某醫(yī)院樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

施偉++陳前程

摘要：文章介紹了某醫(yī)院樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)的基本架構(gòu)，介紹了各架構(gòu)層的主要功能，并詳細(xì)分析了各控制系統(tǒng)的控制方案和內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：樓宇；自控

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）14-0221-02

1 總體需求及設(shè)計(jì)說(shuō)明

1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)描述

本項(xiàng)目樓宇自控管理系統(tǒng)由管理層、監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理層的三層結(jié)構(gòu)組成。 管理層提供管理應(yīng)用模塊，包括數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析評(píng)估、系統(tǒng)優(yōu)化策略、信息發(fā)布等功能。監(jiān)控層采用專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和網(wǎng)絡(luò)集成化技術(shù)，將各用能系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中所采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類(lèi)分析、處理、匯聚，并按照一定的方式進(jìn)行記錄，創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理。監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)采用LonWorks總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)各個(gè)控制器之間的網(wǎng)絡(luò)通訊，既可滿足傳送監(jiān)控中心向各設(shè)備下達(dá)指令的任務(wù)，又可及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控中心反饋建筑各設(shè)備的運(yùn)行情況。為了加強(qiáng)控制器的本地控制管理功能應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)控制器加現(xiàn)場(chǎng)控制器的結(jié)構(gòu)體系。DDC控制器應(yīng)帶有CPU，具有自由編程能力和通訊功能，保證網(wǎng)絡(luò)層DDC控制器不依賴上位機(jī)進(jìn)行通訊及協(xié)調(diào)控制?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理層將各子系統(tǒng)的不同類(lèi)型與格式的數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并同時(shí)可以將管理信息傳送到各子系統(tǒng)。管理系統(tǒng)將把各設(shè)備系統(tǒng)接口協(xié)議轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)格式的統(tǒng)一管理，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊將各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以規(guī)定的格式上傳給上層，并將上層的管理信息傳遞到相應(yīng)的被控設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)管理層與被控設(shè)備之間信息的雙向傳輸?！?】

系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)服務(wù)器和客戶端。系統(tǒng)服務(wù)器是對(duì)BAS進(jìn)行管理的主要窗口，系統(tǒng)數(shù)據(jù)均儲(chǔ)存在服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中。服務(wù)器同時(shí)還可運(yùn)行客戶端界面，通過(guò)全動(dòng)態(tài)彩色圖形對(duì)整個(gè)建筑的設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行顯示、報(bào)警、控制和管理，系統(tǒng)軟件應(yīng)具有冗余性、可擴(kuò)充性，應(yīng)盡可能多的容納客戶端的訪問(wèn)。

1.2 樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的配置及監(jiān)控功能

1.2.1冷熱源系統(tǒng)監(jiān)控

本項(xiàng)目中地下一層含有冷水機(jī)組3臺(tái)，冷凍循環(huán)水泵5臺(tái) ，冷卻循環(huán)水泵5臺(tái) 。

1）控制方案

冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)控制：

a）冷凍水系統(tǒng)控制方案：

? 冷水機(jī)組監(jiān)測(cè)：從每臺(tái)冷水機(jī)組可取機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)反饋、故障報(bào)警反饋和啟?？刂?、冬夏季冷暖切換控制。機(jī)組、水泵的啟停順序控制，啟停順序：?jiǎn)?dòng)時(shí)先開(kāi)水泵，再開(kāi)主機(jī)；停機(jī)時(shí)，先停主機(jī)， 后停水泵。

b） 機(jī)組次序控制

? 現(xiàn)場(chǎng)控制器通過(guò)檢測(cè)冷凍水供水/回水溫度、供水/回水流量，計(jì)算出系統(tǒng)的總冷負(fù)荷量（各二次回路供回水溫差×總流量之和），同時(shí)與通過(guò)接口獲得的冷水機(jī)組總負(fù)荷進(jìn)行比較，而決定冷源系統(tǒng)的增開(kāi)或減開(kāi)，從而保證運(yùn)行臺(tái)數(shù)需與負(fù)荷相匹配，并能使設(shè)備交替運(yùn)行，平均分配各設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。具體為：冷水機(jī)組開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，先投入一臺(tái)機(jī)組，當(dāng)這臺(tái)機(jī)組達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，如系統(tǒng)負(fù)荷大于這臺(tái)運(yùn)行機(jī)組的總負(fù)荷，BAS系統(tǒng)應(yīng)對(duì)另一臺(tái)機(jī)組發(fā)出開(kāi)車(chē)指令，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷小于兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行總負(fù)荷的一半以下時(shí)，BAS系統(tǒng)對(duì)其中一臺(tái)發(fā)出停車(chē)指令，但應(yīng)保證機(jī)組所允許的最小間隔時(shí)間。通過(guò)上述方法，可以使離心冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)與大樓使用負(fù)荷相匹配，同時(shí)控制系統(tǒng)能使冷水機(jī)組設(shè)備相互交替運(yùn)行，平均分配各設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

