技化、自動化的家庭應(yīng)用,為人們的日常生活提供有效舒適、安全事宜的生活空間,為現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息進行整合,提供多彩豐富的文化生活,實現(xiàn)兒童的家庭教育、成人教育等多層次的綜合教育,實現(xiàn)自動化家庭保健等服務(wù)項目。
1 樓宇的自動化系統(tǒng)控制簡介
自動化樓宇電子系統(tǒng)包括公眾電話網(wǎng)絡(luò)、公用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)、計算機互聯(lián)網(wǎng)語音技術(shù)、數(shù)據(jù)圖像處理信息網(wǎng)絡(luò)。家庭綜合自動化網(wǎng)絡(luò)是對室內(nèi)社區(qū)、網(wǎng)絡(luò)接口、共享辦公系統(tǒng)進行的有效綜合系統(tǒng)接口管理。智能住宅不但具有安全、便利、舒適、節(jié)能、有效娛樂性等各種特點,可以通過自動化電子設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的有效集成,確保人們可以在日常環(huán)境下進行家庭網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口處理,實現(xiàn)樓宇家庭網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的家庭功能布線處理。樓宇的自動化系統(tǒng)處理是ANSI/T IA/E1A 570-A,家庭電訊的標(biāo)準(zhǔn)布線設(shè)置,通過規(guī)劃新建筑、新增有效設(shè)備、建立良好的單獨建筑通訊網(wǎng)絡(luò),快速的提高整體系統(tǒng)的自動化協(xié)調(diào),確保樓宇自動化系統(tǒng)的有效合理應(yīng)用。
2 樓宇自動化系統(tǒng)的組成
樓宇系統(tǒng)的裝置設(shè)備中,每一個家庭都需要安裝陪接線完成系統(tǒng)的自動化分布設(shè)置處理,其主要的接線端有電纜、跳線、插座和設(shè)備連接設(shè)置。線纜是樓宇家庭布線中的主要系統(tǒng),主要的部分為水平電纜、75歐姆的同軸電纜、2芯的多模數(shù)字室內(nèi)電纜。模板視頻采用家居數(shù)字有線集成處理原則,提高有線電視、衛(wèi)星電視、內(nèi)置的整體合理性,確保最大限度的澄清視頻信號。選用跳線完成數(shù)據(jù)接口處理,為連接設(shè)備提供有效的性能保證,滿足高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的整體信號傳輸。安裝箱是室內(nèi)布線的核心部分,需要進行統(tǒng)一的分配管理,確保整個房間的傳輸介質(zhì)合理性,實現(xiàn)家居自動化、網(wǎng)絡(luò)訪問合理化、家庭辦公有序性等等。安裝箱應(yīng)當(dāng)歸哪個在配線架面板上,設(shè)置居住信息插座,完成光纖模塊、視頻、同軸電纜模塊、音頻模塊、數(shù)據(jù)模塊等各項數(shù)據(jù)的組合整理,實現(xiàn)有效的綜合安裝設(shè)備配置。
3 自動化系統(tǒng)設(shè)備適宜的使用要求
通過中心設(shè)備對通訊種類、型號進行外線、內(nèi)線信號分配,在不同的房間提供不同的適配電線路,安裝通訊系統(tǒng)最佳的位置是地下室或車庫內(nèi),可以確保總配置電箱的位置合理性,實現(xiàn)足夠的充分照明效果,有效地維護系統(tǒng)環(huán)境空間,控制電源插座的干凈整潔。對通訊中心系統(tǒng)進行模塊處理,完成配件、用戶插座的種類數(shù)量分析。對每一個用戶墻內(nèi)預(yù)埋的過線盒進行處理,采用RG6U75歐姆的同軸線纜,從有效電視或衛(wèi)星接收設(shè)備端實現(xiàn)視屏信號的有效接收,對設(shè)備中心的每一個用戶進行接收端處理,采用非屏蔽雙絞線處理原則實現(xiàn)郵電部門與外界用戶之間的數(shù)據(jù)信號通信,實現(xiàn)室內(nèi)分布的自動化系統(tǒng)同步,確保樓宇內(nèi)各個部分之間的通信協(xié)調(diào)效果。
4 自動化系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢
4.1 室內(nèi)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用
采用視頻通話應(yīng)用系統(tǒng),通過衛(wèi)星電視、有線數(shù)字電視、天線、閉合電路、電纜調(diào)試調(diào)解器對視頻信號進行同步調(diào)節(jié),確保同種電纜的視頻信號傳遞效果。采用語音數(shù)據(jù)用戶服務(wù)插座控制系統(tǒng),通過ISDN、VDSL將其連接到互連網(wǎng)上,通過通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)漫游,提高無線通訊的實施信息船體。設(shè)置室內(nèi)安全防護系統(tǒng),確保室內(nèi)防火、防盜的基本要求,在自動化管理控制系統(tǒng)中,一旦發(fā)生系統(tǒng)信號報警,連接局域網(wǎng)內(nèi)的電視系統(tǒng)就會對室外環(huán)境進行搜索觀察,分析住宅附近可能出現(xiàn)的異常,通過傳真系統(tǒng)和視屏系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端,配合實現(xiàn)基礎(chǔ)家庭辦公的有效應(yīng)用。
4.2 室內(nèi)自動化系統(tǒng)的優(yōu)勢
智能化自動化局部配線系統(tǒng),選用電子設(shè)備提供完善的家庭工作環(huán)境,實現(xiàn)用戶即插即用的方便效果。支持多種接入方式,例如電話、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步、傳真、寬帶ADSL、internet接入網(wǎng)等等。采用有效的多方位數(shù)據(jù)家庭娛樂技術(shù),提高有線電視、視屏點播技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)購物、遠程教學(xué)等等多種音頻視頻設(shè)備的使用效果,避免出現(xiàn)反復(fù)投資的問題,及時通過視頻系統(tǒng)完成對老幼的遠程監(jiān)護,同時監(jiān)控住宅內(nèi)外的情況,確保樓宇的安全。樓宇的自動控制系統(tǒng)可以用于遠程的自動化家電開啟設(shè)備,通過家居的智能布線系統(tǒng)實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)便捷化的應(yīng)用,為室內(nèi)的環(huán)境帶來有益而方便的功能應(yīng)用,從而滿足人們?nèi)找鎻?fù)雜的日常生活需求。伴隨著室內(nèi)環(huán)境設(shè)計中各個功能的逐步延伸,從而滿足人們生活中各類復(fù)雜問題。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的快速發(fā)展過程中,一個有效地合理布線系統(tǒng),可以大大的降低投資,提高家居應(yīng)用使用效果,確保有效地住宅布局管理,實現(xiàn)合理的簡單處理。從資金成本上看,住宅布線系統(tǒng)占據(jù)整體工程的極小投資,但是卻分布在整個住宅建筑的各個方面,安裝智能化的布線系統(tǒng),提高安裝空間的有效合理性,確保安裝智能化的有效性,實現(xiàn)合理的智能化家居樓宇建設(shè)。從本質(zhì)上改變住宅樓宇的生活性質(zhì),實現(xiàn)綜合性智能樓宇建設(shè),提高用戶的認(rèn)可程度,確保房地產(chǎn)開發(fā)的合理有效性,完善綜合樓宇系統(tǒng)自動化的有效控制。
5 結(jié)語
綜上所述,現(xiàn)代自動化樓宇控制技術(shù)是經(jīng)濟快速發(fā)展下,應(yīng)需求要求實現(xiàn)的綜合自動化系統(tǒng)管理。在自動化系統(tǒng)實踐中,常常會因為布線錯誤或設(shè)置錯誤造成數(shù)據(jù)錯誤,影響自動化系統(tǒng)的合理應(yīng)用。裝飾電氣在實踐中逐步發(fā)展,不斷暴露各種問題,如何有效的解決這些問題,實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的健全發(fā)展,快速的改善投資可能產(chǎn)生的費用,從而實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的正規(guī)化發(fā)展,建立良好的規(guī)范管理,提高綜合性樓宇技術(shù)應(yīng)用發(fā)展,確保樓宇自動化系統(tǒng)的有效應(yīng)用。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:自動控制;節(jié)能;改進
Abstract: Building automation system is also called building equipment automation control system, the facilities here refers to the basic factors that are mainly used in the building of the environmental effect, it can provide basic for the construction, including water, electricity, warm wind, etc.. Automatic control of construction equipment in order to achieve resource conservation, rational use of human, financial, material and other resources, and ensure the operation control system is reasonable, efficient objective.
Key words: automatic control; energy saving; improvement
中圖分類號:TB486+.3文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
在幾年以前,我們對樓宇自控系統(tǒng)的認(rèn)識主要集中在建筑物內(nèi)暖通空調(diào)設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)上。現(xiàn)在,隨著自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展,它已經(jīng)包含了建筑中幾乎所有的設(shè)備。對樓宇自控系統(tǒng)來說,它的發(fā)展經(jīng)歷了從低級到高級的進程。現(xiàn)在,隨著科學(xué)技術(shù)的進步,尤其是信息技術(shù)、計算機技術(shù)、顯示技術(shù)、控制技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)的研發(fā)與使用,樓宇自控系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展,現(xiàn)在樓宇控制系統(tǒng)優(yōu)化與改進設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。
一、什么叫智能樓宇控制系統(tǒng):
樓宇控制系統(tǒng)包括電梯、變配電、照明、送排風(fēng)機、空調(diào)新風(fēng)機組、集水坑與排水泵等系統(tǒng)和設(shè)備。樓宇控制系統(tǒng)主要是在整體上對樓層的設(shè)備和系統(tǒng)進行預(yù)設(shè)時間程序、最優(yōu)化設(shè)計程序。在這樣的條件下,對機會所有的機電設(shè)備進行集中式控制和管理。
當(dāng)然,控制不能為了智能而智能,而要在滿足控制要求的前提下,再去考慮節(jié)能和智能的目的。自動控制的優(yōu)點在于節(jié)省時間和人力,因為用控制器的控制功能代替日常人工的運行維護,就可以在很大程度上減小工作量,然后較少認(rèn)為誤差、設(shè)備損耗等。
二、如何進行樓宇控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進
1、集成各種子系統(tǒng)
要達到樓宇控制系統(tǒng)的優(yōu)化和改進,首先必須集成各種子系統(tǒng),樓宇的子系統(tǒng)包括樓宇的智能照明系統(tǒng)、綜合保安管理系統(tǒng)、自控系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等。不僅要把子系統(tǒng)集成成為一個統(tǒng)一有機的整體,而且要在這個基礎(chǔ)上使接口界面達到標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的要求,這樣才能很好地完成各子系統(tǒng)相互之間的信息交換和通訊轉(zhuǎn)換。在功能方面的集成,要在這五個方面加以實現(xiàn):
(1)對所有子系統(tǒng)的集中監(jiān)視和控制;
(2)所有子系統(tǒng)信息的集成和綜合管理;
(3)流程自動化管理;
(4)全局事件的管理;
(5)最終實現(xiàn)集中監(jiān)視控制與綜合管理的功能;
2、集成視頻監(jiān)控的要求。
為了達到樓宇控制系統(tǒng)的優(yōu)化和改進,在視頻監(jiān)控方面要通過硬盤錄像機的 RJ45 網(wǎng)絡(luò)通訊口來直接監(jiān)視大樓的各種動態(tài),不僅即時而且清晰。這就是說把實時視頻窗口和系統(tǒng)融合在了一起,在方便了管理的同時,又增加了公開透明,讓樓宇公用場所的換面都能夠在陽光下運行。
3、 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求。
在集成各種子系統(tǒng)的同時,設(shè)計不能漫無目的,隨意而為,要保證整個系統(tǒng)的完整性,這就要求統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),采用了大量的信息管理標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、軟件集成模塊等等。
4、集成電梯自控系統(tǒng)的設(shè)計要求。
我們在日常生活中都可以看到,電梯主要可分為手扶電梯和直升電梯兩種。單獨對于直升電梯來說,其功能用途又有很多:消防梯、客梯、貨梯、客貨梯等。電梯的控制方式有很多種,比如群控方式、層間控制方式、集選控制方式、簡易自動方式等。在樓宇控制系統(tǒng)中,對于樓層比較高的大廈來說,一般選用群控方式。集成電梯的自動控制系統(tǒng)的要求非常高,常見的方式有這樣幾種:
(1)交流調(diào)壓調(diào)速拖動方式;
(2)雙速拖動方式;
(3)交流調(diào)壓調(diào)頻拖動方式;
5、集成火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計要求。
通過我們身邊的多種火災(zāi)實例,我們可以很明顯地感覺到火災(zāi)報警系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中的重要作用,它擔(dān)負(fù)著現(xiàn)代樓宇的重要安全保障。在樓宇控制系統(tǒng)中,火災(zāi)報警系統(tǒng)是整個智能大廈系統(tǒng)的一個重要的子系統(tǒng)。但是,火災(zāi)報警系統(tǒng)又和其他子系統(tǒng)的聯(lián)系不是那么密切,它可以完全脫離其他系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進行正常的運行和操作,完全可以完成自身所具有的防災(zāi)和滅火的功能,這就保證了火災(zāi)報警系統(tǒng)的絕對優(yōu)勢。火災(zāi)報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成、功能都應(yīng)符合我國現(xiàn)行的規(guī)范,應(yīng)該由獨立的消防控制室、控制主機、 探測器、控制模塊等組成。最重要的一點是,火災(zāi)報警系統(tǒng)有自己獨立的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和布線系統(tǒng),這樣就可以保證在任何特殊的情況下,火災(zāi)報警該系統(tǒng)能夠獨立運作,從而來提高防范火患和降低火災(zāi)損失的能力。
6、集成語音廣播系統(tǒng)的設(shè)計要求。
我們能夠體驗到的集成語音廣播系統(tǒng)在樓宇中的應(yīng)用主要有多媒體信息廣播、多媒體會議室、室內(nèi)背景音樂播放、突發(fā)緊急情況報警等。 BMS 主要通過語音廣播主機提供的可讀取數(shù)據(jù)總線通訊接口及通訊協(xié)議,對語音廣播系統(tǒng)進行實時監(jiān)控,在 BMS 監(jiān)測到有火災(zāi)或者非法入侵等緊急情況時,然后聯(lián)動到語音廣播系統(tǒng),即時切換到報警模式,保證樓宇內(nèi)的安全。
7、集成智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計要求。
智能照明控制系統(tǒng)之所以成為智能,就是指它可以根據(jù)某一區(qū)域的使用功能、每天不同的日照時間、室外光線的亮度、該區(qū)域的用途等不同方面的因素來自控制照明。要達到這個目的就必須進行預(yù)設(shè),預(yù)設(shè)就是說在設(shè)計時要把具體的將照明亮度經(jīng)過換算轉(zhuǎn)換成為一系列不同的設(shè)置功能。智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件,對不同時間不同環(huán)境的光照度進行精確設(shè)置和合理管理,實現(xiàn)節(jié)能。
這種系統(tǒng)的應(yīng)用主要是為了節(jié)約能源,在最小的能耗下達到最優(yōu)的照明系統(tǒng),具體的功能一般包括下面幾項:
(1) 智能照明控制系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置;
(2)監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)備運行狀態(tài)并給出報警;
(3)對智能照明控制系統(tǒng)進行控制
(4)BMS 系統(tǒng)通過 OPC 接口對智能照明系統(tǒng)進行監(jiān)控。
三、優(yōu)化與改進必須遵守的原則
樓宇控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和改進是一個復(fù)雜的系統(tǒng)系統(tǒng),要實現(xiàn)這樣的目的就必須遵循下面的原則:
1、開放性原則。
開放性原則是指可擴展、靈活、可移植、可兼容等特點。集成后的系統(tǒng)是一個開放性的系統(tǒng)主要就是說它可以解決不同系統(tǒng)和產(chǎn)品間接口和協(xié)議的“標(biāo)準(zhǔn)化”,這樣就可以為不同的系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口、應(yīng)用軟件接口、網(wǎng)絡(luò)接口。
2、標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化原則。
結(jié)構(gòu)化和標(biāo)準(zhǔn)化是為了保證不同廠商的設(shè)備產(chǎn)能夠綜合在一個系統(tǒng)中使用,在此基礎(chǔ)上達到相互高度的信息資源共享,這樣就可以保證系統(tǒng)在日后擴展中能夠方便地進行,遇到問題和障礙時又可以比較便利地?fù)Q取和替代,就是我們常說的擴充快的優(yōu)點。這有達到結(jié)構(gòu)化和標(biāo)準(zhǔn)化才能在滿足通用性的前提條件下,又能夠達到可替換性的目的。
3、模塊化。
模塊化和結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化是一脈相承測,樓宇控制系的優(yōu)化和改造模式就是在模塊基礎(chǔ)上進行的嚴(yán)格的開發(fā)流程。只有按照模塊化的結(jié)構(gòu)方式開發(fā),才能滿足樓宇設(shè)施的通用性和可替換性。
四、結(jié)束語:
總而言之,要想實現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)的優(yōu)化和改進,就不僅要求設(shè)計單位進行詳細科學(xué)的調(diào)查研究、系統(tǒng)的設(shè)計論證、統(tǒng)一規(guī)劃風(fēng)格,而且要求工程的施工單位在施工時做到嚴(yán)格精確,更需要系統(tǒng)集成商從客戶角度出發(fā),用高度認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度為每一個項目單獨設(shè)計一個適合它本身特點的功能配置。對甲方來說,要及時配備具有專業(yè)知識的工程技術(shù)人員投入到項目的施工中,只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)樓宇控制系統(tǒng)的優(yōu)化和改進設(shè)計,從而達到項目的接受和系統(tǒng)的運行維護,在真正意義上發(fā)揮樓宇自控系統(tǒng)的效能,讓管理者感覺到方便,讓使用者感覺到安全,這才是我們的目的。達到了這樣的目的,才能夠很好地創(chuàng)造社會經(jīng)濟效益,為社會發(fā)展貢獻一份力。
參考文獻:
[1]永清、王蓮清;樓宇控制系統(tǒng)中的若干問題; [J].北京:中國林業(yè)出版 社,2011.
