皖北煤電集團辦公樓樓宇自控系統個案研究[一]

　　皖北煤電集團辦公樓是安徽北部地區最先進的智能大廈，建筑面積27000平方米，地上二十二層，地下三層。其中樓宇自控系統采用的是由我公司提供系統設計、產品供應、安裝調試的美國江森自控METASYS系統，控制范圍包括4臺風冷熱泵機組、3臺空調機組、25臺新風機組、高低壓配電系統、送排風系統、給排水系統、照明系統、電梯系統。系統總監控點數856點，其中模擬量輸入（AI）136點 、數字量輸入（DI）428點、模擬量輸出（AO）34點、數字量輸出（DO）258點。
　　系統包括1個中央操作站、1臺NCU網絡控制器、18臺DX-9100-8454直接數字式控制器、36個XT傳輸模塊、56個XP擴展模塊。中央操作站及網絡控制器是通過BACnet網（N1網）將各節點連接起來，同時安裝在建筑物各處的直接數字控制器（DDC），通過N2現場總線（N2網）連接到網絡控制器上，傳感器及執行器等連接至以上各直接數字控制器。

　　系統控制功能
　　1. 風冷熱泵機組
　　由METASYS系統按每天預先編排的時間假日程序來控制熱泵機組的啟停和進行監視各設備的工作狀態如下：
　　●熱泵機組手/自動轉換狀態；
　　●熱泵機組啟?？刂疲?BR>　　●熱泵機組運行狀態；
　　●熱泵機組故障報警；
　　●機組水泵啟?？刂疲?BR>　　●機組水泵故障報警；
　　●機組水泵運行狀態；
　　●供回水壓差檢測；
　　●供回水溫度檢測；
　　●供回水壓力監測；
　　●回水流量檢測；
　　●計算冷負荷。
　　以上工作狀況可用文字或圖形顯示于彩色顯示屏上，也可打印出來作為記錄。
通過網絡控制器（NCU）和安裝在熱泵機房內的直接數字式控制器DDC將按內部預先編寫的軟件程序來控制熱泵機啟停的臺數和相關設備的群控：
　　●根據集/分水器的壓差來控制平衡調節閥調節水管總供/回水壓差平衡；
　　●通過檢測水管的總供/回水溫度和回水流量，計算出空調系統的冷負荷；
　　●根據實際冷負荷來決定熱泵機組的啟停組合及臺數（相應水路自動轉換），以便達至最佳的節能狀態；
　　●各聯動設備的啟停程序包括一個可調整的延遲時間功能，以便配合熱泵系統內各裝置的特性；
　　●熱泵機組、動力泵運行時間累積。

　　2. 空調機組
　　●回風溫度控制
　　DDC控制器會監測送、回風溫度并將它與預設的溫度值（可供用戶調校）作比較，進行PID運算，然后輸出至電動調節水閥，以作溫度調節作用。另外，此水閥會與風機狀態聯鎖，在沒有風機狀態的情況下，將水閥關閉。
　　●送風濕度控制
　　　DDC控制器會監測送風濕度并將它與預設的濕度值（可供用戶調校）作比較, 進行ON/OFF運算，然后輸出至加濕器，以作濕度調節作用。
　　●室外溫度監測
　　●室外濕度監測
　　●風閥控制
　　此風閥控制與風機的狀態聯鎖，風機開，風閥開；風機停，風閥關。
　　●風機開關控制
　　風機的開關控制主要是通過BA系統預設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，風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動，用戶可選擇在BAS操作站上手動啟停風機。 　　
　　BA系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監測功能。在設定此功能后，BA系統會自動監測風機的狀態是否與控制要求一致。如果不一致時，BA系統會同時定義此狀態點與控制點是故障的，并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的處理工作。而BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。另外BA系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間，以便維修人員在設備運行至一定時間后，進行維修工作。
　　●風機跳閘報警監測
　　DDC控制器會監測風機跳閘報警。在有報警時，停下風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人員做檢修工作。而BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。
　　●風機壓差狀態監測
　　BA系統通過壓差開關，監測風機的前后壓差，以測量風機的實際狀態。
　　●過濾網阻塞報警
　　當過濾網阻塞時，壓差開關給出過濾網堵塞報警信號，通知工作人員清理過濾網。

