導語：如何才能寫好一篇樓宇自控，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞： BAS;智能大廈；應用

Abstract: Building Automation systems (Building Automation System, the abbreviation BAS) of intelligent Building is one of the important component parts. BAS is based on the modern computer technology, automatic control technology, the communication technology and network technology, through the network will be distributed in each of the monitoring system controller connect up, to complete the operation, management and focus on distributed control function of the integrated automation system. This paper analyzes the function of the system and the control work in the way to be introduced.

Keywords: BAS; Intelligent building; application

中圖分類號：G267文獻標識碼：A 文章編號：

BAS通過對大廈內的機電設備采用現代計算機技術進行自動化監控和有效的管理，控制大廈內的溫、濕度，創造舒適、安全的工作環境，并以最低的能源和電力消耗來維持系統和設備的正常運行，以求取得最低的大廈運作成本。同時，BAS極大的方便了設備的操作與維修，減少管理和維護人員，達到節約能源和人力資源的目的，為業主創造了更高的經濟效益。

樓宇自控系統將建筑電氣設備與控制子系統、進行分散控制、集中監視、管理，實現一體化控制、檢測和管理，創造舒適、安全的工作環境，以最低的能源和電力消耗來維持系統和設備的正常運行，取得最低的大廈運作成本。同時，通過優化控制提高管理水平，極大的方便了設備的操作與維修，減少管理和維護人員，達到節約能源和人力資源的目的，為業主創造更高的經濟效益。

一、系統功能：

通過對樓內冷熱源系統、空調系統的最佳控制，溫、濕度的自動調節，新風量的控制，以及供排水、照明等合理設計從而保證各個區域的環境和滿足各個區域的功能要求，樓宇自控系統可以根據不同區域進行日程安排，自動設定設備控制策略，使設備運行數量與環境控制要求相匹配，并提供最佳的能源供應方案。

建筑電氣設備的能源消耗巨大，尤其是空調機組，系統采取運用優化運行方式，確保節能，使這些設備高效運行，從而降低運行費用。

樓宇自控系統的主要任務之一是管理建筑設備使其管理現代化，包括管理功能、顯示功能、設備操作功能、實時控制功能、統計分析功能及故障診斷功能，并使這些功能自動化，從而實現物業管理現代化，降低人工成本。

利用樓宇自控系統的軟件功能，自動累計各種機電設備的運行時間，在可以利用備用設備的情況下，自動循環使用，平衡常用設備和備用設備使用時間，延長設備的使用壽命。

二、系統控制功能

1、新風系統監控

送風溫度自動控制： 冬季時，根據傳感器實測的溫度值自動對熱水閥開度進行PID運算控制，保證新風機送風溫度達到設定溫度的要求；反之，夏季根據傳感器實測的溫度值自動對冷水閥開度進行PID運算控制。通過調節水閥的開度，使送風溫度達到用戶的設定值。

送風濕度控制： 根據濕度傳感器的實測值自動對加濕閥進行PID運算控制，保證送風濕度達到用戶的濕度設定值。

過濾網堵塞報警： 空氣過濾器兩端壓差過大時報警，并在圖形操作站上顯示及打印報警，并指出報警時間。

新風機啟停控制： 根據事先設定的工作時間表及節休息時間表，定時啟停新風機，自動統計新風機運行時間，提示定時對新風機進行維護保養。

連鎖保護控制： 風機停止后，新風風門、電動調節閥、電磁閥自動關閉；風機啟動后，其前后壓差過低時故障報警，并連鎖停機；當溫度過低時，進行防凍保護，開啟熱水閥，關閉風門，停風機。

節能運行,包括:

——間歇運行：使設備合理間歇啟停,但不影響環境舒適程度。

——最佳啟動：根據建筑物人員使用情況,預先開啟空調設備,晚間之后,不啟動空調設備。

——最佳關機：根據建筑物人員下班情況 ,提前停止空調設備。

——調整設定值：根據室外空氣溫度對設定值進行調整,減少空調設備能量消耗。

——夜間風：在涼爽季節,用夜間新風充滿建筑物,以節約空調能量。

2、空調系統監控

回風溫度自動控制： 冬季時，根據傳感器實測的回風溫度值自動對熱水閥開度進行PID運算控制，保證空調機組回風溫度達到設定溫度的要求；反之，夏季根據傳感器實測的回風溫度值自動對冷水閥開度進行PID運算控制。通過調節水閥的開度，使回風溫度達到用戶的設定值；在過渡季節則根據室外送入新風的溫濕度自動計算焓值，并與室內回風的焓值進行PID運算，其結果將自動控制新風閥、回風閥、排風閥的開度，以達到自動調節混風比的作用。

回風濕度控制： 根據濕度傳感器的實測值自動對加濕閥進行PID運算控制，保證回風濕度達到用戶的濕度設定值。

過濾網堵塞報警： 空氣過濾器兩端壓差過大時報警，并在圖形操作站上顯示及打印報警，并指出報警時間。

空氣質量調節： 在重要場所設置二氧化碳測量點，根據測量值的濃度自動調節新風比。

空調機組啟停控制： 根據事先設定的工作時間表及節休息時間表，定時啟停空調機組，自動統計空調機組的運行時間，提示定時對空調機組進行維護保養。

連鎖保護控制： 風機停止后，新回排風風門、電動調節閥、電磁閥自動關閉；風機啟動后，其前后壓差過低時故障報警，并連鎖停機；當溫度過低時，進行防凍保護，開啟熱水閥，關閉新風門，停風機，并在圖形操作站上顯示報警。

3、冷熱水系統監控

根據實際熱水量需求控制熱交換器及水泵運行臺數，以達到節能效果。

熱水供水溫度控制：由熱水溫度設定值與供水管的溫度值比較作PID運算，控制電動蒸汽閥的開度，保持熱水供水溫度。

溫度監測：監測蒸汽溫度、熱水供水溫度及總管供水溫度，確保系統操作正確。

水泵的監測與控制：監測水泵的運行狀態、故障狀態，控制水閥的啟停。

可根據程序安排，每次啟動不同的熱交換器及水泵，從而增加設備壽命。

4、給排水系統監控

5、環境參數測量：室外溫度/室外濕度、室內空氣質量檢測

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關鍵字：樓宇自控系統；控制

中圖分類號： TU984 文獻標識碼： A 文章編號：

1引言

本文以一工程實例介紹了組成智能大廈的一個子系統一樓宇自控系統，這個系統擔負著對整座大廈內機電設備的集中監測與控制，保證所有設備的正常運行，并達到最佳狀態。同時，在計算機軟件的支持下進行信息處理、數據計算、數據分析、邏輯判斷、圖形識別等，從而提高了智能大廈的高水平的現代化管理和服務。

2系統結構

本系統包括兩個可以互相通信的中央監控站，每個監控站上掛接兩條控制總線(C-BUS)，每條總線各掛15個左右區域控制器。利用語音軟件(Interactive Voice Response Software)可以實現電話遠程控制，通立電話進入整個樓宇系統，監視并控現場的物理點。本系統的結構圖如圖1。

本系統共采用了58個數字式直接控制器(DDC)和2個開放式連接控制器。其中，大型模塊式控帶咪(監控點最多可達128點)21個，中型單元式控制器(監控點最多可達36點))37個。從整體結構可見系統分為四個部分:中央監控站、區域控制器、現場設備(圖中沒有畫出)和通信網絡。中央控制站是整個系統的最高層管理中心，用來監視、控制、數據處理和中央管理，即對來自分站的數據和報警信息進行實時監測，同時也向分站發送各種各樣的控制信息，也可以對己有的數據進行打印，做各種報表，做數據的歷史趨勢曲線等;區域控制器即所謂分站，對下具有育刪泣完成對現場電氣設備的數據采集和控制，對上具有與中央控制站通過網絡介質通信的功能:現場設備直接與控制器相連，它的數字和模擬信號直接接到控制器，從控制器輸出的控}唁號也直接引至現.場設備;現場設備具有安全、可靠能滿足實際要求的精確度的特點;通信線一般使用屏蔽或非屏蔽雙絞線，在中央控制站一層使用TCP/IP協議，通信速率可達l OMbps，在分站一層使用RS485協議，通信速率可達1 Mbps。

3與第三方控制系統進行接口

一般而言，樓宇自控系統是對建筑物內的空調設備、照明配電設備、給排水設備和電梯設備等進行監視和控制，從而使大樓的物業管理更方便、更快捷，實現一定程度的智能化。現在很多商家都開發了相應的、各有特色的軟件來實現這一目標，但對于每一套軟件來說，它都有自己的側重點和某方面的優勢。因此對于用戶來講，可以自行選擇并加以相互綜合，集兩套或兩套以上系統軟件的優點，從而使整個管理更有效。這樣就勢必帶來了一個相互通信、交換信息的問題，即接口的實現。

筆者參與的樓宇自控系統是一大型樓宇自動化系統，該系統共有監控點3000多個。整套系統實現對生產中心內的新風機組、吊式風柜、風機盤管、空調機組、給排風機、照明配電設備及冷凍站的一部分參數進行監控。

該大樓有冷凍站兩個，包括八臺冷水機組。冷凍站內的冷水機組是由另一套第三方控制系統(Carrier)來進行監控的。該系統可以根據當時大廈內的溫度高低來確定冷量需求，從而自動啟停不同功率的冷水機組，并隨時監視它們的各種運行參數。由于它監視所得到的參數只能從各個冷水機組上的分站顯示屏觀看，且不十分方便。如果短彭丈該系統的CCN Dataport將所有參數提供給樓宇自控系統，直接在中央監控站上瀏覽則會很有效，而控制仍由Carrier自動進行。接口原理如圖2:

從圖2可以看出，與Carrier控制系統相連的OpenLink控制器就相當于一個Excel 5000類型的控制器。它在C-Bus控制總線上也占用一個設備結點號(每條總線至多可以有30個設備結點)，并且它可支持多達768個數據點。

4電話遠程控制

語音信息系統是在公用電話網上向用戶提供存取語音信息的郵箱式服務系統，它是計算機技術和通信技術在通信領域里緊密結合的產物。當語音信息系統在智能建筑中使用時，可作為建筑物內用戶專用的語音信息服務系統。它的目的是相應用戶在任何時間任何地方使用電話，通過撥號和按鍵，對語音信息系統進行操作，從中存取、管理語音信息。語音信息技術與計算機技術和軟件工程發展密切相關，系統中信息的不同類別、用戶的不同需求、服務的不同側重點以及管理模式等等，都可以通過豐富而復雜的軟件設計得到實現。

語音系統允許用戶通過電話撥號進入樓宇自控系統，對系統的設備進行監視和控制;也可以在數據點產生報警時，通過電話通知預先設定的用戶，或澎丈交換機來傳呼相應的傳呼機，傳呼機可以是中文BP機和數字BP機，只要添加相應的設備如Modem就可以了。當用戶撥打分配給該電話遙控系統的電話號碼并接通后，會聽到歡迎進入電話遙控系統的提示，用戶輸入帳號加兩個“*”即可。其后，用戶的操作可以完全按照該系統給出的語音提示進行。退回主菜單可以按，’#”鍵。帳號不同，用戶級別可能不同，可以選擇的菜單也不同。具體步驟如圖3:

