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1.1楼宇自控系统1.1.1系统概述本工程为某体育中心, 设有网球场、室内健身、高尔夫、瑜伽室及办公室，建筑按五层设计。
楼宇自控系统将对整座建筑的机电设备进行信号采集和控制，实现体育馆设备管理系统自动化，旨在对体育馆内空调新风、通风、给排水以及动力系统进行集中管理和监控，以满足使用者对于馆内温度、通风等环境条件的严格要求，创造舒适的建筑环境同时达到服务和能源双优的效果。
根据某体育中心的特点，采用楼宇自控系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段,对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效、有序的状态下运行，在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，保证特殊生产环境需要，节省能源10%，节省人力，最大限度安全延长设备寿命的目的。从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务，使投资能得到一个良好的回报。
1.1.2需求分析楼宇自控系统的建设需要充分体现技术的先进性、系统的专业性、功能的复杂性、投资的可行性、建设的实用性等弱电系统建设所特有的专业要求，确保某体育中心的建设的顺利实施和按期正常运行。
楼宇自控系统能自动接收各DDC控制器上传的统计信息及设备状态信息（正常、故障及报警），并能记录、打印、分析和管理。可完成功能集成，实现与消防报警系统、智能照明、监控和报警等系统的接口和联锁控制，能与其他相关的工作站进行接口，配合集成商搭建成功能完善的物业管理中心。
本方案针对某体育中心的楼宇自动控制系统（BAS）而进行设计。根据该项目的特点，针对建筑设备监控系统及系统集成的技术要求，围绕先进的控制理念和开放式的智能化建筑结构方式，依据有关国内外先进成功案例和相关设计规范并结合我们在建筑设备监控系统及系统集成方面的多年实践经验，运用当今主流的计算机技术和自动控制技术而进行的设计。楼宇自控系统配置一套管理软件及一台客户端管理工作站，设在一层消防监控中心，完成建筑物内的送排风、给排水等监测实行全时间的监控和管理，并将风冷热泵机组网关接口、电梯/扶梯系统网关接口、柴油发电系统以及高、低压变配电系统网关等通过通讯网关进行集成，以实现二次监测。系统收集、记录、保存有关系统的重要信息及数据，作到一体化管理，达到提高运行效率、保证控制区域环境需要、节省能源、节省人力的效果，最大限度安全延长设备寿命的目的。
根据 某体育中心内各类功能建筑的以上各系统设置情况不同，建筑设备监控系统的设置范围及监控内容如下表：
序号 | 子系统 | 监控方式及监控内容 |
1 | 空调系统 | 双向新风换气机、空调机组、风机盘管等监测、控制；风机盘管采用Modbus RTU网关接口方式进行集中监控。 |
2 | 送/排风系统 | 排风兼排烟机、送/排风的监测、控制 |
3 | 冷热源水系统 | 风冷热泵机组、冷冻水泵的监测控制，另外风冷热泵机组采用高阶接口读取系统参数（通讯协议Modbus、BACnet或者OPC） |
4 | 给排水系统 | 集水坑集水泵的监测、控制 |
5 | 变配电监测系统 | 变配电系统采用网关接口方式接入（通讯协议Modbus、BACnet或者OPC） |
5 | 电梯监测系统 | 电梯系统采用网关接口方式接入（通讯协议Modbus、BACnet或者OPC） |
DDC控制器或安装在设备机房内，或安装在楼层设备间（电井）内； DDC控制器通过控制总线与控制中心的管理工作站互通互连。较分散安装的设备（如排污泵、水箱液位监测、通/排风机等）则利用扩展模块进行分散控制。
1.1.3系统设计系统采用三层网络结构：管理集成层、现场控制层、现场设备层。
