“数字化国标”建筑设备监控系统综述.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑“数字化国标”建筑设备监控系统综述 一、概述 建筑设备监控系统是智能建筑中的一个重要系统，是将与建筑物有关的暖通空调、给排水、电力、照明、运输等设备集中监视、操纵和管理的综合性系统建筑设备监控系统是以计算机局域网为通信基础、以计算机技术为核心的计算机操纵系统，它具有分散操纵和集中管理的功能 建筑物内诸多的机电设备之间存在着内在的相互联系，于是就需要完善的集中和自动化管理建立机电设备管理系统，达到对机电设备进行综合管理、调度、监视、操作和操纵，并达到节能的目的 建筑设备监控系统的作用： (I)能提供整体监测，对机电设备故障作出即时觉察及分析，减少因小故障而引起的其它问题，同时节省时间和资金 (2)协同自控系统的节能程式操作，减少不必要的能源浪费 (3)提供防范性保养，对可能发生的设备问题作出事先维修 (4)提高对楼宇的整体管理效率，节省人力和时间 二、建筑设备监控系统的范围 (一)各系统简介 建筑设备监控系统所管理的设备主要是楼宇内所有的机电设备，包括暖通空调系统设备、给排水系统设备、电气系统设备、照明设备、运输设备等。

1　暖通空调系统 (1)空调系统对各冷源系统(冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、制冷机组)进行监控，完成最正确台数运作；对冷冻水、冷却水之温差、压差及流量等进行监控；并在确保空气温度及新鲜度的状况下，实现最正确新风及外气节能调理此外，还对楼宇空气环境进行相应的监测 (2)通风系统由常规通风系统及防排烟系统组成，包括厕所排风系统、地下室机房及车库送排风系统以及空调新风进风系统、防烟系统、排烟系统及加压送风系统 2　给排水系统 由生活水系统、热水系统、排水排污等系统组成 3　电气设备系统 (1)电力设备的监控系统对电力设备采用监测的方式，对高低压配电柜，干式变压器、紧急发电机、各设备的状态及相关电力参数进行监测，有效容量操纵、停复电自动切换操纵、负荷投入的操纵及报警等 (2)照明操纵对楼宇景观照明、公共区域分组照明等进行状态监视、时序操纵、光强与照度调理、故障报警 4　电梯设备的监控 客梯、货梯、消防梯等的楼宇电梯的启停操纵、运转状态、紧急状况及故障报警监测 (二)建筑设备监控系统的标准 目前智能建筑中建筑设备监控系统宽容的设备和子系统既多又繁杂，同时不同厂商提供了不同的产品和支持系统，其通讯协议不同，造成通讯速率、编码格式、同步方式、通讯规程各不一致，因而使这些产品实现操作和系统的联调很困难。

假如系统中各种设备及子系统不进行互联而独立运作，则不能进行一体化协调运作，导致管理效率低、维修困难、扩展维护费用高 智能建筑的和管理者迫切需要降低投入和提高效率要使智能建筑的各子系统集成在一起，实现系统的设备集成和互操作，务必采取有效的方法，也即务必使系统具有真正的开放性它具有两个要求： (1)所有厂商务必共同遵守系统的技术标准和规范； (2)同样功能的部件虽由不同厂家生产，但可以相互替换，可互操作 目前国际上常用的两种开放式标准是LONMARK标准和BAcnet标准这两种标准在我国也得到了应用 1　LONMARK标准 LONMARK标准是以LonWorks技术为基础的一套标准Lon Works技术由美国Echelon公司20世纪90年代开发推出LonWorks技术实际上是一种测控网技术，这种网络不同于局域网，更确凿地说是一种工控网技术，也叫现场总线技术它便利地实现现场传感器、执行器、仪表等的联网，传输数据量较小的检测信息、状态和操纵信息Echelon公司提出局部操作网LON(LocalOperatingNetwork)，采用LonTalk协议的LON网称为Lonworks网。