從上圖可以看出，通過點菜單可以進行很多功能，利用這些功能可以對整個樓宇自控系統的所有數據輸出點進行監視和控制。也就是說通過電話控制各數據輸出點和通過運用上位機、鍵盤控制數據輸出點效果是等價的。

實現電話遠程控制，需要添加的硬件設備為語音接口長，它插在上位監控站的ISA槽上，每塊語音接口卡帶有四個電話接口，也就是說允許四部電話同時訪問。首先必須正確設置語音板。語音板上有幾個影踐，它們是JPI、JPS、JP6、JP7、 SWl。1P7用來設置語音板的數量，如果系統只用了一塊語音板則要跳上。JP1用來設置接口卡的IRQ值，允許的值為2，3,4，5，7，9，缺省的跳線在IRQ9，如果其它外設已經占用，則改變到一個空余的IRQ值，如果有一塊以上的語音板，它們使用相同的IRQ值。JP5和JP6用來設置I/O地址中的基地址。兩個組合起來可以設置四種基地址:D000，A000，B000，C000，其中D000是缺省設置。SW是用來設置偏移地址，共有四個DIP開關，可以設置八個偏移地址:0000,2000，4000，6000，8000，A000. C000，EOOO。所以結合起來就可以設置32種I\O地址。注意在設置IRQ和I\O地址時，不能與其它設備沖突。

上位監控站運行語音軟件IVR(Interactive Voice Response)之前，應先在軟件中進行編輯和修改工作。它包括兩個方面:語音菜單的錄制和各種系統特性表的編制。

在菜單方面，首先要錄制好每個語音提示，并存放在系統規定的目錄下。然后根據具體需要組織上卜文提示，包括歡迎提示、菜單的層層進入、有關的幫助以及它們之間的順序如何等等。數據點表的編制主要是根據在系統中點的位號進行命名相對應的數據點名字;選擇相應的樓層號(三個數字)、區域號(三個數字)和設備號(三個數字)，即地理位置，這是最關鍵的，因為當系統進行數據點查找的時候，就是依次根據樓層號、區域號、設備號來進行的，所以每一個數據點的地理位置都必須不同。數據點還有對應的描述、語音代碼、缺省值、產生報警時的電話組、可以訪問該點的用戶以及該點的任務安排等。

系統特性表包括系統用戶表、語音代碼表、電話列表等。系統用戶分為三種:系統管理員、可錄音用戶、一般用戶，其中系統管理員可以定義其它用戶、錄制語音提示、編輯系統數據庫等，也就是說他擁有系統所有的權限;而可錄音用戶可以錄制系統語音提示以及系統管理員分配給他的數據點一般用戶只能控制系統管理員分配給他的數據點。語音代碼表為地理位置描述或者數據點的描述等。電話列表為當系統產生報警后系統將自動呼出至的電話或傳呼機列表。完成了硬件和軟件方面的設置之后，電話遙控系統便可以正常工作了。這樣，系統管理員可以隨時隨地通過一部雙音頻電話控制整個樓宇自控系統。

5 結論

樓宇自控系統是建筑智能化的重要組成，今后會有很大的發展前景。

參考文獻

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關鍵詞：智能建筑、樓宇自控、智能化照明控制、節能

一、樓宇自動化控制系統概述

智能建筑是指利用系統集成的方法，將計算機技術、通信技術、信息技術與建筑藝術有機結合，通過對設備的自動監控，對信息資源的管理和對使用者的信息服務與建筑的優化組合，所獲得的投資合理，適合信息社會需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。2013年在北京舉行的智能建筑展也充分的肯定了這一點。

我國智能建筑始建于上世紀90年代，目前，已在北京、上海、廣州、深圳等地相繼建成一批智能型的大型公共建筑和住宅小區。同時，智能建筑已不再局限于辦公大樓，其范圍以及擴大到醫院、車站、學校、商場、住宅區等。智能建筑的功能也朝著多元化的方向發展。

樓宇自動化控制系統是智能建筑不可缺少的重要組成部分，其任務是對建筑物內部的能源使用、環境、交通及設施進行檢測、控制與管理，以提供一個既安全可靠、節約能源，而且舒適宜人的工作和居住環境。樓宇自動化控制系統包括暖通空調系統、給排水系統、供配電系統、照明系統、電梯系統、消防系統、安防系統等。樓宇自動化控制系統就是將建筑物內的空調與通風、給排水、變配電、照明、電梯、消防和安防等系統，以集中監視、控制和管理為目的構成的綜合系統。下面，我們將一起探討樓宇自控系統中的照明系統。

二、智能建筑照明控制系統

1.照明控制系統的發展

電氣照明是建筑物的重要組成部分，照明控制是照明系統的主要內容。過去，照明控制主要是控制燈光回路的開和關，而現在，照明控制已趨向智能化發展，通過智能照明控制系統，可以對建筑物中燈光的色彩、明暗分布和時間進行控制，并可以組合創造出不同的意境和效果，不但提升了照明環境的品質，而且確保在建筑物中的工作和生活群體的舒適和健康，同時節約能源。

照明控制經歷了手動控制、自動控制和智能化控制三個階段。手動控制是最初的控制方式，以最簡單的手動操作來啟動和關閉照明電器，從而達到控制的目的。自動控制的特征是以光、電、聲音等技術來控制電器，這種控制方式局限于單個或單組燈具，不能完成網絡化的監控控制。智能化控制系統是以計算機和網絡技術為核心，將來自傳感器的信息進行處理后，通過一定的程序指令控制照明電路中的設備，達到不同的照明要求。

2.智能化照明控制系統的特點

智能化照明控制與傳統的手動照明控制相比有很多優點，包括創造環境氣氛、改善工作環境、良好的節能效果、延長廣元壽命、管理維護方便等。智能化照明控制具有以下特點：

2.1系統集成性。

智能化照明控制系統是集計算機技術、網絡技術、自動控制技術、數據庫技術和系統集成技術于一體的現代控制系統。

2.2智能化。

智能化照明控制系統具有信息采集、傳輸、邏輯分析、智能分析集反饋控制等智能特征的控制系統。

2.3網絡化。

智能化照明控制系統是大范圍的控制系統，可進行控制信息交換和通信。

2.4使用方便。

智能化照明控制系統的各種控制信息可以以圖形化的形式顯示，方便控制，顯示直觀，而且可以利用編程的方法靈活改變照明效果。

3.智能化照明控制系統的結構

智能化照明控制系統主要由輸入單元、輸出單元和系統單元三部分組成。某些復雜的系統中還需要輔助單元和系統軟件。

輸入單元是將外界輸入的控制信號轉換為系統能夠識別的信號，作為控制依據，包括控制面板、顯示屏、智能傳感器、時鐘管理器等。輸出單元的功能是接收總線上的控制信號，控制相應的負載回路，實現照明控制。包括開關控制模塊、調光控制模塊及其他模擬輸出單元。系統單元是指系統的各組成部分，在系統控制軟件的支持下，通過計算機對照明系統進行全面的實時監控。

三、常用照明控制傳感元件

傳感器是智能化照明控制系統輸入單元的重要元件，常用的傳感元件有人員動靜傳感器、時鐘控制器、照度傳感器、紅外遙控傳感器、聲控傳感器。

1.人員動靜傳感器

人員動靜傳感器是通過探測人體移動的信號進行智能分析、量化計算，準確判斷出人員移動的方向和位置。例如：當人員進入房間時，開啟照明系統；當人員全部離開房間時，關閉照明系統；當房間內有人時，保持照明系統。

2.時鐘控制器

時鐘控制器是一個電子時間開關，通過預設置的時間來開啟和關閉照明系統或者啟動不同的燈光場景，可按照每一天的時間表來編制記憶場景，可設置周末、節假日的特殊場景。在室內照明中，時鐘控制器通常用于使用時間比較固定的區域，例如：商店、工廠等。在室外照明中，時鐘控制器廣泛應用于建筑物的立面照明、廣場照明等。

3.照度傳感器

照度傳感器是將光信號轉換成電信號的裝置，可根據環境燈光的變化，將可見光轉換成電信號，從而控制照明系統來保證作業面的照度在移動范圍內。當作業面的照度高于預設置的照度值時，關閉或者調暗采光系統；當作業面的照度高于預設置的照度值時，開啟或者調亮采光系統。

四、智能化照明控制系統的控制方式與實施

1.定時控制

定時控制是常用的一種照明控制方式，通過時鐘控制器等電氣元件，實現對各個區域內照明燈具的工作時間的控制。電子可編程實時時鐘控制是目前應用最廣泛的一種定時控制方式，可設定很多不同的燈光區域和時間，管理方便，還可節約能源。

2.場景控制

場景控制是實現對各區域內用于正常工作狀態的照明燈具的場景切換控制。照明設備和照明回路都可以控制，每個設備和回路可設置成不同亮度水平，然后儲存成一個場景，可以看作為一個區域的外觀。場景設計完成后，可通過操作控制面板或遙控器來實現場景照明，也可以加定時器和光傳感器實現自動場景照明。常見的場景數量是8個。

場景控制通常用在功能用途較多的建筑物，如展廳、會議室、酒店大堂等。

3.照度檢測控制

照度檢測控制是通過調光模塊和照度傳感器等電氣元件，實現對各區域內用于正常工作狀態的照明燈具的自動調光控制，使得該區域的照度不會隨外界因素的變化而改變，始終保持在照度預設值的范圍內。這樣可以充分利用日光，又能節約能源。

照度檢測控制方式主要使用在辦公室照明場合，白天的時候，近窗戶處照度較高，基本能夠符合視覺作業的要求，其他照度較低的地方可通過開啟相應的燈來調節亮度，這種照度檢測的控制方式有利于節約電能，能夠保證控制區域內的照度均勻一致。

4.燈光與窗簾的聯動控制

燈光與窗簾聯動控制也稱為電動窗簾控制，是智能化照明控制系統的一個重要組成部分。窗簾的開閉可由照度傳感器控制，白天當亮度足夠時，可以設置自動打開窗簾，夜晚可以將窗簾關閉，開啟照明系統。在家居室內，還可以根據主人的喜好來設計窗簾開關的程序，例如開1/2，1/3不同等。

窗簾聯動控制可用于智能化家居室內、寫字樓、別墅、賓館、醫院、實驗室等處。

5.活動區域探測控制

活動區域探測控制通過調光模塊和動靜傳感器等電氣元件，實現對各區域的照明燈具的自動開關控制。活動區域的傳感器能檢測出房間內的人員走動，并將信息反饋到控制器，從而控制相應燈光的打開和關閉。使用這種控制方式應該注意傳感器安裝的位置，如果安裝不當，會造成不必要的開燈和關燈，造成資源浪費。活動區域探測控制方式常用于辦公室、會議室、廁所、走廊等場所。

