机场楼宇自控系统方案设计.doc

机场楼宇自控系统方案设计

1.1 楼宇自控系统
1.1.1 概述
某国际机场二期扩建工程楼宇自控系统是对机场区的制冷换热系统、空调通风系统、变配电系统等机电设备进行监控，并可以通过设备状态记录反映出设备变化趋势，在出现问题前对设备进行维护，这极大的方便了设备的操作与维修。它的整体功能可以概括为以下几个方面：
1、对楼内的机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控和管理，以确保舒适、安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。
2、对监控设备的管理功能、显示功能、设备操作功能、实时监控功能、维护保养提示功能、统计分析功能及故障诊断功能，并使这些功能自动化，从而实现管理现代化，降低人工成本。
3、全局化的信息分析和全局决策。对所采集的信息自动分析，提供各类图表，供操作人员分析楼内设备的运行情况、状况、能源消耗状况、报警状况等，并根据各系统运行的分析资料、统计资料、报表、数据等汇总，在此基础上为管理人员的决策提供必要的素材。在建筑设备管理系统中可以完成对楼内监控设备的集中控制和管理，将运行情况归纳、分析，以文本、图形、表格的形式上报至主控室，同时能够执行主控室下发的控制指令。
1.1.2 项目需求及实现目标
根据要求对冷热源系统设备、空调通风系统设备、变配电系统进行监控等系统进行全面监视，保障机电设备合理运行，提高设备管理人员的工作效率。
楼宇自控系统的主要任务之一是使建筑物机电设备管理现代化，包括管理功能、显示功能、设备操作功能、实时控制功能、统计分析功能及故障诊断功能，并使这些功能自动化，从而实现物业管理现代化，降低人工成本。
系统应为全开放式系统，在满足本工程高度智能化和系统集成化技术要求的同时，又要满足系统升级换代、系统扩展的要求。
根据业主要求，本系统功能具体需求总结如下：
l 冷热源系统
l 空调新风系统
l 送/排风系统
l 变配电系统
机电设施的监控功能要求应满足本工程使用的实际需要，保证系统的完整性和经济性，并具有一定的可扩展性和开放性，设计应采用国家和国际标准及规范，兼容不同厂商、不同协议的设备和系统的连接。
楼宇自控系统的设计应在完全满足机电设备运行工艺的前提下完成分散控制、集中监视、资源共享的基本思想；
楼宇自控系统不仅完成实时分散控制功能，而且要以达到管理便捷，节约能源，提高效率的目的；
系统具有高度的可靠性和高性能；
系统开放，支持多种行业标准协议，具有多种集成接口和实现方式，以便实现系统集成。
DDC控制器的输入输出点需留有一定的余量。
系统监控软件功能完善，具有严格的权限管理，完善的报警管理、报表、日程表、趋势图、历史数据分析和查询及友好的监控界面。
1.1.2.1 系统工作原理说明
楼宇自控系统对冷热源系统、变配电现场监控计算机采取通讯接口方式读出。通讯协议由冷热源系统、变配电设备供应商提供。
受控设备分散布置，为了方便控制，尽量在受控设备现场或附近设置DDC。各DDC通过网络线与中央工作站通讯，充分体现了分布式控制系统的“集中管理、分散控制”的原则，实现“危险分散”的目的。
监控点表中对各个机电设备及其监控内容，控制点位、控制设备的配置都有详细设计，下面分别对各个监控子系统，包括：制冷换热系统、空调通风系统、变配电系统，作详细设计说明。
1.1.2.1.1 送排风系统监控
设备监控点：
——风机开/关控制（DO）
——风机开/关状态（DI）
——手动自动/选择（DI）
——风机故障报警（DI）
系统实现的监控功能：
l 时间程序自动启/停送风机，具有任意周期的实时时间控制功能。
l 监测送排风机的运行状态和故障信号，并累计运行时间。
l 排烟风机与消防信号连锁，火灾信号确认后，将开启排烟风机。
l 中央站彩色图形显示，记录各种参数，包括状态、启停时间、累计运行时间及其历史数据等。