管理集成层：主要由中央图形操作站、系统服务器（主站）、客户端（管理员工作站）等组成，完全基于TCP/IP&BACnet，其主要作用为对整个系统进行管理和操控，并可实现不同区域间的数据联网；同时管理层也支持客户/服务器(Client/Server)及Web数据访问操作方式。通讯速率可达到100M bps。该层网络是基于TCP/IP&BACnet，主要应用系统中央站、路由器等组成。中央工作站系统由PC主机、彩色大屏幕显示器及打印机组成，是BAS系统的核心，它直接可以和以太网相连。整个建筑物内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示，内装系统操作软件，并提供给操作人员下拉式菜单、人机对话、三维彩色动态数据图形显示等多项简洁直观的操作使用功能；为用户提供一个非常好的、简单易学的系统操作界面，操作者无需任何经验及软件知识，即可通过鼠标和键盘操作管理整个自动控制系统。
现场控制层：是由DDC控制器与扩展模块支持的现场控制总线组成，主要用于监控分散的现场机电设备。
现场设备层：主要是由各种类型的传感器和执行器组成，完成向DDC提供现场环境的测量和信号的采集、接收DDC发出的动作执行指令并实施。
所要求的受控设备均可以在操作工作站集中进行有效监控，操作人员可以一目了然的了解建筑内受控设备的运行情况。系统操作工作站以图形和文本两种方式进行显示，并可根据使用习惯随意转换显示模式。
系统拓扑图：
楼宇设备控制系统利用现代的计算机技术和网络系统，实现对所有机电设备的集中管理和自动监测，确保建筑内所有机电设备的安全运行并达到最佳状态，又可以节省系统运行能耗，及时发现故障，同时提高建筑内人员的舒适感和工作效率，并可最大限度的延长设备的使用寿命。
我们在楼宇设备控制系统的设计中，主要遵循以下设计原则：
Ø舒适
建筑功能对室内环境舒适度的强调，要求控制管理系统对楼宇设备高精度地控制和调节，从而能提供最舒适的温度、湿度，满足使用需要。
楼宇设备控制系统根据季节、人员和空气流动情况的变化，将各区域的室内温度控制在设计要求的值上，同时参考国际上的通用标准，如ASHRAE舒适标准、ISO7730的热舒适指标PMV等，使楼内楼内环境达到最适宜。
Ø节能
业主对设备的运行成本、管理成本和管理效率十分重视，控制管理系统自动高效地控制设备能耗，完全能够降低运行成本和设备管理成本，提高管理效率；
在满足舒适性的前提下，楼宇设备控制系统通过合理组织设备运行，使大楼的各项设备运行费用为最低。即以能耗值最低为控制目标，进行优化系统控制。
楼宇设备控制系统软件设有节能程序，可以控制设备得以合理运行。如根据时间程序来控制送排风系统的开启，根据室内CO²浓度来控制新风量，根据室内外温度湿度来控制风阀开关实现最优化控制等。
通过各种管理软件、优化控制软件和节能软件达到自动控制，以达到降低能耗，配合自控系统的节能式操作，减少不必要的能源浪费。并在硬件上提供防范性保养，对可能发生的设备问题做出事先维修。
Ø安全、可靠
如果楼内的机电设备突然发生故障而停机，将会产生严重后果。楼宇设备控制系统可以从以下几个方面预防这种局面的出现：
随时检查设备的实际负载和额定负载，一旦发现设备过载，立即自动卸载同时向中央控制室发出报警信号，以防损坏贵重设备；
监视设备运行状况，一旦发现其中某台设备运行异常，立即报警通知检修人员前去检查，以防引起更大范围的设备故障；
自动记录设备的累计运行小时数，当累计值达到规定的维修时间时，自动报告中央控制室，及时提醒进行设备检修；
当一组设备中的某台设备出现故障不能继续运转时，自动切换到备用设备；
对于临时停电的情况，当恢复供电后，系统自动执行顺序启动程序，可保证设备投运顺利，避免启动失败对设备的损害。
通过这些检测、报警和处理方式，使大楼对机电设备突发故障具备有效的预防手段，以确保设备和财产安全。
Ø开放
系统结构必须是开放式的，系统支持TCP/IP、BACnet/IP等总线方式，方便今后接入其他系统。
Ø高效
通过对设备运行状况的监测、诊断和记录，早期发现和排除故障，及时发出维护和保养的通知，保证设备始终处于良好的工作状态和大楼的正常运营。
楼宇设备控制系统对设备的有效监控，可使设备的故障率大大降低，同时也使维修工人可以更有效的工作，及时解决设备出现的问题，因此可以减少维修人员的数量；一体化管理方式，使操作、值班和管理人员减少。
1.1.3.1性能要求1)系统设置基本要求:系统设置强调实用性，技术上应是先进的并具有与相关系统兼容性，在体现工程整体特色的同时注意系统的经济效益。系统设置应综合平衡，主要系统应达到国际先进水平。
