智能楼宇监控系统研究与设计

智能楼宇监控系统研究与设计摘要：随着计算机技术、通信技术以及控制技术的迅速发展，人们对信息社会和安全舒适的生活方式的需求不断增加，目前兴起的智能建筑的热潮，正是适应了这种社会信息化、生活舒适化与经济国际化的需要。

本文是通过对智能楼宇监控系统的研究，同时把技术发展与技术管理相结合，完成了某大厦智能化楼宇监控系统的设计。

关键词：智能楼宇；监控系统；excel5000系统；设计原则；监控方案一、工程概况某大厦建筑面积30000m2地面32层，地下1层，地上第6层为设备层，地下1～地上5层为商场，地上7～31层为办公区域，大楼控制中心位于18层，大厦楼宇设备子系统包括：新风机空调控制系统、直燃机组控制系统、送排风机控制系统、给排水控制系统、供配电控制系统、照明控制系统。

根据此大厦的建筑特点和应用功能，选用了美国honeywell公司最新推出的excel5000系统与ebi系统相结合的方式。

该系统根据需要可将大厦的楼宇控制系统，消防报警系统及保安自动化系统集成在ebi平台上，包括选用最先进的lonworks技术的数字控制器，以及与其他供应商系统及oa系统的开放性接口。

由于火灾报警消防控制系统、保安系统在本大厦中是各自独立的系统，所以在此只介绍楼宇设备控制系统。

excel5000系统所采用的控制原理是建筑自动化的分布式控制系统。

网络结构网如图1。

图1分布式系统结构的网络解析二、设计原则楼宇设备监控系统担负着对整个大厦机电设备的集中监测与控制，保证设备的正常运行，并达到最佳状态。

因此，不仅要求楼宇自动化控制系统具有可靠性，同时还具有开放性，灵活性，经济性。

在整个设计中，对所控制的点、设备进行分区、分块、根据各部分的功能特点，选用相宜的ddc控制器，整个系统充分体现了分散控制集中管理的特性。

三、各子系统的具体设计1 新风空调系统的监控(1)监控对象：设置121个点实现对14台bfpx系列变风量空调机组远程起停控制、节能控制、实时监视和故障诊断；对2台39g2330型组合式空调进行远程起停控制。

(2)远程起停控制：当风机控制箱控制按钮处于自动位置时，在楼控工作站上可远程起动或停止风机，当控制按钮处于手动位置时，可本地起停新风机组／空调机组。

(3)节能控制：以新风入口温度、新风出口温度、所处季节等为参量，利用软件编制相应新风机节能管理控制程序，对新风机／空调机进行控制，对水阀的开度进行pid调节；根据各新风机／空调机控制区域作息时间，制定相应的时间表，定时自动控制新风机／空调机的起停，楼控中心可对新风机／空调机和水阀进行软手动控制。

(4)实时监视：实时监视各新风机／空调机运行状态及新风机／空调机有无故障报警。

(5)故障诊断：当检测到新风机／空调机出现故障时，楼控工作站立即发生故障报警，提醒操作员通知相关人员维修设备。

(6)过滤器阻塞报警空气过滤器两端压差过大时报警，提示清扫。

(7)在商场内设置空气质量监测点，根据二氧化碳浓度直接调节变风量空调机，从而调节新风回风，确保商场的新风流量满足空调新风舒适感的要求。

监控原理如图2。

图2 新风空调机监控原理2 直燃机组的监控(1)监控对象：设置85个点对2台bzl02ⅵ(k)b型直燃机组、2台bz85ⅷk)c—h2型直燃机组及冷温、冷却泵、冷却塔风机进行状态及故障监控。

(2)远程自动控制：在楼控工作站上可以实现直燃机组远程控制。

(3)故障及工况监测：对直燃机组、空调水泵、冷却塔风机进行状态检测及故障报警。

一旦检测到故障，即发生报警提示维修人员对设备进行维修；直燃机组其他更详细的参数的监测，通过集成平台对直燃机组进行信息系统集成加以实现，这样可节省业主投资，避免重复建设。

根据大楼的要求，累积每台冷冻机组运行时间，自动切换到运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本相等，目的是延长机组使用寿命。

①根据冷源系统总负荷量(一次供回水温差x总流量)进行冷水机组台数控制。

运行台数需与负荷相匹配，实现机组最优起停时间控制，使设备交替运行，平均分配各设备运行时间。

对各季节的优先使用设备进行指定，发生故障时自动切换，根据送水分水器温度进行减少，回水集水器进行增加的冷源运行台数补充控制。

负荷计算：q=k×m×(t1—t2)。

式中：q--负荷；k--常数；m--流量；t1--回水总管温度；t2--供水总管温度。

②冷冻水系统控制方案所有冷冻机组的起停与相关的负荷控制连锁，用户可以根据现场的具体情况和用户的要求对这些程式中的参数及连锁点自行修改和设定。

bas系统通过安装在冷冻机房内的excel5000系列直接数字控制器来完成对冷冻机组的控制要求：冷冻机台数控制、运行顺序的转换控制根据水系统的供回水温差和流量计算空调系统的冷(或热)负荷，以此来对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷却塔进水阀及相关的水阀实现联动控制，同时监视其运行状态及故障状态。