1.1.2.1.2 新风系统监控
新风机监控点：
——典型房间湿度传感器 （AI）
——新风电动阀调节 (AO)
——过滤网状态监视 (DI)
——冷/热水电动阀调节控制 (AO)
——低温断路防冻恒温器(DI)
——冬季加湿控制 (DO)
——风机开关控制 (DO)
——风机运行状态 (DI)
——风机开关状态 (DI)
——风机故障 (DI)
——送风/新风温湿度测量 （AI）
——防火阀关闭状态报警及联锁 (DI)
——房间湿度传感器 （AI）
控制系统的现场元件由送风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、风阀执行器、电动调节阀、电动加湿控制组成。
系统实现的监控功能：
l 送风温度自动控制：冬季时，根据传感器实测的温度值自动对热水阀开度进行PID运算控制，保证新风机送风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据传感器实测的温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。通过调节水阀的开度，使送风温度达到用户的设定值。
l 送风湿度控制： 根据湿度传感器的实测值自动对加湿阀进行PID运算控制，保证送风湿度达到用户的湿度设定值。
l 过滤网堵塞报警： 空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。
l 新风机启停控制： 根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时启停新风机，自动统计新风机运行时间，提示定时对新风机进行维护保养。
l 联锁保护控制： 风机停止后，新风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；当温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀，关闭风门，停风机。
l 节能运行,包括:
——间歇运行：使设备合理间歇启停,但不影响环境舒适程度。
——最佳启动：根据建筑物人员使用情况,预先开启空调设备,晚间之后,不启动空调设备。
——最佳关机：根据建筑物人员下班情况 ,提前停止空调设备。
——调整设定值：根据室外空气温度对设定值进行调整,减少空调设备能量消耗。
——夜间风：在凉爽季节,用夜间新风充满建筑物,以节约空调能量。
原理图见附图。

1.1.2.1.3 空调系统监控
空调机组监控点：
——室外温度传感器 （AI）
——室外湿度传感器 （AI）
——防火阀关闭状态报警及联锁 (DI)
——风管温度传感器（AI）
——风管温度传感器（AI）
——风管湿度传感器（AI）
——风机变频器频率监测（AI）
——风机变频器频率控制（AO）
——风机开关控制 (DO)
——风机运行状态 (DI)
——风机开关状态 (DI)
——风机故障 (DI)
——排风电动阀调节（AO）
——混风电动阀调节（AO）
——新风电动阀调节（AO）
——风量传感器（AO）
——过滤器压差报警 (DI)
——盘管水管电动阀调节（AO）
——低温断路防冻恒温器 (DI)
——冬季加湿控制（AO）
——风机变频器频率监测（AI）
——风机变频器频率控制（AO）
——风机开关控制 (DO)
——风机运行状态 (DI)
——风机开关状态 (DI)
——风机故障 (DI)
——送风温度监测（AI）
——送风压力监测（AI）
——送风流量监测（AI）
——防火阀关闭状态报警及联锁 (DI)
——风道静压传感器（AI）
——变风量电动风阀开度显示（AI）
——变风量电动风阀控制（AO）
控制系统的现场元件由混风温湿度传感器、回风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、压力传感器、风阀执行器、电动调节阀、电动加湿组成。
系统实现的监控功能：
l 回风温度自动控制： 冬季时，根据传感器实测的回风温度值自动对热水阀开度进行PID运算控制，保证空调机组回风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据传感器实测的回风温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。通过调节水阀的开度，使回风温度达到用户的设定值；在过渡季节则根据室外送入新风的温湿度自动计算焓值，并与室内回风的焓值进行PID运算，其结果将自动控制新风阀、回风阀、排风阀的开度，以达到自动调节混风比的作用。
l 回风湿度控制：根据湿度传感器的实测值自动对加湿阀进行PID运算控制，保证回风湿度达到用户的湿度设定值。

l 过滤网堵塞报警： 空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。
l 空气质量调节： 在重要场所设置二氧化碳测量点，根据测量值的浓度自动调节新风比。
l 空调机组启停控制： 根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时启停空调机组，自动统计空调机组的运行时间，提示定时对空调机组进行维护保养。
l 联锁保护控制： 风机停止后，新回排风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；当温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀，关闭新风门，停风机，并在图形操作站上显示报警。
l 节能运行,包括：
——间歇运行：使设备合理间歇启停,但不影响环境舒适程度。
——最佳启动：根据建筑物人员使用情况,预先开启空调设备,晚间之后,不启动空调设备。
——最佳关机：根据建筑物人员下班情况 ,提前停止空调设备。
——调整设定值：根据室外空气温度对设定值进行调整,减少空调设备能量消耗。
——夜间风：在凉爽季节,用夜间新风充满建筑物,以节约空调能量。
原理图见附图。
1.1.2.1.4 制冷站系统监控
采用通过标准RS485通信接口方式采集冷冻站数据经过数据交换及读取。