關(guān)鍵詞:照明控制;總線;組態(tài);節(jié)能
中圖分類號:TP202 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)07-0266-03
1 概述
照明是利用各種光源照亮工作和生活等各種場所的措施,照明控制是為了實現(xiàn)舒適節(jié)能的照明環(huán)境的具體手段。照明控制系統(tǒng)則是利用多種照明技術(shù)手段,并能夠相互配合以達到照明控制的系統(tǒng)。
在智能樓宇中,照明用電量占用了很大的比例,照明燈具較多,用戶所選擇的照明控制方式是否合適直接影響到燈具使用效果。傳統(tǒng)的照明多以手動方式為主,不管是上班時間還是下班時間,由于人為疏忽,會議室,樓道的照明燈具經(jīng)常長時間處于點亮狀態(tài),造成了電力資源的浪費,不利于節(jié)約能源。傳統(tǒng)方式對照明控制而言,簡單,有效,直觀;控制相對分散和無法有效管理,并且缺乏實時監(jiān)控,自動化程度較低,容易造成安全隱患。因此,合理地進行照明設(shè)計和加強照明裝置的運行維護工作,對各行各業(yè)的生產(chǎn)和學(xué)生、職工的生活和身心健康具有十分重要的意義。
本文采用直接數(shù)字控制器(DDC),實現(xiàn)了智能樓宇照明的控制。該系統(tǒng)根據(jù)智能大樓里的實際需要分模式、分時間段,使照明燈具在規(guī)定的時間段開啟和關(guān)閉。把不必要的照明設(shè)備關(guān)掉,在需要時自動開啟,并能夠通過上位機組態(tài)實時監(jiān)控照明燈具的運行狀態(tài)。本設(shè)計實現(xiàn)了照明控制的自動化,比傳統(tǒng)的照明控制更容易管理,降低了電能消耗,節(jié)約了人力、物力、財力,具有經(jīng)濟節(jié)能的優(yōu)勢。
智能樓宇DDC照明控制系統(tǒng)由DDC控制器、Lonworks網(wǎng)卡、組態(tài)監(jiān)控軟件、照明控制設(shè)備、光控開關(guān)等組成。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。
2系統(tǒng)模塊介紹
2.1直接數(shù)字控制器(DDC)簡介
DDC系統(tǒng)的組成通常包括中央控制設(shè)備(集中控制電腦、彩色監(jiān)視器、鍵盤、打印機、不間斷電源、通訊接口等)、現(xiàn)場DDC控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)、以及相應(yīng)的傳感器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥等元器件。它代替了傳統(tǒng)控制組件,如溫度開關(guān)、接收控制器或其他電子機械組件,已經(jīng)成成為各種建筑環(huán)境控制的通用模式。DDC控制器是利用微信號處理器來執(zhí)行各種邏輯控制功能,它主要采用電子驅(qū)動,但也可用傳感器連接氣動機構(gòu)。DDC的最大特點就是從參數(shù)的采集、傳輸?shù)娇刂频雀鱾€環(huán)節(jié)均采用數(shù)字控制功能來實現(xiàn)。同時一個數(shù)字控制器可實現(xiàn)多個常規(guī)儀表控制器的功能,可有多個不同對象的控制環(huán)路。
直接數(shù)字控制器(DDC)是樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)的基本控制單元,DDC控制器是整個控制系統(tǒng)的核心。是系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能的關(guān)鍵部件。它的工作過程是控制器通過模擬量輸入通道(AI)和數(shù)字量輸入通道(DI)采集實時數(shù)據(jù),并將模擬量信號轉(zhuǎn)變成計算機可接受的數(shù)字信號(A/D轉(zhuǎn)換),然后按照一定的控制規(guī)律進行運算,最后發(fā)出控制信號,并將數(shù)字量信號轉(zhuǎn)變成模擬量信號(D/A轉(zhuǎn)換),并通過模擬量輸出通道(AO)和數(shù)字量輸出通道(DO)直接控制設(shè)備的運行。可對各個控制設(shè)備的控制參數(shù)以及運行狀態(tài)進行再設(shè)定,同時還具備顯視和監(jiān)測功能,另外與集中控制電腦可進行各種相關(guān)的通訊。
DDC控制器通過一條總線與集中控制電腦相連,它的最大優(yōu)點就是系統(tǒng)簡單、通信速度較快。對一些中、小型工程較為適用。DDC系統(tǒng)可安裝于各種規(guī)格的建筑中,可通過中心管理系統(tǒng)管理,從而比單個管理更節(jié)省人力和能源。能夠?qū)崿F(xiàn)點到點通訊,除了總線方式的上下位機通訊外,DDC和DDC之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,極大減少了樓宇自控項目的布線工程量。
本設(shè)計采用HW-BA5208DDC控制模塊和HW-BA5210DDC控制模塊控制照明系統(tǒng)。HW-BA5208DDC控制模塊采用Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù)與外界進行通訊,包括5個數(shù)字輸入接口和5個數(shù)字輸出接口。控制器內(nèi)部的功能模塊,可以通過相應(yīng)的Plug_in,進行配置,實現(xiàn)邏輯運算和算術(shù)運算。HW-BA5210DDC控制模塊作為節(jié)能控制模塊,其內(nèi)部有時鐘芯片,可完成對樓控系統(tǒng)中與時間相關(guān)的設(shè)備起停的控制和校時功能。其內(nèi)部的RealTime(實時時鐘)功能模塊提供當(dāng)前日期、時間、星期,并提供日期、時間、星期的校準(zhǔn)。EventScheduler(任務(wù)列表)功能模塊可以根據(jù)時間、星期、及確定好的周計劃表對照明燈具進行定時的啟動和停止控制,并且可以在線下載應(yīng)用程序,具有功能豐富的應(yīng)用程序庫和強大的運算能力。
2.2 Lonworks總線
Lonworks總線技術(shù)是美國Echelon公司于1991年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)。對于智能建筑而言,在它的樓宇自動化系統(tǒng)中,需要集成多個廠家的多種控制系統(tǒng),多種控制系統(tǒng)可能具有不同的現(xiàn)場控制總線、設(shè)備總線、傳感器總線,而且還需要跨系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息的傳輸和共享,所以往往實現(xiàn)不了簡單的集成,Lonworks總線技術(shù)的應(yīng)用解決了利用一種網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)不同設(shè)備系統(tǒng)之間的統(tǒng)一管理和調(diào)度,給樓宇系統(tǒng)的運行帶來了極大的方便。Lonworks總線技術(shù)是專門為實時控制而設(shè)計的,最主要應(yīng)用于樓宇智能化方面,包括建筑物的出入口控制、電梯控制、能源管理、消防、安全、供配電、照明、給排水等監(jiān)控系統(tǒng)。
Lonworks總線技術(shù)使用LonTalks通信協(xié)議,它固化在Lonworks設(shè)備的神經(jīng)元芯片中或片外存儲器中,LonTalks通信協(xié)議提供了對應(yīng)于ISO/RM七層協(xié)議所有內(nèi)容的服務(wù)。支持分散的端到端的通信,可以組成總線型、樹形、環(huán)形等多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。并且是以實現(xiàn)自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使系統(tǒng)布線更方便靈活,便于設(shè)備的安裝,便于方案的更改,為日后系統(tǒng)的更新升級和進一步的拓展網(wǎng)絡(luò)帶來了極大的方便。LonTalks是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議,具體實現(xiàn)即采用網(wǎng)絡(luò)變量的形式,又由于硬件芯片的支持,能夠?qū)崿F(xiàn)實時性和接口的直觀、簡潔等現(xiàn)場總線的應(yīng)用要求。Lonworks技術(shù)是能在控制層提供互操作的現(xiàn)場總線技術(shù),其安裝的節(jié)點數(shù)超過了任何其他現(xiàn)場總線產(chǎn)品,幾乎囊括了測控應(yīng)用的所有范疇。Lonworks技術(shù)有效地解決了集散控制系統(tǒng)的通信難題,有利于系統(tǒng)的模塊化設(shè)計,具有直接互聯(lián)性、自助通信、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多樣化、傳輸數(shù)據(jù)量龐大、編程調(diào)試方便等優(yōu)點,在自動控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
2.3力控組態(tài)軟件
力控是北京三維力控科技有限公司“管控一體化解決之道”產(chǎn)品線的總稱,由監(jiān)控組態(tài)軟件、“軟”控制策略軟件、實時數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)、Web門戶工具等產(chǎn)品組成。是在軟件領(lǐng)域內(nèi),操作人員根據(jù)應(yīng)用對象及控制任務(wù)要求,配置包括對象定義、制作、編輯,對象狀態(tài)特征屬性參數(shù)的設(shè)定等用戶應(yīng)用軟件的過程,即使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置,達到讓計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動執(zhí)行特定任務(wù)、滿足使用者要求的目的,完成系統(tǒng)硬件與軟件的溝通、建立現(xiàn)場與監(jiān)控層溝通的人機界面的軟件平臺,主要應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。
力控組態(tài)軟件的開發(fā)系統(tǒng)設(shè)置工程中的人際交互界面,生成各種動畫顯示畫面,配置系統(tǒng)參數(shù);工程管理器用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復(fù)選擇、管理當(dāng)前工程。界面運行系統(tǒng)View用來運行開發(fā)系統(tǒng)的創(chuàng)建的畫面、腳本、動畫連接等工程,在運行狀態(tài)下監(jiān)控控制設(shè)備的運行狀態(tài);實時數(shù)據(jù)庫是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心,構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ),負(fù)責(zé)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)等的處理;I/O驅(qū)動程序負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件系統(tǒng)的連接,實現(xiàn)對運行設(shè)備的實時監(jiān)控;網(wǎng)絡(luò)通信程序采用TCP/IP協(xié)議,利用Internet網(wǎng)實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)點上的數(shù)據(jù)通信。
2.4光控開關(guān)
選用THPGK-1型光控開關(guān)。采用先進的嵌入式微型計算機控制技術(shù),融光控功能和普通時控器兩大功能為一體的多功能高級時控器(時控開關(guān)),根據(jù)節(jié)能需要可以將光控探頭與時控功能同時啟用,將達到最佳節(jié)能效果。可以根據(jù)用戶設(shè)定的時間(光照度門限)值,自由控制用電器的電源開關(guān),是路燈、景觀燈、廣告燈箱、霓虹燈等設(shè)備的最佳節(jié)能控制裝置,廣泛應(yīng)用于街道、鐵路、車站、航道、學(xué)校及供電部門等一切需要時間控制的應(yīng)用場所。
3 DDC監(jiān)控照明系統(tǒng)電路設(shè)計
3.1 控制要求
根據(jù)大樓內(nèi)照明燈具的實際使用情況,DDC樓宇照明系統(tǒng)的控制要求如下:
1)兩種控制方式:手動控制、自動控制。
所有的照明燈具均可以由安裝在墻壁上的開關(guān)面板來實現(xiàn)開啟和關(guān)閉。還可以通過上位機上的組態(tài)軟件開啟和關(guān)閉。
2)室內(nèi)燈的自動控制要求為見表1所示。
3)樓道照明燈由THPGK-1型光控開關(guān)控制。
3.2照明控制電路設(shè)計
基于系統(tǒng)的可靠性和運行的穩(wěn)定性,DDC監(jiān)控及照明系統(tǒng)控制電路設(shè)計如圖2所示。
HW-BA5208DDC和節(jié)能控制模塊HW-BA5210DDC通過Lonworks總線連接。樓道照明燈和室內(nèi)照明燈的反饋信號作為HW-BA5208DDC的數(shù)字輸入信號,分別與數(shù)字量輸入端子DI1、DI2連接;光控開關(guān)與HW-BA5208DDC的數(shù)字輸入DI3連接;樓道照明燈和室內(nèi)照明燈的開關(guān)信號分別通過繼電器K1、K2與HW-BA5208DDC的數(shù)字量輸出端子DO1、DO2連接。
3.3利用LonMaker集成工具設(shè)計Lonworks網(wǎng)絡(luò)
LonMark功能模式在LonMaker圖形中以圖形功能塊的形式顯示,可以很方便地目視和編制控制系統(tǒng)的邏輯文檔,為Lonworks網(wǎng)絡(luò)提供圖形設(shè)計、啟動、操作和維護。LON網(wǎng)絡(luò)文件的設(shè)計步驟如下:
1)配置5208和5210兩個設(shè)備,并添加到LON網(wǎng)絡(luò)文件總線上,完成設(shè)備創(chuàng)建。
2)再添加5個功能模塊,分別配置為一個數(shù)字輸入類型、兩個數(shù)字輸出類型,一個小狀態(tài)機、一個任務(wù)列表類型。如圖3所示。
3)上述完成后進行功能模塊屬性配置,按照照明燈具的實際情況設(shè)置為:
①當(dāng)采用手動控制方式時,能直接通過上位機的組態(tài)軟件界面上的開、關(guān)按鈕控制DO1和DO2的開啟或關(guān)閉。
②當(dāng)采用自動控制方式,根據(jù)室內(nèi)燈自動控制時間表,對任務(wù)列表功能模塊進行配置。例如:時間點為6:00時,動作設(shè)置為開,星期設(shè)置周日(×),一(√),二(√),三(√),四(√),五(√),六(×)。其他時間段類似設(shè)置即可。
③上述設(shè)置完成后所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)變量以及網(wǎng)絡(luò)變量所對應(yīng)的十進制數(shù)見表2所示。
④最后將得到的十進制數(shù)值寫入網(wǎng)絡(luò)變量nvi_SchEvent, 并點擊下載按鈕,保存即可。
當(dāng)系統(tǒng)采用自動控制方式時,樓道照明燈可由光控開關(guān)對應(yīng)連接的變量直接控制。
3.4設(shè)備組態(tài)
上位機采用力控組態(tài)軟件進行配置并設(shè)計人機界面。上位機可以發(fā)送控制指令,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收、處理、計算和顯示等。實時數(shù)據(jù)庫中定義了六個變量,與控制器內(nèi)部變量對應(yīng)建立連接。對象、變量配置及動作設(shè)置要求如表3所示。