2)系统的设计应遵循分散控制、集中监视、资源共享的基本思想。采用分布式计算机监控技术、计算机网络通信技术。监控管理功能集中于中央站和有相当操作级别的终端，实时性强的控制和调节功能由分站完成。中央站停止工作不影响分站功能和设备运行，局域网络通信控制也不应因此而中断。
3)系统应采用共享总线形的网络拓扑结构，通信网络宜采用统一的通信协议。对多个供应商不同系统之间的集成应采用OPC标准，具有很好的开放性。
4)系统应兼容Modbus和BACnet协议，主干网络应是符合国际工业主流标准TCP/IP通信协议的开放系统，以便顺利纳入集成化管理系统。
5)系统设置应能适应 某体育中心项目的使用要求，创造高效、舒适、便利的建筑环境，达到节约能源和人力的目的。
6)实现先进性，可靠性的前提下，系统的配置设计应达到性能与价格的优化目标。
7)冗余性，为满足日后扩展需要，DDC控制点位应保证15%的余量。
1.1.3.2技术要点系统的基本服务功能是通过对各类设备的运行集中监控与管理实现：确保设备按控制要求运行；提高设备的整体安全水平和灾害防御能力；
通过优化控制提高工艺过程控制水平、减轻劳动强度；提供可靠的、经济的最佳的控制方案，实现设备管理自动化；不断地、及时地提供设备运行的有关资料、报表，进行集中分析，作为设备管理决策的依据，实现设备维护工作的自动化。要达到以上的效果，系统就必须得到准确的设备运行参数信息，而这些信息就完全依赖各种传感器来实现。各种传感器对实施的要求较高。对其安装尤其重要，安装探测的位置、工艺的不同会使最后等到的参数也会不同。因此，在实施过程中要特别注意，必须经过周全的检测，结合实地合理安装，保证效果。
系统节能说明
在满足舒适性的前提下，建筑设备管理系统通过合理组织设备运行，使运行费用为最低。建筑设备管理系统通过计算机控制程序对全楼的设备进行监视和控制，统一调配所有设备用电量，可以实现用电负荷的最优控制，有效节省电能，减少不必要的浪费。
⑴、空调系统是建筑物内机电设备中能源耗费的大户，约占总能耗的60%。通过设备监控系统的控制，将所有空调机、新风机进行控制，控制机组在合理的温度、湿度范围内运行，以避免夏季过冷和冬季过热这样浪费能源的现象。例如：对于室内人员的变化、发热设备的变化系统可以自动调整空调设备的制冷负荷（比如调整制冷机的开启数量，调整热水变频泵的频率）。使机房内空调制冷和输送能耗更低，达到节能的目的。
冬、夏季为进一步降低室内新风的能耗且又要满足人员的最低新风量要求。
空调机组室外环境温度发生变化时，系统可以根据室外温度变化，及时调节相关设备的工作状态。尤其在春秋季节，气候变化比较频繁，当室外温度比较凉爽时，系统可以自动调节新风机组水阀、回风阀和中厅/边厅的天窗，充分利用外界新鲜的适宜空气，降低空调能量的消耗。
系统还可根据冷却水供回水温度，控制冷却塔风机的启停及运行数量，最大程度的节能。
另外，空气过滤器堵塞报警可及时提醒物业人员对其进行清洗或更换；防冻报警探测可对设备起到保护作用等，均对节约能源起着直接和间接的作用。
⑵、送排风系统，通过本系统使送风机、排风机连锁运行，系统可以设定运行时间，使风机在需要时投入运转，避免浪费。
⑶、纳入建筑设备管理系统的设备的运行状态始终处于系统的监视之下，建筑设备管理系统可提供设备运行的完整记录，同时可以定期打印出维护、保养的通知单，这样可以保证维护人员不超前、不误时地进行设备保养，因此可以使设备的运行寿命加长，也就是降低了建筑的运行费用。系统自动记录设备的累计运行小时数，当累计值达到规定的维修时间时，自动切换到备用设备，同时报告中央控制室，以均匀各台设备运行时间、延长设备使用寿命。纳入建筑设备管理系统的机电设备，可以使这些机电设备在统一的界面上完成一切操作，极大地方便了机电设备的管理，减少管理和维护人员数量。提高建筑设备管理水平，增加设备的运行寿命，减少设备发生灾害性故障和连锁反应的可能性，大大降低了建筑的运行费用。
1.1.3.3BACnet 技术BACnet是工业标准的通讯协议。
Apogee Advanced/Base版本均支持BACnet通讯协议。
TCP/IP通讯协议作为通讯媒介。
Apogee Server: 其它BACnet设备或系统可对APOGEE系统进行监视、控制和接收报警信号。
Apogee Client: Apogee可以监视、控制BACnet设备，也可接收BACnet设备的报警信号。