6應急照明控制

應急照明控制是智能化照明系統對特殊區域內的應急照明的控制。通過調光模塊，實現在應急狀態下各區域內的照明燈具的減免數量的控制。包括正常狀態下的自動調節照度和區域場景控制，以及應急狀態下自動解除調光控制。

除了以上幾種控制方式外，智能化照明控制還能實現與安防系統、火災自動報警系統等其他智能化系統的聯動。

五、智能化照明控制的節能方案

節能是當前大環境下建筑發展的基本趨向，照明節能是建筑界實施可持續發展戰略的一個不可缺少的環節。如何做到既保證照明質量又能節約能源，是照明控制的重要內容。照明節能主要從以下幾點著手：其一，采用高效節能的節能光源；其二，重視利用太陽能；其三，采用智能照明控制技術。

那么，如何做到具有節能效果的智能化照明控制？我們可以從時間表控制、自然采光控制、亮度平衡控制和作業調整控制等幾方面來考慮。

1.時間表控制

時間表控制分為可預知時間表控制和不可預知時間表控制。在人員活動比較有規律的場所，燈具基本上是按照固定的時間運行的，就可以采用可預知時間表控制的方案。通常用于學校、工廠和辦公室等。如果策劃得好，可預知時間表控制的節能效果可達到40%。

對于活動的時間經常發生變化的場所，可采用不可預知時間表控制的方案，通常采用人員動靜傳感器來實現，節能效果高達60%。

2.自然采光控制

自然采光控制是充分利用自然采光來達到節能的目的。自然采光的控制一般使用照度傳感器來實現，由于自然采光會隨時間發生變化，通常應與人工照明相互補償。外界的自然光變換錯綜復雜，常有瞬時突變的情況，因此，采用自然采光控制時必須正確識別自然光變化的長期趨勢。自然采光控制方案常用于辦公室、機場、超市和集市等。

3.亮度平衡控制

亮度平衡控制的目的是平衡相鄰的不同區域的亮度，減少眩光，減小人眼的光適應范圍。當亮度升高時，開啟人工照明；當亮度降低時，關閉人工照明。亮度平衡控制方案常用于隧道照明，室外亮度越高，隧道內的照明的亮度也越高。

六、結束語

終上所述，智能化照明控制能夠實現照明的高層次智能管理，營造良好的照明環境，提高工作效率，減少維護成本，節約能源。此外，隨著建筑和照明技術的發展，照明已成為建筑藝術的一部分，智能化照明通過與建筑結合，提高了建筑照明光環境質量和建筑價值，以及為節能和保護環境提供了可靠途徑。智能化照明控制是實現人居環境可持續發展的重要技術之一，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

1. 中華人民共和國建設部，GB50034-2004，建筑照明設計規范，北京：中國建筑工業出版社，2004

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關鍵詞：樓宇自控； 智能建筑； 設備監控

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

近些年，隨著建筑業的不斷發展，樓宇自控系統在智能建筑中的應用越來越廣泛。建筑智能化已成為21世紀我國建筑業發展的主流。智能化技術的發展與應用在我國已有了明顯的變化，人們對新技術、新產品的開發和使用不僅勢頭不減，而且更加注重產品與實際的結合，更加注重探討在設計過程中、工程施工中和建后應用中的問題及其解決方法。而樓宇自控系統的設計正是大家所關注的內容之一。它之所以重要， 是因為其技術難度高、過程復雜，不易被人接受和掌握，也由于它關系到節能而被更加被關注。

一、樓宇自控系統設計內容

樓宇自控系統設計主要包括以下幾個方面的內容：

（1）需求分析：該工程設置樓宇自控系統的必要性、目的和意義，給樓宇自控系統的功能設計一個總體的定位；

（2）功能描述：一套合格的設計方案展現給業主的主要方面就是設置該系統可以實現哪些功能，讓業主明白自己的投資能夠有哪些收益；

（3）系統設計控制點位表：該部分是對工程的針對性詳細設計，在點位表列出設備的位置、控制參數、數據類型以及設備點位的數量，為配置 DDC 等現場控制設備以及各種傳感器、執行器等前端設備提供依據；

（4）設計圖紙：設計圖紙包括設計原理圖、系統圖和施工平面圖；

（5）設備配置清單以及造價預算：根據點位表和設備的平面圖布置位置，進行系統的設備配置，進而結合施工圖作出施工圖預算。

二、樓宇自控系統的功能

樓宇自控系統的主要功能：1）制定系統的管理、調度、操作和控制的策略；2）存取有關數據和控制的參數；3）管理、調度、監視與控制系統的運行；4）顯示系統運行的數據、圖像和曲線；5）打印各類報表；6）分析系統運行的歷史記錄及趨勢；7）統計設備的運行時間、設備維護周期和保養管理情況等。

三、樓宇自控系統的控制目標

樓宇自控系統應該向用戶提供如下功能：1)通過配置系統的硬件和軟件， 實現測量各類工藝、設備狀態的參數，設置并控制設備啟停 提供設備運行報告等功能；2) 監視并顯示系統監控設備的工作狀態，故障時自動報警；3) 現場自動控制組織的安全調整功能；4) 根據系統記錄，管理分析當前和過去運行過程；5) 提供計算和預測工具，用于優化操作參數并組合，實現設備優化使用；6) 實現樓宇自控系統與其他系統數據交換。為此， 我們對每一個子系統都進行了相應的需求分析。樓宇自控系統監控對象如下：

3.1 冷凍站系統的監控

監控設備包括：冷水機組、冷卻水循環泵、冷凍水循環泵、冷卻塔、自動補水泵、電動蝶閥等。1)根據事先排定的工作及節假日時間表，定時啟停冷水機組及相關設備，完成冷卻水循環泵、冷卻水塔風機、冷凍水循環泵、電動蝶閥、冷水機組的順序連鎖啟動，及冷水機組、電動蝶閥、冷水循環泵、冷卻水循環泵、冷卻塔風機的順序連鎖停機。啟動順序為：對應冷卻水、冷凍水管路上的閥門立即開啟； 冷卻塔風機、冷卻水泵、冷凍水泵的啟動延遲 2～3 min啟動； 制冷主機延遲3～4min執行。停止順序為：立即切斷主機電源；冷卻塔風機、冷卻水泵、冷凍水泵的啟動延遲2～3min關閉； 對應冷卻水、冷凍水管路上的閥門立即關閉。2) 測量冷卻水供回水溫度， 以冷卻水供水溫度及冷水機的開啟臺數來控制冷卻塔風機啟停的數量。維持冷卻水供水溫度， 使冷凍機能在更高效率下運行。3) 監測冷水總供回水溫度及回水流量，由冷水總供水流量和供回水溫差，計算實際負荷，自動啟停冷水機、冷凍水循環泵冷卻水循環泵及相對應的電動蝶閥。4) 根據膨脹水箱的液位， 自動啟停自動補水泵。5) 監測冷水總供回水壓力差，調節旁通閥門開度，保證末端水流控制能在壓差穩定情況下正常運行。在冷水機系統停止時，旁通閥自動全關。6) 監測各水泵、冷水機、冷卻塔風機的運行狀態、手/自動狀態、故障報警，并記錄運行時間。7) 水泵保護控制：在每臺水泵的出水端管道上安裝水流開關，水泵啟動后，水流開關檢測水流狀態，如有故障則自動停機； 水泵運行時如發生故障，備用泵自動投入運行。8) 中央站彩色動態圖形顯示、記錄各種參數、狀態、報警，并記錄累計運行時間及其他的歷史數據等。

3.2 換熱站系統的監控

監控設備包括：熱交換器 冷凝泵等。

3.3 新風/空調機組的監控

監控設備包括：新風/空調機組。1)時間程序自動啟/停送風機，具有任意周期的實時時間控制功能； 2)監測送風機的運行狀態、手/自動狀態、故障報警、累計運行時間； 3) 防凍保護： 在冬季當溫度過低時，開啟熱水閥，關新風門、停風機、報警提示；4)由風壓差開關測量空氣過濾器兩側壓差，超過設定值時報警； 5) 風機、風門、冷水閥狀態連鎖程序。啟動順序： 開冷水閥、開風閥、啟風機、調冷水閥，停機順序： 停風機、關風閥、關水閥； 6) 對于新風機組，測量新風溫度和送風溫度，并根據送風溫度PID調節二通水閥的開度，維持送風溫度為設定值； 對于空調機組，測量新風溫度和回風溫度，并根據回風溫度 PID 調節二通水閥的開度，維持回風溫度為設定值；7) 中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數、狀態、報警，記錄累計運行時間及其歷史數據等。

3.4 給排水系統的監控

監控設備包括： 給排水泵、生活水池、污水池、集水坑。1）監測水泵啟停控制；2）水泵運行狀態監視；3）水泵運行故障報警；4）水箱液位監測；5）水箱高中低液位報警。

3.5 送排風系統的監控

監控設備包括：送/排風機。1) 監測各風機的運行狀態、手/自動狀態；2) 在自動狀態下按時間程序自動啟/停風機；3) 監測送/排風機的故障信號，故障時報警，并累計運行時間；4) 中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數、狀態、報警，記錄累計運行時間及其歷史數據等。

3.6 照明系統的監控

監控設備包括：公共照明配電箱。1) 對于各照明回路，根據時間程序自動開/關各照明回路；2) 對于各照明回路，監控各回路的開關狀態、故障報警、手/自動狀態；3) 程序可根據用戶需要任意修改，可自定義節假日工作模式，降低大廈運行中的電能消耗；4) 中央站彩色圖形顯示，記錄各種參數、狀態、報警，記錄累計運行時間及其歷史數據等。

3.7 變配電自控系統

對變配電系統的監控主要包括對高壓、低壓、變壓器、發電機設備的相關運行參數的監視，樓宇控制系統對變配電系統一般只對變配電設備進行檢測不控制。

3.8 電梯系統的監控樓宇自控系統

對電梯系統實行只監視不控制的方式，電梯系統提供高級接口給樓宇自控系統集成， 樓宇自控對電梯的運行狀態、故障報警、電梯的上升下降進行監視； 對自動扶梯的運行狀態 故障報警進行監視，并對電梯系統的運行時間進行累計記錄。

四、結語

總之，通過樓宇自控系統可以將一個工程的空調制冷、供暖通風、變配電系統、室內外照明、景觀照明電梯、給排水等進行監控或監視，合理地啟停控制和定時開關等，以此來節約運行成本，延長設備的使用壽命，從而達到最終的節能目標及信息化服務。

參考文獻

[1]方倩波.樓宇自控系統設計與實施探討[J].智能建筑與城市信息，2012（02）.