本照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計利用了Lonmaker開發(fā)的底層控制網(wǎng)絡(luò)與上位機組態(tài)軟件。在底層DDC中可以修改樓道和室內(nèi)照明時間參數(shù),設(shè)置RealTime功能模塊和EventScheduler功能模塊,實現(xiàn)實時控制。管理人員可在管理中心實時的遠程監(jiān)控智能樓宇里的照明燈具的運行情況,人為切換手動、自動按鈕,發(fā)送控制指令驅(qū)動執(zhí)行設(shè)備,實現(xiàn)手動、自動控制。減輕了人員的勞動強度,提高了自動化水平,比傳統(tǒng)的照明更先進、經(jīng)濟、實用。DDC照明控制系統(tǒng)照明時間控制方式靈活,修改方便,相對其他控制方式具有穩(wěn)定性強且總體造價低廉的特點。
4結(jié)論
在本控制系統(tǒng)中,DDC控制器與上位機通過LON總線實現(xiàn)通信。本文選取的HW-BA5208DDC控制器和節(jié)能控制模塊HW-BA5210配合使用,能夠滿足燈具的控制要求。照明燈具的開關(guān)時間能夠根據(jù)實際情況隨時修改,有利于節(jié)約資源,降低能耗,適應(yīng)現(xiàn)代建筑的需要,具有一定的經(jīng)濟價值。基于DDC和Lonworks技術(shù)的照明監(jiān)控系統(tǒng)以自動控制為主,手動控制為輔。照明系統(tǒng)實現(xiàn)了自動控制,整棟大樓的電能消耗和運行維護費用大大減少。
DDC智能監(jiān)控照明控制系統(tǒng)作為一項新的控制技術(shù),其先進性和優(yōu)越性勿庸質(zhì)疑。然而作為一項新的技術(shù),仍有待發(fā)展和提高。通過對DDC智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用,不斷實踐總結(jié),不斷創(chuàng)新,讓該項技術(shù)在照明領(lǐng)域中充分發(fā)揮其作用,滿足智能樓宇的自動化要求。
參考文獻:
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需求分析
根據(jù)招標(biāo)文件JCA 2001―009Y的招標(biāo)項目要求,并結(jié)合廣西建筑智能化現(xiàn)狀,區(qū)檢綜合樓是屹今為止整個廣西所有建筑物當(dāng)中智能化程度要求最高的。因此,在智能化系統(tǒng)的設(shè)計上,如何將各子系統(tǒng)的設(shè)計完美結(jié)合,這是業(yè)主關(guān)心的也是我們設(shè)計的側(cè)重點。
區(qū)檢綜合樓的機電設(shè)備數(shù)量龐大,為了將這些設(shè)備有機的管理起來,提高設(shè)備的運行效率,減低設(shè)備的運行成本,一方面通過樓宇設(shè)備自動控制系統(tǒng)集中監(jiān)視和控制,另一方面首次將樓宇綜合管理系統(tǒng)的概念和可行性方案提供給區(qū)檢綜合樓,使本方案不僅滿足區(qū)檢綜合樓現(xiàn)在的需求,更加對以后機電設(shè)備運行和維護的高效率提供了解決方案,提高樓宇設(shè)備管理水平,這是目前業(yè)主關(guān)心的也是我們設(shè)計所側(cè)重的。
廣西區(qū)檢察院作為~個國家的重要部門,每天都要處理很多事務(wù),工作人員的工作繁重,這便要求一個極為舒適寬松的辦公環(huán)境,以提高辦公效率。為此,我們在對區(qū)檢綜合樓樓宇自控系統(tǒng)進行設(shè)計時,將提高舒適性和高效率擺在一個很重要的位置上,運用高科技手段,將環(huán)境參數(shù)調(diào)整到對人最舒適的數(shù)值,充分體現(xiàn)科技以人為本的真諦。
根據(jù)區(qū)檢綜合樓樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計要求(招標(biāo)書JCA2001-009Y)、相關(guān)專業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)主提供的相關(guān)圖紙進行工程設(shè)計,設(shè)計將會參照所提供的技術(shù)說明,并以品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進行樓宇中管理系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)工程監(jiān)控范圍包括以下部分:
1、柜式空調(diào)機系統(tǒng)
2、風(fēng)機盤管
3、新風(fēng)機系統(tǒng)
4、冷凍站系統(tǒng)
5、計算機中心機房專用空調(diào)
6、通風(fēng)系統(tǒng)
7、供配電系統(tǒng)
8、給排水系統(tǒng)
9、電梯控制
1O、消防系統(tǒng)
11、其它系統(tǒng)
設(shè)計原則
廣西區(qū)檢察院智能化系統(tǒng)建設(shè)工程是面向二十一世紀(jì)的高技術(shù)高標(biāo)準(zhǔn)工程,其智能化系統(tǒng)在符合實際需要的前提下應(yīng)有適當(dāng)?shù)某靶裕詽M足未來的需求。其BA系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則:
1、實用性
樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)以實用為第一原則。在符合需要的前提下,合理平衡系統(tǒng)的經(jīng)濟性與超前性,以避免片面追求超前性而脫離實際或片面追求經(jīng)濟性而損害區(qū)檢綜合樓的智能性。
2、可靠性
系統(tǒng)必須保持每天24小時連續(xù)工作。子系統(tǒng)故障不影響其他子系統(tǒng)運行,也不影響集成系統(tǒng)除該子系統(tǒng)之外的其他功能的運行。
3、經(jīng)濟性
在樓宇自控系統(tǒng)工程投資中,以總體目標(biāo)為方向,局部服從全局,力求系統(tǒng)在初次投入和整個運行生命周期獲得最佳的性價比。
4、易維護性
因為本系統(tǒng)極為復(fù)雜,要保證日常運行,系統(tǒng)必須具有高度的可維護性和易維護性,盡量做到所需維護人員少,維護工作量小,維護強度低,維護費用低。
5、開放可擴展性
本樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計盡量采用國家和國際標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,兼容不同廠商、不同協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)的信號傳輸,各子系統(tǒng)可方便進出系統(tǒng)。
設(shè)計依據(jù)
1、電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范(GBJ232-82)
2、建筑設(shè)計防火規(guī)范(GBJ 116-88)
3、區(qū)檢綜合樓的弱電設(shè)計圖紙和招標(biāo)項目要求
4、JOHNSON CONTROLS產(chǎn)品設(shè)計手冊
5、智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50314-2000)
系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)我們的設(shè)計,區(qū)檢綜合樓樓宇自控系統(tǒng)是由2臺網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)及1臺操作站(OWS)所組成的。
直接數(shù)字式控制器(DDC)主要分散布置在區(qū)檢綜合樓現(xiàn)場設(shè)備所在的位置,總共有24個,DDC之間是通過RS485通訊網(wǎng)絡(luò)相互連接至網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU),每個網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)有1個N2E通訊接口。
由于區(qū)檢綜合樓分布著很多的控制設(shè)備,所以我們建議系統(tǒng)采用集散式控制方式。因高級的控制過程復(fù)雜,用同一控制過程的結(jié)果并不能滿足各個區(qū)域,采用集散式控制方式還可增強系統(tǒng)可靠性、減少施工費用。
DDC分布以就近控制設(shè)備為原則,每個DDC箱均有一個主控器(DX-9100)。主控器帶有操作鍵盤及顯示裝置。因此,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或操作站有故障時,每個DDC均能完成各自所有的就地控制功能。
1、柜式空調(diào)機系統(tǒng)
(1)控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)將會對下列空調(diào)設(shè)備進行監(jiān)控:
一層:2臺柜式空調(diào)機
二層:1臺柜式空調(diào)機
二十層:2臺柜式空調(diào)機
(2)控制說明
每臺柜式空調(diào)機在送風(fēng)口及回風(fēng)口均設(shè)溫度傳感器1個共2個、壓差開關(guān)1個、冷凍水開度比例調(diào)節(jié)閥及其驅(qū)動裝置一套。DDC通過對以上的數(shù)據(jù)采集裝置及執(zhí)行機構(gòu)的控制,實現(xiàn)對空調(diào)機的監(jiān)控,其監(jiān)控功能主要有:
風(fēng)機開關(guān)控制
風(fēng)機的開關(guān)控制主要是通過BA系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時間表來進行啟停控制的。在一些特別的情況如加班情況,風(fēng)機有需要在預(yù)先設(shè)定時間表之外的時間啟動。用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風(fēng)機或用音頻式電話遙控風(fēng)機啟停。BA系統(tǒng)允許用戶自行設(shè)定風(fēng)機狀態(tài)與控制之間的聯(lián)鎖監(jiān)察功能。在設(shè)定此功能后,BA系統(tǒng)會自動監(jiān)察風(fēng)機的狀態(tài)是否與控制要求一致,如果不一致,則說明此控制點的設(shè)備有故障,BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應(yīng)的處理。另外,BA系統(tǒng)會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。另外,BA系統(tǒng)允許用戶自行設(shè)定測量設(shè)備的累積運行時間,以便維修人員在設(shè)備運行至一定時間后進行維修工作。
手動/自動轉(zhuǎn)換顯示
DDC控制器通過對手動/自動轉(zhuǎn)換裝置狀態(tài)的檢測,把信號讀回來分析來確定控制算法,并把信號送回中央監(jiān)控系統(tǒng)并顯示。
送風(fēng)、回風(fēng)溫度檢測
DDC控制器通過安裝在送風(fēng)口和回風(fēng)口的溫度傳感器,把送風(fēng)及回風(fēng)的溫度讀回來,以做為控制算法的原始參數(shù),并把檢測回來的溫度送回中央監(jiān)控系統(tǒng)顯不。
冷凍水閥門開度控制及顯
示、回風(fēng)溫度控制
DDC控制器通過溫度傳感器可以檢測到回風(fēng)溫度并將它與預(yù)設(shè)的溫度值(可供用戶調(diào)較)作比較,進行PID運算,然后把控制信號輸出至冷凍水閥來對閥門進行開度調(diào)節(jié),以控制冷凍水的進水量,進而達到溫度調(diào)節(jié)的目的。另外,此冷凍水閥會與風(fēng)機狀態(tài)聯(lián)鎖,在風(fēng)機關(guān)閉的情況下將冷凍水閥關(guān)死。冷凍水閥同時返回閥門開度的百分比數(shù)值給中央監(jiān)控系統(tǒng)。
濾網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)察
BA系統(tǒng)通過壓差開關(guān)監(jiān)測過濾網(wǎng)的前后壓差。當(dāng)壓差超過壓差開關(guān)的預(yù)設(shè)值(在壓差開關(guān)上可調(diào)),BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關(guān)人員做濾網(wǎng)清洗工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)的事項一一記錄,以作日后檢查之用。
運行時間累計
BA系統(tǒng)利用軟件統(tǒng)計計時功能可以實時的累計風(fēng)機的運行時間,并記錄顯示。
此外,由于柜式空調(diào)機組沒有風(fēng)速控制及加濕裝置,故招標(biāo)書上對應(yīng)的有關(guān)招標(biāo)項目要求無法實現(xiàn)。另外,為了方便系統(tǒng)的管理及維護,根據(jù)以往的經(jīng)驗,在招標(biāo)項目要求的基礎(chǔ)上,我們添置了以下采集點:
風(fēng)機跳閘報警監(jiān)察
DDC控制器會監(jiān)察風(fēng)機熱繼電器跳閘報警。在有報警時,停下風(fēng)機并以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關(guān)人員做檢修工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)的事項一一記錄,以作日后檢查之用。
風(fēng)機運行狀態(tài)
BA系統(tǒng)通過風(fēng)機主接觸器測量風(fēng)機的運行狀態(tài),以便操作人員實時了解風(fēng)機的運行狀態(tài)。
2、風(fēng)機盤管
(1)控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)將會對整棟大樓的風(fēng)機盤管共322臺進行監(jiān)控。
(2)控制說明
根據(jù)我們多年的工程經(jīng)驗以及結(jié)合招標(biāo)項目要求的控制功能進行綜合分析,我們認(rèn)為對風(fēng)機盤管的控制最好采取BA遠程控制與現(xiàn)場設(shè)定控制相結(jié)合的方式。因為大廈的風(fēng)機盤管數(shù)量眾多,采用此控制方式可大幅度降低工程投資成本。
采用BA系統(tǒng)的DDC現(xiàn)場控制器控制風(fēng)機盤管的程序啟停并顯示其運行狀態(tài)及故障告警。
風(fēng)機盤管的現(xiàn)場溫度控制仍采用常規(guī)的墻裝式溫控器與電動二通閥進行控制,以方便人員在現(xiàn)場根據(jù)自己的喜好進行溫度點的設(shè)定。(墻裝式溫控器與電動二通閥在空調(diào)專業(yè)工程中已有設(shè)計配置,不需重復(fù)投資)
從節(jié)能的角度來說,當(dāng)室內(nèi)的溫度達到設(shè)定點時,常規(guī)的溫度控制器會將電動二通閥關(guān)閉,空調(diào)系統(tǒng)冷凍水的流量與壓力變化會實時地反映到中央冷凍站的BA監(jiān)控系統(tǒng)上,BA系統(tǒng)根據(jù)上述參數(shù)變化重新計算出大樓的冷負(fù)荷需求,實時控制冷凍站相關(guān)設(shè)備的啟停,以達到最佳的節(jié)能效果。
3、新風(fēng)機系統(tǒng)
(1)控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)將會對下列新風(fēng)機設(shè)備進行監(jiān)控:
一至十九層:每層1臺共19臺空調(diào)機
(2)控制說明
每臺新風(fēng)機在送風(fēng)口設(shè)溫度傳感器1個、壓差開關(guān)1個、冷凍水開度調(diào)節(jié)閥及其驅(qū)動裝置一套。DDC通過對以上的數(shù)據(jù)采集裝置及執(zhí)行機構(gòu)的控制,實現(xiàn)對新風(fēng)機的監(jiān)控,其監(jiān)控功能主要有:
風(fēng)機開關(guān)控制
