楼宇自控系统的能源节约解决方案

弱电系统建筑楼宇设备系统（BAS）
一、系统分析
华敏帝豪大厦是1栋甲级办公楼及超五星级酒店，位于上海市北京西路繁华地段，总建筑面积近
19万平方米。

建筑格局为地下室4层和地上60层，包括3层避难层，其中1F~4F为裙房部分，
5F'28F为办公楼，29F'54F为酒店55F~56F为俱乐部，57F为设备层。

为了满足国家有关节能减排的规定，我们针对大楼内的所有的机电设备如HVAC设备、供配电及照
明设备、给排水设备等进行统一管理，致力于发明节能、安全、高效的环境。

结合华敏帝豪大厦项目的实际功能和档次，我们在本工程的楼宇自动化管理系统的节能设计和应用中，重要突出如下重点：
1、有效节省能源
大家公认的一种事实是：建筑内空调系统的能量消耗几乎占整个大楼的绝大部分，怎样使这些设备高效运行，是楼宇自控系统必须考虑B⅛问题。

因此，采用最优化的控制模式来满足大楼日勺功能规定，就会为建筑的管理者带来很大的经济效益。

采用BAS,节能I向详细体现：
＞设备控制加强了能量管理
›空调机组系统采用多种节能控制程序
＞设备的优化控制措施加入了室外气象边界条件
2、大量节省人力
作为一幢高层建筑，大楼内机电设备数量和型号众多，并且分布于大楼的各个楼层,采用楼宇自控系
统统一管理这些设备，只需在工作站上就可监控所有设备的运行状况，并且可以通过设定期间让BA系统自动对设备定期控制。

这样不仅节省了人力，并且防止了复杂的人事等一系列问题。

3、延长设备使用寿命
运用BAS系统的软件功能，自动合计多种机电设备的运行时间，在可以运用备用设备日勺状况下，自动循环使用常用设备和备用设备，设备一直处在最佳运行状态。

此外BAS实现设备的统一管理，迅速反应故障，可及时处理，使危险降至最小。

4、有效加强人员管理
在不采用楼宇自动化的建筑中，操作人员与否及时处理设备故障及维护保养，有关领导很难掌握；但楼宇自动化系统由电脑统一管理设备，计算机不会隐瞒、欺骗任何人,使有关领导及时掌握第一手资料，防止人员管理的多种问题
5、管理必要性
1.从技术上讲，有些设备的运行规定靠人力是无法到达的；如一台空调的温、湿度随负荷变化调整
可以实现，几台空气处理机控制同一种区域B⅛温、湿度，靠
人工不也许同步调整几台设备的运行状态以保证设定B¾温、湿度，必须依托集
散型自控系统来完毕。

2.采用先进的、现代化B⅛设备管理系统才能发挥楼内所有先进设备B⅛先进性，否则手动操作空
调、电力等先进设备，这些设备则无先进可言。

3.节电、节能、精简机构是现代化经济的大势所趋，采用楼宇自控系统恰好符合这一时尚。

4.设备数量多，布置分散，未来的设备运行管理工作中必然存在大量无法预料日勺问题；楼宇自动
化系统是用电脑将所有设备统一管理起来，处理上述问题。

总体来讲，一座大楼中的多种设备（如空调机组、多种风机等）都是是消耗产品，设备每天要消耗电能,要花钱维护保养，总有一天会报废，业主的投资是无法收回日勺。

唯有楼宇自控系统能给业主节省资金，也就是能回收资金的设备。

二、设计根据：
＞民用建筑设计通则GB50352-2023
＞建筑防雷设计规范GB50057-94（2023年版）
›民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92
＞智能建筑设计原则GB/T50314-2023
＞智能建筑评估原则DG/T08-2023
＞智能建筑工程质量验收原则GB50339-2023
＞中国采暖通风与空气调整设计规范GBJ19-87
自动化仪表工程施工及验收规范GB50093
＞中国工程原则化委员会原则
›有关行业B⅛规定及规范
三、系统阐明
华敏帝豪大厦是1栋甲级办公楼及五星级酒店，其智能化建设的规定非常高，在本工程中，为了使帝豪大厦可以实现上述规定和目的,我们选用美国江森自控企业的以NAE（网络控制引擎）为关键的MSEA系统。

1、网络层次
BMS系统采用控制层和管理层两层网络构造，服务器、操作站、网络通信设备等通过管理层网络相联，管理层网络采用IoOMBASE-T以太网，以原则TCP/IP协议互相通信，在物理连接上运用既有的综合布线路由，通过网络设备的设置将管理层网络连通；所有控制器能通过控制层网络以BACnet方式通信，控制层网络通信速率为9.6kbps,传播距离1500米。