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城市建設中智能建筑數量不斷增多，可以更好的滿足實際生產生活需求。智能建筑功能更豐富，所需設備種類與數量更多，而為保證各項功能的正常運轉，需要投入更多專業技術。其中樓宇自控系統的應用，可以提高智能建筑內設備運行可靠性，且在維持功能正常運轉的同時，降低能源損耗，對提高智能建筑建設綜合效果具有重要意義。

1 樓宇自控系統分析

1.1 集散式

集散式是建筑樓宇自控系統比較常用的一種結構形式，具有集中管理、分散控制的特點，通過2層網絡結構形式，控制3個層級設備，通過對現場設備運行狀態信息進行采集、分析與控制，完成有效控制[1]。其中，設備現場控制器間分為人機交互平臺與控制處理中心2部分，通過控制處理中心來達到離線配置與在線監控的目的。此種系統結構形式，在實際應用中具有較高的可靠性，一旦現場設備出現運行故障，可以及時發現且向管理人員傳遞信息，而其余設備可以繼續運行且在被控狀態。

1.2 現場總線式

即現場總線控制系統結構形式，主要包括現場總線、儀器儀表、控制計算機3部分，系統核心為現場總線控制技術，在實際應用中具有穩定性高、成本低以及實時效果好等優點。現場總線式結構形式已經逐漸代替了傳統集散式系統，可以提高對現場設備的控制管理效果，且對信號收集、傳輸等方面進行了優化[2]。其集合了自動控制技術、計算機信息技術與儀器儀表技術，是智能建筑的重要組成部分，對提高各項功能設備運行穩定性具有重要意義。

2 智能建筑樓宇自控系統設計原則

2.1 舒適性原則

對智能建筑樓宇自控系統進行設計，本質上就是實現對各類設備的有效控制，確保可以維持基礎功能的正常運行，滿足日常生活需求。因此在設計時，需要遵循舒適性原則，自控系統可以根據室內外溫度自動進行調控，形成一個科學的控制方案，為人們營造一個健康舒適的室內環境。

2.2 節能性原則

智能建筑規模不斷加大，結構設計更為復雜，為維持建筑基礎功能的正常運行，勢必需要更多資源作為支持。基于可持續發展理念，對樓宇自控系統進行設計時，需要遵循節能性原則，在保證基礎功能正常運行的前提下，控制能源的損耗。應根據基礎功能對建筑進行合理分區，并對相應的區域采取相應的設計方案，提高空調通風系統設計的合理性，保證該區域可以達到空調調節效果。而沒有使用該系統的區域則不需要開空調，可降低空調運行成本，達到降低損耗目的[3]。另外，還需要針對各區域功能運行狀態做好數據記錄，分析系統運行效率，實現對系統內所有機電設備的統一管理。

2.3 系統性原則

智能建筑功能不斷完善，對其樓宇自控系統進行設計分析時，需要基于建筑系統性特點，以維持各項功能正常運行為目的，從技術角度出發做好各要點控制。遵循系統性原則，做好各細節控制，確定自控系統可以對所有設備運行參數進行采集、整理、分析，通過對不同階段運行數據的對比，來確定優化措施。例如對水電系統設備維修時間、能源耗費以及運行參數等進行總結對比，然后根據實際需求進行自動調節，達到提高系統綜合運行效率的目的。

3 智能建筑樓宇自控系統技術要點

3.1 定風量空調機組

對定風量空調機組進行設計時，需要基于實際需求，做好每個基礎功能細節的分析，確保可以滿足實際生產生活需求。第一，溫度控制。監測機組回風溫度，并與設定溫度進行對比，實現水閥PID調節。一般夏季溫度可設定在24℃～26℃，冬季溫度設定在20℃～22℃即可[4]；第二，濕度控制。可以根據室內濕度傳感器測量值，自動控制加濕閥開關進行調整，確定送風濕度能夠達到預定設計值；第三，CO2含量控制。有系統探測器來實時監控CO2濃度，然后通過比例積分調節新風閥/回風閥的開度，將CO2含量控制在允許范圍內，可以滿足正常需求，營造一個健康舒適的環境；第四，過濾網報警。檢測空氣過濾器兩側壓力變化，當壓差超限后系統發出警報，提醒管理人員對空氣過濾器進行清洗或者換新；第五，機組定時控制。對于智能建筑工程來說，需要根據日常應用實際情況，結合事先安排的工作與節假日時間表，設定機組自動啟停時間，既可以滿足功能需求，又可以降低運行損耗。

3.2 送排風系統

對送排風系統部分進行設計，需要從自動控制、CO2濃度控制以及保護要求3個方面來進行，保證系統可以正常運行。同樣需要與智能建筑管理部門取得聯系，獲得作息時間安排表，合理確定機組啟停與維修時間。通過送排風機組的運轉，將建筑內CO2含量控制在合理狀態下，尤其是對于地下室區域，需要根據專業標準，重點做好送排風機啟停管理[5]。其中，風機為整個送排風系統運行的關鍵設備，需要重點研究其保護要求，確定其一旦出現運行故障，可以及時進行報警并自動停機，避免故障影響范圍增大，為管理措施的實施爭取時間。

3.3 給排水系統

給排水系統為智能建筑工程重要組成部分，樓宇自動控系統對于此部分的設計，需要保證可良好進行液位監測、設備運行監控以及故障處理等。第一，液位監測。對生活水箱、消防水箱進行實時監控，確定水箱高、低、超高、超低液位狀態信息，一旦液位超限，系統能夠及時報警，提醒管理人員采取相應措施處理；第二，變頻裝置監控。對系統內設置的變頻裝置進行實時監控，如果存在運行異常情況，可以通過屏幕來顯示停水泵運行狀態，其通過聲光形式進行報警，提醒管理人員及時檢修，并根據實際運行狀態進行管理；第三，水泵運行監控。監控排污系統集水坑超高液位，以及設備運行狀態，在發現運行故障隱患時及時采取措施進行優化。

3.4 公共照明系統

針對公共照明系統進行設計時，可以從2個方面來進行，保證系統運行穩定性與可靠性。一方面，照明控制。根據提前設定的時間程序表進行啟停控制，并對于特殊情況，用戶可以根據實際需求另外設置手動啟停程序，在故障發生后能夠及時采取措施處理，保證系統運行安全性；另一方面，系統維護。智能建筑照明系統比較復雜，且設計施工時與其他專業產生大量的交叉作業。為保證系統正常運行，在設計時需要重點做好維護管理研究，采用開關與手自動結合方式控制，且要自動記錄各路照明子系統累積運行時間，便于后期系統的有效維護。

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關鍵詞:樓宇智能化 電氣自控 應用

Abstract: intelligent building electrical automation mainly includes is electric control system and electrical control system security, in the design process control system is a foundation, security system is the guarantee. Only the design of both the rationalization and scientific process to achieve the real "intelligent". So in electrical system design process must hold on to the core, and the core of the system needs to come to open each part, eventually to establish a complete system of the target.

Keywords: intelligent building electrical control applications

中圖分類號：F407.6文獻標識碼：A 文章編號：

樓宇智能化通常包括建筑自動化、通訊自動化、辦公自動化等多個方面。隨著我國國民經濟的迅猛發展,高檔智能化建筑已成為當今建筑的主流。樓宇自控系統是建筑設備自動化控制系統的簡稱。建筑設備主要是指為建筑服務的、那些提供人們基本生存環境所需的大量機電設備,如暖通空調設備、照明設備、變配電設備以及給排水設備等,通過實現建筑設備自動化控制,以達到合理利用設備,節省能源、節省人力,確保設備安全運行之目的。電氣自動化已成為樓宇自控系統不可缺少的基本環節。在樓宇自控系統中,電氣自動化系統設計占有重要的地位。前些年人們提到樓宇自控系統,指的主要是暖通空調系統的自動化系統,而目前自控系統已涵蓋所有可控的電氣設備,電氣自動化已經是樓宇自控系統最為基礎的環節之一。在此,文章針對電氣自動化在樓宇智能化的電氣接地及保護兩方面進行粗略的探討。

1 電氣接地

在電氣自動化應用中,電氣接地占有極為重要的地位,接地系統關系整個供配電系統的穩定性與可靠性,是保障系統安全的基礎。隨著樓宇智能化的發展,電氣自動化給樓宇接地系統帶來了新的改變。目前主要有TN―S、TN―C和TN―C―S三種電氣接地系統。

TN―S電氣接地系統是三相五線制,分別是三根火線和一根中性線、一根接地保護線。該系統具有以下特點:中性線與保護接地線共同在所屬變壓器中性點實現接地,除此之外二者沒有電氣連接;中性線帶電,保護接地線不帶電;中性線與保護接地線均重復接地;TN―S電氣接地系統具備安全的基準電位,安全可靠。

TN―C電氣接地系統是三相四線制,分別是三根火線和一根保護中性線,其中性線與保護接地線合一,多用于較早的低壓配電系統。由于該系統是三相四線制,中性線只有在三相負載平衡時才不帶電,而智能化樓宇中單項負荷較大,其三相負荷一般是不均衡的,中性線中通常有隨機電流。除此之外智能化樓宇中熒光燈使用量大,由此產生的三次諧波加大了中性線的電流量,中性線如果連接設備外殼可能導致電擊事故或是火災事故。因此,使用TN―C電氣接地系統時必須對電子設備安設直流、交流工作、安全保護和防雷保護接地。與此同時,考慮到智能化樓宇中的大量的精密電子儀器設備容易受到電磁波干擾,程控交換機房、消防報警監控室、計算機房等均有防靜電要求,因而在設計智能化樓宇以及施工、安裝過程中需要考慮屏蔽、防靜電接地的要求。

TN―C―S電氣接地系統由TN―C系統和TN―S系統兩部分組成,其中TN―C系統用于進戶之前,TN―S系統用于進戶之后,二者分界面處于中性線與保護接地線相連處。由于使用TN―C―S系統能夠降低設備對地電壓,卻不能徹底消除,對地電壓大小受負載平衡等因素影響,因此需要在進戶處布置重復接地,并控制負載平衡情況。組合使用TN―C和TN―S系統不僅提高了設備和人員的安全性,還節省了建設成本,兼顧安全性、穩定性和經濟性。但如果三相負載不平衡,樓宇內有電力變壓器時應選擇TN―S系統。

2 電氣保護

樓宇智能化中的電氣保護主要包括交流工作、安全保護、屏蔽與防靜電、直流工作、防雷保護接地五方面內容。獨立的交流工作接地或是安全保護、防靜電、直流工作、防雷保護接地電阻分別不應大于4Ω、4Ω、100Ω、4Ω、10Ω。

交流工作接地指的是必須在變壓器中性線或者是中性點接地,中性線選擇銅芯絕緣線,配電中存在的等電位接線端子通常在箱柜內。需要注意的是,等電位接線端子不僅不能外露,也不能和直流接地、安全保護接地或是屏蔽接地等其它接地系統混接,還不能和保護接地線連接。采取中性點接地能夠確保高壓系統繼電保護動作可靠、準確,并避免零序電壓偏移,確保三相電壓平衡。

