1、樓宇自控系統樓宇自控系統一、智能建筑概述一、智能建筑概述二、樓宇自控的發展史二、樓宇自控的發展史三、樓宇自控系統三、樓宇自控系統四、四、BASBAS子系統子系統五、五、BASBAS系統組成系統組成六、通信協議六、通信協議七、系統設計七、系統設計八、空調八、空調DDCDDC設計設計智能建筑智能建筑3A3A概念簡介概念簡介智能建筑（3A）樓宇自動控制系統（BAS）通訊自動控制系統（CAS）辦公自動化系統（OAS）智能建筑概述智能建筑概述智能建筑智能建筑5A5A概念簡介概念簡介智能建筑概述智能建筑概述樓宇自控的發展史樓宇自控的發展史樓宇自控的發展史是一個從監控到管理的發展過程樓宇自控的發展史是一個從

2、監控到管理的發展過程。80年代美國建成了第一個智能建筑。90年代 在世界各地蓬勃發展。樓宇自控系統樓宇自控系統1、 對于一座現代化大樓，在沒有安裝對于一座現代化大樓，在沒有安裝BASBAS的時候，使的時候，使用這些設備往往存在以下問題用這些設備往往存在以下問題： 控制問題 管理問題 維護問題 能耗問題 2、樓宇自控系統就是將建筑物或建筑群內的變配電、樓宇自控系統就是將建筑物或建筑群內的變配電、照明、電梯、空調、供熱、給排水、消防、保安等眾照明、電梯、空調、供熱、給排水、消防、保安等眾多分散設備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節能多分散設備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節能管理實行集中監視、管

3、理和分散控制的建筑物管理與管理實行集中監視、管理和分散控制的建筑物管理與控制系統，稱為控制系統，稱為BASBAS（Building Automation Building Automation SystemSystem）。）。樓宇自控系統樓宇自控系統樓宇自控系統樓宇自控系統 3 3、BASBAS系統的監控范圍和參數內容系統的監控范圍和參數內容空調機組：新風空調機組、新/回風空調機組、變風量空調機冷/熱源系統：冷凍機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、熱交換器、熱水一次水泵、熱泵機組電力系統：照明控制、高/低壓信號測量、備用發電機組電梯保安門鎖、巡更等4、BASBAS系統所能夠產生的實際效果系統所能

4、夠產生的實際效果室內恒溫、恒濕、良好的空氣質量、合理的燈光照度控制實現最佳的能源控制方案，節約能源消耗并實現能源管理自動化。實現設備自動化運行，提高運行效率，降低勞動強度。便于大樓內的所有設備運行于最佳工況，同時便于設備的保養和維修便于大樓管理人員對設備進行操作并監視設備運行情況，提高整體管理水平良好的管理將延長大樓設備的使用壽命，使設備更換的周期延長，節省大樓的設備開支及時發出設備故障及各類報警信號，便于將損失降到最低點，便于操作人員最短時間處理故障樓宇自控系統樓宇自控系統BAS子系統（一）子系統（一） a a、暖通空調系統自動監控暖通空調系統自動監控 暖通空調系統是智能建筑創造舒適高效工作

5、與生活環境不可缺少的重要環節，其設備耗電量占全樓總耗電量的50%-60%，其監控點數占全樓監控點數的50%以上，BAS系統為建筑物內的暖通空調設備（如：冷卻塔、冷水機組、空氣處理機、新風機組等）提供一個最優化的控制，實現經濟運行降低能耗。b b、給排水系統自動監控、給排水系統自動監控 給排水系統是任何建筑都必不可少的重要組成部分。BAS系統主要是對給排水系統的狀態、參數進行監控與控制，保證系統運行參數滿足建筑供排水要求以及供排水的安全。c c、變配電系統自動監控、變配電系統自動監控 變配電系統是建筑物最主要的能源供給系統, BAS系統用于建筑物內用電設備的正常運行,保障供電可靠性.負責電力供應

6、管理和設備節電運行BAS子系統（二）子系統（二）d d、照明系統照明系統 照明系統占建筑物耗電量20%-30% ，BAS系統一方面為了保證建筑物各區域的照度和視覺環境對燈光進行控制，另一方面對照明設備進行節能控制。e e、電梯控制系統、電梯控制系統 BAS系統對于建筑物內的多臺電梯實行集中的控制和管理，同時配合消防系統，執行聯動程序。BAS系統的組成系統的組成中央控制室（數據中心）：主要包括中央處理系統（計算機和接口裝置等）、外圍設備（監控終端和打印機等）和不間斷電源三部分。傳感器及執行調節機構：傳感器是指裝設在各監視現場的各種敏感元件、變送器、觸點和限位開關、用來檢測現場設備的各種參數（如溫