　　3. 新風機組（控制功能與空調機組基本相同）
　　●送風溫度控制送風濕度控制；
　　●風機開關控制；
　　●風機過濾網淤塞報警；
　　●風機跳閘報警監測；
　　●風機壓差狀態監測；
　　●過濾網阻塞報警。

　　4. 高低壓配電系統（包括變壓器、高壓柜、低壓柜、直流屏）
　　對于電流、電壓的監測，BA 統主要的功能是做監測、記錄，報警的用途。系統會對各返回數值做記錄，預設值為24小時。如有需要，可用Trend的功能對有關的監測對象作長時間的監測記錄，有關數據可輸出至其它第三方的軟件，如Excel等，以作數據管理及分析用途。同時，系統也允許用戶對各監測對象預設上下報警值、上下預警值、報警提示及報警等級。當監測的對象超出預設值，BA系統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的處理工作。而 BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。
　　對于開關狀態、電源狀態、故障報警等開關量輸入點，BA系統主要的功能是做監測、記錄、報警的用途。系統會對各返回數值做記錄，預設值為對上十次狀態改變。對于每個報警點，BA系統允許用戶預設報警提示及報警等級。當監測點報警時，BA系統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的處理工作。而BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。
　　本系統采用了5臺用直接與N2網連接的INT-1533-L-5-M-010拋棄獨立傳感器的完整的測量儀表解決方案，是國際著名專業傳感器廠家CROMPTON公司專為JOHNSON CONTROL生產的，INT-1533-L-5-M-010系列是應用于商業與工業上的三組可直接上N2BUS的電力測量儀，這種革新后的儀表將電力儀表設備與高精度的工業級別CTS有機結合在一個設備中，消除了對外部電子設備的封裝，從而在很大程度上降低了安裝時間及費用。依據ANSI CI12.1儀表標準，系統誤差僅為＋1％，INT-1533-L-5-M-010電力表是非常理想的計量分表，唯一需要選擇的參數是KW（需要量）及KWH（消耗量）。INT-1533-L-5-M-010加強型數據流測量儀可以輸出26個電力參數，包括KVAR、VA及功率因素，是電力監視與診斷的理想工具。

　　5. 照明系統（包括公共照明、建筑立面照明、泛光照明）
　　對于照明系統的控制，按照預定的時間表、相互的邏輯關系定時通斷控制立面照明、泛光照明、走廊照明、公共照明等。BAS可以方便的開、關照 明系統的每一組照明和設備，設定和修改時間表，達到了系統最優化管理。

　　6. 排風機系統
　　●風機開關控制
　　●風機跳閘報警監測
　　●風機運行狀態

　　7. 給排水系統
　　●生活水泵監控
　　手/自動狀態反饋、主回路狀態反饋、故障狀態反饋、主回路開關控制。
　　●水池水位監控
　　現場DDC控制器監測有關水池水位，并根據水池的高低水位啟停相應的水泵，以保證水位保持在控制的范圍內。有關的控制過程，BA系統也會一一記錄，以作日后檢查之用。
　　●水泵狀態監測
　　BA系統允許用戶自行設定水泵狀態與控制之間的聯鎖監測功能。在設定此功能后，BA系統會自動監測水泵的狀態是否與控制要求一致。如果不一致時，BA系統會同時定義此狀態點與控制點是故障的，并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的檢修工作。而BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。
　　●設備累計使用時間
　　BA系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間，以便維修人員在設備運行至一定時間后進行維修工作。
　　●水泵故障報警監測
　　DDC控制器會監測水泵的故障報警。在有報警時，停下此水泵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人員做檢修工作。而BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日后檢查之用。