風(fēng)機的開關(guān)控制主要是通過BA系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時間表來進行啟停控制的。在一些特別的情況如加班情況,風(fēng)機有需要在預(yù)先設(shè)定時間表之外的時間啟動,用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風(fēng)機或用音頻式電話遙控風(fēng)機啟停。BA系統(tǒng)允許用戶自行設(shè)定風(fēng)機狀態(tài)與控制之間的聯(lián)鎖監(jiān)察功能。在設(shè)定此功能后,BA系統(tǒng)會自動監(jiān)察風(fēng)機的狀態(tài)是否與控制要求一致,如果不一致,則說明此控制點的設(shè)備有故障,BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應(yīng)的處理。另外,BA系統(tǒng)會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。另外,BA系統(tǒng)允許用戶自行設(shè)定測量設(shè)備的累積運行時間,以便維修人員在設(shè)備運行至一定時間后進行維修工作。
風(fēng)機運行狀態(tài)
BA系統(tǒng)通過風(fēng)機主接觸器測量風(fēng)機的實際狀態(tài),以便操作人員實時了解風(fēng)機的運行狀態(tài)。
濾網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)察
BA系統(tǒng)通過壓差開關(guān)監(jiān)測過濾網(wǎng)的前后壓差。當(dāng)壓差超過壓差開關(guān)的預(yù)設(shè)值(在壓差開關(guān)上可調(diào)),BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示,以提醒操作人員安排有關(guān)人員做濾網(wǎng)清洗工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。
運行時間累計
BA系統(tǒng)利用軟件統(tǒng)計記時功能,可以實時累計風(fēng)機的運行時間,并記錄顯示。
冷凍水閥門開度控制及顯示、送風(fēng)溫度控制
DDC控制器會監(jiān)察送風(fēng)溫度并將它與預(yù)設(shè)的溫度值(可供用戶調(diào)較)作比較,進行PID運算,然后輸出至冷凍水閥,以作溫度調(diào)節(jié)作用。另外,此冷凍水閥會與風(fēng)機狀態(tài)聯(lián)鎖,在風(fēng)機關(guān)閉的情況下將冷凍水閥關(guān)死。冷凍水閥同時返回閥門開度的百分比數(shù)值給中央監(jiān)控系統(tǒng)。
風(fēng)機跳閘報警監(jiān)察
DDC控制器會監(jiān)察風(fēng)機熱繼電器跳閘報警。在有報警時,停下風(fēng)機并以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員安排有關(guān)人員做檢修工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。
4、冷凍站監(jiān)控系統(tǒng)
(1)控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)會對以下設(shè)備進行監(jiān)控:
冷凍主機
冷凍水泵
冷卻水泵
冷卻塔
冷凍水膨脹水箱
(2)數(shù)據(jù)采集及顯示
冷水機組的工作狀態(tài)及故障報警:由BA系統(tǒng)將通過Integrator集成器與冷凍機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換來實現(xiàn)。
冷凍水的送水、回水溫度:BA系統(tǒng)通過安裝在水管上的水管式溫度傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集,并可通過中央監(jiān)控系統(tǒng)顯示出來。
冷凍水的回水流量:BA系統(tǒng)通過安裝在回水管的水流量傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,并可通過中央監(jiān)控系統(tǒng)顯示出來。
冷卻水的送水、回水溫度:BA系統(tǒng)通過安裝在總水管上的水管式溫度傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集,并可通過中央監(jiān)控系統(tǒng)顯示出來。
冷凍水供回水壓差:BA系統(tǒng)通過監(jiān)測安裝在供回水管之間的壓差開關(guān)狀態(tài)來了解供回水之間的壓差。
冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔的啟停通過系統(tǒng)的DO輸出來控制其供電回路的繼電器來實現(xiàn),并通過繼電器的常閉觸點及熱繼電器的狀態(tài)來監(jiān)察水泵、冷卻塔的過載及工作狀態(tài),并結(jié)合安裝在水管上的水流開關(guān)采集回來的水流狀態(tài)來監(jiān)測水泵的故障。
BA系統(tǒng)通過對冷卻塔的低水位開關(guān)的狀態(tài)進行監(jiān)察,可以實時地了解冷卻塔的水位情況。 (要求空調(diào)設(shè)計安裝專業(yè)提供電子式水位開關(guān))
BA系統(tǒng)通過對冷凍水膨脹水箱的高、低水位開關(guān)的狀態(tài)進
行監(jiān)察,可以實時地了解冷凍水膨脹水箱的水位情況。 (要求空調(diào)設(shè)計安裝專業(yè)提供電子式水位開關(guān))
通過BA系統(tǒng)的軟件功能,能準(zhǔn)確累計并顯示柜式空調(diào)機、風(fēng)機盤管、新風(fēng)機、冷凍主機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等設(shè)備的運行時間、啟停次數(shù)的累計并顯示。
為節(jié)省系統(tǒng)投資,考慮到招標(biāo)項目要求的冷卻塔的進出水溫度檢測對節(jié)能控制及管理沒有多大的作用,故本設(shè)計方案不做以上項目的數(shù)據(jù)采集。另外,為實現(xiàn)節(jié)能的優(yōu)化控制及提高操作管理的效率,在冷卻塔冷卻水的進出口進行添加電動蝶閥(共6套)以實現(xiàn)對冷卻水的控制。
(3)控制說明
啟停控制:BA系統(tǒng)將通過Integrator集成器與冷凍機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換來實現(xiàn)。
冷凍主機啟停臺數(shù)控制:網(wǎng)絡(luò)控制器及直接數(shù)字控制器將預(yù)先編寫的軟件程序來控制冷凍主機的啟停臺數(shù),并聯(lián)動控制相關(guān)設(shè)備(如冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等)。基本的控制原理如下:BA系統(tǒng)通過量度冷凍水的總供、回水、溫差及回水流量而計算出空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷,然后根據(jù)冷負(fù)荷來決定冷凍主機的啟停組合及臺數(shù),并通過BA系統(tǒng)的控制算法來聯(lián)動相關(guān)的水泵、冷卻塔,以便達到最佳的節(jié)能狀態(tài)。
冷凍站各設(shè)備(冷凍機、冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔、蝶閥等)通過程序?qū)崿F(xiàn)群控功能,即根據(jù)冷負(fù)荷決定設(shè)備開啟臺數(shù),根據(jù)累計運行時間選擇開啟設(shè)備,運行中自動進行故障切換,實現(xiàn)設(shè)備啟停的時間聯(lián)鎖關(guān)系。
對于冷凍水旁通閥的控制,BA系統(tǒng)會監(jiān)察冷凍水的供回水壓差,將它與預(yù)設(shè)的設(shè)定值(可供用戶修改)作比較,通過DDC的PID計算,輸出控制要求給冷凍水旁通閥,以維持供回水間壓力平衡。
系統(tǒng)會對上述各返回數(shù)值做記錄,預(yù)設(shè)值為24小時。如有需要,可用Trend的功能對有關(guān)的監(jiān)察對象作長時間的監(jiān)察記錄,有關(guān)數(shù)據(jù)可輸出至其它第三方的軟件,如Excel等,以作數(shù)據(jù)管理及分析用途。同時,系統(tǒng)也允許用戶對各監(jiān)察對象預(yù)設(shè)上下報警值、上下預(yù)警值、報警提示及報警等級。當(dāng)監(jiān)察的對象超出預(yù)設(shè)值,BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應(yīng)的處理工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。至于配電柜的開關(guān)狀態(tài)、故障,系統(tǒng)會對各返回數(shù)值做記錄,預(yù)設(shè)值為對上十次狀態(tài)改變。對于每個報警點,BA系統(tǒng)允許用戶預(yù)設(shè)報警提示及報警等級。當(dāng)監(jiān)察點報警時,BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應(yīng)的處理工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。
5、計算機中心機房專用空調(diào)
控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)將會對以下機房專用空調(diào)設(shè)備進行監(jiān)控:
計算機網(wǎng)絡(luò)中心:1臺
BA系統(tǒng)通過INTEGRATOR集成器與制冷主機進行數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)機房專用空調(diào)的自動啟停與機房溫濕度控制。
6、通風(fēng)系統(tǒng)
(1)控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)將會對整棟大樓共6臺送排風(fēng)機設(shè)備進行監(jiān)控。
(2)控制說明
風(fēng)機開關(guān)控制
風(fēng)機的開關(guān)控制主要是通過BA系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時間表來進行啟停控制的。在一些特別的情況如加班情況,風(fēng)機有需要在預(yù)先設(shè)定時間表之外的時間啟動,用戶可選擇在BAS操作站上操作啟停風(fēng)機或用音頻式電話遙控風(fēng)機啟停。BA系統(tǒng)允許用戶自行設(shè)定風(fēng)機狀態(tài)與控制之間的聯(lián)鎖監(jiān)察功能。在設(shè)定此功能后,BA系統(tǒng)會自動監(jiān)察風(fēng)機的狀態(tài)是否與控制要求一致,如果不一致,則說明此控制點的設(shè)備有故障,BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應(yīng)的處理。另外,BA系統(tǒng)會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。另外,BA系統(tǒng)允許用戶自行設(shè)定測量設(shè)備的累積運行時間,以便維修人員在設(shè)備運行至一定時間后進行維修工作。
風(fēng)機跳閘報警監(jiān)察
DDC控制器會監(jiān)察風(fēng)機熱繼電器跳閘報警。在有報警時,停下風(fēng)機并以聲光報警形式在操作站上顯示,以提醒操作人員安排有關(guān)人員做檢修工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。
風(fēng)機運行狀態(tài)
BA系統(tǒng)通過風(fēng)機主接觸器測量風(fēng)機的實際狀態(tài)。
7、供配電系統(tǒng)
(1)控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)將會對下列設(shè)備進行監(jiān)察:
低壓配電柜進線回路ACB
發(fā)電機
干式變壓器
低壓配電柜聯(lián)絡(luò)母線ACB
低壓配電柜出線回路MCB
低壓配電柜ATS
事故供電MCCB
蓄電池/充電器系統(tǒng)
(2)監(jiān)測說明
BAs對于區(qū)檢綜合樓供配電系統(tǒng)的監(jiān)測,主要采用各種變送器,通過電路分析儀與BAS的DDC進行數(shù)據(jù)交換,收集電流、電壓、功率因數(shù)、頻率、點度量等數(shù)據(jù)。BA系統(tǒng)主要的功能是做監(jiān)察、記錄、報警的用途。系統(tǒng)會對各返回數(shù)值做記錄,預(yù)設(shè)值為24小時,并可用Trend的功能對有關(guān)的監(jiān)察對象作長時間的監(jiān)察記錄,有關(guān)數(shù)據(jù)可輸出至其它第三方的軟件,如Excel等,以作數(shù)據(jù)管理及分析用途。同時系統(tǒng)也允許用戶對各監(jiān)察對象預(yù)設(shè)上下報警值、上下預(yù)警值、報警提示及報警等級。當(dāng)監(jiān)察的對象超出預(yù)設(shè)值,BA系統(tǒng)會以聲光報警形式在操作站上顯示以提醒操作人員做出相應(yīng)的處理工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。
對于區(qū)檢綜合樓供配電系統(tǒng)中的開關(guān)狀態(tài)、電源狀態(tài)、故障報警、等開關(guān)量輸入點,我們在設(shè)計中,主要的功能是做監(jiān)察、記錄、報警的用途。
對于干式變壓器的監(jiān)控,我們的設(shè)計主要是監(jiān)測變壓器的溫度狀態(tài)。當(dāng)變壓器溫度過高報警時,我們的BA系統(tǒng)將以聲光報警形式在操作站上顯示,以提醒操作人員做出相應(yīng)的處理工作。而BA系統(tǒng)也會將有關(guān)事項一一記錄,以作日后檢查之用。另外BA系統(tǒng)允許用戶自行設(shè)定測量設(shè)備的累積運行時間,以便維修人員在設(shè)備運行至一定時間后進行維修工作。
8、給排水系統(tǒng)
(1)控制設(shè)備內(nèi)容
BA系統(tǒng)將會對下列設(shè)備進行監(jiān)控:
地下室:集水井及排水泵共5處
生活給水系統(tǒng):1套
(2)控制說明
集水坑及其水泵監(jiān)控
通過水位開關(guān)監(jiān)察集水坑的高低水位報警;
DDC通過高水位報警來啟動水泵,把集水坑里的水抽走。當(dāng)?shù)退粓缶瘯r,DDC則停止水泵的工作;
通過安裝在水管上的水流開關(guān),系統(tǒng)可以了解到水流的狀態(tài),并結(jié)合DDC從水泵供電回路的繼電器狀態(tài),BA系統(tǒng)可以判斷水泵的狀態(tài)及故障。
生活給水系統(tǒng)監(jiān)控
通過水位開關(guān)監(jiān)察屋頂水箱、地下水池的高低水位報警;
DDC通過屋頂水箱低水位報警來啟動水泵向屋頂水箱供水。當(dāng)屋頂水箱高水位報警時,DDC則停止水泵的工作;
通過安裝在水管上的水流開關(guān),系統(tǒng)可以了解到水流的狀態(tài),并結(jié)合DDC從水泵供電回路的繼電器狀態(tài),BA系統(tǒng)可以判斷水泵的狀態(tài)及故障,一旦有故障警報時,DDC立刻把對應(yīng)的備用泵投入工作,以提高供水的可靠性;
所有設(shè)備的運行時間、報警、啟停等,BA系統(tǒng)都進行記錄,以便查看。
9、電梯控制
BA系統(tǒng)通過INTEGRATOR集成器與電梯系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換,以獲得電梯運行的狀態(tài)信息,如升降狀態(tài)、停梯狀態(tài)、故障告警、消防狀態(tài)等,通過INTEGRATOR集成器,還可對電梯進行遠程復(fù)位、程序啟停等。
樓宇自動化控制系統(tǒng)是建筑智能化工程中一個重要的子系統(tǒng),其調(diào)試一直是一個較難的過程,而DDC物理點的調(diào)試是整個控制系統(tǒng)調(diào)試的基礎(chǔ),通過該環(huán)節(jié)的工作可以排除線路上的錯誤及設(shè)備安裝過程中導(dǎo)致的設(shè)備損壞,最終達到物理點的100%正常,系統(tǒng)正常運行。下面我們從幾個方面來展示一下這個過程。