监控要点：
l 冷水机组
——机组运行状态
——机组故障讯号
——机组手/自动状态
——机组冷却水和冷冻水水流状态
——机组冷冻水和冷却水电动阀门控制和状态
——冷水机组启停台数控制
——冷冻水回水温度
——冷冻水供水流量
——冷冻水回水流量
——冷却水供水温度
——冷却水回水温度
——冷冻水温度再设定
——冷冻水供回水压力差
——旁通阀控制
——冷媒泄露浓度监测及报警
——冷媒泄露报警装置的状态
l 冷冻水泵及冷却水泵
——水泵开关控制
——水泵运行状态
——水泵故障报警
——水流状态显示
——水泵电动阀控制和状态
——冷冻水和冷却水处理系统运行状态和故障讯号
l 冷却塔
——开关控制
——运行状态
——故障报警
——状态显示
控制系统的现场元件由水温传感器、水流量计、水压传感器、压差开关、液位传感器、电动蝶阀及执行器、压差旁通阀及执行器组成。
系统实现的监控功能：
l 冷负荷需求计算：根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，计算建筑空调实际所需的冷负荷量，并可决定开启冷水机组的数量，达到节能的目的。
l 冷水机组启停联动控制：开启冷却塔风机、开启冷却水蝶阀、开启冷却水泵，开启冷冻水蝶阀、开启冷冻水泵、开启冷冻机组；停止反之。
l 冷却水温度检测：根据冷却水供回水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数。
l 冷却塔风机状态监测与控制：监测风机的运行状态、故障状态和手/自动状态，控制风机的启停。
l 冷却水管道过滤器状态监测：当过滤网阻塞时，压差开关给出过滤网淤塞报警信号，及时提醒人员对过滤网进行清洗。
l 水泵状态监测与控制：监测水泵的运行状态、故障状态和手/自动状态，控制水泵的启停。
l 冷水机组状态监测与控制：监测机组的运行状态、故障状态，控制机组的启停。
l 冷冻水压差控制：根据冷冻水供回水压差，自动调节旁通调节阀，维持供水压差恒定。