? 現(xiàn)場(chǎng)控制器按照日期、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間設(shè)定離心式冷水機(jī)組、冷凍水泵的啟停時(shí)間，以保證離心式冷水機(jī)組、冷凍水泵的運(yùn)行時(shí)間趨于一致，減少設(shè)備損耗。

? 現(xiàn)場(chǎng)控制器記錄離心式冷水機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制器將自動(dòng)切換其他離心式冷水機(jī)組運(yùn)行，關(guān)停正在運(yùn)行的機(jī)組。

? 離心式冷水機(jī)組的開(kāi)關(guān)設(shè)有時(shí)間延遲，以防止設(shè)備啟動(dòng)頻繁。

? 對(duì)冷卻水供回水溫度監(jiān)控，以查看機(jī)組冷凍水環(huán)路是否工作正常。

壓差旁通裝置控制 ：

? 現(xiàn)場(chǎng)控制器根據(jù)測(cè)量冷凍水及冷卻水供回水壓力差與設(shè)定值的偏差，以PI（比例積分）方式調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)電動(dòng)旁通閥的開(kāi)啟度，使系統(tǒng)壓差保持在設(shè)定范圍內(nèi)，以保證機(jī)組恒定水流量的需求。

? 系統(tǒng)能自動(dòng)預(yù)測(cè)當(dāng)天冷負(fù)荷，并自動(dòng)安排所有設(shè)備開(kāi)關(guān)和運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。

? 配合冷站試車(chē)軟件實(shí)現(xiàn)在不同負(fù)荷條件下進(jìn)行綜合效能測(cè)定與調(diào)整，進(jìn)行節(jié)能檢測(cè)、調(diào)試與故障診斷。

以上狀況均可在操作站彩色顯示屏上顯示和經(jīng)打印機(jī)打印記錄。

1.2.2空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)監(jiān)控

空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)控通過(guò)直接數(shù)字控制器（DDC）至空調(diào)機(jī)組控制柜進(jìn)行監(jiān)控。

1） 監(jiān)控內(nèi)容

[監(jiān)控對(duì)象＼&監(jiān)控點(diǎn)位＼&空調(diào)機(jī)組＼&DO：風(fēng)機(jī)啟停控制

DI：風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

風(fēng)機(jī)故障報(bào)警

風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)

濾網(wǎng)壓差狀態(tài)

風(fēng)機(jī)壓差

防凍開(kāi)關(guān)

AO：電動(dòng)二通水閥調(diào)節(jié)

新風(fēng)閥調(diào)節(jié)控制

蒸汽閥調(diào)節(jié)控制

頻率調(diào)節(jié)控制

AI：室內(nèi)溫濕度檢

頻率反饋

＼&]

2） 控制程序

? 按內(nèi)部預(yù)先編寫(xiě)之時(shí)間程序或通過(guò)管理中心操作員啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組后，控制程序投入工作。

? 根據(jù)回風(fēng)溫度與設(shè)定值之偏差，用比例積分（PI）控制來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥之開(kāi)度，以保證回風(fēng)溫度恒定，從而達(dá)到最佳工作狀態(tài)。

? 空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)開(kāi)度控制采用溫度差控制。根據(jù)室內(nèi)溫度計(jì)算出的室內(nèi)外空氣溫差進(jìn)行比較。在夏季、冬季工況下，溫度差較大，盡可能關(guān)小新風(fēng)門(mén)，過(guò)渡季節(jié)，溫差較小，可盡量開(kāi)大新風(fēng)門(mén)。以提高人體舒適度。

? 當(dāng)濾網(wǎng)壓差開(kāi)關(guān)報(bào)警時(shí)，提醒物業(yè)人員及時(shí)清洗濾網(wǎng)。

? 現(xiàn)場(chǎng)控制器記錄設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間時(shí)，中央監(jiān)控站會(huì)顯示維修指示信息，提示用戶需進(jìn)行設(shè)備的檢查、維修?！?】