7、度、濕度、壓差、液位等），如鉑電阻溫度檢測器、復合濕度檢測器、風道靜壓變送器、差壓變送器等。BAS系統的組成系統的組成執行調節機構是指裝設在各監控現場接受現場控制器（DDC）的輸出指令信號，并調節控制現場運行設備的機構，如電動閥、電磁閥、調節閥等，包括執行機構（如電動閥上的電機）和調節機構（電動閥的閥門）。現場控制器：是以微處理機為基礎的可編程直接數字控制器（DDC），它接收傳感器輸出的信號，進行數字運算，邏輯分析判斷處理后自動輸出控制信號，動作執行調節機構。BAS系統的組成系統的組成現場控制器是整個控制系統的核心，采用直接數字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四種輸入/輸出接口。方

8、便靈活地與現場的傳感器、執行調節機構直接相連接，對各種物理量進行測量，以及實現對被控系統的調節與控制。AI-模擬量輸入接口，可用作儀表的檢測輸入，如溫度、壓力等，一般為0-10V(0-5V)或4-20mA的直流信號。AO-模擬量輸出接口，用于操作控制閥、執行器等，如電動閥、三通閥、風門執行器等，不需要外部電源，輸出為0-10V的直流信號。BAS系統的組成系統的組成 DI-數字量輸入接口，即觸點、液位開關、限位開關的閉合與斷開，一般用作檢測設備狀態、報警接點、脈沖計數等。 DO-數字量輸出接口，用于控制風機，水泵等運行，亦可作為輸出信號與動作增減量型執行機構。數據傳輸線路：是聯系系統各部分的紐帶

9、，從各個監控點到分站控制器的線路是逐點連接（放射式），數據中心與各分站通過總線型或環形網絡結構進行組網，各分站直接用一回路雙芯導線連接到總線上就可以實現分站與分站之間，分站與中央站之間的通信。BAS系統的組成系統的組成總線型網絡結構BAS系統的組成系統的組成BAS系統的組成系統的組成環形網絡結構星形網絡結構交換機DDCDDCDDCDDCDDCDDCDDC計算機BAS系統的組成系統的組成通信控制協議通信控制協議 樓宇自控系統中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通過某種控制網絡實現的，這就要求控制設備以及建筑設備都要遵循一定的通信協議。 目前，國際上采用較多的是BACnet和LonTalk

10、。通信控制協議通信控制協議1 1、BACnetBACnet是樓宇自控領域唯一的國際標準是樓宇自控領域唯一的國際標準（ISO16484-5ISO16484-5）。 獨立于任何制造商，不需要專門芯片，并得到眾多制造商支持。 有完善和良好的數據表式和交換方法。 按標準制造的產品有嚴格的性能等級和完整的說明 產品有良好的互操作性，有利于系統的擴展和集成。通信控制協議通信控制協議2 2、LonTalkLonTalk協議：協議：LonWorksLonWorks技術所使用的通信協議技術所使用的通信協議。 LonTalk協議遵循由國際標準化組織（ISO）定義的開放系統互連（OSI）參考模型所定義的全部七層服務

11、。它支持多種通訊介質，包括雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜等。采用Neuron芯片，提供開發工具平臺LonBuilder與Nodebuilder面性對象的設計方法，網絡結構靈活如星形、環行及總線型通信控制協議通信控制協議3 3、 BACnet BACnet 與與LonTalkLonTalk BACnet和Lontalk協議均為開放式協議兩者互相滲透、交叉。 Lanwork協議是實施控制域為建筑設備控制系統中傳感器與執行器之間的網絡化，控制現場傳感器與執行器之間實現互操作的網絡標準。 BACnet協議是信息管理域方面實現不同的系統互聯而制定的標準。BACnet有比LanTalk更為強大的大數據量通

12、訊和運行高級復雜算法的能力，有更強大的過程處理組織處理的能力。BASBAS系統的設計系統的設計 BAS系統的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控制水平，根據建筑物內不同區域的要求和被控系統的各個特點，選擇技術先進、成熟、可靠、經濟合理的控制系統方案和設備，避免投資的盲目性。BASBAS系統的設計系統的設計1 1、樓宇自動化系統設計依據、樓宇自動化系統設計依據 JGJ/T16-92“民用建筑電氣設計規范” GBJ116-88“火災自動報警系統設計規范” GB4718-84“火災報警設備專業名詞術語” GBJ19-87“采暖通風與空調調節設計規范” GBJ115-87“

