智能建筑中的楼宇自动化系统设计[zt]...

摘要 文章介绍了楼宇自动化系统的组成、主要设计步骤和有关最后系统集成。

关键词 楼宇自动化系统（BAS） 监控点 Lon Works总线 智能控制节点 系统集成

　　随着计算机技术、控制技术、通信技术及信息技术的飞速发展，人们对生活、办公环境安全性、舒适性的要求日渐增长，智能建筑应运而生。智能建筑通常包含三大基本要素，即楼宇自动化系统（BAS）、通信三者的有机结合，使建筑物能够提供一个合理、高效、舒适、安全、方便的生活和工作环境。其中，楼宇自动化控制系统是智能建筑的一个重要组成部分。

　　楼宇自动化控制系统就是对大厦内的各种机电设施进行全面的计算机监控管理，如空调制冷系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯、消防、安全防范系统等；通过对各个子系统进行监控、控制、信息记录，实现分散节能控制和集中科学管理，为建筑物用户提供良好的工作环境，为建筑物的管理者提供方便的管理手段，从而减少建筑物的能耗并降低管理成本。
楼宇自动化控制系统的组成如图1所示。

1 楼宇自动化控制系统的设计步骤
　　楼宇自动化控制系统的设计通常分为如下几个步骤。

1.1 工程需求分析
（1） 研究建筑物的使用功能，了解业主的具体需求以及期望达的目标；
（2） 确定建筑物内实施自动化控制及管理的各功能子系统；
（3） 根据各功能子系统所包含的设备，制作出需纳入楼宇自控系统实施监控管理的被控设备一览表。

1.2 确定系统的控制方案
（1）对于需进行自动化控制的功能子系统，给出详细的控制功能说明，并说明每一系统的控制方案及达到的控制目的，以指导工程设备的安装、调度及工程验收；
（2）根据系统大致规模及今后的发展，确定监控中心位置和使用面积；并预留接口，与智能化系统设计形成和谐的统一整体。


图1 楼宇自动化控制系统的组成

1.3 确定系统监控点
　　在确定被控设备的数量及相应的控制方案后，确定每一被控设备的监控点数及监控点数及监控点的性质，核定对指定监控点实施监控的技术可行性，绘制监控点一览表。

1.4 系统及设备选型
（1）系统选型应综合技术、经济各项指标，进行全面、客观的分析比较并实地考查，选取合适的产品；
（2）设备选型结合各设备工种平面图，进行监控点划分（监控点应留有20％的余量）；根据该监控范围，确定系统网络结构和系统软件；
（3）根据各设备的控制要求，选用相应的传感器、阀门及执行机构，并配出满足要求的楼宇控制器。

1.5 绘制BAS总控制网络图
　　根据选定的系统结构和现场楼宇设备的具体布置，画出BAS总控制网络图。

1.6 画出各子系统被控设备的控制原理图
1.7 绘制整个楼宇自控系统讯息工期平面图
1.8 监控中心设计及平面布置
1.9 提供设计施工说明、列出材料表
2 变配电监控系统的设计
　　变配电监控系统是大楼的心脏，是大厦的动力系统。如果没有变配电系统，所有的机电设备都将无法工作。因此，变配电系统是大厦的最主要部分。变配电监控系统除了确保大厦的动力系统正常的运行外，还可以大大提高其工作效率，节省能源消耗。另外，许多建筑都配备了相应的应急电源，如柴油发电机组，当工作电源没电后，备用柴油发电机组自动启动，投入运行，确保负载的正常供电。
现大楼设有两台变压器和一台柴油发电机组，设计如下：

2.1 被控设备清单（如表1）
系统 设备名称 数量 单位 备注
变配电系统 配电箱 2 台 配电室
变压器 2 台
柴油发电机 1 台


2.2 变配电监控系统主要设置功能：
（1）检测运行参数，如电压、电流、功率、变压器温度等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供数据；
（2）监视电气设备运行状态，如高、低压进线断路器等各种类型开关当前分、合状态，是否正常运行，如发现故障，自动报警；

（3）对建筑物内所有设备的用电量进行记录与统计，包括动力用电和照明用电，对高峰负荷、日用电量、平均用电量等指标进行分析和管理；
（4）对各种电气设备的检修、保养、维护进行管理。

2.3 系统监控点一览表（如表2）
监控点一览表 表2


配
电

室
控制点描述 类型 设备名称（选型参见有关资料）
变压器高温报警 AI AO DI DO 　
电流 　 　 1×2  　 交流电流变送器
电压 1×2  　 　 　 交流电压变送器
有功功率 1×2  　 　 　 有功功率变送器
电能 1×2  　 　 　 电能变送器
功率因数 1×2  　 　 　 功率因数变送器
各主回路状态 　 　 1×10 　 　
合计 10 　 12 　 　
智能节点控制箱配置 HW-B5941B HW-BA5942B 低压配电智能节点控制箱各一台
发
电

机
蓄电池电压 1 　 　 　 　
发电机启停  　 　 1×2  　 　
状态监测及报警 1×2  　 　 　 　
油箱油位 1 　 　 　 　
合计 4 　 2 　 　
智能节点控制箱配置 HW-B5943B后备电源智能节点控制器

2.4 选型
　　根据HW－BA5000楼宇自动化控制系统，选用HW－BA5941B、HW－BA5942B低压配电智能节点控制箱各一台及HW－BA5943B后备电源智能节点控制器一台。

2.5 绘制BAS总控制网络图（略）
2.6 画出变配电系统的控制原理图（如图2、图3）
DI 无极性数字量输入
DO 无极性数字量输出
AI 模拟量输入
AO 模拟量输出

　　图中，现场传感器和驱动器通过连线连接在智能控制箱的I/O端子上，信号线RVS－2×1.5MM2线，电源线BV－2×MM2。控制器采用模块化设计，设有两个标准RL－45接口，可用于连接网络显示器，网络形式LON总线结构，与Lon Words总线网络相连的采用类双绞线。

　　当然，以上设计步骤所提的只是各子系统满足本身功能需要所必须具备的监控系统的设计，还有一个历史学家重要的部分就是有关系统的集成，其构成一个相互关联的、彼此协调的、一体化的统一整体。具体地说，为实现对建筑物内水、电、消防、保安等各类设备的综合监控和管理，利用计算机网络和接口技术将分散在各子系统中不同楼层的直接数字控制器连接起来，通过联网实现各个子民中央监控管理级计算机之及子系统之间的信息通信是一套分布式智能控制系统，该系统在网络结构上突破了传统集散系统二级网、三级网的概念，系统中所有的控制和管理设备均可通过Lon Words现场总线连接在一起，各控制设备之间可实现点对点的通讯方式，组成对等式的通讯网络。


参考文献

1 胡崇岳.《智能建筑自动化技术》机械工业出版社，1999；6
2 杨绍.《智能建筑原理规划和设计》浙江科学技术出版社，1999；2
3 HW－BA5000楼宇自动化控制系统.海湾安全技术股份有限公司