安全保護接地指的是對電氣設備中沒有帶電的各個金屬部分使用金屬連接的方式與接地體作良好連接,使用保護接地線連接智能化樓宇中的用電設備及其附近的金屬構件,但不能連接保護接地線與中性線。智能化樓宇中的強電、弱電、非帶電導電構件或是設備都需要安全保護接地,如果不作安全保護接地,設備外部絕緣損壞可能使外殼帶電,不僅容易進一步損壞設備,還可能造成人員觸電事故。由于并聯電路中支路電阻與電流成反比,正常情況下人體電阻要遠遠高于接地電阻,因此使用安全保護接地后設備外殼的電壓十分低,流經人體產生的電流極小,不會對人員造成威脅。使用安全保護接地,盡量降低接地電阻,能夠保障電氣系統運行的穩定、安全,還能保障設備安全和人身安全。

屏蔽與防靜電接地分別指的是用保護接地線連接設備外殼、屏蔽管路兩端、室內的多個部位,用導靜電體連接帶靜電或可能產生靜電的物體與大地,以避免設備、導線、室內受到電磁干擾,消除靜電。由于人員在房間內走動或是移動設備等行為都可能產生大量靜電,如果接地不好不僅會對電子設備產生干擾,還可能損壞設備芯片,甚至引發一些安全事故,因此防靜電接地需要將所有可能產生或帶靜電的設備外殼和設施與保護接地線可靠連接,并使接地電阻盡量降低。

直流工作接地指的是用截面積較大的銅芯絕緣線連接電子設備與基準電位。由于智能化樓宇中有大量的電子設備,在計算機、自動化設備、通訊設備等電子設備中輸入、傳輸、輸出信息或是放大信號等操作都以微電位或者是微電流進行,需要依靠直流工作接地使其基準電位和供電電源保持穩定,以提高其操作的準確性和穩定性。需要注意的是,直流工作接地不宜與保護接地線連接,更不能與中性線連接。

防雷保護接地指的是對智能化樓宇中的電子設備、線路等做防雷保護接地,并以電力通信運維工作的流程化管理,使各種運維工單處于有序化、閉環化的環境下流轉,顯示工單在各個部門間流動的情況,使運維工單所流經的每個環節都有據可查。同時,在固化完成一系列運維流程基礎上,提供支持流程靈活定制的平臺,以提高運維工作人員的效率。

3 系統設計原則

3 . 1 標準體系結構原則

通信網全程管控系統的設計應采用體系結構,本次系統將采用TMN網管結構體系,其優點在于成熟性和完整性。TMN體系是目前國際上被廣泛接受的體系中最為完整的通信網管標準體系;國外的眾多大公司已開發出TMN的應用開發平臺(如HP的Open View,IBM的Net View,SUN的Sol-stice Enterprise Manager等),以支持TMN的標準;而眾多的國際、國內的通信設備制造廠商也已接受Q3接口標準,并在他們的設備上配置Q3接口。國內的公用網、部分專用通信網都有利用TMN來建設網管系統的成功范例。

3.2 兼容性原則

電力通信網在通信本質的角度上與公網是一致,但在業務成分以及各業務成分Qos要求與公網有相應差異,對于組織結構較為分散的電力通信網絡來說,網管系統對各種體系的兼容性很有必要。因TMN體系其各種不足:結構復雜性和接口的單一化 。因 此 , 在 本 次 通 信 網 全 程 管 控 系 統建設中采用TMN體系結構,但也會對此體系結構中存在的問題加以考慮。因此,系統在接受TMN的同時,也需遵循兼容性原則,即兼容其他網管體系結構以解決TMN中存在的問題。系統的兼容性對電力通信網網絡管理十分必要, 如SNMP協議,SNMP簡單網路管理協議所構成的網絡管理是目前應用最為廣泛的TCP/IP網絡的管理標準,SNMP網絡管理系統也是目前應用較為廣泛的網絡管理系統類型之一。眾多的通信設備制造廠商也支持SNMP的標準。因此,本次通信網全程管控系統也應該兼容SNMP簡單網路管理協議等。另外,通信網全程管控系統還應考慮對目前新的網管體系和標準的兼容性,CORBA體系、開放式分布處理ODP體系,基于Web的網管體系、TINA體系等。

3.3 系統實用性原則

通信網全程管控系統設計不能好高騖遠,應嚴格遵循系統實用性原則。充分考慮本次管理對象的實際情況,對系統進行總體設計。人機操作界面的設計應充分考慮工作的具體情況和實際需要。

3.4 接口開放性原則

要保證通信網全程管控系統的先進性和實用性,必須先保證系統接口的開放性,由于傳輸網跨多個不同行政區域,各級用戶的管理功能要求的不一致性更大,因此,系統的接口開放性的要求顯得尤為重要。所以,系統的接口應遵循開放性原則,能支持滿足應用功能接口的第三方應用程序,保證其在不改變系統核心功能的條件下進行新的應用功能的接入或研發。

3.5 可擴展性原則

隨著通信技術的不斷發展,電力通信網中各類新興通信技術的應用也不斷增加,因此系統的可擴展性也是本次通信網全程管控系統必須遵循的設計原則之一。系統的設計充分考慮傳輸網網絡擴容和功能深入的要求,采用分布式處理體系結構,便于升級和擴展。現有系統的處理能力需充分考慮未來5年至10年的發展,采用的硬件平臺應充分支持應用的擴展性。可通過增加主機等設備擴展系統的負荷能力或通過擴充硬件配置達到系統擴展要求。

3.6 穩定性原則

電力通信網關乎電力生產安全,因此通信網全程管控系統應遵循穩定性原則,系統的硬件配置中網絡、服務器、前置機結構均采用雙機配置,以保證系統的高可靠性。同時,系統自身的功能設計也具有自診斷能力,在系統運行時能夠對其自身所處環境如系統應用程序、數據庫及構成網管系統的網絡設備進行自診斷功能。

4 總體架構設計

根據對系統前期的調研,遵照系統的設計目標及設計原則,智能全程管控系統應實現南網、省、地系統的縱向互聯互通,其總體架構設計如(圖1）所示。各級智能全程管控系統的數據采集與控制通過北向接口收集傳輸網、業務網、支撐網等各類設備網管信息。數據采集與控制模塊將數據上傳到數據處理模塊,在數據處理模塊之上構建綜合監視、資源管理、運維管理三類應用功能。南網、省級系統及地級系統通過數據交換系統實現互聯,完成縱向一體化運行和管理。通過數據交換平臺將各級系統架構互聯起來形成電力通信網智能全程管控系統的整體架構。

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【關鍵詞】電氣自動化；樓宇自控；建筑結構

智能建筑的核心就是通過路口與自動化系統軟件和硬件來整合和運行各種硬件和軟件系統，從而使得這些系統充分發揮其應有功能和功率。在建筑工程項目中，其主要是強調人性化的使用接口，促使建筑工程中的各設備、各環節都達到有條不絮的運行狀態，使得其中各種建筑物節點模式能夠與相關的輔助設備關聯起來，從而形成一種舒適、優雅的居住環境。這種系統的應用是確保建筑物機電、消防、汽車管理等各種系統結合為一體，從而達到更加舒適、優雅的生活要求。

一、智能建筑概述

智能建筑通常都是包含建筑自動化、通訊自動化和辦公自動化等多個功能和要求的綜合性工作模式。在現代化科學技術發展中，以高檔智能化為主的建筑結構已成為目前國民經濟發展的基礎，也是實現現代化建筑發展的主流。樓宇自動化控制系統通常都是以建筑設備為基礎進行的，為人類生活和生存提供所需要求的機電設備，這些設備通過自動化管理與控制，從而發揮其應有的功能座率與功能猛勁兒做到節能、環保且無污染的運行模式和目的。電氣自動化已成為樓宇發展系統中的核心環節，是電氣系統工作中的基本環節和核心問題。在過去的智能建筑工程中，我們所說的智能化主要是通過對通訊系統和采暖修通進行管理和控制的，而目前的社會發展中，其已經涵蓋了社會的方方面面，是樓宇自控系統的最基礎環節和模式。

二、電氣自動化發展

目前的新建樓宇中，各種建筑結構不斷涌現，其建設趨勢是通過將各種智能設備在規劃指出就開始整體置放在網絡數字化建設之中，從而對其中存在的各環節，各方面進行分析，使得建筑業主集成度要求越來越高，從而用來凈化周邊環境、陶冶人們心情。雖然在目前的建筑工程也加入了自動化控制一環，但是由于工程項目中存在著較多的不足和缺陷，使得在管理之中還存在著一定缺陷。因此在目前的工作其發展規律是集成化朝著數字化發展的過程，也是在工作中從各環節都呈現出高度發展的模式。

三、接地系統

接地系統是目前建筑電氣工程中不可缺少的一部分，在工程建設中占據著重要地位與作用。就一般情況而言，其在施工的過程中都是通過各種關系來對其可靠性和安全性進行綜合的分析與探討，從而使得其在工作中添加了諸多的新內容。目前常見的接地系統主要是從以下兩個方面進行分析與管理的。

1、TN-S系統。TN-S是一個三相四線加PE線的接地系統。通常建筑物內設有獨立變配電所時進線采用該系統。TN-S系統的特點是，中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點共同接地外，兩線不再有任何的電氣連接。中性線N是帶電的，而PE線不帶電。該接地系統完全具備安全和可靠的基準電位。只要象TN-C-S接地系統，采取同樣的技術措施，TN-S系統可以用作智能建筑物的接地系統。如果計算機等電子設備沒有特殊的要求時，一般都采用這種接地系統。

在智能建筑里，單相用電設備較多，單相負荷比重較大，三相負荷通常是不平衡的，因此在中性線N中帶有隨機電流。另外，由于大量采用熒光燈照明，其所產生的三次諧波疊加在N線上，加大了N線上的電流量，如果將N線接到設備外殼上，會造成電擊或火災事故；如果在TN-S系統中將N線與PE線連在一起再接到設備外殼上，那么危險更大，凡是接到PE線上的設備，外殼均帶電；會擴大電擊事故的范圍；如果將N線、PE線、直流接地線均接在一起除會發生上述的危險外，電子設備將會受到干擾而無法工作。因此智能建筑應設置電子設備的直流接地，交流工作接地，安全保護接地，及普通建筑也應具備的防雷保護接地。此外，由于智能建筑內多設有具有防靜電要求的程控交換機房，計算機房，消防及火災報警監控室，以及大量易受電磁波干擾的精密電子儀器設備，所以在智能樓宇的設計和施工中，還應考慮防靜電接地和屏蔽接地的要求。

2、TN-C-S系統。TN-C-S系統由兩個接地系統組成，第一部分是TN-C系統，第二部分是TN-S系統，分界面在N線與PE線的連接點。該系統一般用在建筑物的供電由區域變電所引來的場所，進戶之前采用TN-C系統，進戶處做重復接地，進戶后變成TN-S系統。TN-C系統前面已做分析。TN-S系統的特點是：中性線N與保護接地線PE在進戶時共同接地后，不能再有任何電氣連接。該系統中，中性線N常會帶電，保護接地線PE沒有電的來源。PE線連接的設備外殼及金屬構件在系統正常運行時，始終不會帶電，因此TN-S接地系統明顯提高了人及物的安全性。同時只要我們采取接地引線，各自都從接地體一點引出，及選擇正確的接地電阻值使電子設備共同獲得一個等電位基準點等措施，因此TN-C-S系統可以作為智能型建筑物的一種接地系統。、