采用分布智能式控制系统，控制层网络中任一节点故障时均不致影响系统的正常运行和信号的传播。

1.管理层网络
管理层网络除了将系统自身日勺管理设备连接起来外,还将建筑物中其他有关系统和独立的智能化系统连接起来，实现各系统之间的数据通信、信息共享以及其他厂商设备和系统0⅛通讯。

同步管理层网络还将建筑设备监控系统中日勺所有监控信息及时地反馈到信息共享管理系统中的中心数据库，并获取信息共享管理系统的有关运行信息，实既有关信息的
双向通讯。

管理层网络通讯速率：100Mbps。

2.监控层网络
监控层网络采用了BACnet总线，通讯速率为9.6kbps0
QqQ
我们设计的楼宇自控系统可提供对华敏帝豪大厦内多种HVAC等设备运行状况的监视、控制及管理，可节省运行能耗，延长设备的使用寿命，从而到达减少整个建筑生命周期内的费用支出。

我们本着节能、安全、控制以便的目的，为华敏帝豪大厦设置一套高质量的楼宇自控系统。

按规定本工程共设计3674个控制点位，590个DO、2382个DI、342个A0、360个A1,这些点位分布在如下四个子系统中：
1.冷热源系统
2.空调通风系统（含送排风系统）
3.给排水系统
4.照明系统
1、冷热源系统
根据规定，空调的冷水机组及锅炉的一次二次机电设备均不直接接入BA系统，大厦对冷热源部分的监控由机组厂家自行完毕，节能效果由其独立的监控系统完毕。

BA系统通过通讯接口的方式与冷热源监控系统相连，读取冷热源的有关重要数据，只监不控。

但对其有关重要数据在BA系统中保留历史数据，以供需要时进行查看。

BA系统对冷热源仅处理避难二层及避难三层E内冷热源二次互换有关设备。

BA的二次水循环系统包括避难二层及避难三层的4台冷水阀、6台热水阀及4台冷水泵、6台冷水泵的监控以及6个膨胀水箱高下液位状态由BA进行监测。

所有0⅛阀门均由机电供应及安装、所有液位传感器均由机电供应及安装。

系统设计20个DO点，64个D1点，12个Ao点，32个A1点。

在本工程中应对冷热源日勺监控内容如下：
热互换器二次侧供回水温度
热互换器二次侧回水压差
空调二次循环水泵开关状态
空调二次循环水泵故障报警
空调二次循环水泵手/自动状态
空调二次循环水泵开关控制
热互换器水阀调整控制
热互换器水阀开度反馈
控制程序
现场控制器根据测量热互换器二次侧供回水温度与设定值的偏差，以PID（比例积分微分）方式调整热互换器水阀的启动度，使二次侧供回温度保持在设定范围内。

现场控制器会按日期/合计运行时间设定空调二次循环水泵的起停程序，以保证各台空调二次循环水泵的运行时间趋于一致，减少设备损耗。

现场控制器根据测量二次水供回水压力差与设定值的偏差，以PID（比例积分微分）方式调整电动旁通阀的启动度，使系统压差保持在设定范围内。

以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。

2、空调系统
按照记录大厦共有办公区25台空调机组和新风机，酒店区6台新风机，以及裙房39台空调机组及新风机组。

大厦采用4管制空调，我们将针对不一样区域采用品有针对性的控制方案。

我们采用模块化控制器，根据机组0¾分布状况和监控点数进行就地相对集中0⅛控制，保证为大厦提供充足的新鲜空气。

1、空调机组：
监控内容：
风机手/自动状态
过滤网堵塞报警
风机故障报警
风机开关状态
风机压差状态
防冻开关状态
回风温度监测
回风湿度监测
室外温湿度
新风阀开度调整控制
回风阀开度调整控制
风机启停控制
蒸汽加湿阀开度控制
蒸汽加湿阀开度反馈
电动调整水阀开度控制
电动调整水阀开度反馈
软件控制内容
按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动风机后,控制程序投入工作。