一、DDC箱的檢查
1.所有設(shè)備已按說明書要求安裝和接線完畢。首先對DDC箱內(nèi)進行檢查,目測檢查合格后,再使用萬用表,測量接地和所有輸入、輸出點間及所有信號線之間的電壓和阻值,若發(fā)現(xiàn)有不正確的地方要及時改正。
2.將DDC箱內(nèi)電源開關(guān)斷開,檢查市電供電電源及供電線路,無問題后將電源送入DDC箱。閉合箱內(nèi)電源開關(guān),檢查電源和各變壓器輸出電壓。正常后再斷開DDC盤內(nèi)電源開關(guān),連接控制器電源線,閉合電源開關(guān),檢查各模塊指示燈是否顯示正常。
3.完成軟件編程。物理點、參數(shù)點,控制策略,控制邏輯等編程工作均已完成且完全符合實際情況,下載到相應(yīng)的控制器中。
二、設(shè)備調(diào)試過程
1.空調(diào)、新風(fēng)機組的調(diào)試
檢查溫濕度傳感器、壓差開關(guān)、水閥及執(zhí)行器、風(fēng)閥執(zhí)行器等設(shè)備的安裝和接線情況及強電控制箱內(nèi)的接線情況,如有不符合安裝要求或接線不正確的需立即改正。
在BAS終端上觀察溫度、濕度等模擬量輸入點信號的數(shù)值,該類監(jiān)視點的調(diào)試過程比較復(fù)雜,主要在于檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)值往往因為傳感器自身檢測偏差或傳輸線路過長導(dǎo)致的信號衰減使得顯示值與實際值有誤差,而這類監(jiān)控點往往參與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制,會直接影響整個控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程,因此必須經(jīng)過調(diào)試將誤差降到最低程度。
在強電控制箱處,手動啟停機組,確認(rèn)在手動狀態(tài)下能夠正常控制,隨后將手自動開關(guān)擰到自動運行(就是執(zhí)行BAS終端遠程控制)的一側(cè)。首先,在BAS終端上確認(rèn)過濾網(wǎng)、防凍報警、故障報警等反饋點的顯示均為正常,冷熱水控制閥和新風(fēng)閥則顯示為零開度,現(xiàn)場設(shè)備處于關(guān)閉位置。依次在終端上將每個數(shù)字量輸出點,如風(fēng)機啟停等分別置于開、關(guān)狀態(tài),觀察DDC箱內(nèi)相應(yīng)輸出點所控制的繼電器動作情況,如無相應(yīng)動作,則檢查相關(guān)線路及控制器輸出端和繼電器,分析原因,進行處理。在風(fēng)機啟動后正常運行時,用壓差計測定風(fēng)機前后的壓差,由此來做為壓差開關(guān)報警值設(shè)定的依據(jù),并確認(rèn)風(fēng)機運行、停機時壓差開關(guān)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)并在終端上同步顯示相同的狀態(tài)。通過BAS終端,依次將每個模擬量輸出點,如水閥執(zhí)行器、風(fēng)閥執(zhí)行器等分別手動送出固定的等比例輸出命令,然后用萬用表測量相應(yīng)輸出點的電壓或電流信號值是否正確,無誤后觀察現(xiàn)場設(shè)備實際的運行情況是否與命令值吻合。以上操作選五個不同位置,看設(shè)備運行是否符合要求,如果偏差較大,則調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)的機械部分,使其吻合。如還不能滿足控制要求,說明閥門非線性度太大,則應(yīng)進行更換,再重新進行調(diào)試,直至達到標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)風(fēng)機狀態(tài)顯示為運行時,觀察各執(zhí)行器,應(yīng)自動運行到終端所顯示的開度。用紙板阻塞部分過濾器網(wǎng),使過濾器前后壓差超過壓差開關(guān)設(shè)定值,此時BAS終端上的過濾器阻塞報警點顯示為報警狀態(tài),當(dāng)拿走紙板時,恢復(fù)為正常。在強電控制柜中短接故障報警端子,模擬電氣故障。此時,終端上顯示故障報警信息,相應(yīng)的風(fēng)機和各關(guān)聯(lián)設(shè)備應(yīng)自動運行到關(guān)閉狀態(tài)。在機組防凍開關(guān)處短接觸點,模擬防凍報警信號。終端顯示報警信息,風(fēng)機自動停止工作,并連鎖新風(fēng)閥關(guān)閉,回風(fēng)閥和預(yù)熱水閥打開至100%。恢復(fù)防凍報警點為正常后,則送風(fēng)風(fēng)機重新啟動,各設(shè)備根據(jù)程序運行。
在終端上改變冬夏轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài),手動調(diào)整回風(fēng)溫度值,模擬當(dāng)回風(fēng)溫度變化時程序運行的過程。風(fēng)機運行在夏季工況下,如果回風(fēng)溫度高于設(shè)定溫度,程序可以自動開大水閥開度;當(dāng)回風(fēng)溫度低于設(shè)定溫度時,程序可自動減小水閥開度。而在冬季工況下,如果回風(fēng)溫度高于設(shè)定溫度,程序可以自動減小水閥開度;當(dāng)回風(fēng)溫度低于設(shè)定溫度時,程序可自動開大水閥開度。
讓機組在全自動控制下運行足夠長的時間,使被控區(qū)域或房間內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定。通過軟件把在DDC控制器內(nèi)的參數(shù)作相應(yīng)的調(diào)整。系統(tǒng)穩(wěn)定之后,細致調(diào)整溫度控制回路,以確保當(dāng)改變溫度設(shè)定點時不會引起系統(tǒng)的振蕩。如發(fā)生振蕩,則調(diào)整控制回路的參數(shù),以獲得所有狀態(tài)條件下的穩(wěn)定控制。
同樣,排風(fēng)機的調(diào)試過程與空調(diào)機組的風(fēng)機一樣,現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)同BAS終端的命令保持一致,終端顯示的反饋信號狀態(tài)也要始終和現(xiàn)場同步。
2.水系統(tǒng)的調(diào)試
檢查所有設(shè)備的安裝及接線,不符合安裝要求或接線不正確情況則改正。
如同空調(diào)系統(tǒng),先進行模擬量輸入點的調(diào)試。校正管道上安裝的溫度、壓力等信號的顯示值。完成后,在被控設(shè)備現(xiàn)場強電控制箱處直接手動啟停水泵,可正常啟停后,將轉(zhuǎn)換開關(guān)擰到自動檔。在終端上觀察水泵啟停及狀態(tài)均為關(guān),水泵故障報警點為正常。通過BAS控制,依次將每個數(shù)字量輸出點,手動置于啟停位置,觀察所控繼電器動作情況。如未響應(yīng),則檢查相應(yīng)線路及控制器。啟動水泵,確認(rèn)水泵已啟動,水泵運行狀態(tài)為開。關(guān)閉水泵,確認(rèn)水泵停止,水泵運行狀態(tài)為關(guān)。
手動改變液位開關(guān)的位置,看BAS終端上液位變化與實際狀態(tài)是否一致,如果不一致,則改變報警信息屬性,直到狀態(tài)一致。根據(jù)水箱水位監(jiān)測要求設(shè)置報警點和啟停泵的參考點讓水泵投入自動運行,當(dāng)水箱水位到達啟泵水位時,確認(rèn)可自動啟動水泵;而水箱水位到達停泵水位時,確認(rèn)可自動停止水泵;水箱水位到溢流水位時,可自動報警。當(dāng)模擬水泵出現(xiàn)故障時,可自動停止水泵運行,并進行報警。
關(guān)鍵詞:樓宇自動化系統(tǒng)智能建筑基本功能原理 發(fā)展趨勢
中圖分類號: TB381文獻標(biāo)識碼:A
一、引言
樓宇自動化系統(tǒng)也叫建筑設(shè)備自動化系統(tǒng),是智能建筑不可缺少的一部分,其任務(wù)是對建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進行監(jiān)測、控制等,以提供一個既安全可靠,又節(jié)約能源,而且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。
二、樓宇自動化系統(tǒng)的組成與功能
1.樓宇自動化系統(tǒng)的組成
樓宇自動化系統(tǒng)是以集中監(jiān)視、控制及管理為目的,將建筑物或其內(nèi)的照明、電力、給排水、空調(diào)通風(fēng)、車庫管理系統(tǒng)等設(shè)備或系統(tǒng)構(gòu)成綜合系統(tǒng)。廣義的樓宇自動化系統(tǒng)BAS 一般包含消防自動化系統(tǒng)FAS和安全自動化系統(tǒng)SAS,但這兩種系統(tǒng)較為特殊,所以常把它們獨立設(shè)置,并與BAS 監(jiān)控中心建立通信,確保災(zāi)情發(fā)生時能按約定進行操作權(quán)轉(zhuǎn)移,實施一體化的協(xié)調(diào)控制。諸多的機電設(shè)備之間有著內(nèi)在的相互聯(lián)系,于是就需要完善的自動化管理。建立機電設(shè)備管理系統(tǒng),達到對機電設(shè)備進行綜合管理、 調(diào)度、監(jiān)視、操作和控制。
2.樓宇自動化系統(tǒng)的基本功能
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)的一個重要的組成部分。智能建筑通過建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)實現(xiàn)以下幾個方面的功能:
2.1、采用先進的管理手段,實現(xiàn)設(shè)備的高效管理和安全可靠運行
BAS系統(tǒng)使用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù),對建筑物內(nèi)各類樓宇設(shè)備進行集中監(jiān)視、自動化控制,實現(xiàn)建筑物內(nèi)各類樓宇設(shè)備的高效管理和安全可靠運行。
2.2、實現(xiàn)最優(yōu)控制和節(jié)能管理,節(jié)省能耗
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)通過對大樓設(shè)備進行監(jiān)視和控制,實現(xiàn)最優(yōu)控制和節(jié)能管理。特別是對空調(diào)系統(tǒng)的用電和公共照明用電等樓宇設(shè)備的進行節(jié)能控制實現(xiàn)節(jié)省大樓的能耗。
2.3、減少管理維護人員,降低管理費用
通過先進的自動化監(jiān)控,可以大量減少各類樓宇設(shè)備和系統(tǒng)的運行操作人員和維護人員,降低管理費用。
2.4、延長設(shè)備的使用壽命
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)可以:實時反映設(shè)備和系統(tǒng)運行情況,及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題并能及時處理;定期打印出維護、保養(yǎng)通知單,這樣可以保證維護人員不超前、不誤時地進行設(shè)備保養(yǎng);實現(xiàn)使用和備用設(shè)備的定期互換工作。從而實現(xiàn)延長設(shè)備的使用壽命,也就降低了建筑的運行費用。
2.5、提供舒適的辦公環(huán)境
樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)對環(huán)境空氣質(zhì)量、溫濕度、照度等進行檢測和有效的控制,為大樓創(chuàng)造一個舒適的環(huán)境。
三、智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)集成
1.系統(tǒng)集成的定義
所謂系統(tǒng)集成,是指通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及綜合布線系統(tǒng),把智能建筑的各個主要子系統(tǒng)從分離的設(shè)備、功能和信息等集中于一個統(tǒng)一的、有關(guān)聯(lián)的和協(xié)環(huán)境之中,在同一個操作平臺之下運行,使大家能共享資源,能高效地完成規(guī)定任務(wù)。系統(tǒng)集成后有如下的特征表現(xiàn):形式上是一個完整的綜合系統(tǒng);統(tǒng)一管理和控制硬件、軟件及多元化信息的流動;用戶的界面統(tǒng)一化,操作簡單方便;功能齊全、完備,各個子系統(tǒng)派生出許多新功能。
2.系統(tǒng)集成的必要性
(1)系統(tǒng)集成為管理者提供統(tǒng)一的指揮和協(xié)調(diào)
通過功能模塊設(shè)計和軟件編程,智能建筑集成管理軟件可為弱電系統(tǒng)提供聯(lián)動邏輯,進而提高全局事件的控制能力,保證人身及設(shè)備的安全。
(2)系統(tǒng)集成為高效物業(yè)管理提供可能
系統(tǒng)集成利用同一操作系統(tǒng)的計算機平臺,把建筑物的各個子系統(tǒng)進行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理,減少了關(guān)聯(lián)人員,提高了管理效率,也增強物業(yè)管理了對全局事件的控制能力。
(3)開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使信息資源得以共享
集成系統(tǒng)的建立提供了一個開放的平臺,這些采集到的各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù),使信息系統(tǒng)根據(jù)功能需要,自由選取其所需,這樣就提高了信息的利用率,發(fā)揮出其增值服務(wù)的功能。
(4)智能建筑系統(tǒng)的工程建設(shè)也需要系統(tǒng)集成
智能建筑系統(tǒng)其實不是各產(chǎn)品與子系統(tǒng)的簡單堆積,而是采用系統(tǒng)工程方法及技術(shù),讓不同廠家的產(chǎn)品充分發(fā)揮其功能。這有利于工程建設(shè),減小工程的承包面,方便工程的實施及管理,保證工程進度及質(zhì)量,降低工程管理費用。
3.系統(tǒng)集成應(yīng)遵循的原則
(1)可靠性與開放性
應(yīng)該采取多種措施來建立一個容錯性和可靠性極高的系統(tǒng),使系統(tǒng)能不間斷、有足夠的延時來應(yīng)對各種突發(fā)事件,以滿足用戶在工作、生活中的個性需求。當(dāng)然,因系統(tǒng)集成的過程主要是解決不同產(chǎn)品和系統(tǒng)之間的協(xié)議和接口的標(biāo)準(zhǔn)化問題,故在設(shè)計系統(tǒng)時,所選用的設(shè)備、系統(tǒng)、及軟硬件產(chǎn)品都應(yīng)符合國家或國際標(biāo)準(zhǔn),這種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是開放式標(biāo)準(zhǔn),如:靈活性好、可擴展性、兼容性等。
(2)先進性和經(jīng)濟性
在設(shè)計系統(tǒng)和選型產(chǎn)品時,要采用與技術(shù)發(fā)展潮流相適應(yīng)的、成熟的新產(chǎn)品,確保前期施工與后續(xù)投資的可延續(xù)性。當(dāng)然,因經(jīng)濟成本是系統(tǒng)集成的重要因素,系統(tǒng)設(shè)計者應(yīng)從用戶需求和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā),經(jīng)過反復(fù)論證,選取合適的產(chǎn)品,用最小的成本改善環(huán)境條件,最大限度地滿足用戶需求。
(3)可擴充性和可管理性