四、電氣保護

1、交流工作接地：工作接地主要指的是變壓器中性點或中性線（N線）接地。N線必須用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內。必須注意，該接線端子不能外露；不能與其它接地系統，如直流接地，屏蔽接地，防靜電接地等混接；也不能與PE線連接。在高壓系統里，采用中性點接地方式可使接地繼電保護準確動作并消除單相電弧接地過電壓。中性點接地可以防止零序電壓偏移，保持三相電壓基本平衡，這對于低壓系統很有意義，可以方便使用單相電源。

2、安全保護接地：安全保護接地就是將電氣設備不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。即將大樓內的用電設備以及設備附近的一些金屬構件，用PE線連接起來，但嚴禁將PE線與N線連接。

在現代建筑內，要求安全保護接地的設備非常多，有強電設備，弱電設備，以及一些非帶電導電設備與構件，均必須采取安全保護接地措施。當沒有做安全保護接地的電氣設備的絕緣損壞時，其外殼有可能帶電。如果人體觸及此電氣設備的外殼就可能被電擊傷或造成生命危險。

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關鍵詞：Kingview技術；智能樓宇；自控系統

1.智能建筑樓宇自控系統

1.1樓宇自控系統的含義

智能建筑隨著信息技術的不斷發展而產生的，滿足人們對建筑使用的各種 要求。智能建筑把管理、服務、系統及結構相結合，創建了一個智能化的建筑環境。[1]智能建筑主要包括通信自動化系統、辦公自動化系統及樓宇自動化系統三大系統。樓宇自控系統是智能建筑最為重要的一環，樓宇控制系統主要是把建筑物里（如:電梯、空調、通信、照明、排水、通風）等機電設備進行集散的管理與控制。樓宇自動化系統對建筑的設備、運行的狀態、安全狀態進行嚴密的監控，促進智能建筑的合理與優化。

1.2樓宇自控系統設計目標

1.2.1減少能源的消耗

在現在的建筑中，為了滿足建筑使用者的需求，建筑里的機電設備往往需要消耗很大的能源，據有關資料顯示，整個建筑中光是機電設備的能源就占了整個建筑能源消耗的一半，這樣的能源消耗給建筑使用者造成了很大的財務開支。而樓宇自動化系統的運用，可以減少能源的消耗，節省財務開支。

1.2.2提高管理水平

一些大的建筑物，由于機電設備數量過于龐大，而且比較的分散，管理起來十分的困難，需要花費大量的人力、物力、財力。樓宇自動化控制系統把機電設備進行集散式的監控，可以及時發展管理上存在的問題，并給予解決。減輕了管理人員的勞動強度，節省了管理成本，同時提高了物業人員的管理水平。

1.2.3設備運行達到標準

樓宇自控系統的最根本的目標就是實現智能建筑的機電設備的服務功能，例如照明燈的實用、排風機的運行狀態、電梯的正常使用、空調的控制等等都要滿足使用者的需求，保證人們在智能建筑獲得一個良好的工作環境及生活空間。

2.Kingview軟件技術的簡介

2.1Kingview軟件技術的概念

Kingview軟件技術，又被稱為組態王。Kingview軟件技術設計和開發了智能建筑的樓宇自動化控制系統，以強大的軟件技術及硬件平臺形成了一個集散式的監控系統，改善了傳統監控系統的缺陷。[2]Kingview軟件具有使用簡便、功能強大、運行穩定、適應性強等優點，被廣泛的用于通信、電力及化工等各個領域。Kingview軟件技術包含了管理系統、監控系統及控制系統三大部分，主要以監控系統為中心，連接管理系統和控制系統，不僅能對建筑物進行有效的管理與控制，還能通過樓宇自控系統傳達信息。Kingview軟件技術為樓宇自控系統提供了可視的監控畫面及數據連接，使得樓宇自控系統能更好的運行。

2.2Kingview軟件技術的功能

Kingview軟件技術的功能為樓宇自控系統的形成提供了有利的條件。（1）數據分析功能。Kingview軟件與數據庫進行有效的結合，為物業管理人員提供了強大的數據庫，管理人員通過數據庫可以了解許多的信息。而且Kingview軟件自身的數據分析功能，可以協助管理人員做好各種運行報表。（2）圖像化人機界面。Kingview軟件強大的圖形界面設計功能，讓樓宇自控系統設計人員能夠直觀的看到整個控制系統的結構及運行的狀態，提供了管理人員的管理水平。（3）集散管理功能。Kingview軟件采用的是集散式的運行方法，分為很多個子系統，但是又對每個子系統進行統一的管理，這種集散式的管理功能，能有效控制每個系統的運行狀態，方便管理人員及時發現問題，并及時做出應對措施。

3.Kingview軟件技術的應用分析

3.1Kingview軟件技術在空調系統中的應用

在許多的地下建筑中，往往有很多的空調除濕機組，為了保證建筑內機電設備的使用性及空氣參數的調節，對空調除濕機組進行智能化的控制。軟件是監控系統的核心技術，所以運用Kingview 軟件對空調系統進行設計。（1）設備的準備。在硬件齊全、軟件充足的條件下，我們還要添加一些設備，空調除濕機組的 PLC 控制器，按控制器的情況，設置設備的地址，與軟件系統達成共識。（2）數據庫的建立。在 Kingview 建立數據庫，收集各種數據，例如，空調系統的進風溫度、升溫除濕等數據，這些數據的數據來源于空調除濕機組控制器的程序位地址。(3)監控畫面的設計。依據使用者的需求，監控畫面可以分為三個部分，分別為標題欄、系統控制及監控欄。[3]標題欄主要設置系統的名稱，系統控制欄設置登錄和退出系統的按鈕，監控欄對空調的參數進行控制。把數據與畫面相連接，形成實質性的監控畫面。（4）動畫的實現。單一的監控畫面并不能滿足數據的顯示，通過實現設備的動畫效果，能夠更加生動形象的把設備的運作狀態顯現出來。

3.2Kingview軟件技術在電梯系統中的應用

智能建筑的發展，人們對電梯服務的需求也越來越高了。一些建筑往往會有兩臺或者更多的電梯，這就要求我們對電梯系統進行統一的管理。[4]對電梯系統的運行狀態進行監控，提高電梯服務效率。Kingview軟件的開發與應用，即可滿足這一要求。（1）數據庫的建立。我們可以在PLC 中收集電梯的運行參數，主要包括電梯的內選信號、電梯上下的運行狀態、電梯的報警系統等參數的收集分析。（2）監控畫面的設計與應用。根據不同建筑的需求，運用Kingview軟件設計監控畫面，設計好監控換面，對電梯的運行狀態進行監控，監控畫面要清晰的現實電梯的運動狀態及所在的位置。（3）報警系統的實現。電梯可能會出現各種的故障，造成各種的事故的產生，甚至會危及人們的生命安全，所以電梯安全報警系統的實現尤為重要。當電梯在運用中發生故障時，報警系統會出現提示聲音，并建立起報警檔案。例如，電梯在運行中發生超載情況時，會有提示的聲音，表明電梯超載。由于面對電梯出現無法運行的狀態時，會有緊急報警按鈕，及時通知管理人員進行維修。

4.結語

智能建筑樓宇自控系統的集成是一項技術性很強的控制系統，這個控制系統涉及了計算機技術、自動控制技術、傳感技術等多種技術。[5]樓宇自動化控制系統的實現可以減少能源的消耗，可以提供物業管理人員的管理水平，更為樓層使用者提供更好的服務。樓宇自控系統的實現，需要科學合理的設計，才能使樓宇自控系統得到最大的發揮，提供更優質的服務。

Kingview軟件的開發與應用對樓宇自控系統做出了科學合理的設計，為樓宇自控系統提供了強大的集成平臺，對各樓層的子系統集中在一起，進行統一的管理與監控。Kingview軟件保證了樓宇自控系統的安全運行，提到了樓宇自控系統的功能效率。

參考文獻:

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[3]曹榮良.樓宇自動化控制節能系統設計與集成研究[D].貴州大學 2009(09):89-91.

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當今社會隨著通信、電子、計算機以及自動控制技術的迅猛發展，人們對學習、辦公及生活環境的要求日益提高，智能建筑 （Intelligent Building，IB）應運而生并得到高速發展，樓宇自控系統BAS（Building Automatic System）是其關鍵之一。樓宇的智能化自20世紀90年代已經開始應用于大中城市的高層及多功能建筑物上之后得到了廣泛應用和飛速發展。

圖書館屬于公共建筑，其內部結構復雜、安全要求高、設備數量眾多，非常需要建設智能化系統。圖書館建筑的智能化程度，決定著其運行效率與安全等級，樓宇自控系統是其關鍵系統之一，起著重要的作用。

本文以一圖書館工程實例介紹樓宇自控系統的設計，此項目規劃占地2.1萬平方米，建筑面積約9.8萬平方米，地下2層、地上10層，建筑總高度約50米。設有辦公室、信息咨詢部、閱讀部、活動推廣部、數字資源與技術保障部、物業管理等多個部門。

1 樓宇自控系統的需求分析

樓宇自控系統設計具有很大的靈活性，應根據建筑物的整體功能需求和物業管理方式確定控制水平，根據建筑物內不同區域的要求和受控設備的分布特點，選擇技術先進、成熟可靠、經濟合理的控制系統方案，避免投資的盲目性。

本樓宇自控系統擬對圖書館內的各機電設備（包括：空調通風監控系統、給排水系統等），采用集散系統進行監控和管理，以實現對設備進行可靠而經濟的優化控制，進而延長設備的使用壽命、節約能耗和簡化管理。

系統必須具有開放性、可擴充性、標準化，采用開放性的標準通訊協議。控制主網和分布網要求采用BACnet/IP通訊協議，BAS分站則采用BACnet MS/TP或LONWORKS通訊協議。最終系統具備開放性、兼容性和擴展性具。

系統的管理訪問支持 B/S或同時支持 B/S 和 C/S，允許設置多個工作站，對系統實現遠程管理和控制。

根據圖書館的使用要求，提供針對性的管理功能，包括：檢修提醒報警、越限報警、控制失效報警。

1.1 空調通風監控系統的需求分析

本工程中空調監控系統的監考設備包括：冷源系統、空調機組、新風機組、送/排風機等。

冷源系統包括 4 臺冷機、5 臺冷凍泵、5臺冷卻泵、4 臺冷卻塔、1 個膨脹水箱、1個軟化水箱及2臺補水泵等設備。冷源系統由專用的群控系統管理，樓宇自控系統（BAS）只需通過BACnet、OPC 等開放的通訊協議接口，讀取設備相關參數，實現監測。監測的主要內容：冷機、冷凍/冷卻泵、冷卻塔的運行狀態，冷凍水供回水總管的流量、溫度、壓力，冷卻水的供回水溫度等。