l 膨胀水箱液位监测：根据监测水箱液位传感器，水位超限进行故障报警，使膨胀水箱水位维持在允许范围内。
1.1.2.1.5 变配电系统监控
变配电系统可谓整个智能建筑的心脏，特别是在特殊的建筑中，对变配电系统的监视能提高供电质量，减少事故隐患。变配电系统包括高压设备、变压设备、低压设备、发电设备等。
采用通过标准RS485通信接口方式采集变配电数据，经过数据交换及读取。
l 高压开关柜监视
——高压主进开关状态监视；
——高压母联开关状态；
——变压器进线开关状态；
——高压侧电压、电流；
l 变压器的监视
——监视变压器的温度、变压器风机的运行状态、故障报警；
l 低压配电监视
——对其电压和电流进行监视。
——对供配电功率因数、频率进行监视。
1.1.3 系统产品要求
1.1.3.1 楼宇自控系统推荐品牌
★系统推荐品牌为中控电子、江森、西门子。
1.1.3.2 设备清单
依据招标楼控系统点表报价。
1.1.3.3 产品参数要求
★投标人必须从1.10.3.1中任选其一，按规定的品牌、型号规格进行报价（含单价和总价），报价仅作为评标的依据，实际费用在整个工程竣工后，按中标单价和实际数量据实结算。
其它设备材料投标人可根据技术和功能要求，自行选择国内外中高档成熟产品，确定品牌、型号规格和数量进行报价，投标人对核算不足造成的误差自行负责。
★必须满足并能够实现本系统技术要求中所列明的功能和模块。
★投标人须提供设备原生产厂商为本项目出具的授权书
★投标人需使用符合下述产品要求的参数并提供相应的彩页或图片。
1.1.3.3.1 系统组成
l 系统由数据管理服务器、以太网现场直接数字控制器、传感器、阀门及执行机构等组成。网络传输分两层. 管理层及现场总线层，管理层使用以太网通讯技术，现场总线支持Modbus、CANOPEN工业标准协议。
l 智能化集成管理系统通过开放接口能够实现和BAS建筑设备监控系统的集成，实现对各机电设备的运行状态进行监视和必要的控制，并对系统报警信息数据进行显示和记录，建立机电设备运行数据管理资料库。
l 通过BAS建筑设备监控系统实现大楼冷热源系统、空调风系统、给排水系统、照明系统、供配电系统、电梯系统设备的监控管理。实现由大厦建筑设备监控系统管理中心对大厦内各种机电设备进行全方位的监视、控制， 以及各设备间的联动控制和节能管理。 
1.1.3.3.2 系统结构及要求
l 本BAS系统须为分布智能系统（DISTRIBUTED INTELLIGENCE SYSTEM），系统的网络结构模式应采用集中管理、分散控制的集散式系统。
l 本BAS系统采用行业标准的以太网TCP/IP协议。
l 系统由数据管理服务器、以太网现场直接数字控制器、传感器、阀门及执行机构等组成。网络传输分两层架构：管理层及控制层均。管理层使用TCP/ IP协议，数据库应支持SQL Server等流行商用数据库软件，上位软件支持OPC、BACnet/IP、并且必须提供开放的标准化接口以方便与第三方楼宇设备自控系统或管理平台系统在管理层的集成；现场控制层使用Modbus或CANOPEN工业标准协议。
1.1.3.3.3 DDC控制器要求
硬件配置
主控器要求；
ü 32位处理器；
ü 内置实时时钟；
ü 数据掉电保存时间小于10年,FLASH储存;
ü 通讯接口：具有1个RS232/ RS485和CAN通讯接口，带10M/100M网络接口，通讯速率必须可调；
I/O扩展模块
ü 模拟量输入：4~20mA和DC 0~10V；
ü 模拟量输出：4~20mA和DC 0~10V；
ü 开关量输入：无源的常开或常闭信号；
ü 开关量输出：无源的常开或常闭信号、有源的电压/电流开关信号、两态和三态或间歇控制信号；
ü 通/断：无电压触点输出；
ü 输出触点的容量：小于2A；
ü 防护等级：IP20。
DDC配置要求
ü DDC应配备微处理器、I/O模块、电源模块、通讯模块、机壳及保护电器，并配有通讯管理、控制、故障诊断、用户在线编程等软件，并具有密码保护功能；
ü 为了保证BA系统的正常开通各型水阀、风阀及其执行器均由楼宇自控系统提供。
ü 传感器
应采用工业标准制造并与DDC相匹配的各类传感器，选用高灵敏度、高稳定性、寿命长的传感器。
1.1.3.3.4 上位机监控软件要求
软件的电脑工作平台为WIN2000/WINXP。监控软件支持Internet和Intranet的HTML页面显示，适用于TCP/IP网络传播。
监控软件具备以下特点：
Ø 监控设备运行状态可通过Flash动画显示，方便使用操作，；
Ø 按日历时间设置时区，自动管理设备启动/关闭；
Ø 可记录传感器现场信号，并以曲线图显示参数随时间变化的情况；
Ø 显示/存储设备过载/故障等各种报警，自动启动报警面板；
Ø 同时支持多个以太网工作站；
Ø 使用多级密码管理，配合不同等级的操作人员管理/维护设备正常工作。
Ø 要求采用分层面向用户的开放式、标准化、模块化结构的软件，便于系统功能的扩充和更新，具有较强的容错能力及较短的响应时间。
Ø 应用软件模块应根据系统运行和管理要求来配置，可方便、灵活、简单地实现应用软件功能的增减，而且这些改变无需调整和增添管理工作站的硬件配置。
Ø 应用软件不得受监控点数的限制，即当系统扩容时，无需重购或升级软件。
Ø 应用软件必须具有系统级的备份与恢复机制，以保障在系统崩溃或系统维修后能迅速重建整个软件系统。
Ø 软件所基于的操作系统应是简体中文版，并且应以Microsoft windows 2000以上版本为基础，招标人不接受以 MS-DOS和Windows3.x为基础的系统。
Ø 应用软件应按不同的监控设备（系统）及建筑分区分别组成相应的操作界面；应符合友好、多视窗、图形化要求，图形切换流程清楚易懂，便于操作，用户界面为全中文界面；采用交互式菜单，为系统操作员进行访问系统提供清晰得目录。
Ø 操作界面应能动态反映监控设备的运行状况及运行参数，设备定时刷新，保持设备状态和显示状态的一致；刷新时间不少于5秒；
Ø 实时动态显示BAS所集成的各子系统经选择的设备工作状态及报警状态，显示及设定各种参数值；

 1、系统总体性能
(1)先进性。采用APOGEE系统楼宇自控系统，实现所属各类设备的集中管理和分散控制的综合监控及管理功能。
 (2)开放性和互操作性。系统具有OPC,ODBC等必要的软件接口，使系统具有向上(BMS)/向下(其它机电系统)集成的能力，系统容许不同厂家的产品通过网关界面或第三方集成产品组成一个完整的建筑设备自动化系统。
 (3)可靠性。系统为分层网络结构，由管理层和监控层组成，构成集中管理、分布控制的网络形式。
(4)扩展性。控制总线具有良好的兼容性和可扩展性，可在总线的任何位置连接设备，实现分阶段实施和不同时间的可调整性。
(5)经济性。系统具有较高性价比。

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