　　8. 電梯系統
　　BA系統對電梯的監測按照該電梯可提供的狀態觸點來監視，包括電梯運行狀態監測和電梯故障報警監測。所有的反饋信號均從電梯的控制箱中接出。為32路，與指揮中心的矩陣主機為相同廠家，便于聯網。
　　在保衛部門和主管經理辦公室分別設置分控臺，用于系統的分控。
　　b. 硬盤錄像機
本系統采用動態實時錄像模式，當畫面選定區域中的圖像發生變化時自動啟動錄像，畫面靜止時自動結束錄像。連續錄制時間不少于四十天。選用十六路數字硬盤錄像機12臺，硬盤錄像機統一由一臺計算機管理，操作簡便，也可以通過局域網進行操作，采用網絡編輯刻錄系統，根據需求進行光盤統一刻錄。
　　（4）互聯組網
　　生產管理中心的矩陣主機將8路視頻信號輸出送至指揮中心的矩陣主機，在指揮中心的中控室可以實時監視生產管理中心大樓內的任意一路視頻圖像，兩端分別設置八路視頻加一路雙向數據專用光端機。
　　在指揮中心監控機房增設顯示器和矩陣主機的輸入、輸出條用于對生產管理中心各監控點的圖像監視。

　　3. 防盜報警系統
　　在防入侵報警系統中，使各監控點與閉路電視監視系統聯動，一旦報警被觸發，能夠做到圖像、聲音多方式取證。報警主機能夠實現對各監控點的單點布防和撤防。
　　本系統在每層電梯廳設置雙鑒探測器、聲音復核探測器，每一個聲音復核探測器均與一個攝像機、一個雙鑒探測器相對應。在走廊設置緊急手動報警按鈕、非可視對講分機，在一層大廳玻璃墻內設置玻璃破碎報警探測器。
　　本系統通過防盜報警主機專用光端機，將報警信號實時匯總到指揮中心的防盜報警主機，進行統一管理。

　　4. 門禁系統設備安裝工程
　?。?）管理中心子系統
　　本工程系統管理中心共設置了兩臺服務器，其中一臺一卡通綜合數據庫服務器和一臺WEB應用服務器。
　　（2）門禁子系統
　　控制點選擇的原則是對辦公區域設防，在電梯廳出入口、電梯前室、樓梯防火門、各辦公房間出入口等總共設置有123個控制點，共設置讀卡器169個。
　?。?）消費子系統
　　采用非接觸IC卡進行消費管理，代替傳統的用現金消費的模式，利用大樓的局域網絡，在三層餐廳設置兩臺POS機。
　?。?）巡更子系統
　　本次設計利用門禁子系統在每層電梯前室和電梯感應門的讀卡器作為巡更系統的數據采集點，使用這種在線式的巡更管理系統最大的好處是可以利用原有的門禁讀卡器，從而節約成本。巡更讀卡只向巡更系統傳送巡更數據而門鎖不動作。
　?。?）訪客子系統
　　本次設計在生產管理中心大樓的一層接待處設置一個訪客系統終端、掃描儀和打印機?？梢詫碓L人員的證件進行掃描，存入數據庫中，然后由管理員打印臨時出入卡片，進行相應的系統授權，以達到控制訪客出入和跟蹤訪客的目的。
　　（6）發卡子系統
　　本系統在移動指揮中心大樓完成統一發卡工作，進行用戶信息的輸入工作，同時為每一張卡片建立必要的密鑰，對每一個員工進行各種功能的授權。
　?。?）聯網及對指揮中心一卡通系統的改造
　　將所有的門禁信號實時匯總到移動指揮中心，生產管理中心大樓門禁系統選用的設備與移動指揮中心大樓一卡通系統設備相兼容，并由設備集成商提供成熟的軟件系統平臺，不僅應用在生產管理中心新建門禁系統，同時還要考慮優化及改造移動指揮中心大樓的一卡通系統。