新風機組的監控需求包括：風機的啟停控制、水閥的控制、狀態監測及報警；空調機組的監控需求包括：風機的控制、水閥的控制、新/回風閥開度的控制、狀態監測及報警；送排風機的監控需求包括：風機的啟停控制、狀態監測及報警。

1.2 給排水系統的需求分析

本工程給排水系統包括：36個集水井、72臺排污泵，分布在負二層；消防1個水池、2個生活水箱（配有5臺生活水泵）、1臺直飲水泵。排污泵的啟停由液位開關自動控制，BAS對消防及生活給水設備只監不控。監測內容：排污泵的狀態（運行、手/自動和故障報警）生活水泵組的運行狀態、故障報警，生活水箱和集水井的超高、超低水位；報警提示：集水井水位過高、消防水池或生活水箱水位過低時發出報警；生活水泵、排污泵的運行狀態與控制要求不一致時發出報警；互為主備的排污泵一臺發生故障報警時另一臺不能自動投入運行時系統發出報警；當水泵累計運行時間越限時，系統發出提示消息。

1.3 第三方系統集成

本工程中冷源系統、電梯系統、不間斷電源、發電機系統等第三方系統需要通過集成接入樓宇自控系統（BAS），要求BAS通過軟件讀取各系統內部數據，并詳盡、準確、實時的記錄數據。

2 樓宇自控系統的方案設計

2.1 樓宇自控系統的基本組成

為提高可靠性，本系統采用分布式集散型控制系統，系統由中央管理站（服務器/工作站）、各種DDC（Direct Digital Controller，直接數字控制器）及各類傳感器、執行器等組成，能夠完成多種控制及管理功能，是一種智能化控制管理網絡系統。

中央管理計算機（又稱上位機、系統服務器）通常設置在中央控制室，由PC主?C、顯示器及打印機組成，是樓宇自控系統的核心。中央管理計算機實時監測來自現場設備的所有信息數據和報警信息，并發出各種控制指令給現場控制器，對收集到的數據進行處理和記錄，并通過各種輸出設備通知工作人員。

DDC控制器是一種可獨立運行的數據采集和控制裝置，由處理器、輸入輸出通道和各種接口電路等組成。DDC控制器是樓宇自控系統的核心和實現控制功能的關鍵部件，通常分散設置在受控設備的附近，是系統與現場設備的接口。DDC通過各種輸入通道采集實時數據，再按一定的控制規律進行運算，最后發出控制信號，控制受控設備的運行。 DDC的輸入輸出接口分為四類，分別是：模擬輸入（AI），數字輸入（DI），模擬輸出（AO），數字輸出（DO）。

傳感器和執行器是安裝在受控設備里的傳感元件和執行元件，是樓宇自控系統的末端設備。傳感器對一些直接反映系統性能的物理量，如溫度、濕度、壓力等進行檢測，并將檢測到的物理量輸入到DDC，DDC則輸出控制信號傳送給各執行器，進而控制受控設備。

2.2 各子系統的設計

2.2.1 空調通風監控系統

1）風機的監控

現場控制器（DDC）通過事先編制的啟停控制命令，通過數字輸出（DO）控制風機的啟停，并將風機主電路上交流接觸器輔助觸點的狀態輸入到DDC的數字輸入（DI），監測風機的運行狀態；主電路上熱繼電器的輔助觸點信號作為風機過載停機報警信號，通過DDC的數字輸入（DI）反饋到系統中來。

2） 送、回風溫濕度監測及水閥的控制

在送、回風口各設置一個溫濕度傳感器，其輸出信號接至DDC的模擬輸入（AI），對送、回風的溫濕度進行監測。比較回風溫度與設定溫度的差值，采用PID 等控制算法，通過模擬輸出（AO）控制二通閥的開度。

3） 新/回風閥開度比例控制

空調機組的新/回風閥開度比例控制信號為模擬輸出（AO）信號。

4）狀態監測及報警

通過DDC的數字輸入通道（DI）采集空調機組/新風機組的風機手/自動狀態、風機壓差、過濾網堵塞報警信號。系統會將監控數據自動記錄下來生成表格，便于以后查找、打印或者作進一步的數據處理。

空調通風監控系統各設備的監控點位如表1所示。

2.2.2 給排水系統

1）采集生活水泵組和排污泵的運行、故障報警、手自動狀態等信號，集水井水位（超高、超低水位）信號，通過DDC的數字輸入（DI）到BAS，在系統界面上實時顯示。

2）通過軟件的報警提醒功能設置報警點，如：啟停泵異常、設備累積運行時間越限等，提醒工作人員現場排查或檢修。

給排水系統的監控點位如表2所示。

2.2.3 第三方系統集成

冷源、電梯、發電機、不間斷電源等第三方系統需要通過集成網關接口接入BA系統，這四個第三方系統分別由各自廠家通過其專用的監控系統自行監控和管理，再將各監測數據通過集成網關接口提供給BA系統，各系統設置一個 BACnet網關用于與BA系統的連接和通訊。

3 樓宇自控系統的選型及配置

3.1 樓宇自控系統的選型

樓宇自控系統的選擇既要滿足業主的要求，又必須符合“智能建筑設計標準”（GB/T50314-2006），應全面考慮系統的可靠性、開放性、可擴展性及技術的先進性。

在選用產品時，首先應從該建筑物的要求出發，充分分析和考慮市場可供商品的市場定位和特性，選擇適合的產品。首先要對產品進行性能/價格比較，其次對樓宇自控系統方案進行優化，根據業主的投資預算和實際需求，選擇最具有節能功能、方便管理的樓宇自控系統方案。

樓宇自控系統的設備配置及選型優劣，不僅對樓宇機電設備的運轉和能源利用的效率有影響，而且影響建筑物的樓宇自動化水平。選擇合適的產品將有利于系統的建設及日后的維護。系統選型應遵循如下原則：

1）穩定性：保證系統不僅長期可靠地運行，而且各項指標也保持長期穩定，進而減少設備的維護維修費用。在滿足成本控制后，關鍵部件（如：控制軟件、各類控制器及擴展模塊、傳感器等）應選用技術成熟的產品。

2）經濟性：在滿足建筑物舒適性條件下，合理組織設備運行，降低大樓運行時產生的費用，體現出采用樓宇自控系統后所帶來的經濟效益。

3）先進性：選用的系統產品技術先進性、結構該簡單，便于工程安裝和系統調試、以及日后的維護與系統升級。

4）可擴展性：系統設計方案具前瞻性，充分考慮系統日后的擴充，當用戶有新的需求時，可在不改變現有系統的前提下實現用戶的擴充要求。

目前，樓宇自控系統品牌眾多、產品多樣化，市場上的主流產品以國外品牌為主，主要有霍尼韋爾（Honeywell）、江森自控（Johnson Control）、西門子（Siemens）、Delta、TAC、KMC等。其中，霍尼韋爾、江森自控和西門子三家公司因進入中國市場早、品牌知名度大等原因在我國的市場占有率高，但同時這幾個品牌的產品價格也很高。相對樓宇自控領域的這“三大巨頭”，加拿大Delta控制公司進入中國市場較晚（2002年進入中國市場），但該公司具有多年的樓宇自控經驗，是一家生產樓宇自控系統產品的專業生產商，其產品性價比較高。根據工程的實際情況及投資預算，本項目樓宇自控系統的工程實現將采用加拿大Delta控制公司的ORCA系統。

3.2 樓宇自控系統的配置

本工程BA系統總I/O容量為1500～2000點，根據相關標準應按中型規模的BA系統定位。由于Delta ORCA系統大、中、小型軟件對應的I/O監控點總數分別為無限點、500～2500點、500點以下，本項目應選用帶歷史數據的中型Web server 軟件。

樓宇自控系統的硬件設備包括DDC控制器（含擴展模塊、DDC輔控箱）、傳感器及輔材。硬件?O備的配置選項除了要達到智能化系統招標文件的技術要求外，還應考慮系統工程造價，選用性價比較高的產品和配置方案。在配置控制器時，可結合各受控設備的樓層及分區分組進行配置，選用合適的應用控制器及擴展模塊，每臺控制器監控點數預留有不少于15%的裕量，以備系統今后的擴容。系統中DDC輔控箱為定制設備，由箱體、安裝底板、空開熔斷器、變壓器、繼電器及端子排等輔控元件組成，各箱體及元件數量根據實際需要而定。各類傳感器應采用與DDC控制器相匹配的、靈敏度高、穩定性好、壽命長的傳感器。為保障樓宇自控系統中信號的傳輸距離及質量，應選用合適的信號線和通信線。

根據本圖書館建筑功能分區，為便于建筑設備管理系統（BMS）對大樓內的BA系統、智能照明控制系統、安防監控系統等進行集成和管理，BA控制中心設置在負一層控制室，對全樓的設備行監視和控制。

由于本圖書館建筑結構及功能分區的實際需要，整個圖書館建筑各樓層均分為五個消防分區，大樓擁有五個弱電井。根據所選用的控制模塊配置方案，BA控制箱安裝在各樓層的弱電井。此外，由于本項目中工程現場總線距離長，整個BA系統采用五個系統管理器，組建五條子網，以保證網絡結構的合理性及系統的實時性。

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【關鍵詞】醫院建筑 節能應用 節能監控管理

引 言

節能控制步入21世紀，我國的醫院正經歷著前所未有的醫療保險體制、醫學模式、知識經濟的沖擊。一個國家醫院建筑水平的發展狀況，直接反映了這個國家的經濟和醫療技術水平。目前，醫院建筑已經進入新的建設時期，新建以及改擴建的醫院都相繼提出了更高的建設目標與建設標準，從客觀上反映出新時期醫院工程建設有很大進步，但也構成了醫院建筑能耗的持續上升。近年來，節能、環保、可持續發展的建設理念已受到普遍重視。在科學發展的宏觀政策指導下，各國相繼提出了綠色建筑與綠色醫院的理念。我國醫院建筑實際上已面臨很大的能耗壓力，因此，醫院節能管理越來越重要。在注重醫院建筑功能的重要性，滿足復雜的醫療活動要求的同時，應最大限度考慮節能措施，使醫療資源、空間與設備達到最佳使用率，使未來的醫院既滿足使用功能的要求，又是一座低能耗的建筑。

1、OptiSYS PCS-300分布式可編程控制系統對醫院建筑中機電設備節能監控管理

OptiSYS系列分布式控制系統主要由電源模塊PS、CPU模塊、數字量輸入模塊DI、數字量輸出模塊DO、模擬量輸入模塊AI、模擬量輸出模塊AO組成。

OptiSYS控制系統主要對醫院建筑空調通風設備和動力設備進行節能監控管理。

1.1 醫院的能源結構分析

醫院類建筑的能源使用狀況與一般住商建筑不同，需要大量的能源用于診斷、醫療、監視，及其他如食物儲存飲食供應、熱水供應及洗衣設備等，所以其主要消耗的能源有電能、天然氣、燃油、水及醫療氣體等。