13、工業電視系統工程設計規范” GBJ93-86“工業自動化儀表工程施工及驗收規范” DBJ08-47-95 智能建筑設計標準 GB50189-2005 “公共建筑節能設計標準” GB50034-2004 “建筑照明設計標準”BASBAS系統的設計系統的設計2 2、設計步驟：、設計步驟： 確定BAS規模，根據冷凍、空調、變配電、熱力、給排水等相關專業提供的設計條件（資料）及投資情況，功能內容，確定需要監控的設備種類、數量、分布情況及標準； 確定各子系統組成方案、功能及技術要求； 確定各子系統之間的關聯方式； 確定BAS中各子系統與大廈其它部分間的接口 根據各專業的控制要求和控制內容確定并畫出設備監

14、控系統原理圖BASBAS系統的設計系統的設計 統計監控系統的監控點（AI、AO、DI、DO）的數量，分布情況并列表 根據監控點數和分布情況確定分站的監控區域、分站設置的位置，統計整個大樓所需分站的數量、類型及分布情況 選擇現場設備的傳感器和執行機構 確定樓宇監控的系統網絡及中心站設備的選擇 實施布線BASBAS設計方法流程圖設計方法流程圖設計任務開始 了解機電專業控制需求了解業主需求和未來物業管理方式 研究建筑功能與機電專業探討控制方案確定控制范圍和內容確定BAS控制水平和方式根據系統集成要求確定BAS網絡結構節能與經濟分析和土建專業結合確定：控制室位置、面積、豎井的數量和位置及面積、布線方式

15、、標高確定BAS現場設備的規格尺寸及安裝方式調節閥計算儀表量程計算、選擇配合電氣專業完成配電設備二次回路的設計畫出大樓BAS系統網絡圖畫出各層管線敷設平面圖畫出各子系統控制系統圖開列BAS設備、材料表寫出設計施工要點說明各專業圖紙會簽施工圖交底及施工配合設計任務完成BASBAS系統的設計系統的設計3 3、現場控制器現場控制器DDCDDC的設置原則及布線方式的設置原則及布線方式 DDC的設置，應主要考慮系統管理方式，安裝調試維護方便和經濟性，一般按機電系統的平面布置進行劃分，如布置在：冷凍站、熱交換站、空調機房、新風機房等控制參數較為集中之處，也可根據要求布置在弱電豎井中，箱體一般掛墻明裝； 每

16、臺DDC的輸入輸出接口數量與種類應與所控制的設備要求相適應，并留有10%-15%的余量；BASBAS系統的設計系統的設計4 4、BASBAS中央控制室要求中央控制室要求 BAS中控室的位置，應盡量靠近控制負荷中心，注意遠離變配電室等電磁干擾源，并注意防潮、防震。BAS中控室可與消防中心，保安監控中心等合并組成樓宇控制中心，此時位置應滿足消防中心的要求 BAS中央控制室室內設備布置時應滿足以下要求： a、控制臺前應留大于3m的操作距離，控制臺離墻布置時臺后應留有大于1m的檢修距離，并注意避免陽光直射 b、當控制臺橫向排列總長度大于7m時應在兩端各留有足夠的安裝和觀察面積 c、當BAS系統單獨設置

17、不間斷電源，并采用集中供電方式時，應考慮放置電源設備的面積和位置 d、應適當考慮工作人員值班，維修及休息所需的面積BASBAS系統的設計系統的設計 BAS中央控制室其它要求： a、控制室內宜采用抗靜電活動地板 b、當控制室內長度大于7m時，宜設兩個外開門的出口，門寬不小于1m c、控制室內土建及裝修等要求參見有關計算機房設計標準BASBAS系統的設計系統的設計5 5、BASBAS系統的電源要求系統的電源要求 a、應由變配電所引出專用回路向中央控制室供電，供電回路應采用保安電源供電 ； b、中央操作站供電應設不間斷電源（UPS）裝置，其容量應包括系統內用電設備的總和并考慮預計的擴展容量，UPS供

18、電時間不低于20分鐘； c、DDC的電源宜采用中央控制室集中供電方式，以放射式供給各DDC，如采用就地供電方式，可由就近的保安電源供給；BASBAS系統的設計系統的設計6 6、BASBAS系統的接地要求系統的接地要求一般采用建筑物總體接地方式，要求總體接地電阻不大于1，如BAS系統單獨設置接地極，應采用一點接地方式，要求接地電阻不大于4，并與建筑物防雷接地系統接地極間距離不小于20mBAS系統設計中采用的儀表量程選擇、調節閥計算方法等，見有關自控設計手冊；現場儀表安裝方法參見有關自動化儀表標準安裝圖冊及設備生產廠家的安裝使用說明書。BASBAS系統的設計系統的設計空調空調DDCDDC系統的系統