1.1.4系统软件1.1.4.1软件操作系统采用Windows 7或 Windows Server 2010操作系统平台。
系统中央监控管理软件采用Insight中文图形化软件，软件采用模块化设计。
中文化人机界面，便于国内用户使用；动态图形显示，直观形象。
点数据库结构，表格填充式的设定和程序编辑方式：系统监控对象，在软件中是以地址点编辑形式，按受控对象的系统名称、点名称、监控类型、时间延迟、控制模式等分成小的功能模块化软件，用户在设定或编程时，只需在表格中填充或用鼠标修改即可，使用极为方便。
1.1.5系统功能楼宇自控系统利用先进的计算机监控技术对建筑物内的各种机电设备进行集中监控，为提供必要的受控环境，并在此基础上通过资源的优化配置和系统的优化运行实现节能。
本系统监控的子系统包括：
Ø空调新风系统
Ø送排风系统
Ø给排水系统
Ø冷热源系统（网关接口）
Ø风机盘管系统（网关接口）
Ø电梯系统（网关接口）
Ø变配电系统（网关接口）
系统能对各子系统的工作程序、工作参数、启停状态、故障情况等自动进行监测、控制；各设备工作异常时，能发出异常状况或故障情况的报警信号，并同时判断出故障性质、具体位置及设备类型、编号，并给出故障处理的信息；系统能提供各设备的日启、停状态，高低峰值，实时运行值等数据，以画面形式显示记录、并以表格和曲线等形式打印记录；系统具有通讯能力，可随时进行人机对话，对各设备发送指令进行监控，根据各设备的信息，经系统判断后发出相应的联动控制信号。
楼宇自控系统为分布智能系统，利用分布在现场的直接数字控制器(DDC)，完成被控设备的实时监测、保护与控制任务。在通信网络失效时，各直接数控器均能独立继续其正常运作，使相关机电系统不受影响。各直接数控器既能独立运作，又可以在中央管理工作站指导下工作。
1.1.5.1冷热源系统风冷热泵机组通过通讯方式接入建筑设备监控系统，将风冷热泵机组的各种参数，如工作方式、运行状态、故障报警等采集到建筑设备监控系统，同时将建筑设备监控系统中央站上的各种命令，如远程启停信号，传送到风冷热泵机组。
其他设备采用DDC方式实现，包括风冷热泵机组，冷冻水泵、传感器、电动阀、膨胀水箱等设备。
1)启停控制
根据预先编排的时间表，按“迟开机早关机”原则控制风冷热泵机组的启停以达到节能的目的；控制系统将按照正确的顺序自动启/停设备，保证所有设备的安全可靠运行。
——连锁启动顺序：
风冷热泵机组的电动蝶阀→冷冻水泵→机组水流开关信号（作为连锁条件的返回信号）→风冷热泵机组
——连锁停止顺序
风冷热泵机组→（延时，根据设备要求、系统负荷惯性、运行工况等条件判定和设定）→冷冻水泵→机组水流开关信号（作为连锁条件的返回信号）→风冷热泵机组的电动蝶阀
2)机组台数控制
根据水总管供、回水温度、回水流量测量值，自动计算所需冷负荷量，调节风冷热泵机组运行台数。
负荷计算：Q＝K×M×(T1－T2) 其中：
Q：负荷
K：常数
M：流量
T1：回水总管温度
T2：供水总管温度
3)连锁控制
冷冻水差压控制：根据水总管供回水压差，自动调节旁通阀，维持供回水压差恒定。并监测阀的开度。
冷冻水泵控制：根据回水冷负荷的变换及供回水压力、自动控制循环泵的 运行频率及台数。保证系统最不利环路末端供回水压差不小于空调设计。
故障报警监测
监测冷冻水泵设备故障报警；
监测膨胀水箱水位、水位超限进行故障报警
自动启动备用设备
控制系统全面监测所有设备的运行状态，如果某一部分设备出现故障，将自动切换合适的备用设备投入运行，保证整个系统的连续稳定运行。
平衡各设备的运行时间
控制系统将自动累计各台设备的运行时间，自动预测冷负荷需求，从而自动切换各台设备的运行状态，平衡各台设备的运行时间。而且用户也可以选定超前/滞后风冷热泵机组，根据用户意愿对设备的运行顺序进行排序。
断电后自动重启
当发生断电时，所有设备将停机一段时间，通电后，控制系统将根据每台风冷热泵机组的状态，每台设备的运行时间等，决定重新开启的机组数量和机组顺序等。
降温时间需求限制
为降低电器配置的投资，可以设定风冷热泵机组的启动时间，逐步给机组加载，让冷水机组逐步达到满负荷状态运行，以减少风冷热泵机组启动对电网的冲击。
风冷热泵机组通过通讯方式接入建筑设备监控系统，将风冷热泵机组的各种参数，如工作方式、运行状态、故障报警等采集到建筑设备监控系统，同时将建筑设备监控系统中央站上的各种命令，如远程启停信号，传送到风冷热泵机组。