根据回风温度与设定值之偏差，用比例积分控制来调整电动调整水阀之开度，以保证回风温度恒定，从而到达最佳工作状态。

根据回风湿度与设定值之偏差，用比例积分控制来调整电动调整水阀之开度，以保证回风湿度恒定，从而到达最佳工作状态。

当风机停止时，关闭风阀，关闭水阀，关闭加湿阀。

当收到防火阀关闭信号时，立即停止运行中日勺空调处理机。

现场控制器记录设备的合计运行时间，当运行时间到达某一程度时，中央监控站会显示维修指示信息。

以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。

2、新风机
直接数字控制器（DDC）对新风处理机一对一进行监控。

监控内容
风机手/自动状态
过滤器堵塞报警
风机故障报警
风机开关状态
送风温度监测
送风湿度检测
新风阀开关控制
风机启停控制
电动调整水阀开度控制
电动调整水阀开度反馈
蒸汽加湿阀开度控制
蒸汽加湿阀开度反馈
控制程序
按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动风机后,控制程序投入工作。

根据送风温度与设定值之偏差，用比例积分控制来调整电动调整水阀之开度，以保证送风温度恒定，从而到达最佳工作状态。

根据送风湿度与设定值之偏差，用比例积分控制来调整电动调整水阀之开度，以保证送风湿度恒定，从而到达最佳工作状态。

当新风机停止时，关闭新风阀，关闭水阀，关闭加湿阀。

现场控制器记录设备的合计运行时间，当运行时间到达某一程度时，中央监控站会显示维修指示信息。

以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。

3、送排风机
按记录，大厦有259台送排风机。

重要有如下监测点：
1、排风机
通过机房直接数字控制器（DDC）至送排风机、排风兼排烟风机控制屏进行监控。

监控内容
手/自动状态
火警断路信号
风机故障报警
风机运行状态
风机启停控制
控制程序
按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动风机后,控制程序投入工作。

地下室B⅛排风机只做大空间的排风系统，小房间B⅛排风机不接入BA系统。

地下室的诱导风机自成一套系统，当地下室CO浓度到达一定值时将发送一种干结点状态信号给BA系统，BA系统启动排风及新
风机。

现场控制器记录设备的合计运行时间，当运行时间到达某一程度时，中央监控站会显示维修指示信息。

以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。

2、排烟机
排烟机通过风机房直接数字控制器（DDC）至排烟机控制屏进行监视，楼宇自控系统对排烟风机只监不控。

监控内容
风机故障报警
风机运行状态
以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。

4、给排水系统
按规定，通过记录共有地下四层集水井49个、排污泵92台，给水系统分别分布于地下四层、避难二层、避难三层、30层及屋顶层。

给排水系统共设计24个AO点，562个D1点，61个A1点。

给排水系统之传感器及阀门均由机电承包商供应，并提供对应信号给BA系统，BA系统对给排水系统只监不控。

监视内容：
生活水泵运行状态
生活水泵故障报警
生活水泵手/自动状态
变频给水泵运行状态
生活水池高位、低位水位报警
生活水箱高位、低位水位报警
消防水箱高位、低位水位报警
热水箱高位、低位水位报警
消火栓水泵运行状态
消火栓水泵故障报警
喷洒水泵运行状态
喷洒水泵故障报警
生活热水供回水温度
热水蒸汽加热阀调整控制
热水泵运行状态
热水泵故障报警
热水泵手/自动状态
热水泵开关控制
集水井潜水泵运行状态
集水井潜水泵故障状态
集水井潜水泵手/自动状态
集水井高水位、低水位、溢流水位报警
以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。

5、照明系统
按规定，1-4层按照每层5个回路进行控制，办公楼原则层每层按2个回路控制，酒店原则层每层按2个回路控制，总计-126个回路。

系统126个DO点，252个D1点。

楼宇自控系统对照明系统通过配电房直接数字控制器(DDC)至照明控制屏进行监控。

1、监控内容
照明开关状态
照明开关控制
照明手/自动状态
2、控制程序
按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动照明。

以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。

6、其他系统
华敏大厦对变配电的能源管理、锅炉和柴油发电机设有独立的监控系统，节能效果由其独立0⅛监控系统完毕。

按规定，BA系统与上述各系统都通过通讯接口的方式读取系统的有关数据，采用只监不控的方式接入。

BA系统对上述各系统的有关数据可进行历史数据的保留和查询。

四、系统功能
数据管理服务器（ADS）是一种可以将个人计算机（PC）作为一种应用服务器在IP自动化网络中使用的软件包。

数据管理服务器提供的重要网络功能包括：
＞容许多顾客单点访问网络
＞存储大量应用程序、操作及历史数据
›支持MicrosoftSQ1Server2023数据库软件包
＞作为多种网络控制引擎和网络集成引擎的系统配置工具的主机
顾客可以通过原则的JWEB浏览器直接访问数据管理服务器，在授权许可的范围内监视、操作建筑设备监控系统。