冷水机组开机台数控制方案如表1所示。

负荷开机台数0＜负荷＜50% 1台50%＜负荷＜100% 2台③旁通调节阀控制：在系统出现低流量的情况时，通过软件计算旁通阀开度，保证直燃机组的安全运行。

④定时起停控制：可以根据用户实际情况，制定相应时间表，定时控制直燃机组的起停。

直燃机组监控原理如图3所示。

图3 直燃机组监控原理3 送排风机系统的监控(1)监控对象:监控设备包括5台强排烟风机(p1～p5)，4台送风机(s1～s4)，具体型号为4台4—68n08c离心风机，2台4-68n06．3c 离心风机及3台sjg-4．5f斜流风机。

共设置监控点18点。

(2)具体监控内容：①实时监视--对各风机运行状态进行监视。

②故障诊断--一旦检测到送排风机出现故障，立即产生报警提示，提醒操作人员，通知检修。

4 给排水系统的监控(1)监控对象：需监控的设备包括生活水泵、消防泵、喷淋泵、地下水池、顶层水箱水位。

水泵及污水坑水位共设置监控点22点。

(2)具体监控内容：①实时监视--对地下水池和屋顶水箱的高低水位、生活水泵、消防水泵及污水泵运行状态进行监控。

②故障诊断--各生活水泵、消防水泵及污水泵一旦出现故障，或水池、水箱、集水坑水位出现超限报警，立即产生报告，提醒操作人员，通知检修。

系统监控原理如图4所示。

图4给排水系统监控原理5 供配电系统的监控(1)监控对象：需监控的设备包括1dp、2dp低压进线柜；4dp联络柜。

共设置监控点21点。

(2)具体监控内容：①远程控制--通过编制相应控制程序，实现市电双回路供电电源母线开关的远程监测。

②实时监视--楼控中心可对空气断路器状态、市电电压电流进行实时监视。

③故障诊断--当市电供电电源出现故障(如缺相、断电等)时，作出相应保护，并立即产生报告，提醒操作人员，通知维护人员进行维修。

监控原理如图5所示。

图5 低压配电系统监控原理6 照明系统的监控(1)监控对象：设置58个点对各楼层总照明配电箱进行监控。

(2)监控内容：①远程定时控制--根据各楼层办公作息时间，制定相应控制时间表，编制相应软件控制程序，定时开关控制29路照明控制箱的开关。

②状态监视--楼控工作站可对各路照明配电状态进行监视，一旦出现异常情况，立即产生报警，提醒操作人员，通知维护人员进行维修。

监控原理如图6所示。

图6 照明控制箱接线原理示意图7 电梯系统的监控(1)监控对象：设置20个点，对10台电梯运行工况进行监控。

(2)监控内容：可对电梯运行状态进行实时监测，一旦出现异常，立即产生报警，提醒操作人员，通知维护人员进行维修。

监控点分布如图7所示。

图7电梯运行状态监视原理四、系统控制方案说明根据大楼的实际状况，采用了6个控制器构成整个大楼楼控系统的控制网络，分布在1层、4层、6层、18层。

1 楼宇设备分布特点该大厦地下1层-5层每层有两台变风量空调机组，根据机组在设置位置对称的特点，将控制器分为两大控制区域，最大限度地节约了工程材料，其中在1层设置两台ddc控制器1fxl80.1和1fxl80.2，实现对地下1层及1层变风量空调机组的检测与控制，4层设置两台xl100控制器，对室外温度和3、4两层右侧区域变风量机组的检测与控制，对2～5五层的用电、扶梯状态和故障变风量空调机组的集中管理。

6层为设备层，大楼重要机电设备均集中在此层，有4台直燃机组，空调水系统、供配电系统、所需监控点较多，故在6层设置一台6fxl500控制器，实现对6层的空调系统、供配电系统及地下1层~地上13层楼层配电箱的状态采集和远程控制。

在大楼18层设置一台xl500控制器对一台组合式空调机组和地上14～23层楼层配电箱的状态采集和开关控制。

在28层设置18fxl500的远端i／o箱，实现地上24层至32层的楼层配电箱的状态采集和开关控制，同时也对32层的一台组合式空调的启停进行控制。

2 具体说明各信号点、被控点分别就近连接至控制器xl500／xll00／xl80ddc控制器上，所有ddc控制器之间通信线选用rvvp(2×0．75)，模拟信号线选用rvvp(2×0．5)，所有数字信号(di、do)控制通信线缆选用bv—1．0：因大楼六层机电设备众多，控制线缆数量较多，因此在6层设置ct(100×50)的水平桥架。

同时，在弱电井7～32层设置一路pvc32的垂直线管，以便于楼层配电箱的状态及控制线的走线敷设。

五、结束语楼宇控制系统本身已经具备了完善的自动监测、自动调节、自诊断、自动报警等功能，可以大大减少设备管理人员，降低运作成本，提高大厦的管理效率。

本文分析了智能建筑中楼宇监控系统中各子系统及其关键技术性问题，为充分发挥楼宇自控系统的功能，需要设计单位周密详细的设计论证、统一规则，需要工程施工单位精心施工，更需要系统集成商以高度负责的态度，从客户角度出发，为每一个项目选择一个适合它本身的功能配置，甲方也尽早配备相应工程技术人员，加入项目实施中，从而真正发挥楼宇监控系统的功效，创造良好的社会经济效益。

注：文章内的图表、公式请到pdf格式下查看。