1.2 醫院建筑空調通風設備的特點

醫院和醫學能持續不斷的進步，其中空調品質占有重要的地位，醫學證據顯示適當的空調能避免且有助于疾病治療，所以醫院空調除具有一般舒適的特性外，更應具有疾病預防及治療等功能，但相對的需要專業的控制系統確保空調有效工作且節約能源。

一般醫院會依其院方所提供的服務項目來設計空調環境，并符合醫療機構設計標準，如包括操作房間、急診室、產房、育嬰室等。

這種區分方式依不同功能環境及性質采取不同控制方式，以達到配合院方規劃及醫療設備專家在設計院所需的設計條件。

（1）現況說明

冷水主機的臺數調配，一般是以人為操控，因為不易判斷實際負載，容易形成開機容量不足或是主機容量太大，使得運轉效率不佳，如冷水主機耗電率規格0.632KW/RT，會因負載率太低而使實測在0.8KW/RT以上，增加電力能耗。

（2）改善建議

加裝中央監控系統，以調整主機運轉臺數，并作為系統需量控制使用。臺數控制以水溫變化自動計算最佳臺數控制，使主機維持高效運轉，依主機廠商提供數據的最佳負載率約在80%～100%之間。

（3）效益

計算經由臺數控制后，主機提高負載率后所得到效益，利用主機性能曲線公式，配合有無臺數控制的曲線變化計算其能耗率差別，再由全年外氣條件計算其空調負載率，由耗能率及負載率計算能耗量差別，因此得到全年節省效益約為總電量的3.3%。

空調負載控制采用二通閥以節省冷水泵的能耗

一般醫院現場空調使用的空調箱及風機盤管的負載控制均是三通閥，因此不管空調負載變化如何，區域水泵必須耗用固定的滿載電量，若以全年平均負載約50%計，即增加50%用電量，因此區域水泵功率即可增加一倍。

當系統為大型動力中心型式，輸送管線長、阻抗大，因此冷凍水系統用三通閥定流量系統，也將明顯加大冷凍水泵能耗。建議采用二通閥控制，則由負載端節流反應回路流量變化，可使冷凍水泵作臺數控制或配合變頻器控制，以節省冷凍水泵運轉的耗電。

可變水量系統節能

每1kg的水每1℃溫差為4.19千焦，一般冷凍水送回水溫差為5℃。若能將溫差提升至10℃，如利用儲冰系統的冷能，就能減少送水量，減少泵的耗能，即低溫送水系統。

另外一種節能方法為變流量系統（VWV），依空調需求改變送水量。變流量系統將熱源（主機）與負載的送水系統分開控制，其控制介面作為一個共同管。主回路為空調主機機房內的水循環系統，各主機有一個泵負責定量送水，其總循環量為開啟主機的總和。主機的開啟依負載而定，負載小時減少主機的開啟數。熱源側的送水距離短，且送水量隨主機的開啟數變化耗能較小。負載側方面（二次回路）因送水距離長，為送水系統的主要耗能之處。可應空調需求改變送水量，即VWV系統節能之處。

可變風量系統節能

搬運的耗功率（壓差X體積流量）成正比，送風的體積流量比送水的大很多，故送風系統的壓損須比送水系統小，風管也遠比水管大。一個較大型百貨公司，空調送風機的電力裝置373KW以上。風機所需的功率，在同一風管中，與送風量的三次方成正比，如能減少送風量則可節約大量送風耗能。管路太長，風管尺寸太小，會使所需的風壓大而耗能。再者，如設計不當購置過大的風機，就需調管中的擋板平衡風壓，造成不需要的浪費。

2、聯網型風機盤管溫控器FCU302對風機盤管集中管理的應用

醫院建筑中門診、醫技樓的空調系統末端通常采用風機盤管的控制模式，現在普遍采用的控制模式為由醫院工程管理人員統一進行主機的啟/停控制，末端用戶只能通過獨立式風機盤管溫度控制器調整房間中的溫度設定值、風速高中低的調整、開關控制。而聯網型風機盤管的群控功能可以幫助管理者更好的滿足客戶需求和節約能源。

近年來，夏季供電高峰與能源短缺成為大中城市的通病，而空調能耗又是醫院的主要耗能元件。如何降低空調的能耗，節約有限能源是全體社會成員的共同責任。風機盤管是醫院建筑中門診、醫技樓空調系統的重要組成部分，風機盤管的合理有效控制可以最大限度的節約能源。應用聯網型溫度控制器可以通過中央監控主機進行群控或單分區/統一控制，也可以根據管理者和用戶的需求單獨選擇控制模式，達到方便控制，節約能源的效果。聯網型風機盤管溫控器在實際應用中受到客戶的廣泛喜愛，聯網型溫度控制器將成為風機盤管控制器的主導產品與流行趨勢。

2.2 FCU302溫控器系統介紹

方案一：當聯網型風機盤管溫控器直接連至監控中心時，監控計算機配上32路串口卡，則最多32條RS485總線，每條RS485總線可連接32臺溫控器（每條總線最長距離1200m）， 即單臺計算機配上32路串口卡：32路RS485總線×32臺溫控器=1024臺溫控器，超過1024臺溫控器時，可增加串口卡，每臺溫控器均有獨立地址，方便分樓層、分區域控制。

方案二：當聯網型風機盤管溫控器連至OptiSYS系統時，每個DDC控制器（含CPU模塊的）可連接32臺溫控器（即每個CPU模塊的RS485口可以接16臺溫控器，CPU模塊的RS232口經RS232/485轉換后可以接16臺溫控器），每臺溫控器均有獨立地址，方便分樓層、分區域控制。此方案DDC控制器中CPU模塊對其帶的I/O模塊不受影響。在目前國內普遍采用的新風機組加風機盤管的空調系統中很適用。

2.3 基于聯網型風機盤管溫控器的空調計費系統

聯網型風機盤管溫控器FCU302對于高級病房樓的空調計費管理，可以根據病房的需要進行空調計量。通過聯網型風機盤管溫控器FCU302，直接對每個風機盤管進行監控，不僅方便了分域統一管理，還可以實現對中央空調的計量收費功能。

聯網功能的風機盤管溫控器，對每個區域的風機盤管分別進行有效運行時間的累計，即對每個風機盤管分別累計三個檔位的運行時間，然后把三速開關有效時間按照各風機盤管高、中、低三檔不同風量比例進行歸一，再累加，形成單個風機盤管運行歸一時間，再累計各層所有風機盤管的歸一運行時間，形成各層總的盤管歸一運行時間，通過與商鋪區域總的空調能耗比較，按照比例去計算分攤每臺風機盤管的空調費用，這樣就實現了對每個計費區域進行空調計量的目的。

風機盤管信號的采集和處理是通過在每個計費區域安裝可聯網的風機盤管溫控器，對風機盤管的運行時間和檔位進行采集，并實時送到監控中心，進行數據的分析和累積，并可以增加遠程控制功能。對風機盤管的啟停進行遠程控制，對拖欠空調使用費的用戶實施停用空調的強制措施。采用聯網型風機盤管產品，可以直接監控到每個風機盤管，優點在于當大樓在租售過程中格局發生變更時，只要對軟件的業主設置和計費設置作相應的變更即可，運用方便、靈活，由于風機盤管溫控器本來就是大樓暖通系統必備的設備，采用聯網型風機盤管溫控器，在少量增加投資成本的情況下，實現中央空調的計量收費功能，不失為一個價廉物美的空調計量解決方案。

3、基于CAN總線的模塊化智能照明控制系統OptiLITE LCS-300系列產品的應用

醫院的照明是體現醫院現代化的重要體現，在設計中既要考慮醫院各種治療的照明要求，也要考慮病人對照明環境的反應，避免因照明布置或照度選擇不當引起病人的不適和反感，盡可能營造一個和諧舒適的就醫休養場所。

3.1 OptiLITE LCS-300系統對醫院建筑照明的節能控制

OptiLITE LCS-300建筑智能照明控制系統通過各種不同的“預設置”控制方式，對不同時間不同環境的光照度進行精確設置和合理管理，根據不同場合、不同的人流量，進行時間段、工作模式的細分，關掉不必要的照明，在需要時自動開啟，實現節能。這種自動調節照度的方式，充分利用室外的自然光，只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平。

系統通過對不同工作場合的多種照明工作模式，在保證必要照明的同時，有效減少了燈具的工作時間，節省了不必要的能源開支，也延長了燈具的壽命，節電效果十分明顯，一般可達30%以上。

典型醫院場所的照明控制：

（1）門、急診樓照明

門、急診樓的大廳應處理好自然光與人工照明的平穩轉換，避免引起視覺不適，由于大廳四周通常設有“掛號”、”付款”、”劃價”等窗口，為便于病人準確看清劃價付款的數量等要求，這些窗口內外的照度應在300Lx左右，宜以熒光燈為主，當然還應兼顧美觀。所以采用室內光照度監測來調光節能，利用最少的電能滿足照度要求。

（2）病房照明

病房的照明一般要求光線柔和，防止對病人產生刺激，避免燈光對臥床病人產生眩光，一般照度為100Lx。醫生檢查時可使用床頭燈（安裝在床頭綜合線槽上）做局部照明。為了便于護士夜間巡視，病房門下側應設置腳燈，此燈應為雙面，以使病房和走道都能照顧到，腳燈最好由護士站控制，也可在走廊控制。病房區走廊照明不同于門診區走廊，照度一般在75Lx左右，夜間采取關掉部分燈盯或通過調光降低照度控制。

（3） 對庭院景觀照明

對庭院景觀照明采用“預設置”控制方式，平時、一般節日、重大節日開燈控制。

（1）開放性和互連性

智能化建筑是一項涉及多種技術設備行業的綜合性工程，隨著微電子、計算機和信息技術的發展和廣泛應用建筑物內的各種控制設備都已具有數控技術，系統集成已被人們重視，它的集成從技術、經濟管理上都具有廣泛性和全局性，照明控制系統作為建筑物的自動化系統中是一個子系統，應與保安、火警、配電照明等等各個子系統納入智能建筑的大樓自動控制或管理系統的范疇。這就意味著照明控制系統應有統一標準的接口，使不同廠商的產品可以互連，而具有互操作性。

（2）實用性

照明控制系統根據需要確定其控制功能，選擇切實可行的要求，節省設備投資。這些功能包括：控制器能根據需要調光不同類型的光源燈，而且有良好的性能；有滿足現場操作控制的各種控制界面；有與其他設備進行互連的各種輸入/輸出接口；方便直觀的調試/監測軟件。

（3）經濟性

照明控制系統的經濟性反映在系統的初始投資和系統運行后的節省電能，降低維護運行費。照明控制系統便于現場安裝和控制，通過控制器有不同輸出容量和不同輸出回路的模塊，使設備配置具有靈活性，從而控制系統的投資費用。由于照明控制器的控制性能特點改善了照明燈的運行工作條件，從而延長了燈的使用壽命，減少換燈量，降低維護費用，另一方面通過對照明燈的工作狀態科學的管理和控制可節省電能。