顾客界面直观、易用、无需专门培训或查看操作手册也可轻松使用。

数据管理服务器（ADS）除了对BMS系统的J数据进行搜集和显示外，还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据日勺长期储存；为网络控制引擎（NAE）所在的网络提供安全的通讯。

数据管理服务器（ADS）具有灵活B⅛系统浏览、顾客图形、综合报警管理、趋势分析和总结汇报功能。

顾客可以通过原则的WEB浏览器有效地管理舒适度和能源使用、对危急事件作出迅速反应、并且使控制方略到达最佳。

多顾客可以访问楼宇自动化系统0⅛信息，该系统使用因特网协议和信息技术(IT)原则，并且与企业级别的通信网络兼容。

多种不一样功能的软件，构成了完整的MSEA系统。

其重要软件功能列举如下：
汇总和汇报
系统安全保护功能
图形化系统设置工具
状态变化汇报
管理警报和事件消息
监控点的历史
趋势分析
累积、记录功能
数据库下传/上载功能
动态图形显示
能量管理控制
时间预定功能
设备循环启/停保护
供电恢复启动程序
用电量限制/负载循环
汇总和汇报
汇总协助操作者从一种系统或组的角度观测数据和状况。

数据管理服务器具有在浏览树中显示任何设备0¾汇总数据0⅛功能。

汇报使得顾客从简朴的角度观测整个项目或楼宇内选定区域内目前B¾意外状况，并容许操作者确定值得注意的点的位置。

操作者定义想要看到的汇报，数据管理服务器在MSEA顾客界面0⅛汇报观测程序中显示得到0⅛数据。

顾客可以运行如下汇报：
报警汇报-处在报警状态的点
离线汇报-没有反应的设备
禁用汇报-被禁用日勺警报
超越汇报-人工终止日勺点
汇报将列出给定条件下的所有点：警报、离线、禁用或超越，它们位于浏览树的选定的区域或组内。

完毕后的汇报可以更新，确定汇报运行后新状况的位置，在任何时候都可以取消进行中0⅛汇报查询。

系统安全保护功能
Metasys系统的J扩展体系构造包括综合系统安全程序，防止对系统的无授权访问。

MSEA系统安全通过规定输入顾客名和密码来鉴别试图连入系统的顾客。

一旦发现了有授权效的顾客，即可在访问授权的基础上访问系统，这是由系统管理员在顾客帐户中定义0⅛o
访问授权是通过系统分类和动作设定来向个人顾客和具有相似作用B¾团组顾客分派的。

系统分类定义了楼宇系统的种类并且指出顾客在操作系统时可以进行访问。

动作设定定义了授权操作0⅛级别。

顾客也许会被授权仅仅察看某些项，或者也容许其确认报警并发出命令。

在最高级别，顾客被授权更改系统的参数设置。

在访问授权B⅛基础上，顾客可以通过数据管理服务器从任何网络浏览器上连接到系统。

诸如报警确认、发放命令和点变更等顾客活动均被记录在数据管理服务器的审计跟踪程序中。

除了顾客授权以外,应用包括防火墙程序和编码协议等原则IT安全技术来防止对你的楼宇自动化系统和网络的无授权访问。

图形化系统设置工具
数据管理服务器软件包包括系统设置工具(SCT)0SCT使得顾客可以以离线模式完毕系统编程过程，并仿真编程的控制逻辑。

SCT提供了建立自动化系统所需B¾所有设置特性，包括：
定义所有的J数据管理服务器、网络控制引擎和网络集成引擎工具
定义现场控制器
设置现场点和操作参数
建立浏览树型构造，包括顾客浏览树
设置系统特性，例如顾客图形、编程逻辑控制次序、报警、趋势和事件消息0¾发送方式
下载、上载及存档网络控制引擎和网络集成引擎工具设置数据库
状态变化汇报
MSEA系统可提供所有双态点的状态变化记录，该记录可以输出到打印机上，也可以
直接汇报至指定0¾操作站及磁盘文献。

记录显示变化状态0¾点0⅛名称、点0¾详细阐明及发生状态变化的时间和日期。

管理警报和事件消息
一种有效日勺警报管理系统会辨别信息显示的优先次序，以便操作者可以迅速有效地对楼宇中最危急的状况作出反应，而推迟对不那么重要的事件的注意。

MSEA顾客界面有一种弹出式窗口，显示系统发现0¾最重要0⅛警报信息。

顾客在这个窗口可以看到有关警报消息0⅛所有重要数据。

为在整个系统范围内查看警报和事件，顾客界面提供了一种事件观测程序，准时间次序显示事件。

这就容许操作者识别楼宇中最新0¾状况，确定事件之间也许存在0⅛关系，并且找出错误源头0⅛位置。

事件观测程序还容许操作者确认并为现实0⅛所有事件消息作出注释。

由网络控制引擎或网络集成引擎装置发现B⅛所有事件消息被发送到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中归档。