? 本系統(tǒng)BAS詳細(xì)點(diǎn)位請(qǐng)見(jiàn)BAS點(diǎn)數(shù)表。

1.2.3 送排風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控

通過(guò)設(shè)置于風(fēng)機(jī)房的直接數(shù)字控制器（DDC）至BAS操作站送/排風(fēng)機(jī)控制屏進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控內(nèi)容如下表所示。

1）監(jiān)控內(nèi)容

[監(jiān)控對(duì)象＼&監(jiān)控點(diǎn)位＼&送/排風(fēng)機(jī)＼&DO：風(fēng)機(jī)啟?？刂?/p>

DI：風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

風(fēng)機(jī)故障報(bào)警

風(fēng)機(jī)手自動(dòng)狀態(tài)＼&排煙風(fēng)機(jī)＼&DI：風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

風(fēng)機(jī)故障報(bào)警＼&]

2） 控制程序

? 按預(yù)先編寫(xiě)的時(shí)間控制程序，通過(guò)管理中心操作員啟動(dòng)風(fēng)機(jī)后，控制程序投入工作。

? 現(xiàn)場(chǎng)控制器記錄設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間時(shí)，中央監(jiān)控站會(huì)顯示維修指示信息，提示用戶需進(jìn)行設(shè)備的檢查、維修。

? 本系統(tǒng)BAS詳細(xì)點(diǎn)位請(qǐng)見(jiàn)BAS點(diǎn)數(shù)表。

1.2.4 給、排水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

通過(guò)設(shè)置于水泵房以及地下室的直接數(shù)字控制器（DDC）至BAS操作站給排水系統(tǒng)控制屏進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)視內(nèi)容如下表所示。

1） 監(jiān)控內(nèi)容

[監(jiān)控對(duì)象＼&監(jiān)控點(diǎn)位＼&集水井及潛污泵＼&DO：水泵啟?？刂?/p>

DI：集水井高低液位報(bào)警

水泵手動(dòng)/自動(dòng)反饋

水泵運(yùn)行狀態(tài)

水泵故障報(bào)警反饋＼&]

2）控制程序

BA系統(tǒng)軟件可自動(dòng)滿足如下控制要求：

? 對(duì)集水井高低液位進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)高低液位時(shí)及時(shí)啟泵及停泵；并對(duì)潛水泵的運(yùn)行狀態(tài)故障報(bào)警手自動(dòng)反饋進(jìn)行監(jiān)控，并反饋至物業(yè)中央軟件。

? 水泵的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累積，到達(dá)一定程度提示業(yè)主進(jìn)行維護(hù)。

? 本系統(tǒng)BAS詳細(xì)點(diǎn)位請(qǐng)見(jiàn)BAS點(diǎn)數(shù)表。

1.2.5 供配電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

本次樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)供配電系統(tǒng)接口，將供配電系統(tǒng)信號(hào)接入自控控制系統(tǒng)，實(shí)施的監(jiān)測(cè)新住院大樓的供配電的運(yùn)行狀況。出現(xiàn)故障能夠及時(shí)顯示和解決。

1.2.6 電梯運(yùn)行監(jiān)測(cè)

樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)電梯信號(hào)接口，將對(duì)大樓所有的電梯運(yùn)行狀況實(shí)施的監(jiān)測(cè)。當(dāng)電梯運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)能夠及時(shí)的通知相關(guān)人員進(jìn)行解決。

1.2.7 風(fēng)機(jī)盤(pán)管控制

對(duì)大樓每個(gè)風(fēng)機(jī)盤(pán)管進(jìn)行智能控制與監(jiān)測(cè)，達(dá)到節(jié)能目的；實(shí)現(xiàn)分區(qū)域進(jìn)行控制提高管理水平；對(duì)每個(gè)空調(diào)工作時(shí)間進(jìn)行積分統(tǒng)計(jì)，按區(qū)域進(jìn)行能耗分析，達(dá)到精細(xì)化的成本核算等等。

1.2.8 智能照明控制

通過(guò)中央控制（在主控中心對(duì)所有照明回路進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)電腦操作界面控制所有開(kāi)關(guān)）、定時(shí)控制（可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置各種模式）、現(xiàn)場(chǎng)可編程開(kāi)關(guān)控制（對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)按鍵通過(guò)編程的方式確定其所控制的回路）三種方式對(duì)整座大樓的照明實(shí)行智能控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫怡.樓宇自控系統(tǒng)在現(xiàn)代智能建筑中的應(yīng)用[J].測(cè)控技術(shù)，2003， 22（8）：35-37.

[2]卞玉剛，周齊國(guó).總線控制技術(shù)及其在樓宇自控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].建筑電氣，2003，22（5）：34-36.