1.1.5.2空调机组本项目中空调机组都是两管制机组均为两管制；分布在各楼层办公区、公共区域等天花吊顶内，空调机组通过处理后的空气与冷/热水处理使室内空气保持在舒适温度范围。
Ø监控内容：
1)送/回风温度监测；
2)风机压差监测
3)风机的运行状态、故障报警、风机手/自动状态，确认单风机空调箱是否处于楼宇自控系统控制之下，当机组处于楼宇自控系统控制时，可控制风机的启停；
4)初效过滤器堵塞状态，提醒运行操作人员及时清洗或更换；
5)冷/热水调节阀控制及反馈
Ø控制策略：
1)采用最佳控制程序对空调机组进行最佳时区启停控制，保证上班前对控制区域内的空间进行预冷（夏季）或预热（冬季）；
2)根据回风温度设定值，通过对安装于水盘管回水侧电动调节阀的自动调整，实现对回风温度设定点（可调整）的控制，PID 调节冷/热水阀，保证空调机组供冷/热量与所需冷/热负荷相当，减少能源浪费；
3)初效过滤器淤塞报警，DDC 控制器会监察过滤网两端的压差，当过滤网淤塞时，两端的压差有变化，超过设定值就以声光报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员安排有关人员做检修工作；
4)风机、风门、盘管水阀连锁程序；
a)启动顺序：开盘管冷热水阀、开风阀、延时启风机，调节冷/热水阀；
b)停机顺序：停风机、关风阀、关冷热水阀；
5)当设备故障报警或消防报警时，设备停止运行提示管理人员现场处理。
1.1.5.3送排风机通风系统应包括排风机、送风机、排烟兼排风机（不包括消防专用排烟机和正压送风机）等。通风设备仍使用传统DDC控制箱方式进行控制。
Ø监控内容：
1)运行状态；
2)故障报警；
3)手/自动状态；
4)启停控制；
5)CO 浓度监测（仅限于地下一层停车库，安装标高离地0.6米）。
Ø控制策略：
1)普通风机的启/停控制，根据预先设置好的时间表启停；
2)依据CO浓度联动控制地下一层停车场区域内送、排风机启停；
3)送排风机运行时间累计，当累计值达到设定值时，发出检修报警信号；
4)当设备故障报警或消防报警时，设备停止运行提示管理人员现场处理。
1.1.5.4给排水系统本工程楼宇自控系统对集水井排污泵只监不控，
Ø监控内容：
1)测量集水井的超高水位；
2)监视集水泵的运行状态；
3)监视集水泵的故障报警；
4)监视集水泵的手/自动状态；
Ø控制策略：
1)当集水井集水泵处于正常监测下；系统出现超高水位报警、集水泵故障报警或集水泵处于手/自动处于本地控制时，系统提示工作人员到现场处理。
1.1.5.5风机盘管控制（硬件通讯协议modbusRTU）1)联网控制，本控制系统每套包括一个风机盘管温控器器和一个电动二通阀；
2)由温控器内置式温度传感器测得的实际房间温度和人工调整温控器上房间温度设定点的差值，自动开关电动二通水阀，使房间温度等于设定值；
3)人工调整温控器上风机三速开关和设备启停。
4)采用联网型温控器可以实现控制中心对风机盘管工作状态进行控制，在采用温控器可以实现定时启停风机盘管，可以由控制中心强制设定房间温度，从而实现最大程度的节约能耗。联网型温控器可以使用关联起来。当上班前，系统会自动控制相应房间的温控器使其进入节能工作方式，工作中，可以按个人的意愿随意调节温度，下班则进入关闭模式 。
5)温控器工作原理：温控器依据设定的工作状态、风速及温度，根据当前的环境温度，控制中央空调末端风机及电动水阀的开关，从而达到控制室温的目的。
6)应能够通过带通讯网络控制接口的风机盘管系统实现在控制中心设定和控制盘管工作状态。系统采用分散控制、集中管理的结构。系统通过对风机盘管的控制，控制出风量及温度设定值：根据实际施用情况起动风机，达到节省电量、水量，以求达到更高的经济效益。
1.1.5.6其他系统1)冷热源系统通过网关接口实现与楼宇自控系统的通信，从而实现对相应设备的监测功能，如冷水机组的运行状态、故障报警信号、手自动状态、启停控制等。
2)电梯系统通过网关接口实现与楼宇自控系统的通信，从而实现对相应设备的监测功能，如电梯的运行状态，上行、下行状态，故障报警等。
变配电系统通过网关接口实现与楼宇自控系统的通信，从而实现对相应设备的监测功能，如变压器的故障报警信号等