系統(tǒng)的可擴充性由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性決定,模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有利于功能的擴充及系統(tǒng)升級。對于那些基于網(wǎng)絡(luò)平臺的模塊化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),其集成是一種非常有效的方法。此外,在一個統(tǒng)一的操作界面下,集成系統(tǒng)可以實現(xiàn)信息共享,對跨系統(tǒng)的全局事件進行管理。
4.系統(tǒng)集成模式
系統(tǒng)集成根據(jù)投資者的投資狀況與需求可分為以下兩種模式:
(1)建筑物管理系統(tǒng)BMS 集成BMS集成是將相互關(guān)聯(lián)的、相互獨立的安全防范系統(tǒng)SAS、消防自動化系統(tǒng)FAS、樓宇自動化系統(tǒng)BAS 集成到一個統(tǒng)一的運行系統(tǒng)中進行協(xié)調(diào)管理。BMS 能進一步與通信自動化系統(tǒng)CAS、辦公自動化系統(tǒng)OAS 間建立更高級的智能建筑綜合管理系統(tǒng)IBMS,進而達到建筑物設(shè)備的自動監(jiān)測與優(yōu)化控制,使信息資源得以共享。
(2)智能建筑綜合管理系統(tǒng)IBMS 集成IBMS 集成是在物理上、邏輯上和功能上把智能建筑內(nèi)不同功能的子系統(tǒng)連在一起,進而實現(xiàn)信息的綜合化與資源的共享,也即是利用通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò),將構(gòu)成智能建筑的OAS、CAS 以及BAS三大要素作為核心,綜合布線系統(tǒng)PDS 將數(shù)據(jù)、語音、圖像和相關(guān)監(jiān)控信號綜合在一起,以PDS 為介質(zhì),通過建筑內(nèi)外的PDS 和公共通信網(wǎng),協(xié)調(diào)各局域網(wǎng)和各子系統(tǒng)之間的協(xié)議和接口,將那些分離的功能、設(shè)備和信息有機地組合成一個完整的系統(tǒng)。
四、總結(jié)
智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)及其集成技術(shù)涵蓋了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)以及通訊技術(shù)等,它是這些技術(shù)的集合體,作為一項規(guī)模龐大、跨多門學(xué)科的系統(tǒng)工程,雖說其發(fā)展的歷史并不長,但隨著新技術(shù)的發(fā)展,樓宇自動化系統(tǒng)一定會有更新的發(fā)展和應(yīng)用,達到一個新的高度。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:樓宇自動化;控制;無線傳感器;應(yīng)用
中圖分類號:TP212文獻標(biāo)識碼: A 文章編號:
樓宇自動化系統(tǒng)是廣義的,是建立在無線傳感器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的,主要起到對火災(zāi)、安保、電力等進行實時監(jiān)控的作用。通過無線傳感器對相關(guān)數(shù)億的采集與監(jiān)視,運用現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行處理、運算和判斷,實現(xiàn)樓宇各種功能的自動控制。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有非常廣闊的前景。
一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)概述
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實時監(jiān)測,在現(xiàn)代軍事、特殊環(huán)境監(jiān)測、智能建筑中應(yīng)用十分廣泛。該系統(tǒng)與數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)(GSM)、藍牙(Bluetooth)、無線局域網(wǎng)(WLAN)等無線通信網(wǎng)絡(luò)不同,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是類似于傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò),沒有基站設(shè)備支持,自組織、自管理的多跳網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是Ad-Hoe網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在傳感器技術(shù)中的一種具有動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組織網(wǎng)絡(luò)。
1、自組織的網(wǎng)絡(luò):無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具備自組織能力;
2、自管理的網(wǎng)絡(luò):無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常具備自管理能力;
3、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大,分布密集:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)量多于傳統(tǒng)Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)量,并且分布密度大;
4、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點易出錯:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點較之傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點更容易出錯;
5、單個節(jié)點能力較弱:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的計算能力、存儲能力十分有限,無法進行復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)存儲;
6、節(jié)點間廣播式通信:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要采用廣播方式通信,而傳統(tǒng)Ad-hoe網(wǎng)絡(luò)大都采用點對點通信;
7、以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò):與數(shù)據(jù)為中心的含義指無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運行時,通常只關(guān)心整個任務(wù)的執(zhí)行情況,用戶在使用網(wǎng)絡(luò)查詢事件時,只關(guān)心是否獲得了所需的數(shù)據(jù),不關(guān)心數(shù)據(jù)是由哪個節(jié)點發(fā)來。
二、硬件選型設(shè)計
傳感器是樓宇監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分,好比人體的皮膚和神經(jīng)系統(tǒng),負(fù)責(zé)對環(huán)境的整體感知,其中溫度和煙霧是樓宇監(jiān)控的主要監(jiān)測對象。
2.1溫度傳感器
樓宇室內(nèi)的環(huán)境溫度傳感器可以選擇瑞士盛世瑞恩傳感器公司SHT10,用它采集各點位溫度,將這些數(shù)據(jù)通過顯示單元直觀顯示給用戶,讓人們可以知道實時的樓內(nèi)溫度,空調(diào)系統(tǒng)則通過這些數(shù)據(jù)可以自動的對室內(nèi)溫度進行自動調(diào)節(jié),以達到人們舒適與節(jié)能的目的。SHT10包括電源和地共有四只管腳。DATA負(fù)責(zé)串行數(shù)據(jù)發(fā)送,與處理芯片cc2430連接,進行數(shù)據(jù)傳送,SCK是串行時鐘連接,與處理芯片連接進行時鐘同步。布線時需要0.1μF的去耦電容接在電源和地間,DATA線接外部上拉電阻,芯片結(jié)構(gòu)見圖2-1。
圖2-1SHT10電路連接圖
在樓宇監(jiān)控平臺中,還有一種基于感應(yīng)人體溫度的紅外探測器CH-718。從生物學(xué)角度看,有恒定體溫的人體會發(fā)出波長比較固定的紅外線,如果感應(yīng)到該波段紅外線,紅外探測器就會發(fā)出信號。紅外探測器CH-718在樓宇安保系統(tǒng)中用于監(jiān)測人員的活動,從而對重要區(qū)域進行監(jiān)視,確保人員物資的安全。下面是CH-718的技術(shù)參數(shù)。
紅外探測器CH-718功耗很低,輸出電壓和處理芯片CC2430相匹配。觸發(fā)方式可以配置,方便后續(xù)應(yīng)用。
2.2煙霧傳感器
我們選擇煙霧傳感器HIS07監(jiān)測煙霧,它是離子式的,工作穩(wěn)定可靠,廣泛運用于消防報警中。離子感煙探測方式中,內(nèi)電離室是密封的,煙霧進不去,當(dāng)沒有煙霧時離子能到達對面電極,內(nèi)、外電離室電壓、電流平衡;有煙霧進入外電離室,煙霧阻擋了離子到達對面電極,外電離室電場失去平衡,報警器探測到后發(fā)出警報。HIS07輸出電壓是5v和CC2430不匹配,采用電阻分壓來解決。
串口主要是調(diào)試和與上位機通信。樓宇平臺工作時,只有協(xié)調(diào)器需要串口模塊。為了設(shè)計的統(tǒng)一性,所有的節(jié)點都有串口。CC2430具有UART模塊,工作電壓是3V。計算機串口標(biāo)準(zhǔn)是RS232,邏輯1的電平是-3到-15伏,邏輯0的電平是3到15伏。電平需要轉(zhuǎn)換,采用MAX3232芯片實現(xiàn)。電路連接見圖2-2。
圖2-2MAX3232電路圖
從前面模塊的介紹知道,所需供電電壓是9V(煙霧和紅外傳感器)和3V(其余模塊)。9V電壓還可以給充電模塊供電,為鋰電池充電,電池輸出8.4伏電壓可以在無市電時給9V的模塊供電。電池充電采用TI公司的BQ24105模塊,支持自動休眠降低功耗,還具備LED指示燈表示充電完成的情況。電路連接見圖2-3。
圖2-3電池充電模塊電路
9V電壓可以用DC/DC芯片降壓到3V,這樣外部只需要輸入9V就足夠了。當(dāng)用220V交流電時,用市面上很常見的適配器就可以獲得穩(wěn)定的9V電壓。電池和市電的切換用二極管就可以簡單無縫切換。至于DC/DC芯片我們可以采用TPS62111,電壓調(diào)節(jié)到需要的3.3V。電路連接見圖2-4。
圖2-4DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊
2.3處理芯片
CC2430是TI公司首選的傳感器網(wǎng)絡(luò)處理芯片。功耗小,有完善的軟件支持和參考方案。內(nèi)核是Intel8051,支持匯編和C語言編程,開發(fā)者都比較熟悉,還有對應(yīng)的開發(fā)工具。高頻電路部分集成在芯片內(nèi)部,不需要太多高頻硬件方面的經(jīng)驗。我們可以選擇其作為傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的平臺。
三、軟件設(shè)計
樓宇監(jiān)控上層平臺用于和無線傳感器節(jié)點通信,監(jiān)控節(jié)點所在房間區(qū)域的溫度、濕度,是否有可疑人員闖入,是否有火災(zāi)發(fā)生。溫度、濕度信息會存儲到數(shù)據(jù)庫,用曲線等直觀的方式顯示出來。整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的連接狀況也會反映出來。系統(tǒng)軟件功能如下:
(1)連接協(xié)調(diào)器節(jié)點的串口,可與其良好通信,接收整個網(wǎng)絡(luò)的匯總信息,發(fā)送控制信息。
(2)從收到的原始數(shù)據(jù)中解析出可理解的信息,然后更新界面上各節(jié)點、各房間的溫度、濕度、紅外、煙霧信息。
(3)節(jié)點在軟件中的位置可以調(diào)整,按照每個房間節(jié)點的位置和號碼進行設(shè)置。也就是將地理信息和節(jié)點綁定,在界面中可以直觀的看到。不同的房間可以載入各自的房間平面圖,更方便節(jié)點的擺放。
(4)實時的更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D,能看到網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點是怎么連接的,入網(wǎng)和退網(wǎng)都能如實的反映。
(5)檢測到報警信息,包括紅外、煙霧和高溫情況,及時的報警;特別是有人闖入和發(fā)生火災(zāi),需要讓管理員及時發(fā)現(xiàn),在界面上有直觀的圖片及文字顯示,還能發(fā)出報警聲。
(6)連接數(shù)據(jù)庫,把解析好的信息存儲起來。可以查詢歷史數(shù)據(jù),能以曲線圖方式直觀表示其變化狀況。發(fā)生報警的信息也會專門記錄在庫。各種數(shù)據(jù)能進行匯總,報告如平均溫度等信息。
四、結(jié)語
樓宇監(jiān)控是樓宇自動化系統(tǒng)的組成部分,在智能建筑中占據(jù)重要地位。現(xiàn)代智能化建筑中,以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用前景廣泛。它的無線傳輸方式、低功耗、組網(wǎng)容易等特性給樓宇監(jiān)控領(lǐng)域帶來新的動力。而且無線傳感器組成的樓宇監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,操作簡單、易于擴展與升級,并且可以大幅度降低維護和巡檢成本,給用戶及維修人員帶來很大的方便。
參考文獻
[1]王再英,韓養(yǎng)社,高虎賢.樓宇自動化系統(tǒng)原理與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2008
在民用建筑電氣設(shè)計中,消防設(shè)備的供電和控制是非常重要的。民用建筑中的消防設(shè)備主要包括消防水泵、排煙風(fēng)機、正壓送風(fēng)機、消防電梯、防火閥、防火卷簾門、氣體滅火裝置等。
消防設(shè)備供電與控制的設(shè)計中,主要涉及到以下幾個常用規(guī)范:《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/T16-92;《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87(2001年版);《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB500116-98。
消防設(shè)備供電與控制流程上的合理是保證消防設(shè)備在發(fā)生火災(zāi)時正常發(fā)揮其功能的重要保證,是將火災(zāi)損失減小到最小程度比較有效的方法。因此,對消防設(shè)備的供電和工藝控制流程進行討論是非常必要的。
2消防設(shè)備的供電
2.1消防設(shè)備的供電負(fù)荷等級
根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《高層建筑設(shè)計防火規(guī)范》等,消防用電的負(fù)荷等級與建筑物中供電負(fù)荷的最高等級相同。
一類建筑的消防用電按一級負(fù)荷供電,二類建筑的消防用電按二級負(fù)荷供電,除此以外的建筑采用三級負(fù)荷供電。
火災(zāi)事故照明和疏散指示標(biāo)志在外部電源不能保證時,可采用蓄電池作為備用電源,連續(xù)供電時間不應(yīng)少于20分鐘。
火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有主電源和直流備用電源。主電源應(yīng)采用消防電源,備用電源宜采用火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器的專用蓄電池或集中設(shè)置的蓄電池。在設(shè)CTR顯示器、通信設(shè)備等時,宜由UPS裝置供電。