可以设置数据管理服务器将事件和交易消息发送到打印机、寻呼机、电子邮箱或其他数据管理服务器服务器。

为显示管理员记录，顾客界面提供了审计观测程序。

审计观测程序容许操作者建立一种过滤器，这样只有那些操作者尤其感爱好的消息才被显示出来。

监控点历史
MSEA系统中日勺所有监控点都自动产生一种历史，该记录寄存在网络控制引擎中。

模拟点、数字点的采样时间顾客可以自定，如系统中安装了ADS数据服务器软件，顾客指定一种PC文献，记录将自动转入该文献中，提供长期的历史数据。

每个点具有历史这一特性，以便顾客随时分析设备的性能，回忆故障或事件发生0¾时间，大大提高设备管理水平。

趋势分析
为到达最佳性能并调整楼宇控制系统，目前和历史数据是非常有用的分析信息。

MSEA顾客界面具有
综合趋势记录和趋势显示功能。

从现场点中搜集趋势数据并临时保留在网络控制引擎和网络集成引擎设备中。

趋势数据可以自动并定期上载到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中存档。

顾客可以查看并分析在MSEA顾客界面中以图形或表格方式显示的趋势数据。

趋势数值可以体现系统性能，顾客可以识别提高效率的机会并开发预定0⅛维护方略。

为在整个系统基础上进行运行性能的详细分析，顾客可以建立一种趋势研究工具。

来自多达八个现场点在选定期间段内的数据可以表格或图形的形式在趋势分析工具的视图中显示出来。

数据可以从数据管理服务器的档案中，或网络控制引擎或网络集成引擎设备的缓存区中获得。

趋势研究工具提供了一种分析比较目前和历史运行数据的强大管理工具。

会协助顾客在出现此前识别潜在性的问题、诊断目前和过去的报警状况、使能源消耗到达最佳并且减少维护成本。

累积、记录功能
各DDC及NAE均具有累积、记录功能。

顾客可定义一种限额，当累积或记录值超过此值时，系统可发出报警。

该功能重要应用在如下几种方面：
运行时间记录一一如水泵、风机等的运行小时
模拟量及脉冲累积如用电量，蒸汽量
事件发生次数的记录一一如某一段时间中，房间温度超过高限的次数。

数据库下传/上载功能
MSEA系统中有全局、网络控制引擎(NAE)和现场控制器三种数据库。

前二种数据库可以上载及下传，而控制器数据库则只可如下传。

上载和下传功能容许顾客从一台设备或PC转移数据到另一台设备，以使得控制器，NCM和全局数据库随时保持一致。

数据库有二个版本：备份数据库和在线数据库。

在线数据库是操作设施管理系统数据库的拷贝，而备份数据库是在线数据库的主备份。

当其中一种数据库变化时，应当使用上载或下传功能以保证数据库0⅛一致性。

动态图形显示
MSEA系统顾客界面具有高辨别率的彩色图像，容许操作者在建筑、楼层和区域间移动，观看楼宇系统和控制过程。

图像显示给出了被监视系统的视觉显示，容许顾客迅速检查状态并识别异常状况。

这些图像也许包括动画效果，例如体现风扇和泵0¾状态的旋转符号，模拟计量表以及表达模拟点数值的条形符号。

彩色图形中的动态元素和符号深入协助操作者评价楼宇系统的状况。

操作者发出命令来回应警报，并且恢复最佳运行，还可以更改显示在屏幕上的参数来持续改善楼宇设施的运行性能。

MSEA系统顾客界面上日勺彩色显示在设计中采用因特网原则，例如用于显示图形元素和动态符号时可伸缩矢量图形(SVG),以及用来定义图像模仿能力的可扩展标识语言(XM1)0此外，基于一般JPEG(联合图像专家组)格式的任何类型的图像都可以轻易地集成为图形。

这些原则0¾使用容许把顾客屏幕设计成为网页，可以通过企业内部网和因特网环境一致并透明地显示。

能量管理控制
为到达节省人力及能源日勺目日勺，MSEA系统提供多种常用的能量管理软件，这些软件自动运作不需操作员的介入。

同步，它们又有足够的灵活性，顾客可轻易进行定义及修改。

其重要软件为时间预定功能，最佳启/停功能，焙值切换功能，温度设定点自动重置功能，制冷机组的自动组合及群控功能，以及用电量限制功能等。

时间预定功能。