Lon Works技术最大的优点是其完全的开放性并具有高值得信赖性和低本金的优点，用于现场DDC之间的相互操作，其主要特点是： (1)采用Lon Talk通信协议，该协议遵循国际标准化组织ISO定义的开放系统互联OSI全部七层协议，网络协议开放，可以实现互操作 (2)可在任何通信介质下通信，包括双绞线、同轴线缆、光纤和无线微波等，并且多种介质可以在同一网络中混合使用 (3)网络操作系统结构可以使用主从式、对等式或客户机/服务器式结构 (4)支持多种通信媒质和任意自由拓扑网络结构网络拓扑结构可以是任意形式，星型、树型或网状型等，实现真正的点对点通讯 楼宇自动化有其显著的特点：一是测控点分散，从一盏灯、一个探头到一部电梯、一台空调机，几乎广泛建筑物各个角落；另一个特点是被控设备种类多，包括空调机、新风机、冷冻机、风机盘管、锅炉、换热设备，发电机组、电梯，给排水设备、照明配电等设备，并且这些设备往往本身配有操纵系统要实现对建筑物内所有机电设备进行全面操纵，需要一种可以实现互操作的测控系统假如依旧采用传统的联网拓扑结构，那么实现现场DDC操纵器通讯连接的布线特别繁杂Lon Works技术是特意为实时操纵设计的，是在操纵层提供互操作的现场总线，可随现场状况任意选择通讯网络拓扑结构，使系统组态生动便利，因此Lon wo rks技术一问世，立刻得到楼宇自动化行业供货商的响应。

但Lon Works技术在工程设计中也有其缺乏之处： (1)Lon Works尽管在物理形式上可自由拓扑，但每个LonWorks节点需要连接到信道上，这样务必进行网络分段，在系统配置上务必增加路由器，这就增加了系统管理繁杂度实际上在规律上增加了操纵系统分级数，管理分级数越多，系统不成靠性就越高，系统的稳定性就越差 (2)各厂商生产的元器件(如各类型传感器、操纵器)务必插入固化有Lon Talk协议的Neuron专用神经元芯片，导致行业垄断，造价较高 可见，从技术层面讲，LonWorks技术给楼宇自控系统配置提供了又一选择，但目前受到各种条件限制Lonworks技术优势还不能完全发挥出来 2　BAC net标准 BAC net标准是由美国暖通空调制冷工程师学会(ASHRAE)发起制定并得到美国国家标准局(ANSI)批准的网络通讯协议标准BAcnet标准也 是由楼宇自动化系统的生产商、用户参与制定的一个开放性标准，是由ASHRAE学会综合几个局域网LAN的协议而制定的，并尽可能采用了LAN网络不同时期的成熟技术 1995年6月，BAC net成为ASHRAE B5-90标准。

当时由于网络及通讯技术的发展，业主对集成技术提出了更高的要求，要求建筑物自动化系统与高一级的企业管理系统加强联系，提高管理效率也就是说要在信息管理网一级上互联，解决不同厂家的自动化系统集成的有效途径厂家可以依照BAC net标准开发与BAC net兼容的操纵器或接口，在这一标准协议下实现相互交换数据的目的BAC net比LONMARK具有更为量大的数据通讯，可以运作高级繁杂的大量信息，实现不同厂家的楼宇自动化系统之间的互联 BAC net网络通讯协议标准规定了所有数据在网络中传输的一系列标准，包括使用何种线缆、如何发布指令、怎样得到温度信号、怎样发出警报等等BAC net标准分为应用层、网络层、数据链路层和物理层4层技术规范，其技术的先进性与兼容性表达在： (1)采用对象的概念BACnet标准定义了18种对象类型，如模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出、命令、设备、文件、回路等每个对象又有大量不同的属性，如描述、单位、现时数值、范围等，对于未定义的设备，BAC net提供添加新对象的机制，从而具有良好的扩展性 (2)用服务来完成某一设备从另一设备获得信息网络信息的交流与获取通过服务来完成，标准中规定了6类35种服务，并且服务有优先级之分。