2.2 消防電氣的供電線路
消防用電設(shè)備應(yīng)采用單獨的回路供電,并當(dāng)發(fā)生火災(zāi)切斷生產(chǎn)、生活用電時,應(yīng)仍能保證消防用電,其配電設(shè)備應(yīng)有明顯的標(biāo)志。建筑物內(nèi)不設(shè)配電柜室,消防電源應(yīng)單獨接引,單獨配線穿管;室內(nèi)設(shè)配電柜室,消防電源可從配電柜單獨專線配出。
一、二級負(fù)荷供電的消防電源線路,應(yīng)采用雙源雙回路供電,并在線路末端設(shè)雙電源自切自投裝置,兩個供電線路不能穿同一鋼管、線糟、電纜橋架。
消防電源線路若采用普通電線電纜,必須穿穿管暗敷設(shè)在非燃燒結(jié)構(gòu)體內(nèi),明致設(shè)時,必須穿金屬管并采取防火保護措施。在電纜溝、電纜橋架內(nèi)敷設(shè)時,應(yīng)采用阻燃型電線電纜。
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和進步,電線電纜絕緣層著火發(fā)出的有害氣體逐漸為人們所重視,因此,電線電纜的低煙無鹵要求逐漸提上日程,對于地鐵車站等人員密集的場合,電線電纜必須要求低煙無鹵,對于地上建筑至少應(yīng)保證低鹵低煙。
3常見的消防電氣設(shè)施
在民用建筑中,常見消防電氣設(shè)施主要有以下幾種:
3.1 消火栓及其消防泵
這是最常規(guī)的消防電氣設(shè)施,設(shè)置于大多數(shù)可以使用水防的場合,主要用于火災(zāi)時滅火。該系統(tǒng)一般采用手動觸發(fā)。
3.2 自噴消防泵
設(shè)置于可以使用水消防且面積較大、人流較密的場合,如高層、大型商場等,主要用于火災(zāi)時大面積的滅火。該系統(tǒng)一般采用壓力開關(guān)進行觸發(fā)。
3.3 防火卷簾門及電動防火門
主要設(shè)置于高層建筑、空間面積比較大的商場等,主要用途是防火、防煙,縮小火災(zāi)事故范圍,防止火災(zāi)的蔓延。該系統(tǒng)一般采用安裝于卷簾兩側(cè)的探測器觸發(fā)。
3.4 正太送風(fēng)機
發(fā)生火災(zāi)時,向火災(zāi)層輸送正壓新鮮空氣,一方面為火災(zāi)層的人員提供足夠逃生的氧氣,以免因空氣中氧氣缺少而窒息,另一方面阻止因煙囪效應(yīng)使火災(zāi)向上層蔓延。該系統(tǒng)一般由火災(zāi)報警聯(lián)動控制器觸發(fā)。
3.5 排煙風(fēng)機
火災(zāi)撲滅后,排出火災(zāi)層的煙霧和有害氣體,保持火災(zāi)救護人員能夠呼吸到足夠的新鮮空氣。該系統(tǒng)一般由火災(zāi)報警聯(lián)動控制器觸發(fā)。
3.6 消防電梯
火災(zāi)發(fā)生時,幫助人們從火災(zāi)發(fā)生層快速逃生至底層,離開發(fā)生火災(zāi)的建筑物。
3.7 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)
利用火災(zāi)早期的一些現(xiàn)象,如各種煙霧、火光等信息,及時反映火災(zāi)信息,做到先期預(yù)防,將火災(zāi)發(fā)生的可能消滅在萌芽狀態(tài),最大限度地減少火災(zāi)損失。該系統(tǒng)一般由探測器、控制器、消除設(shè)備執(zhí)行機構(gòu)和相關(guān)的控制線路組成。
3.8 氣體消防系統(tǒng)
該系統(tǒng)集火災(zāi)探測、氣體滅火為一體,主要適用于一些不便用水消除的含有貴重設(shè)備的場合。
該系統(tǒng)一般自成體系,它包含必要的火災(zāi)探測和相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu),在保護區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時,自動釋放滅火氣體。該系統(tǒng)由保護區(qū)域內(nèi)配套的火災(zāi)探測器進行觸發(fā)。
3.9 消防廣播和聲光報警器
該系統(tǒng)主要用于發(fā)生火災(zāi)時,組織和疏導(dǎo)人員疏散和快速撤離,該系統(tǒng)觸發(fā)由消防控制中心(消防值班室)完成。
3.10 火災(zāi)應(yīng)急照明
該系統(tǒng)用于發(fā)生停電事故時(包括火災(zāi)事故),幫助人員逃生與疏散。
4常見消防設(shè)施的控制
對于消防設(shè)施的控制要求,有以下幾點基本要求:
(1)容易造成混亂、帶來嚴(yán)重后果的被控對象應(yīng)由消防控制室集中管理。
(2)火災(zāi)報警信號由人直接發(fā)出的消防系統(tǒng),應(yīng)直接啟動消防設(shè)施,無須經(jīng)過消防控制室確認(rèn)。
(3)消防水泵(包括噴灑泵)、排煙風(fēng)機及正壓送風(fēng)機等重要消防用電設(shè)備,宜采取定期自動試機、檢測措施。
4.1 消火栓及其消防泵
消火栓消防泵的起停一般直接由消防栓上的消防按鈕直接啟動。即使在有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的建筑中,火災(zāi)自動報警系統(tǒng)僅監(jiān)視該系統(tǒng)的各種信息,并不對消火栓按鈕的報警信息進行加工處理,原因十分簡單,消火栓按鈕是由人工進行觸發(fā)的,無需再進行火災(zāi)的確認(rèn)。值得注意的是,消火栓按鈕的控制電壓若采用220V,則必須保證使用消火栓時按鈕上無電,以免發(fā)生觸電事故。若采用36V的安全電壓,則不需選擇適當(dāng)截面的控制線,以免因線路壓降過大而無法驅(qū)動接觸器線圈。
設(shè)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的建筑,對消火栓消防系統(tǒng)的控制要求如下:
⑴消火栓按鈕控制回路應(yīng)采用50V以下的安全電壓。
⑵消火栓設(shè)有消火栓按鈕時,應(yīng)能向消防控制(值班)室發(fā)送消火栓工作信號和起動消防水泵。
⑶消防控制室內(nèi),對消火拴滅火系統(tǒng)應(yīng)有下列控制、顯示功能:控制消防水泵的起、停;顯示消防水泵的工作、故障狀態(tài);顯示消火栓按鈕的工作部位,當(dāng)有困難時可按防火分區(qū)或樓層顯示。
從上邊的要求可以看出,在設(shè)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的建筑物中,消火栓系統(tǒng)除了常規(guī)的消火栓控制按鈕控制起動消防泵線路外,還應(yīng)增加以下的線路:
(1)每個消火栓按鈕的接點狀態(tài)通過地編模塊接入火災(zāi)自動報警系統(tǒng),將其作為一個探測器看待,以便消防控制室能夠顯示火栓按鈕的工作部位。
(2)消防泵控制箱的控制線路中并聯(lián)消防控制室的起停控制接點,并將泵的運行信息返回消防控制室。
4.2 自噴消防泵
自噴消防系統(tǒng)一般較少單獨使用,往往與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)同時使用。
自噴消防系統(tǒng)的工作流程為:當(dāng)保護區(qū)域內(nèi)因發(fā)生火災(zāi)引起溫度升高,從而使噴頭上的阻水設(shè)施爆裂,管道內(nèi)壓力下降,管道上壓力開關(guān)觸點閉合,開啟自噴消防泵。
自動噴水滅火系統(tǒng)的控制應(yīng)符合下列要求:
(1)設(shè)有自動噴水滅火噴頭、需早期火災(zāi)自動報警的場所(不易檢修的天棚、悶頂內(nèi)或廚房等處除外),宜同時設(shè)置感煙探測器。
(2)自動噴水滅火系統(tǒng)中設(shè)置的水流指示器,不應(yīng)作自動起動消防水泵的控制裝置。報警閥壓力開關(guān)、水位控制開關(guān)和氣壓罐壓力開關(guān)等可控制消防水泵自動起動。
(3)消防控制室內(nèi),自動噴水滅火系統(tǒng)宜有下列控制監(jiān)測功能:
①控制系統(tǒng)的起、停;
②系統(tǒng)的控制閥處開啟狀態(tài)。但對管網(wǎng)末端的試驗閥,應(yīng)在現(xiàn)場設(shè)置手動按鈕就地控制開閉,其狀態(tài)信號可不返回;
③消防水泵電源供應(yīng)和工作情況;
④水池、水箱的水位。對于重力式水箱,在嚴(yán)寒地區(qū)宜安設(shè)水溫探測器,當(dāng)水溫降低到5℃以下時,即應(yīng)發(fā)出信號報警;
⑤干式噴水滅火系統(tǒng)的最高和最低氣壓。一般壓力的下限值宜與空氣壓縮機聯(lián)動,或在消防控制室設(shè)充氣機手動起動和停止按鈕;
⑥預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)的最低氣壓;
⑦報替閥和水流指示器的動作情況。
(4)設(shè)有充氣裝置的自動噴水滅火管網(wǎng)應(yīng)將高、低壓力告警信號送至消防控制室。消防控制室宜設(shè)充氣機手動啟動按鈕和停止按鈕。
(5)預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置由感煙探測器組成的控制電路,控制管網(wǎng)預(yù)作用充水。
(6)雨淋和水噴霧滅火系統(tǒng)中宜設(shè)置由感煙、定溫探測器組成的控制電路,控制電磁閥。電磁閥的工作狀態(tài)應(yīng)反饋消防控制室。
由于自噴消防系統(tǒng)的消防泵(包括電磁閥、氣壓泵)可以直接由壓力開關(guān)控制,因此,在該系統(tǒng)的設(shè)計中,應(yīng)盡量利用壓力開關(guān)和相應(yīng)的消防泵組成自動控制系統(tǒng),在和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配合使用時,應(yīng)將其作為獨立的一個子系統(tǒng),火災(zāi)報警系統(tǒng)只監(jiān)視其報警信號(包括壓力開關(guān)、水流指示儀)。
自噴消防系統(tǒng)和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配套使用時的基本要求如下:
(1)消防泵(包括電磁閥、氣壓泵)的啟動應(yīng)有相應(yīng)的壓力開關(guān)(包括水位控制儀)直接啟動,同時并接消防控制室傳來的強制起停按鈕信號。
(2)所有相關(guān)的報警及反映系統(tǒng)工作的傳感器信號應(yīng)通過地編輸入模塊進入報警總線。
4.3 防火卷簾門及電動防火門
防火卷簾門是現(xiàn)代高層建筑防火中不可缺少的設(shè)施,具有防火、防煙、防盜、防風(fēng)等多種功能,廣泛應(yīng)用于高層建筑、大型商場等人員密集的場合,其作用是在火災(zāi)事故發(fā)生時,在能夠保證人員快速疏散的情況下,阻止火災(zāi)事故的蔓延,將火災(zāi)限制在一定的范圍內(nèi),從而最大限度地限制火災(zāi)事故的損失。
該消防設(shè)施一般自成體系,其自帶的控制箱內(nèi)一般設(shè)有溫感探測器、煙感探測器、限位開關(guān)、外部控制信號的接口,在完成外部接線后,一般就能獨立工作。
電動防火卷簾的控制應(yīng)符合下列要求:
(1)一般在電動防火卷簾兩側(cè)設(shè)專用的感煙及感溫兩種探測器,聲、光報警信號及手動控制按鈕(應(yīng)有防誤操作措施)。當(dāng)在兩側(cè)裝設(shè)確有困難時,可在火災(zāi)可能性大的一側(cè)裝設(shè)。
(2)電動防火卷簾應(yīng)采取兩次控制下落方式:第一次由感煙探測器控制下落距地1.5m處停止;第二次由感溫探測器控制下落到底。并應(yīng)分別將報警及動作信號送至消防控制室。
(3)電動防火卷簾宜由消防控制室集中管理。當(dāng)選用的探測器控制電路采用相應(yīng)措施提高了可靠性時,亦可在就地聯(lián)動控制,但在消防控制室要有應(yīng)急控制手段。
(4)當(dāng)電動防火卷簾采用水幕保護時,水幕電磁閥的開啟宜用定溫探測器與水幕管網(wǎng)有關(guān)的水流指示器組成電路控制。
電動防火門的控制,應(yīng)符合以下要求:
(1)門兩側(cè)應(yīng)裝設(shè)專用的感煙探測器組成控制電路,在現(xiàn)場自動關(guān)閉。此外,在就地亦宜設(shè)人工手動關(guān)閉裝置。
(2)電動防火門宜選用平時不耗電的釋放器,且宜吸設(shè)。要有返回動作信號功能。
電動防火卷和防火卷簾門由于自成體系,實際使用時只需按照其外部接線端子的要求配置操作電源、火災(zāi)探測器和相關(guān)的手動操作按鈕。在和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配合使用時,在其火災(zāi)探測器回路中接入總線型控制模塊來仿真火災(zāi)探測器的動作,使消防控制時的指令能夠得到執(zhí)行(一般需要兩個總線制控制模塊,分別指令半降和全降),同時應(yīng)將卷簾門的工作狀態(tài)通過總線型輸入模塊返回消防控制中心。
4.4 正壓送風(fēng)機
該系統(tǒng)一般單獨較少使用,往往和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)合使用,其動作指令直接由消防控制室發(fā)出。
4.5 排煙風(fēng)機
防煙、排煙設(shè)施包括排煙閥和相關(guān)的風(fēng)機。其控制要求如下:
(1)排煙閥宜由其排煙分擔(dān)區(qū)內(nèi)設(shè)置的感煙探測器組成的控制電路在現(xiàn)場控制開啟。
(2)排煙閥動作后,應(yīng)起動相關(guān)的排煙風(fēng)機和正壓送風(fēng)機,停止相關(guān)范圍內(nèi)的空調(diào)風(fēng)機及其他送、排風(fēng)機。
(3)同一排煙區(qū)內(nèi)的多個排煙閥,若需同時動作,可采用接力控制方式開啟,并由最后動作的排煙閥發(fā)送動作信號。
(4)設(shè)在排煙風(fēng)機入口處的防火閥動作后,應(yīng)聯(lián)動停止排煙風(fēng)機。
(5)防煙垂壁應(yīng)由其附近的專用感煙探測器組成的控制電路就地控制。
(6)設(shè)于空調(diào)通風(fēng)管道上的防排煙閥,宜采用定溫保護裝置直接動作閥門關(guān)閉;只有必須要求在消防控制室遠方關(guān)閉時,才采取遠方控制。關(guān)閉信號要反饋消防控制室,并停止有關(guān)部位風(fēng)機。
(7)消防控制室應(yīng)能對防煙、排煙風(fēng)機(包括正壓送風(fēng)機)進行應(yīng)急控制。
防、排系統(tǒng)單獨使用時,根據(jù)上述要求采用電氣連鎖的方式完成其控制,在和火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)配套使用時,其連鎖控制可以通過系統(tǒng)進行程序連鎖。
4.6 氣體消防系統(tǒng)
自動滅火系統(tǒng)的控制應(yīng)要求如下:
(1)設(shè)有鹵代烷、二氧化碳等氣體自動滅火裝置的場所(或部位)應(yīng)設(shè)感煙定溫探測器與滅火控制裝置配套組成的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)。
(2)管網(wǎng)滅火系統(tǒng)應(yīng)有自動控制、手動控制和機械應(yīng)急操作三種起動方式;無管網(wǎng)滅火裝置應(yīng)有自動控制和手動控制兩種起動方式。
(3)自動控制應(yīng)在接到兩個獨立的火災(zāi)信號后才能起動。
(4)應(yīng)在被保護對象主要出入口門外,設(shè)手動緊急控制按鈕,并應(yīng)有防誤操作措施和特殊標(biāo)志。
(5)機械應(yīng)急操作裝置應(yīng)設(shè)在貯瓶間或防護區(qū)外便于操作的地方,并能在一個地點完成釋放滅火劑的全部動作。
(6)應(yīng)在被保護對象主要出入口外門框上方設(shè)放氣燈,并應(yīng)有明顯標(biāo)志。
(7)被保護對象內(nèi)應(yīng)設(shè)有在釋放氣體前30s內(nèi)人員硫散的聲警報器。
(8)被保護區(qū)域常開的防火門,應(yīng)設(shè)有門自動釋放器,在釋放氣體前能自動關(guān)閉。
(9)應(yīng)在釋放氣體前,自動切斷被保護區(qū)的送、排風(fēng)風(fēng)機或關(guān)閉送風(fēng)閥門。