19、的監控設計監控設計(一) 空調DDC系統的定義及組成 DDC系統是BAS的技術形式。DDC是英文DIRECT DIGITAL CONTROL的縮寫，譯為“直接數字控制”。 空調DDC系統，即利用控制技術和通訊技術，將空調系統中各種信號（溫度、壓力、流量、狀態等），通過輸入裝置輸入DDC，經相應程序運算處理，將處理后的信號輸出，進而控制相應的執行機構。如圖所示。傳感器A/D轉換器微處理器D/A轉換器執行器變送器圖 1空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計( (二二) DDC) DDC系統信號種類系統信號種類信號按其輸出輸入主要可分為分為數字量輸入（DI）、數字量輸出（DO）、模擬量輸入

20、（AI）和模擬量輸出（AO）四種信號。模擬量信號所對應的是一定量的電壓或電流值，它與傳感器輸出信號的特性有關。 空調自控系統中常見的模擬量輸入信號：溫度、濕度、壓力流量、壓差等；模擬量輸出信號：需控制的電動風閥及電動水閥。數字量輸入信號包括：風機、水泵、冷卻塔風扇、電機的運行狀態、過濾器淤塞狀態報警、壓差開關、液位開關、開關信號，防凍保護等。數字量輸出信號包括：電磁閥的控制、二位電動水閥的控制、水泵、風機、冷卻塔等設備的啟停控制。空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計(三三) ) 空調空調DDCDDC監控系統的主要功能監控系統的主要功能 空調DDC系統能實現樓宇中空調系統各種控制功能

21、，同時具備各種管理功能。（1）能量控制及管理功能。即根據建筑物實際冷、熱負荷，對空調系統中的風系統和水系統進行控制，自動控制冷熱設備運行狀態及運行參數，使整個空調系統達到最佳節能狀態。（2）對空調系統及其冷、熱源系統的相關參數進行調節控制及監測，對空調設備運行進行監測。（3）空調設備如冷水機組、泵、風機等在規定時間的啟停控制，以達到節能目的。空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計（4）自動累積空調設備的運行時間，維修期限報警，以便更換或維修相關設備，延長設備使用壽命，提高設備的運行質量。（5）根據空調設備運行時間，自動切換工作及備用設備，保持設備良好的工作狀態。（6）對空調系統的能量

22、消耗進行計量，記費。（7）各種物業管理文本的自動生成、打印及查詢。空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計( (四四) ) 空調空調DDCDDC系統的組成系統的組成1）日期時鐘：提供時間基準。2）程序存儲器：存儲各種應用程序，即用戶為控制各種空調系統所編制的控制程序。3）工作存儲器：用來進行讀寫，隨機存取和臨時存取數據。4）多路輸入、輸出控制器：多路輸入控制器可將輸入信號送入A/D轉換器中，將模擬量轉換成數字量，輸入微處理器進行運算。運算結果輸入D/A轉換器，再經輸出控制器至變送器及執行機構；也可以直接讀取和輸出開關量信號。5）DDC控制系統的相關軟件：包括操作軟件及應用軟件。空調空調

23、DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計傳感器和變送器變送器和執行器時 鐘微處理器程序存儲器多路輸入控制器D/A轉換器A/D轉換器通訊接口多路輸出控制器工作存儲器圖 2空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計（五）空調（五）空調DDCDDC控制舉例控制舉例 空調DDC控制含空調風系統控制及空調水系統控制，下面分別舉例加以說明：空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計5.15.1空調風系統：（以新風機組控制為例）空調風系統：（以新風機組控制為例） 新風機組是空氣水系統空調形式的主要設備之一，其控制狀況的好壞直接影響到整個空調系統的工作質量，新風機組一般由新風段、過濾段、盤管段（復

24、合盤管對應二管制，四管制為表冷器和加熱器）、加濕段、送風機段及相應的檢修段組成，有的還配有能量回收裝置，控制說明如圖所示。空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計1）對新風機組進行啟停控制。2）新風機組風機啟動后，新風閥聯鎖開啟。3）根據溫度T1控制冷、熱盤管電動閥MD1的開關。冬/夏工作轉換后，冬季根據濕度H控制加濕器電磁MD2的開、關。4）溫度T1低至防凍報警溫度時，自動切斷風機電源。聯鎖關閉新風閥VD，全開電動水閥MD1，并發出報警信號。5）過濾器積塵達到一定程度后，壓差開關發出淤塞報警信號。6）停機時，新風閥VD聯鎖關閉，電動閥MD1全關，關閉電磁閥MD2。7）監測送風機運行狀態。空調空調DDCDDC系統的系統的監控設計監控設計5.