报警与事故、文件传输、对象状况、远程设备管理、虚拟末端这6大类服务几乎包括了目前所有自控系统中所有的信息交换方式 (3)有生动的网络标准，BAC net网络模型中的数据链路层、物理层可以采用5种不同的技术，它们是以太网、ARCNET、MS/TP(Master-Slave/Token-PaSSing)、PTP(Point to Point)、LON talk其中MS/TP使用Rs-485的硬件接口，传输速度在1kbps与77kbps之间，价格低廉PtP网络使用Rs-232标准，采用Modem和线等通信机制在两点之间传输信息，它包括数据链路建立、数据交互、数据链接终止三部分 3　操纵网络通信协议应用要求 (详见GB/T20299.4-2022第6章) 4　建筑设备监控系统的构成 设备监控系统多为分布式计算机过程系统，一般由监控主机、现场DDC操纵器、就地仪表和通信网络四个主要部分组成软件包括系统软件、图形显示组态软件和应用软件等 (三)暖通空调监控 暖通空调系统的监控包括对空调机组、新风机组、变风量末端风机盘管进行的监控，是节能、节电的关键对楼宇暖通空调设备进行全面管理和监控，可以实现楼宇的温度调理、湿度调理、通风气流速度的调理以及空气清白度的调理，营造良好的工作环境。

1　空调系统的监控 (1)新风机组的监控 新风机组监控的功能包括： 检测功能：监视风机电机的运行/中止状态；监测风机出口空气温、湿度参数：监测新风过滤器两侧压差，监视新风阀开启/关闭状态 操纵功能：操纵风机启动/中止；操纵空气一水换热器调理阀，使风机出口温度达到设定值；操纵干蒸汽加湿器阀门，使冬季风机出口空气湿度达到设定值 保护功能：冬季当某种理由造成热水温度降低或热水中止供给时，应中止风机，并关闭新风阀门，以防机组内温度过低而冻裂空气一水换热器；当热水恢复正常供热时，应能启动风机，开启新风阀，恢复机组正常工作 集中管理功能：各机组附近的DDc操纵装置通过现场总线与相应的中央管理机相连，可以显示各机组启/停状态，送风温、湿度、各阀门状态值；发出任一机组的启/停操纵信号，修改送风参数设定值；任一新风机组工作出现异常时，发出报警信号 (2)空调机组的监控 空调机组的调理对象是相应区域的温、湿度，因此送人装置的信号包括被调区域内的温、湿度信号在操纵方式上一般采用串级调理形式，以防室内外的热干扰、空调区域的热惯性以及各种调理阀门的非线性等因素的影响对于带有回风的空调机组，除了保证经过处理的空气参数满意舒适性要求外，要考虑节能问题。

(3)变风量系统的监控 变风量系统(VAV)是一种新型的空调方式当室内环境温度变化时，改变送风的温度(定风量)和改变送风量(变风量)两种操纵方式均可达到一致的操纵效果采用变风量系统的中央空调系统可节能20％左右 VAV系统一般由带变频调理电机的空调机组和变风量末端装置组成监控内容包括操纵风机的启停，并监视启停状态和操纵状态根据室内温度的测量值，调理风门大小和水阀的开启度来实现对温度的操纵，使室温保持稳定 由于送入各房间风量是变化的，空调机组的风量将随之变化，因此应采用调速装置对送风机转速进行调理，使之与变化风量相适应 送风机速度调理时，需引人送风压力检测信号参与操纵，从而不使各房间内压力出现大的变化，保证装置正常工作 对于VAV系统，需要检测各房间风量、温度及风阀位置等信号，并经过统一的分析处理后才能给出送风温度设定值 在进行送风量调理的同时，还应调理新、回风阀，以使各房间有足够的新风 2　暖通系统的监控 暖通系统主要包括热水锅炉房、换热站及供热。