(10)對于組合分配系統(tǒng),宜在現(xiàn)場適當(dāng)部位設(shè)置氣體滅火控制室;單元獨立系統(tǒng)是否設(shè)控制室,可根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模及功能要求而定;無管網(wǎng)滅火裝置一般在界場設(shè)獨制盤(箱),但裝設(shè)位置應(yīng)接近被保護區(qū),控制盤(箱)應(yīng)采取防護措施。在經(jīng)常有人的防護區(qū)內(nèi)設(shè)置的無管網(wǎng)滅火系統(tǒng),應(yīng)設(shè)有切斷自動控制系統(tǒng)的手動裝置。
(11)氣體滅火控制室應(yīng)有下列控制、顯示功能:
①控制系統(tǒng)的緊急起動和切斷;
②由火災(zāi)探測器聯(lián)動的控制設(shè)備,應(yīng)具有30s可調(diào)的延時功能;
③顯示系統(tǒng)的手動、自動狀態(tài);
④在報警、噴射各階段,控制室應(yīng)有相應(yīng)的聲、光報警信號,并能手動切除聲響信號;
⑤在延時階段,應(yīng)能自動關(guān)閉防火門、停止通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
(12)氣體滅火系統(tǒng)在報警或釋放滅火警時,應(yīng)在建筑物的消防控制室(中心)有顯示信號。
(13)當(dāng)被保護對象的房間無直接對外窗戶時,氣體釋放滅火后,應(yīng)有排除有害氣體的設(shè)施,但此設(shè)施在氣體釋放時應(yīng)是關(guān)閉的。
由于氣體消防系統(tǒng)大都是自成體系,其控制設(shè)備均由廠家配套,實際使用時只需按照生產(chǎn)廠家的要求配置相關(guān)的火災(zāi)探側(cè)器,并按照其要求安裝好相關(guān)的聲光報警裝置即可,在和火災(zāi)報警系統(tǒng)配套使用時,火災(zāi)報警系統(tǒng)僅監(jiān)視其工作狀態(tài),一般不對其發(fā)出操作指令。
4.7 消防廣播和聲光報警器
本部分一般和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配套使用,在發(fā)生火災(zāi)時由消防控制室發(fā)出指令。
4.8 火災(zāi)應(yīng)急照明
火災(zāi)應(yīng)急照明集中供電時,應(yīng)由消防控制中心在切斷其它非消防電源的同時,強制開啟應(yīng)急照明;分散供電時,應(yīng)設(shè)里外部電源斷電后的自開啟功能。
4.9 非消防電源斷電及電梯應(yīng)急控制
非消防電源斷電和電梯應(yīng)急控制要求如下:
(1)火災(zāi)確認(rèn)后,應(yīng)能在消防控制室或配電所(室)手動切除相關(guān)區(qū)域的非消防電源。
(2)火災(zāi)發(fā)生后,根據(jù)火情強制所有電梯依次停于首層,并切斷其電源,但消防電梯除外。
Abstract: Based on the introduction of the characteristics of wireless intelligent lighting system, intelligent building lighting control system in colleges and universities based on ZigBee wireless networking technology is proposed. Hardware design is based on SoC chip CC2530 that supports ZigBee, and software design is based on Z-Stack protocol stack. This system has the function of ad-hoc networks when the power is on, users can control coordinator, and sends a signal to any terminal device of the router nodes by the router, terminal device will control the lighting equipment after receiving the signals.
關(guān)鍵詞: 智能照明系統(tǒng);無線傳感網(wǎng)絡(luò);ZigBee;CC2530
Key words: intelligent lighting system;wireless sensor network;ZigBee;CC2530
中圖分類號:TP391 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2015)04-0230-03
0 引言
在隨著時代的進步人們生活水平的提高,以及計算機技術(shù)迅猛的發(fā)展,人們對樓宇的智能化程度要求也越來越高。在智能樓宇中,照明設(shè)備的智能化是其中不可或缺的一個子系統(tǒng)。照明設(shè)備在日常生活與工作中是必不可少的,無論是日常的照明還是生活中的裝飾,照明設(shè)備都扮演著無可替代的角色。隨著時代的進步,人們環(huán)保意識的提高,在照明領(lǐng)域中,節(jié)能和環(huán)保已是大勢所趨,人們開始采用各種新型的節(jié)能光源和材料來達到節(jié)約電能的目的[1]。如何通過控制各照明設(shè)備達到節(jié)約能源的目的已經(jīng)成為目前這一領(lǐng)域的熱點。在傳統(tǒng)的基于有線的照明控制系統(tǒng)中,存在諸多缺點,包括:布線麻煩且復(fù)雜,可擴展性差,系統(tǒng)安裝和維護成本高且移動性差等。
因此實現(xiàn)智能照明最理想的選擇就是采用無線通信技術(shù)。目前市場上存在多種智能照明的解決方案。其中利用ZigBee技術(shù)組網(wǎng)配合MCU控制的方案因其成本低,功耗低和易于實現(xiàn)等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。本文提出并實現(xiàn)了一種利用ZigBee技術(shù)組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)并通過8051MCU來實現(xiàn)實時控制的無線智能照明系統(tǒng)[2][3]。
1 ZigBee技術(shù)
ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。從2001年8月,ZigBee Alliance成立,到2004年ZigBee V1.0誕生,近十年來,ZigBee因其低功、低成本、高安全以及網(wǎng)點多、體積小等諸多優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、無線抄表、智能小區(qū)、工業(yè)控制等領(lǐng)域。目前,世界各大半導(dǎo)體公司都各自推出了符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的芯片和協(xié)議棧[4]。本文采用了TI的CC2530加Z-Stack協(xié)議棧的平臺,設(shè)計出了一種高校智能樓宇照明控制系統(tǒng)。通過聲音傳感器、光敏傳感器和紅外傳感器檢測出聲音、光照強度以及人體紅外信息等建筑環(huán)境參數(shù),并通過這些參數(shù)合理控制樓宇的照明系統(tǒng),最終達到優(yōu)化節(jié)能的目的。
2 系統(tǒng)設(shè)計方案
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)的實現(xiàn)采用了由終端節(jié)點、路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點組成的Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。其中,分布在各教室、衛(wèi)生間和儲物間的信號采集終端節(jié)點作為單個無線傳感節(jié)點,采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息之后,通過ZigBee無線傳輸協(xié)議把采集的信號傳輸給路由器節(jié)點。整體結(jié)構(gòu)布局及組網(wǎng)方式如圖1所示。
2.2 硬件設(shè)計 本系統(tǒng)的無線控制器采用TI公司的CC2530芯片。TI公司推出的SoC芯片CC2530是真正的片上系統(tǒng)解決方案,支持IEEE802.15.4/ZigBee/ZigBee RF4CE標(biāo)準(zhǔn)。擁有龐大的閃存空間(此系統(tǒng)Flash為256kb),更大RAM空間;允許芯片無線下載/空中升級;支持系統(tǒng)編程。此外,CC2530結(jié)合了一個完全集成的、高性能的RF收發(fā)器與一個增強型8051微處理器以及其他強大的支持功能和外設(shè)。CC2530提供了101dB的鏈路質(zhì)量,優(yōu)秀的接收器靈敏度和健壯的抗干擾性,四種供電模式以及一套廣泛的外設(shè)集――包括2個USART、12位ADC和21個通用GPIO[3][5]。該系統(tǒng)使用的協(xié)調(diào)器節(jié)點帶有4*4鍵盤用來設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)和發(fā)送相關(guān)的命令,128*64點陣液晶模塊用來顯示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息。協(xié)調(diào)器輸出開關(guān)量直接完成對系統(tǒng)終端節(jié)點的開關(guān)控制,輸出的數(shù)字量經(jīng)過8位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器后,可以實現(xiàn)對照明燈的256級調(diào)光控制。另外,各終端節(jié)點還帶有聲音傳感器、光敏傳感器和紅外傳感器,用于感測現(xiàn)場的聲音信息、亮度信息和紅外信息。以聲音傳感器為例,當(dāng)各終端節(jié)點的聲音傳感器測得的聲音信號微弱時,即認(rèn)為現(xiàn)場人員已經(jīng)離開,此時可以自動的關(guān)閉照明燈或者調(diào)暗亮度。當(dāng)聲音傳感器測得聲音信號較為強烈時,即可開啟照明燈或者調(diào)高照明燈的亮度。由于該系統(tǒng)的每個ZigBee節(jié)點都安裝了相關(guān)的傳感器,因此該系統(tǒng)可以感測到樓層不同位置的信息并控制樓層不同位置的照明情況,實現(xiàn)了對整個照明系統(tǒng)的智能控制。
2.3 軟件設(shè)計 該系統(tǒng)的軟件設(shè)計基于TI公司推出的跟CC2530芯片配套的Z-Stack協(xié)議棧和IAR集成開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)軟件的主流圖見圖2。
由于該系統(tǒng)采用了mesh網(wǎng)絡(luò),在ZigBee技術(shù)中實現(xiàn)mesh網(wǎng)絡(luò),就需要先對各設(shè)備進行定義,以此完成相互連接,傳輸數(shù)據(jù)及控制信號等功能。ZigBee技術(shù)中新建網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器完成,應(yīng)用NIME-NETWORK-FORMATION.REPUEST原語,啟動網(wǎng)絡(luò)建立。建網(wǎng)完成后,網(wǎng)絡(luò)管理層實體將找到合適的通道并為新網(wǎng)絡(luò)定義的標(biāo)示符PANID寫為MAC層的macPANID屬性,并選擇一個16位的網(wǎng)絡(luò)地址,該地址等于需要設(shè)置的MAC層的macShortAddress
PIB屬性地址。而系統(tǒng)中的端點設(shè)備,可以使用NINE-PERMIT-JOINING.request加入網(wǎng)絡(luò),與協(xié)調(diào)器連接通信[6]。
NINE-PERMIT-JOINING.request(
PermitDuration) //協(xié)調(diào)器允許連接時間
NINE-PERMIT-JOINING.confirm(
Status)
系統(tǒng)設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)時,將調(diào)用到AF_DataRequest(),此函數(shù)的原型為:
afStatus_t AF_DataRequest(
afAddrType_t *dstAddr, //目的地址
endPointDesc_t *srcEP, //源節(jié)點端口號
uint16 CID, //cluster ID
unit16 len, //數(shù)據(jù)長度
unit8 *buf, //數(shù)據(jù)
unit8 *transID, //傳輸序列號
unit8 options, //傳輸選項
unit8 radius, //路由跳數(shù)
)
3 實驗結(jié)果
本次實驗是以高校典型的樓層布局為例,樓層布局如圖3所示,通過對分布在每個房間的終端設(shè)備的傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息,實時監(jiān)控樓宇環(huán)境信息并對照明設(shè)備進行實時有效的控制,相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)見圖3。
聲音傳感器和紅外傳感器可以實時地感知室內(nèi)的聲音變化情況和人體紅外信息。通過實驗數(shù)據(jù)的變化,可以選擇最符合實際情況的一組閾值作為判定是否有人的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)超過這一閾值時,開啟照明設(shè)備或者提高照明設(shè)備的亮度,如果傳感器反饋的數(shù)據(jù)一直低于這一閾值,則控制照明設(shè)備保持關(guān)閉或者低亮度的狀態(tài)。
光敏傳感器主要用來檢測室內(nèi)環(huán)境的光照強度。照明設(shè)備的控制有以下幾種情況:
①當(dāng)終端設(shè)備檢測到室內(nèi)自然光光照強度較強,且已經(jīng)符合高校日常教學(xué)時的光照強度要求,則給終端設(shè)備發(fā)送關(guān)閉室內(nèi)照明設(shè)備的指令;②當(dāng)室內(nèi)光照強度較弱,且聲音傳感器和紅外傳感器一直維持在低于閾值的狀態(tài),則自動關(guān)閉該區(qū)域的照明設(shè)備。
另外,在終端節(jié)點加上人為控制方式,這樣可以使照明設(shè)備的控制更為人性化,更加符合實際應(yīng)用。由于樓宇里的照明設(shè)備采用了閉環(huán)控制的方式,通過此系統(tǒng)可以有效地節(jié)約電能,避免電能不必要的浪費。
4 結(jié)語
ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)因其低功耗、低復(fù)雜度、低成本、短距離和低速率等特點,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能家居、樓宇自動化、消費型電子等領(lǐng)域[7]。本研究通過在高校樓層建立ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò),對樓層里的實驗室、辦公室、衛(wèi)生間、多媒體教室等位置的環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)控,采集得到包括人體紅外、光照強度、聲音強度等信息,并用得到的參數(shù)來優(yōu)化控制照明系統(tǒng),實驗證明,在高校樓宇構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以有效的降低樓宇的能耗,讓學(xué)習(xí)和辦公更加舒適,讓生活更加低碳。該系統(tǒng)稍作更改,便可應(yīng)用于其他智能樓宇的構(gòu)建,具有較好的實用性和較強的通用性,這將帶來一定的經(jīng)濟效益。
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